Conception et réalisation d'un capteur MEMS multifonctions

La problématique entourant la mise en oeuvre, la conception et le conditionnement de micro-capteurs au sein d'une application embarquée représente un enjeu industriel majeur, consiste en un vaste ensemble de défis techniques et touche à de nombreux champs de recherche scientifiques comme d'applications commerciales. Ce mémoire de thèse compile de manière pédagogique et détaillée la conception, la réalisation et l'évaluation expérimentale d'un capteur MEMS constitué d'un simple micro-filament destiné à la mesure, mutuellement, de la température, de la pression et de l'humidité d'une ambiance gazeuse, en utilisant un même et mutuel étage de conditionnement du signal ce qui en tant que tel constitue une méthode d'intégration particulièrement originale qui est arbitrairement référencée comme "intégration totale". Aussi, le principe physique sous jacent à ce triplet de mesurage est la diffusion par conduction de la chaleur, produite par effet Joule dans l'élément sensible, à travers l'échantillon gazeux l'environnant. Ainsi, le principe de fonctionnement consiste en ce que, la réponse transitoire d'un tel ensemble permet d'une part de mettre en évidence, simultanément et de manière diagonalisable, à une température donnée, l'influence de la pression et de l'humidité sur la conductivité thermique et la capacité calorifique du couple sonde/échantillon. D'autre part, l'élément sensible est spécifiquement prévu pour que dans les conditions initiales du régime transitoire de l'échauffement, sa résistance électrique ne soit sensible qu'à la seule température ambiante, indépendamment des deux mesurandes.Integration of micro sensors within an embedded system is a challenging task in terms of commercial application and deals with many fields of research. This report compiles a novel methodology of multi-sensor integration, from the design to the experimental evaluation. The reported MEMS gas sensor is made from a resistive micro-wire. It is designed to the sensing of temperature, pressure and humidity of a gaseous sample, at the same time, in using only a single sensing part as well as a single conditioning principle which is by itself a new feature arbitrarily called "total integration". The physical principle involved here is heat-diffusion, where heat is produced by Joule effect within the resistive sensing part, sinking through the gaseous sample. The key is that the transient response of such a sensor enables the reading of both the sample thermal conductivity and heat capacity, depending on both humidity and pressure at a given temperature, the later being only depending upon the initial response of the sensor transient response.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

High Resolution Micro-Pirani Pressure Sensor with Transient Response Processing and Time-Constant Evaluation

International audienceA micro-Pirani pressure sensor, which consists of a pressure-dependent thermoresistance gauge, is traditionally exploited using a steady-state resistance measurement. Any signal variation occurs over an offset voltage due to the imperfection of the device, which affects the sensor's sensitivity. This paper presents, for the first time, an experimental investigation of a micro-Pirani gauge based on its dynamic behavior when heated by a current step. Such processing magnifies the pressure dependence of the gauge's signal by eliminating the constant offset influences on the measurement. Furthermore, a first-order low-pass filter step response identification of the experimental transient signal strongly reduces the noise influence on the measurement. Furthermore, such identification enables a direct calculation of the time constant. This paper investigates the pressure measurement based on the time-constant evaluation, which provides a range of measurement and a maximal sensitivity significantly shifted toward the atmospheric pressure compared to that of a traditionally processed Pirani gauge. The heating step, the recording of the transient response signal, and its digital postprocessing can be easily achieved by a small-sized controller. The proposed system provides a substantial performance enhancement of the micro-Pirani pressure sensor

Etude comparative de technologies silicium et arseniure de gallium. Application a la conception de circuits integres analogiques ultra-rapides. Conception d'un convertisseur analogique-numerique 3 bits, 1 Gech/s

SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : TD 82149 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

RF MEMS: Silicon micro-mechanical capacitive structures

The general study is dedicated to Wireless Sensor Networks. The idea is to associate micro-mechanical and microwave communication functions to exchange information between a remote sensor and a base station [1]. A specific part of this project concerns the conception, realisation, and characterisation of a passive microwave frequency shifter used for back-modulation around 2 GHz. The interesting point was to develop this function with an integrated silicon micro-mechanical rotating structure. The paper describes the prototype of the RF MEMS already developed in ESIEE laboratory. And we insist on the microwave measurements performed and the associated equivalent models

