Crista acustica in insect ears modeled by an inhomogenous granular chain

International audienceInsect ears are found on the thorax (in some Hemiptera), the abdomen (in grasshoppers, cicadas, some moths), or the front tibia (in crickets, katydids). Crista acustica -also named Siebold's organs- is the sensory organ linked to tympanum when located in forelegs. It is a collection of individually-tuned scolopidia -the most fundamental unit of mechanoreceptor organs in insects- that can discriminate frequencies. A remarkable geometrical property of the arrangement of the soma or cell body of hearing sensing cells -the inner hair cells in the cochlea of mammals and human beings and the scolopidia in the hearing organs of invertebrates- has not yet been explored. We will focus on the arrangement of the cells of the scolopidia of crista acustica in the fore tibia of certain Orthoptera (eg, grasshoppers, crickets, katydids). It consists of a collection of perfectly aligned sensory cells which forms a crest on top of a hollow tracheal tube behind the tympanum. Such a crest can interestingly be modeled as an inhomogenous granular chain linked to a substrate. We will show that the dynamical response in both time and frequency domains of this neurally tunable chain also strongly depends on its anatomical pre-arrangement

A new spice-like modeling tool for bio- and electro- acoustic systems including thermoviscous effects

International audienceA dedicated toolbox has been developed within ASYGN a recent software tool that simulates aVLSI circuits at a high-level of modeling. It accounts in both time- and frequency- domain for the specific feature of bio- and electro- acoustic systems especially when some of the constituting elements are very thin or narrow. The models correspond to systems of complex equations in which some of the complex coefficients can be frequency dependent. Results are solved and viewed in real time. The tool was developed to introduce some improvement in the model of the auditory system of the cricket. In 2007 Reeve et al. designed and tested an electrical equivalent circuit based on Michelsen 1994. The latter results from two major simplification namely the absence of thermoviscous effects and of any acoustical role of a septum located in the middle of a transverse acoustic trachea. Thanks to the weak couplings the model can be subdivided into independent elements such as tubes, cavities or membranes simply connected together. Thermoviscous effects and the role of the medial septum can now be fully investigated. Our results were first validated using Matlab. Our model reveals interesting feature compared to its historical counterpart

Micro−transducteur ultrasonique capacitif à membrane de nanotubes de carbone : Perspectives pour le suivi immergé de la durabilité des matériaux cimentaires

Nous présentons des éléments de la conception, la réalisation et la caractérisation d'un micro−transducteur ultrasonique capacitif haute-fréquence dont la membrane vibrante est faite de nanotubes de carbone alignés. Le dispositif est conçu spécifiquement pour l'instrumentation immergée de la microporosité des matériaux cimentaires. La modélisation élasto−acoustique du dispositif valide préliminairement son intérêt applicatif pour la métrologie de la microporosité

The Localization of Buried Objects in the Soil Using an RFID Tag Protocol Description and Parameter Estimation With the Model of the Oscillating Magnetic Field in Media

International audienceThis paper introduces a localization protocol that fills a gap among already existing methods, such as ground penetrating radar or methods based on inductive prospecting. The principle is to attach a radio frequency identification (RFID) tag to a non-metallic object of interest buried in a non-magnetic soil and deduce its depth from the magnetic induction in the near field regime between the buried tag and an RFID antenna. Electromagnetic propagation in soils has been extensively studied in geophysics. The higher the frequency, the lower the penetration depth. The standard frequency range in geophysics is lower than 100 kHz to reach penetration depth as high as several tens of meters and the soil conductance is the main influencing factor. When working with passive RFID tags, their received power and, consequently, the detection range in air grows with the frequency. A frequency tradeoff for the detection in media lies in the range of 10-50 MHz, where the authorized RFID frequency is 13.56 MHZ. In this range, the wavenumber in weakly saline soils depends essentially on the medium dielectric permittivity (see Appendix A). In this paper, we calculate the precision of the estimation of the burying depth of the tag in terms of the standard deviation and the corresponding bias up to two uncertain parameters-the penetration depth and the activation field. The laboratory experiments provide results supporting the chosen model

Procédé et dispositif d'analyse acoustique de microporosités dans un matériau tel que le béton à l'aide d'une pluralité de transducteurs CMUTS incorporés dans le matériau

