Thèse soutenue

Les capteurs à ondes élastiques de surface : applications pour la mesure des basses pressions et des hautes températures

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Auteur / Autrice : Pascal Nicolay
Direction : Omar ElmazriaFrédéric Sarry
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Plasmas, Optique, Electronique et Microsystèmes
Date : Soutenance le 10/12/2007
Etablissement(s) : Nancy 1
Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique des Milieux Ionisés et Applications
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Omar Elmazria, Frédéric Sarry, Sylvain Ballandras, Sergeï Zhgoon, Philipe Bergonzo, Hisanori Kambara, Dominique Rebière, Patrick Alnot, Jean-Marie Doerler
Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Ballandras, Sergeï Zhgoon

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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La thèse traite des capteurs à ondes élastiques de surface (SAW) et plus particulièrement de leur application pour la mesure des basses pressions et des hautes températures. Le premier chapitre est consacré à l’histoire des dispositifs SAW, depuis 1965. Les principes de fonctionnement des capteurs SAW sont décrits, ainsi que leurs avantages concurrentiels. La seconde partie du document concerne les outils théoriques utilisés pour la modélisation des ondes élastiques et pour la prévision de leur sensibilité aux perturbations. Des formules pour le calcul de la sensibilité à la déformation ou à la variation de température sont démontrées. Les approches de Nalamwar/Epstein et Tiersten sont toutes deux présentées pour le calcul de l’effet des déformations. La troisième partie de la thèse est consacrée à l’étude théorique et expérimentale d’un nouveau concept de capteur SAW de pression (proposé par l’auteur), pour la mesure précise du vide primaire et secondaire. Les résultats expérimentaux confirment l’ensemble des prévisions théoriques. Cette innovation a été brevetée fin 2006. Un design « ultime » de type MEMS est proposé pour maximiser les performances du capteur. Enfin, la dernière partie du document traite des capteurs SAW « wireless » passifs comme une solution prometteuse pour la mesure des hautes températures. La problématique des matériaux est abordée, ainsi que celle du calcul du TCD pour des structures bicouche. L’effet du champ de déformations généré par la dilatation thermique différente des couches est pris en compte pour améliorer la précision du calcul théorique du TCD. Cette approche est étayée par des résultats théoriques et expérimentaux.