Modelisation d'un système "membrane-mince couche de fluide" : application à un haut-parleur piézoélectrique à rayonnement latéral
Institution:
Le MansDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The work presented is the study of an original laterally radiating piezoelectric loudspeaker. This loudspeaker is designed in such a way that a small displacement of the membrane can induce a large flow, which complies with industrial requirements. The theoretical study of this transducer needs the settling of an intermediate model between a "complete" theory of the movement (coupled dissipative fluid and membrane) which does not allow a simple description, and the current models (based on lumped elements) which are not sufficient for the related applications. The first objective of this thesis is to establish this new model and to check its performance through comparison with the existing models and theories. A second goal is also to demonstrate the advantages it could bring both for miniaturised microphones (on silicon chips) and for the studied loudspeaker. A third objective is to compare the theoretical results to those obtained with experiments on a prototype. The modelisation of this transducer allows to show characteristics which make it interesting for a wide range of applications such as, for example, the realisation of active hearing protectors (earplugs) for which specific amplitude and phase are required.
Abstract FR:
Le travail présenté porte sur l'étude d'un haut-parleur piézoélectrique original, à rayonnement latéral, conçu de telle sorte qu'un faible déplacement de la membrane puisse notamment se traduire par un débit élevé, répondant ainsi à certaines demandes du monde de l'industrie. L'étude théoriques de ce transducteur a nécessité la mise au point d'un modèle (d'utilité plus large que l'application visée dans le cadre de ce travail) qui se situe entre une théorie "complète" du mouvement (fluide dissipatif et membrane couplés) qui ne permet pas une modélisation simple, et les modèles à constantes localisées en usage qui ne sont plus suffisants dans la configuration envisagée pour les applications visées. L'objet de ce travail de thèse a été d'établir ce nouveau modèle, de la valider par comparaison avec les théories et modèles existants, d'en montrer l'intérêt sur des microphones miniatures (sur puce silicium) et sur le haut-parleur étudié, et de comparer les résultats obtenus par calcul avec ceux issus de mesures effectuées sur un premier prototype de ce haut-parleur. La modélisation qui est faite de ce transducteur permet de mettre en évidence des caractéristiques qui le rendent tout à fait éligible pour certaines applications, en particulier pour la réalisation d'un protecteur auditif du type bouchon d'oreille actif qui réponde à des exigences particulières en amplitude et en phase.