Modélisation de dispositifs à ondes élastiques de surface en milieu contraint mécaniquement et applications

Modelisation of plans with elastic waves of surfaces in environment forced mechanically and applications

• Auteur / Autrice : Damien Hermelin
• Direction : Sylvain Ballandras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de produits chimiques

Résumé

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le développement de capteurs àondes élastiques de surface pour la télémesure de grandeurs physiques pour les applications biomédicales, et plus particulièrement la mesure de pression artérielle. Ce mémoire présente tout d’abord le développement d’un modèle physique inédit permettant la simulation de dispositifs à ondes élastiques de surface en milieu contraint mécaniquement avec une distribution inhomogène de contrainte. L’ensemble du modèle est détaillé et utilisé afin d’optimiser la géométrie d’un capteur de pression à membrane. L’étude est dédiée aux capteurs sur quartz mais peut être appliquée à tout type de matériaux piézoélectriques. Ce mémoire présente également la réalisation du capteur. L’application en tant que capteur a été validée et comparée avec les résultats obtenus à partir du modèle développé. Les comparaisons théorie/expériences montrent l’efficacité du modèle développé et la pertinence des règles de conception, qui jusqu’à présent, n’avait aucun équivalent. Le modèle développé mis en oevre sous forme logicielle permet des études plus poussées dans tout le domaine d’application de capteur à base de dispositifs à ondes élastiques et plus particulièrement pour les mesures de grandeur mécaniques comme illustré tout au long de ce mémoire. Pour conclure le manuscrit, nous montrons l’utilisation du capteur pour la mesure de la pression artérielle par voie externe.

The manuscrit concerns the development of surface acoustic waves sensors for wireless monitoring of physical parameters dedicated to biomedical applications, and more specially for blood pressure monitoring. The work consists first in the development of a new physical modeling for surfac acoustic wave device submitted to inhomogeneous stress distribution. The model is detailed and used to optimise geometric size of a membrane-based pressure sensor. The study focuses on quartz based solution but can be applied to any piezoelectric material. This manuscript also presents the sensor construction. The application as sensor has been validated and compared with results obtained with the above evolve model. Comparisons between experimental and theoretical reveals a quite good agreement and allows to validate the model reliability and the efficiency of the proposed optimization, and the model had no equivalent until now. The developped model yields new computation tools which allows acurate and fast design acoustic wave devices sensors for measuring mechanical parameters as illustrated throughout the manuscript. The final application concerns blood pressure monitoring using an external use of the sensor