Excitation de type Chirp

(c)

Figure 4-34 : Réponse fréquentielle en déplacement du capteur 40 MHz pour une excitation impulsionnelle a) DREAM b) Comsol c) Mesure

Le tableau 4-20 compare les bandes passantes des spectres obtenues par mesure et par modélisation.

Capteur BP (MHz) (DREAM) BP (MHz) (Comsol) BP (MHz) (Mesure) C40 1,5 1,46 1,5

Tableau 4-20 : Bande passante du capteur 40 MHz pour une excitation impulsionnelle

Nous observons que l’amplitude des déplacements est assez faible soit environ 0,4 nm. La bande passante obtenue est de 1,5 MHz.

4.3.2.4 Excitation de type Chirp

Le chirp temporel d’excitation, de durée 1 µs, varie entre les bandes de fréquence allant de 20 à 125 MHz pour une valeur d'amplitude de tension crête à crête de 40 V. Les figures 4-35 et 4-36 comparent respectivement les déplacements normaux obtenus par la méthode DREAM et par mesure interférométrique.

(a) (b)

Figure 4-35 : Réponse temporelle en déplacement du capteur 40 MHz pour une excitation de type chirp (20 – 125 MHz) a) DREAM b) Mesure

170

(a) (b)

Figure 4-36 : Réponse fréquentielle en déplacement du capteur 40 MHz pour une excitation de type chirp (20 – 125 MHz) a) DREAM b) Mesure

Le tableau 4-21 compare les bandes passantes des spectres obtenues par mesure et par modélisation.

Capteur BP (MHz) (DREAM)

BP (MHz) (Mesure) C40 1,4 1,4

Tableau 4-21: Bande passante du capteur 40 MHz pour une excitation de type chirp (20 – 125 MHz)

L’amplitude des déplacements est très faible soit 0,6 nm. Cette valeur est proche de celle obtenue pour une excitation de type « burst (40 MHz)» d’1 sinusoïde (qui était de 0,4 nm). Il est important de noter que nous avons adapté l’excitation chirp sous DREAM à l’image de l’excitation imposée par le générateur. Nous nous limitons pour ce type d’excitation à la modélisation DREAM. En effet, nous n’avons pas présenté de résultats sous Comsol, car, contrairement à la modélisation DREAM, nous n’avons pas pu imposer une excitation chirp correspondant à l’excitation expérimentale. Dans ces conditions seule la comparaison entre DREAM et les mesures est valable.

Conclusion

Concernant la précision, sur les déplacements générés par les capteurs, entre les résultats obtenus par modélisation avec la méthode DREAM et ceux obtenus par mesure, nous notons, pour l’excitation de type « burst », impulsionnelle et de type chirp, une bonne concordance en amplitude et en bande passante (écart inférieur à 5%).

4.3.3 Capteurs chirp (30 – 100 MHz)

Dans cette partie nous allons effectuer les mesures des déplacements normaux sur un capteur large bande de type chirp à 38 électrodes de fréquence allant de 30 à 100 MHz. Le tableau 4-22 représente les caractéristiques du capteur chirp (30 – 100 MHz). La longueur L du capteur est de 2,5 mm.

Tableau 4-22 : Paramètres du capteur down chirp 30-100 MHz

Nom fo(MHz) D Wa(mm) a (µm) b (µm) p (µm) λ (µm) Lcs 2b [30-100] 38 2,5 [10-30] [10-30] [20-60] [40-120]

171

4.3.3.1 Excitation de type «burst»

Dans un premier temps, nous avons imposé une excitation de type « burst » de fréquence 40 MHz comportant 10 sinusoïdes pour une valeur d'amplitude de tension crête à crête de 40 V. Les figures 4-37 et 4-38 donnent l'allure respectivement de l’amplitude et le spectre des déplacements.

(a) _(b)

(c)

Figure 4-37 : Réponse temporelle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type «burst» (40 MHz-10 sinusoïdes) a) DREAM b) Comsol c) Mesure

(a) (b)

(c)

Figure 4-38 : Réponse fréquentielle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type burst (40 MHz-10 sinusoïdes) a) DREAM b) Comsol c) Mesure

172

Par ailleurs afin d’étudier l’Influence du nombre de sinusoïdes, nous avons imposé une excitation de type « burst » de fréquence 40 MHz comportant 20 sinusoïdes pour une valeur d'amplitude de tension crête à crête de 40 V (figure 4-39 et 3-40).

(a) (b)

(c)

Figure 4-39 : Réponse temporelle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type «burst» (40 MHz-20 sinusoïdes) a) DREAM b) Comsol c) Mesure

(a) (b)

(c)

Figure 4-40 : Réponse fréquentielle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type burst (40 MHz-20 sinusoïdes) a) DREAM b) Comsol c) Mesure

Le tableau 4-23 compare les bandes passantes obtenues en fonction du nombre de sinusoïdes du « burst » d’émission (10, 20).

