CAPTEURS À ONDES ACOUSTIQUES TRANSVERSES HORIZONTALES. POSSIBILITÉS ET LIMITES POUR LA MESURE DE LA VISCOSITÉ

Les ondes transverses horizontales (TH) sont intéressantes pour l'analyse des liquides car les propriétés physiques de ces derniers (viscosité, densité etc...) sont directement liées aux propriétés de l'onde. Les ondes TH sont excitées et détectées, dans une plaque de quartz, par des transducteurs interdigités (IDT) déposés par photolithographie sur la même surface. La surface opposée est utilisée comme surface d'interaction entre l'onde et un liquide visqueux. Les quantités de liquides mises en jeu pour la mesure sont extrêmement faibles (inférieures à 0,1 ml). L'atténuation de l'onde, augmentant avec la viscosité du liquide, est toutefois limitée par le comportement élastique qui devient prépondérant pour des viscosités supérieures à une valeur critique. Cette valeur dépend à la fois de la fréquence de fonctionnement et du coefficient d'élasticité de cisaillement du liquide. Nous présentons des résultats théoriques et expérimentaux obtenus pour deux fréquences différentes (190 MHz et 59 MHz), afin d'étudier l'influence de celle-ci sur la sensibilité et la dynamique du capteur de viscosité à ondes TH.Shear Horizontal waves (SH) are interesting for liquid analysis because their propagation properties depend on physical properties of liquid (viscosity, density etc...). SH waves are generated and detected, in a piezoelectric quartz plate, by means of interdigital transducers (IDT) deposited by photolithography on the same area. The opposit face is used here as an interaction area between the SH waves and a viscous liquid. The used quantities of liquid are smaller than 0.1 ml. The wave attenuation increases when the vicosity of the liquid increases. This attenuation is however limited by the elastic behavior appearing at high values of viscosity. The maximum viscosity that can be measured depends on both operating frequency and shear elastic modulus. Theoretical and experimental results are presented for two frequencies (190 MHZ and 59 MHz) in order to study the effect of frequency on the sensitivity and operating viscosity range of the device

EXCITATION ET DÉTECTION PAR DES TRANSDUCTEURS INTERDIGITÉS DES ONDES TRANSVERSALES HORIZONTALES GUIDÉES DANS UNE PLAQUE DE QUARTZ

Les transducteurs à peignes interdigités, déposés sur un substrat piézoélectrique, peuvent exciter et détecter des ondes acoustiques de nature très différente (ondes de Rayleigh, ondes confinées sous la surface, ondes de volume, etc.). Dans le cas du quartz (coupe Y ± θ), si le transducteur est tourné de 90° par rapport à l'axe cristallin X, seules les ondes transversales horizontales sont excitées. Leurs directions, comme pour toutes les ondes de volume, sont déterminées par la fréquence du signal appliqué. Le transducteur d'excitation émet un faisceau acoustique qui, en se réfléchissant sur la surface inférieure, se dirige alors vers la surface supérieure, où il peut être détecté par un second transducteur. Le guidage des ondes est dû aux réflexions successives sur les faces parallèles de la plaque de quartz. Si elle est de faible épaisseur, l'interférence des ondes incidentes avec les ondes réfléchies, donne naissance à des modes de plaque se propageant à des fréquences discrètes. Les résultats de cette étude, à la fois théorique et expérimentale, sont présentés sous les deux aspects d'ondes guidées et de modes de plaque.The Interdigital Transducers (IDT) used in SAW devices are effective for launching various acoustic waves (Rayleigh Waves, Surface Skimming Bulk Waves and Bulk Acoustic Waves). In the Y-cut quartz, when the propagation is in the Y-Z plane, only the shear horizontal waves are generated. The direction of emission is scanned by the applied excitation frequency. The IDT is equivalent to an acoustic array antenna launching a collimated beam into the crystal bulk at such an angle that the beam reflected by the crystal plate bottom is redirected to the top surface where it can be intercepted by a receiving IDT. Guided waves are due to successive reflections on the parallel surfaces. If the plate thickness is weak, because of the interference between incident and reflected waves, plate modes are excited. In this paper, theoretical and experimental analysis of guided waves and plate modes are presented

A fast and reproducible for gas sensor screening to flavour compounds

International audienc

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