Transducteurs

OR MICA : Micro-capteurs et Capteurs Acoustiques

Intégrée dans l’équipe Transducteurs du LAUM (équipe historique présente dès les débuts du laboratoire), l’O.R. Mica regroupe les activités de recherche ayant trait aux micro-capteurs et capteurs acoustiques. Les micro-capteurs comprennent  des capteurs et actionneurs faisant intervenir divers types de transduction (thermique, thermo-électrique, capacitive, électro-dynamique, piézo-électrique, plasma …).

Ces dispositifs sont le plus souvent des MEMS (Micro-Electro-Mechanical  Systems) fabriqués en salle blanche à destination de divers domaines  d’applications dont la téléphonie mobile, le médical, l’aéronautique, … Les collaborations de ces dernières années ont été menées principalement avec le LNE-CNAM, SATIE-CNAM, le CEA Leti, le CEA –DAM, SAFRAN aircarft Engines, Université Rennes-1, ESIEE, UB Barcelone, CREMEN Sousse, ENSET-Med.V University Rabat, etc.

Etalon primaire de capteurs infrasons

Les systèmes développés ces dernières années sont (entre autres) des capteurs SAW pour la détection de polluants, des micro-antennes pour l’amélioration de la détection des cancers du sein, des microphones MEMS pour la téléphonie mobile, des absorbeurs acoustiques hybrides intégrant des technologies MEMS, un étalon primaire de capteurs d’infrasons, …

Micro-antennes

Les outils de conception utilisés sont principalement des modèles électro-acoustiques à constantes localisées, des modèles analytiques intégrant les effets visco-thermiques dans les couches limites et des modélisations multi-physiques par éléments finis.

Les activités de l’O.R. donnent lieu à des enseignements en Master IMDEA et à l’ENSIM au sein de l’IAGS.

L'Opération de Recherche ElectroAcoustique et Audio (OR-E2A) a pour objet la modélisation, le développement et la caractérisation expérimentale de sources électroacoustiques et de capteurs, dont les principes reposent sur différents procédés de transduction (électrodynamique, électrostatique, piézoélectrique, ionique, etc.). Les applications visées concernent différents domaines tels que l'audio, la téléphonie, la métrologie, etc.

Ainsi, les thématiques abordées concernent aussi bien les sources que les capteurs. Leur comportement peut être abordé au plus proche : par exemple en étudiant les principes physiques régissant le transducteur seul. L’insertion du transducteur dans des systèmes plus complexes est également étudié (modification de son rayonnement par des charges acoustique). Enfin, la mise en réseau de haut-parleurs ou microphones et leur contrôle intéresse tout particulièrement l’OR-E2A.

Ces dernières années les thématiques suivantes ont concentré les activités des chercheurs de l’OR :

• Le développement d’un haut-parleur où la conversion numérique analogique est effectuée lors du rayonnement acoustique ;
• La caractérisation des non-linéarités des transducteurs et la compréhension des phénomènes physiques sous-jacents ;
• Les méthodes de caractérisation fine de systèmes de haut-parleurs ;
• Le développement d’antennes de microphones et du traitement du signal adapté ;
• La synthèse de champ (pilotage de réseaux de haut-parleurs) notamment pour des applications de zones d’écoute personnalisée.

L'OR Méthodes Optiques, Signal, Image pour l’Acoustique a pour objet le développement d’algorithmes d’analyse de données, de traitements de signal et d’image dédiés, en lien avec les problématiques et besoins en instrumentation pour la recherche en acoustique.

L’OR MOSAIC est probablement la plus transversale des OR de l’Équipe avec des travaux concernant les diagnostics (géophysique ,biomédical), les contrôles non destructifs (spectroscopie ultrasonore, algorithmes) l’imagerie de phénomènes acoustiques (holographie optique, photogrammétrie) le machine learning et l’intelligence artificielle appliqués aux capteurs et mesures acoustiques (modèles statistiques, dé-bruitage).

L’OR trouve sa vocation transversale avec de nombreuses collaborations intra-équipe et inter-équipes du LAUM. La plus forte singularité de l’OR est l’émergence des techniques d’imagerie avec la vision 3D qui complète les méthodes d’holographie optique numérique, offrant ainsi un large panel de méthodes pour le diagnostic et la mesure plein champ de champs vibratoires. 

Les activités de l’OR MOSAIC en traitement du signal et analyse de données concernent particulièrement le domaine médical, le CND et la géophysique. Elles se déclinent sur plusieurs actions collaboratives au niveau international (Italie, Liban, Algérie, Tunisie, Arabie Saoudite), national (CHU Angers, LARIS, IPGP) et industriel (CIDELEC).

Membres : E. Brasseur (IE), M. Feuilloy (MCF), J.-M. Girault (MCF), K. Hassan (MCF), S. Letourneur (IR), R. Longo (MCF, animateur), S. Ménigot (MCF), S. Montrésor (MCF), P. Picart (PR), G. Plantier (PR), K. Raoof (PR), Y. Serrestou (PRAG), L. Simon (PR), R. Da Costa (MCF), R. Feron (MCF).

L'équipe de l'Opération de Recherche « thermoacoustique » du LAUM mène des recherches qui s'appuient sur une expertise en acoustique physique, en instrumentation pour l'acoustique, et en électroacoustique. 

Les recherches décrites ici concernent essentiellement les machines thermoacoustiques , à savoir des systèmes permettant la production de travail à partir de chaleur (moteur) ou inversement la génération d'un flux de chaleur (pompe à chaleur) induit par les ondes sonores.Les études menées portent sur des sujets variés tels que l'étude de divers types d'effet non-linéaires (vent acoustique, effets de bords aérodynamiques et entropiques, propagation non linéaire), la dynamique de ces systèmes, la proposition de nouveaux outils de dimensionnement, de nouvelles techniques de mesure, de nouvelles architectures, des techniques de contrôle actif...

L'une des particularités des recherches menées au LAUM est qu'elles intègrent la double composante théorique et expérimentale, et que de nombreuses maquettes d'étude ont été mises au point au LAUM. Les recherches menées sont essentiellement de nature fondamentale mais l'équipe dispose également d'un savoir faire technique concernant la conception des échangeurs de chaleur, le dimensionnement d'un système thermoacoustique complet, et les moyens de caractérisation expérimentale de chacun de ses éléments.