Certains matériaux anisotropes (quartz, tourmaline,….) présentent la propriété de se polariser électriquement lorsqu’on les comprime : cet effet est appelé piézo-électrique. Cet effet est aussi réversible, c’est à dire qu’une lame (ou cristal) d’un tel matériau subi des déformations lorsque l’on applique un champ électrique. En fixant des électrodes de part et d’autre du cristal, on forme ainsi un résonateur mécanique. L’application d’une tension provoque une excitation mécanique qui entraîne un déplacement de charges et donc la création d’un courant. Ce dipôle peut être modélisé par le schéma équivalent suivant au voisinage de la fréquence de résonance du cristal :
Dans le cadre des travaux pratiques du module SEI je propose de caractériser et d’utiliser un résonateur piezoélectrique à 455kHz dont une caractérisation à titre indicatif nous donne les paramètres suivants :
Co=260.71pF R=8.91Ω L=7,286mH C=17.76pF
En utilisant le schéma de simulation LTSpice suivant : Caract_resonpiezo.asc il est possible de tracer le module et la phase de l’impédance du résonateur pour des fréquences variant entre 430kHz et 470kHz.
Afin de vérifier les résultats précédents, on propose d’effectuer une mesure des caractéristiques réelles du résonateur piézoélectrique en utilisant un analyseur d’impédance HIOKI IM3560.
Une copie de l’écran permet d’obtenir le résultat suivant :
Les points de mesures sont aussi disponibles dans un fichier : caracteristique_piezo.csv