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Concept
Capteur piézoélectrique
Résumé
thumb|Schéma de principe de fonctionnement d'un capteur piézoélectrique
Un capteur piézoélectrique est un capteur utilisant l'effet piézoélectrique afin de mesurer des grandeurs physiques telles que la pression, l'accélération, ou tout autre grandeur physique engendrant des contraintes ou des déformations mécaniques par le biais de matériaux actifs (magnétique, électrique, thermique, mécanique...). En effet, la notion de capteur piézoélectrique peut être étendue à des dispositifs couplant l'utilisation de matériaux piézoélectriques avec celle d'un matériau actif (matériau au sein duquel existe un couplage physique entre plusieurs grandeurs physiques: matériau magnétostrictif, magnétoélectrique p. ex.).
Parmi les capteurs piézoélectriques, on distingue ceux exploitant l'effet piézoélectrique en statique (excitation par une tension continue) et ceux utilisant l'effet piézoélectrique en dynamique (excitation fréquentielle). Parmi ces derniers, on peut distinguer plusieurs classes selon les modes de vibration du matériau piézoélectrique employés, dont: les capteurs utilisant les modes de vibration de volume ("bulk" en anglais), ceux utilisant des modes de surface (via les ondes acoustiques de surface notamment) et enfin ceux utilisant des modes de plaque (ondes de Lamb p. ex.). Ces modes de vibrations sont spécifiques des matériaux piézoélectriques utilisés et font encore l'objet de recherche à l'heure actuelle.
Le choix du matériau piézoélectrique dans l'optique du développement d'un capteur piézoélectrique est primordial, quant aux propriétés recherchées en termes de sensibilité, de compatibilité avec l'environnement dans lequel il opérera (hautes températures, acidité du milieu...) ou encore en termes de complexité des procédés de fabrication mis en œuvre ainsi que des coûts mis en jeu. Les matériaux piézoélectriques les plus utilisés à l'heure actuelle sont le quartz, le niobate de lithium, ainsi que le tantalate de lithium.
Le quartz est un matériau piézoélectrique naturellement présent sur Terre dans la roche (cristaux présentant des macles altérant ces propriétés).
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