Bookmark and Share

Caractérisation de la réponse de microphones MEMS et de microcapteurs de pression en hautes fréquences (10kHz-1 MHz)

Show full item record

Files in this item

PDF 70960.pdf 114.6Kb

Pour citer ce document :
URI: http://hdl.handle.net/2042/57738
Title: Caractérisation de la réponse de microphones MEMS et de microcapteurs de pression en hautes fréquences (10kHz-1 MHz)
Author: Ollivier, Sébastien,
Abstract: Si la calibration des microphones de mesure capacitifs a fait l'objet de nombreuses études conduisant à des protocoles bien définis, la calibration de microphones de types nouveaux, et en particulier des microphones MEMS, pose encore des difficultés. La tâche se complique lorsqu'il s'agit de caractériser des microphones en cours d'optimisation et/ou destinés à la mesures de hautes fréquences (10kHz - 1 MHz) pour la capture de chocs ou de fluctuations de pression à très petite échelle car les méthodes classiques ne sont plus applicables. Dans le cadre du projet SIMMIC, le développement de microphones MEMS adaptés aux hautes fréquences a nécessité la mise au point de méthodes de caractérisation de la réponse en fréquence de microphones dont la fréquence de résonance est comprise entre 300et 900kHz selon les prototypes. Une méthode développée récemment sur la base d'une source impulsionnelle associée à un interféromètre optique de type Mach-Zender est particulièrement adaptée à la gamme 10kHz-1MHz. Le dispositif développé et mis au point au LMFA est basé sur une source acoustique résultant du claquage d'un arc électrique de 20kV qui génère des ondes impulsionnelles de niveau de pression élevé (environ 4 ; Pa à 10cm de la source). A la suite des travaux notamment de W. Wright, les auteurs ont mené plusieurs études théoriques et expérimentales afin de caractériser ce type de source. On dispose ainsi d'une source de directivité sphérique au contenu fréquentiel étendu dans une gamme de fréquence 10kHz-2 MHz. Puisqu'il n'y a pas de capteur correctement calibré dans cette gamme, pour caractériser l'onde acoustique une mesure basée sur un interféromètre optique de type Mach-Zender est utilisée. Le dispositif expérimental est constitué d'un faisceau laser séparé en 2 faisceaux d'intensité égale que l'on recombine au niveau d'une photodiode, un seul des faisceaux étant traversé par l'onde acoustique. Une variation de phase, conséquence de la variation d'indice optique au niveau du faisceau traversé par l'onde de pression, conduit à une interférence sur la photodiode. L'interféromètre ne mesure pas directement le signal de pression, mais après analyse des signaux d'interférence et inversion il est possible de déterminer l'onde de pression en fonction du temps, avec une résolution temporelle inférieure à la microseconde [Yuldashev et al, J. Acoust Am. 2015]. L'onde de pression pouvant être déterminée par méthode optique, cette mesure est utilisée comme mesure de référence afin de caractériser des microphones en cours d'optimisation, ou pour caractériser des capteurs de pression en tenant compte des effets d'installation (avec ou sans grille de protection, dans baffle ou affleurant en paroi, effets de directivité, etc.). Des exemples illustrant l'application et l'intérêt de la méthode seront discutés, en particulier pour les microphones capacitifs standards (1/8 de pouce), pour des prototypes de microphones MEMS fabriqués dans le cadre du projet ``SIMMIC'', et pour des microcapteurs de pression haute fréquence commercialisés.
Subject: acoustique; microphone; calibration; mesure; acoustique non linéaire; MEMS
Publisher: AFM, Association Française de Mécanique
Date: 2015

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record