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Conception et modélisation d'un capteur acoustique

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par Abdoun SLIMANI
Université des sciences et de la technologie d' Oran Algérie - Magister 2010
  

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3.3.3 Simulation de l'impédance électrique du transducteur

3.3.3.1 Procédé de simulation

Pour simuler l'impédance électrique du transducteur, en excitant le transducteur (résonateur libre) par une tension sinusoïdale et déduisant le rapport ente la tension et courant d'entrée du transducteur (i.e. ?? = ??/??) (cf. figure 3.15). Le matériau absorbant (air) et le milieu de propagation (air) sont modélisés comme étant des résistances.

3.3.3.2 Résultats de simulation

Les résultats de simulation sont représentés sur la figure 3.16. La fréquence d'antirésonance du transducteur a lieu pour 7.7MHz.

Re(Z) (Ohms)

7.7

0.3

mm

20

PZT503

mm

20

mm

Fréquence (MHz)

(a)

Im(Z) (Ohms)

7.7

0.3

mm

20

PZT503

mm

20

mm

Fréquence (MHz)

(b)

Fig. 3.16 - Variation de l'impédance en fonction de la fréquence : (a) Partie réelle (ou
résistance) ;(b) Partie imaginaire (ou réactance)

3.3.3.3 Validation des résultats de simulation

(a)

(c)

7.7 MHz

0.3

mm

7.9 MHz

20

PZT503

mm

20

mm

7.7 MHz

imulati

0.3

mm

7.9 MHz

20

PZT503

mm

20

mm

Afin de vérifier la validité des résultats de simulation précédents, nous avons exploité les résultats expérimentaux donnés dans la référence [85] et effectué une comparaison entre les courbes expérimentales de l'impédance et celles issues de la simulation (cf. figure 3.17). On peut observer une bonne correspondance entre les positions de fréquences d'antirésonances.

3.3.3.4 Paramètres utilisés pour la simulation

Les différents paramètres utilisés pour la simulation sont résumés dans les tableaux cidessous :

Céramique piézoélectrique
de type < PZT503 "

Ligne de transmission

Gains des sources contrôlées

Paramètre

 

Valeur

Unité

a1

20×10-3

m

a2

20×10-3

m

a3

0.3×10-3

m

A

4×10-4

m2

ñ

7.8×103

kg.m-3

????

4622.5

m/s

fa

7.7

MHz

h33

5.91×109

V/m

S
å33

4.69×10-9

F.m-1

C0

6.26

nF

Qm

75

-

L

3.12

H

C

15

nF

R

2.01

G

0

s

F1

37

V.F/m

F2

5.91×109

V/m

E1

1

-

R1

1

C1

1

F

Tab. 3.4 - Paramètres du transducteur ultrasonore piézoélectrique

 

Paramètre

Valeur

Unité

Milieu avant
< air "

Zf

0.00043

Mrayl

Rf

0.17

Ù

Milieu arrière
< air "

Zb

0.00043

Mrayl

Rb

0.17

Ù

Tab. 3.5 - Paramètres des milieux avant et arrière

Paramètre

Valeur

Unité

Ve (tension
sinusoïdale)

Amplitude : VAMPL

7.5

V

Fréquence : FREQ

7.7

MHz

Offset : VOFF

0

V

AC

1

V

Re

50

Ù

Tab. 3.6 - Paramètres du circuit d'excitation électrique

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