173

Capteur Nombre de sinusoïdes BP (MHz) (DREAM) BP (MHz) (Comsol) BP (MHz) (Mesure) Lcs 2b à -3 dB à -6 dB à -3 dB à -6 dB à -3 dB à -6 dB 10 3,2 4,8 3,6 5 3,3 4,7 20 1,8 2,5 1,9 2,7 1,8 2,6

Tableau 4-23 : Bande passante du capteur down chirp (30 – 100 MHz) en fonction du nombre de sinusoïdes du « burst » d’émission (10, 20)

Les amplitudes des déplacements maximales relevées sont d’environ 1,5 nm et 2 nm respectivement pour un « burst » comportant 10 sinusoïdes et 20 sinusoïdes, la contribution de la périodicité correspondant à la fréquence de 40 MHz est très faible. Notons aussi que comme pour les capteurs à bande étroite la bande passante pour les spectres dépend du nombre de sinusoïdes qui compose le «burst».

4.3.3.2 Excitation impulsionnelle

Dans cette partie nous avons imposé une excitation impulsionnelle de durée τ=4 ns et d’amplitude 100 V. Nous avons ensuite comparé les résultats des déplacements normaux obtenus avec Comsol, avec la méthode DREAM par mesure interférométrique. Les figures 4-41 et 4-42 donnent l'allure respectivement de l’amplitude et du spectre des déplacements.

(a) (b)

(c)

Figure 4-41 : Réponse temporelle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation impulsionnelle a) DREAM b) Comsol c) Mesure

174

(a) (b)

(c)

Figure 4-42 : Réponse fréquentielle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation impulsionnelle a) DREAM b) Comsol c) Mesure

Le tableau 4-24 compare les bandes passantes des spectres obtenues par mesure et par modélisation.

Capteur BP (MHz) (DREAM) BP (MHz) (Comsol) BP (MHz) (Mesure) à -6 dB à -6 dB à -6 dB Lcs 2b 25,6 32,2 27

Tableau 4-24 : Bande passante du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation impulsionnelle

Comme pour la modélisation, l’amplitude maximale des déplacements est d’environ 0,5 nm. Les largeurs des spectres correspondent aussi aux résultats attendus au vue des durées et bandes passantes des impulsions imposées. Les différences entre les résultats s’expliquent par le fait que l’excitation impulsionnelle utilisée entre modélisations et mesures n’est pas tout à fait identique (voir figures 3-22 et 4-27).

4.3.3.3 Excitation de type Chirp

Le chirp temporel d’excitation, de durée 1 µs, varie entre les bandes de fréquence allant de 20 à 125 MHz pour une valeur d'amplitude de tension crête à crête de 40 V. Les figures 4-43 et 4-44 donnent l'allure respectivement de l’amplitude et le spectre des déplacements.

175

(a) (b)

Figure 4-43 : Réponse temporelle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type chirp (20 – 125 MHz) a) DREAM b) Mesure

(a) (b)

Figure 4-44 : Réponse fréquentielle en déplacement du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type chirp (20 – 125 MHz) a) DREAM b) Mesure

Le tableau 4-25 compare les bandes passantes des spectres obtenues par mesure et par modélisation.

Capteur BP (MHz) (DREAM) BP (MHz) (Mesure) à – 6 dB à – 6 dB Lcs 2b 32,3 34,2

Tableau 4-25 : Bande passante du capteur down chirp (30 – 100 MHz) pour une excitation de type chirp (20 – 125 MHz)

L’excitation avec un chirp temporel influe sur l’énergie engendrée par le capteur. Les amplitudes de déplacements maximales relevées sont d’environ 0,6 nm. Il est important de noter, pour les mêmes raisons que pour le capteur à bande étroite, nous nous limitons à une modélisation avec la méthode DREAM (voir chapitre 3 § 3.2.1.5). Ce point est important car la répartition fréquentielle au cours du temps dans l’excitation chirp vis-à-vis de la répartition spatiale du capteur chirp, a une forte influence sur le signal.

Conclusion

Concernant la précision, sur les déplacements générés par les capteurs, entre les résultats obtenus par modélisation avec la méthode DREAM et ceux obtenus par mesure, nous notons, pour l’excitation de type « burst », une bonne concordance en amplitude et en bande passante. Pour l’excitation impulsionnelle, nous notons, un écart moyen de 5% en amplitude et en bande passante à -6 dB, cela

176

est notamment dû à l’utilisation d’un type d’excitation impulsionnelle, pour les mesures et pour la modélisation avec DREAM, quasi identique. Pour l’excitation de type « chirp », nous notons aussi un écart moyen de 5% en amplitude et en bande passante à -6 dB.

Dans le document Développement d'une technique à double Chirp spatio-temporel basée sur des capteurs SAW-IDT : application à la caractérisation de couches minces et de revêtements fonctionnels (Page 181-188)