1.6.5 Coefficient de couplage
électromécanique << kij >>
Un matériau piézoélectrique est
caractérisé dynamiquement par son coefficient de couplage
c'est-à-dire sa capacité à transformer l'énergie
électrique en énergie mécanique et réciproquement.
Cette transformation d'énergie est utilisée dans les capteurs et
actionneurs à base de matériaux piézoélectriques.
Ce paramètre est toujours inférieur à 1 parce que la
conversion d'énergie est toujours inachevée [40,41]. Il
s'écrit :
Énergie transformée
kij 2=
Energie appliquée
Le coefficient de couplage peut s'exprimer en fonction des
paramètres électromécaniques du matériau et selon
le mode de déformation considéré [37]:
dij 2
kij 2= E (1.1)
åij T sij
1.6.6 Facteur de qualité << Q >>
Pour les matériaux piézoélectriques,
nous définissons deux facteurs de qualité qui permettent de
mesurer l'influence des pertes diélectriques et mécaniques
[24,42,43]. Le facteur de qualité mécanique «
Qm» est relié à la résistance «
Rm », la capacité « Cm
», l'inductance « Lm » et la pulsation
« ?? » tel que :
Qm=
|
1 Lmù
= (1.2)
RmCmù Rm
|
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Ce paramètre est égal aussi au rapport de la
fréquence centrale sur la largeur de bande :
fc
Qm= (1.3)
f2- f1
avec :
· fc est la fréquence centrale
du matériau piézoélectrique.
· f1 et f2 sont les
fréquences à -3dB en dessous et au dessus de
fc.
Le facteur de qualité électrique «
Qe » qui correspond au rapport entre la
capacité ??0 du matériau piézoélectrique et la
résistance R0 symbolisant les pertes diélectriques tel
que :
1
Qe= R0C0ù (1.4)
Ces facteurs aussi appelés facteurs de surtension
donnent le taux d'amplification de la structure à la résonance
mécanique ou électrique. En effet, les matériaux
piézoélectriques peuvent résonner électriquement ou
mécaniquement. Ces fréquences de résonance ne sont pas
forcément confondues. Un facteur de qualité élevé
traduit un amortissement de la structure faible et donc une minimisation des
pertes.
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