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Implémentation d'un circuit électromécanique d'une cellule pMUT vibrant dans l'air
No full textLes transducteurs ultrasonores micro-usinés piézoélectriques (pMUTs) sont aujourd’hui utilisés dans de nombreuses applications comme la biométrie ou l’imagerie médicale. Une cellule pMUT est formée d’une membrane vibrante sur une cavité. Cette membrane comprend un film piézoélectrique permettant l’actionnement du dispositif, d’une couche structurelle inerte de maintien et de deux électrodes. L’objectif de ce travail est de développer un circuit électromécanique équivalent d’une cellule circulaire vibrant dans l’air. La méthode s’appuie sur la résolution de l’équation des plaques (théorie des plaques minces de Kirchhoff Love) par une technique de différences finies. A partir d’une étape d’homogénéisation permettant de déduire la raideur effective de la structure multicouche, la résolution finale est identique à celle d’une plaque simple. Pour déterminer cette raideur effective nous proposons une méthode de calcul du plan neutre qui permet ensuite de découpler les équations des déplacements radiaux et de celle des déplacements transverses (équation des plaques). Le couplage électromécanique est introduit de façon classique, à travers les équations de la piézoélectricité où seule le mode « 31 » est considéré. Le problème est complétement résolu à condition de déterminer au préalable le déplacement radial de la plaque. Pour cela, en complément de l’équation des plaques, nous avons implémenté la résolution de l’équation du déplacement radial par différences finies. Au regard de la littérature, ce modèle permet l’étude de plaques multicouches anisotropes et ne fait aucune hypothèse quant à l’amplitude du déplacement radial. La détermination des paramètres (coefficient de transformation et impédance acoustique) du modèle électromécanique complet est obtenue par une équivalence en énergie avec le modèle exact (approche de Foldy). Les résultats du modèle mis en place sont discutés, pour différentes structurations de membranes pMUT, et confrontés avec succès à ceux obtenus par éléments finis
Characterization of 1-3 Piezocomposite Using Lamb Waves Propagation
No full textInternational audienceDue to their enhanced electromechanical properties with respect to conventional piezoelectric ceramics, 1-3 piezocomposite (1-3PC) materials are predominant in high performance ultrasonic array. Their complete effective electroelastic modulus (EEM) has a significant importance for numerical simulations to study undesired effects that almost depend on the transverse characteristics of the 1-3PC, such as mechanical cross-talks caused by Lamb waves. To determine the effective elastic, piezoelectric and dielectric tensors, theoretical homogenization models are available in literature. However, complete and accurate databases of each phase are required. In this work, a new method, based on direct measurements of propagative Lamb waves, is proposed to determine a complete 1-3PC EEM under operating conditions. First, in order to determine the 1-3PC EEM, experimental dispersion curves of the low-order Lamb waves are necessary. Then, experimental data are fitted using a recursive method that combines the theoretical curves obtained with Finite Element method and a fitting process based on a genetic algorithm. The cost function of this method intends to minimize the distance in the (w,k)-space between the three first symmetric and antisymmetric theoretical Lamb modes and those which were measured. A 1-3PC made of Pz27/Epoxy resin (70% volume fraction) with a pitch of 610�m was used to perform the measurements. Mass electrode covers the whole bottom surface while a thin rectangular electrode (15x1.11 mm<sup>2</sup>) was deposited on the top surface and aligned with the pillars of the 1-3PC to favor an particular propagation direction. Several electrode patterns were tested to change the propagation direction. Finally, a scanning laser vibrometer was used to measure normal displacements at the sample surface. Complete EEM was so obtained. These first results enable to demonstrate the efficiency and the robustness of this method for determining EEM experimentally. Other propagation directions were used to increase the solution?s accuracy
Supersonic Shear Imaging Elastography in Skeletal Muscles: Relationship Between In Vivo and Synthetic Fiber Angles and Shear Modulus
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