Matrices et quadripôles, une passerelle entre les mathématiques et l'électronique

Depuis quelques années l'algèbre linéaire et plus particulièrement l'étude des matrices, n'est plus enseignée à l'IUT de Cachan (Geii1). Ce cours maniant différents types d'objets à des niveaux divers (fonctions, vecteurs, bases, matrices, etc.) présentaient des difficultés de compréhension à notre public de DUT. Nous avons décidé de réintroduire cette discipline à une partie de la promotion en la corrélant à l'étude d'un problème issu de l'électronique (étude des quadripôles). L'objectif était de présenter la “ théorie des matrices ” en se restreignant au cas des matrices (2,2) pour sa force opératoire et pratique. Les éléments de mathématiques et les applications à l'électronique ont été présentés parallèlement “ pour le meilleur et pour le pire ”

Développement d'un micro-dispositif intègre pour le contrôle de la fréquence de résonance d'une antenne à haute sensibilité pour l'IRM.

L utilisation d antennes miniatures à haute sensibilité basées sur le principe des lignes de transmission a permis, lors de l étude de pathologies chez l Homme ou le petit animal , une amélioration significative de la qualité des images obtenues en micro Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Les performances élevées de ces antennes et leurs dimensions réduites entrainent cependant des difficultés critiques pour traiter et conditionner le signal de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) détecté. Plus particulièrement, le réajustement de la fréquence de résonance de l antenne de détection, au cours d une expérience d IRM, ne peut être réalisé à l aide de composants rapportés, comme c est le cas avec les antennes d IRM conventionnelles, ceci afin de ne pas dégrader leurs performances.Notre étude a consisté à développer deux techniques d accord originales et dédiées aux antennes miniatures à lignes de transmission. Ces techniques sont basées sur le déplacement micrométrique d un élément d accord à proximité de l antenne entrainant une variation de l environnement électromagnétique de celle-ci, et donc de la fréquence de résonance, par couplage (diélectrique ou inductif). L ensemble des résultats obtenus (par des caractérisations expérimentales, des simulations numériques et des modélisations analytiques) a servi de base à la conception et la réalisation d un dispositif de micro-déplacement chargé d assurer le réglage fin de la fréquence de résonance à travers le déplacement de l élément d accord.La mise en œuvre d une antenne accordée à l aide du dispositif a été réalisée au sein d un imageur à 4,7 T. Des images de démonstration sur fantôme ont été obtenues et validées, montrant ainsi la pertinence d un tel dispositif et la faisabilité de systèmes résonants auto-accordés dédiés à l IRM haute sensibilité.The use of miniature transmission lines coils, in the study of diseases in humans or small animals, has allowed for significant improvements in Micro Magnetic Resonance Imaging (MRI). The high sensitivity of such coils combined with their small size, however, leads to critical problems in treating and conditioning the detected Nuclear Magnetic Resonance (NMR) signal. In particular, the adjustment of the resonant frequency of these detection coils, during a MRI experiment, cannot be achieved using reported components, as is the case of conventional MRI coils, in order not to degrade their performances.We have developed two original tuning techniques for such coils. These techniques are based on the micrometric displacement of a tuning element near the coil surface, which modifies the electromagnetic environment of the coil by coupling, resulting in a change of the resonant frequency. The obtained results have enabled the design and construction of a micro-displacement device responsible for the fine tuning of the coil, through the displacement of a tuning element.The tuned coil and micro-device have been implemented in a 4.7 T MRI. Sample images were obtained and validated, showing the relevance and feasibility of using an auto-tuning resonant system, dedicated to high sensitivity MRI.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Autour du soin. Pratiques, représentations, épistémologie

International audienc

Proceedings of Symposium on Design, Test, Integration & Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP 2014)

International audienc