La présente invention concerne le domaine de la détection et l’analyse de microporosités dans des matériaux comportant plusieurs phases, dont au moins une première phase solide et au moins une deuxième phase liquide ou gazeuse, en particulier les matériaux cimentaires tel que le béton. Elle prévoit un dispositif amélioré de détection et d’analyse de micro-porosités, et en particulier des porosités capillaires d’un matériau à plusieurs phases, dont au moins une phase fluide, à l’aide d’une pluralité d’émetteurs et de récepteurs d’ondes acoustiques incorporés dans le matériau à analyser. L’invention trouve des applications par exemple telles que l’analyse de matériaux cimentaires

Modélisation physique de l'oreille moyenne par schémas à constantes localisées et lignes de propagation

National audienceBasés sur des analogies électromécaniques et électroacoustiques, les schémas à constantes localisés permettent une modélisation satisfaisante de l'oreille moyenne jusqu'à des fréquences de 6 à 8 kHz pour le chat et de 2 kHz pour l'homme. L'extension du modèle à des fréquences plus élevées requiert la prise en compte des modes de résonance de la membrane tympanique et éventuellement de la cavité de l'oreille moyenne. En représentant la membrane tympanique par des lignes à retards [Allen & Puria J. Acoust. Soc. Am. 104-6 1998, O'Connor & Puria J. Acoust. Soc. Am. 123-1 2008], les modèles décrivent correctement l'impédance d'entrée ou le gain en pression de l'oreille moyenne jusqu'à 20 kHz pour le chat et 10 kHz pour l'homme. Ces modélisations ont été réalisées sur des cavités de l'oreille moyenne ouvertes de manière à permettre une comparaison avec les mesures. Cette configuration a conduit les auteurs à ignorer le couplage de la fenêtre ronde avec le champ acoustique dans la cavité. Le travail présenté vise à introduire ce couplage dans le modèle mixte constante localisées-lignes de transmission. Ce nouveau modèle fait apparaître une boucle de contre-réaction susceptible d'affecter le fonctionnement de l'oreille à plusieurs niveaux : 1) cette contre-réaction transforme le système oreille moyenne-oreille interne initialement en boucle ouverte en un système en boucle fermée, ce qui peut modifier l'impédance d'entrée ou le gain en pression de l'oreille moyenne ; 2) dans le mécanisme d'amplification mécanique produit par les cellules ciliées externes, la contre-réaction via la fenêtre ronde vient se superposer à la contre-réaction locale due à l'organe de Corti [Lu et al Hear. Res. 214 2006], avec des conséquences possibles sur le gain et la bande passante. Les conséquences de ce couplage sont évaluées pour les oreilles du chat et de l'homme à partir du modèle développé

Capacitive ultrasonic micro-transducer made of carbon nanotubes: prospects for the in-situ embedded non-destructive testing of durability in cementitious materials

Nous proposons une méthode de contrôle non destructif de durabilité des matériaux cimentaires. La méthode est fondée sur l'analyse de la microporosité par des micro-transducteurs ultrasoniques haute fréquence. Nous présentons des éléments de réalisation et de caractérisation de tels dispositifs. Leur design repose sur les performances mécaniques exceptionnelles des nanotubes de carbone. Les dispositifs sont modélisés dans un environnement fluide. Leur modélisation valide de façon préliminaire leur intérêt pour le suivi de durabilité

Micro-transducteur ultrasonique à base de nanotubes de carbone pour l'instrumentation immergée des matériaux cimentaires

Le suivi in-situ des matériaux est essentiel au suivi du vieillissement des constructions. Cette science a besoin de microcapteurs autonomes implémentables en masse dans les matériaux cimentaires. Démontrer que de tels capteurs sont effectivement immergeables et qu'ils fournissent des informations exploitables sur la durabilité des structure constituerait une rupture technologique majeure. En vue de cet objectif à long terme, nous réalisons un nouveau type de cMUT. Il s'agit d'un dispositif hautes fréquences dont la membrane vibrante est faite de nanotubes de carbone alignés. Par une modélisation acousto-élastique couplée à partir d'une géométrie de pore schématique, nous avons évalué l'amplitude des vibrations de la membrane dans un pore rempli d'air ou d'eau et identifié des résonances liées aux dimensions du pore. Ce premier modèle valide l'intérêt applicatif du dispositif pour la métrologie de la microporosité