WO2016189241A1 - Structure de guide d'ondes élastiques formée sur une plaque - Google Patents

Structure de guide d'ondes élastiques formée sur une plaque Download PDF

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Younes ACHAOUI
André DIATTA
Stefan ENOCH
Sébastien GUENNEAU
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Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Marseille
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Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Marseille
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Definitions

  • the present invention relates to phononic structures and in particular devices for driving and / or confining elastic or acoustic waves.
  • the present invention is applicable to many fields such as including actuators and piezoelectric transducers used to generate or detect acoustic waves, and delay lines.
  • the present invention can also be used to improve the performance of magnetic induction devices and electric motors, as well as the performance of SAW (Surface Acoustic Waves) or bulk acoustic wave (BAW) bulk acoustic wave devices (Bulk Acoustic Waves). .
  • SAW Surface Acoustic Waves
  • BAW bulk acoustic wave
  • the case of the plates is particularly interesting since the elastic waves that can propagate there are confined and completely guided.
  • the waves that can propagate in a plate are Rayleigh surface waves propagating independently on both interfaces of the plate at the same speed. These waves have a small wavelength relative to the thickness of the plate. For a given plate, at longer wavelengths, so-called “bending” and “compression” propagation modes tend to separate, and the difference between the propagation speeds on the two plate interfaces tends to to increase.
  • a confinement device for controlling the propagation of elastic waves in a plate which is capable of controlling waves having wavelengths in a wide range of wavelengths, i.e. both large and small with respect to the thickness of the plate. It is also desirable to increase the efficiency of a waveguide to transmit such elastic waves.
  • Embodiments relate to a method of confining elastic waves in a plate, the method comprising the steps of: fixing the plate to a rigid support at fixed points distributed on the plate along two lateral lines delimiting between them a region of containment without a fixed point, outside which the fixed points are spaced apart from each other not more than a first distance, the two lateral lines being spaced from one another at least a second distance greater than the first distance, and apply elastic waves to the plate at an excitation zone in the confinement region.
  • the distribution of the fixed points outside the confinement region is defined so as to establish a first low cutoff frequency of elastic waves capable of propagating in the plate, below which the elastic waves in the confinement region can not cross the lateral lines, and the second distance is defined so as to establish a second low cutoff frequency of elastic waves likely to propagate in the confinement region, the second cutoff frequency being less than the first cutoff frequency.
  • the elastic waves applied to the plate in the confinement region have a frequency between the first and second cutoff frequencies.
  • the method comprises a step of fixing on the plate in the confinement region resonators each having a resonant frequency lower than the second cutoff frequency.
  • the resonators fixed in the confinement region define a third low cutoff frequency of elastic waves capable of propagating in the confinement region, below which the elastic waves do not propagate in the region. confinement, the resonators being configured so that the third cutoff frequency is less than the second cutoff frequency.
  • the elastic waves applied to the plate in the confinement region have a frequency between the second and third cutoff frequencies.
  • the method comprises removable fixed point control steps for modifying the geometry of the confinement region or for closing and opening the confinement region.
  • Embodiments may also relate to an elastic wave confinement device comprising: a plate fixed to a rigid support at fixed points distributed on the plate along two lateral lines delimiting between them a confinement region without a fixed point, apart from where the fixed points are spaced from each other at a maximum distance of a first distance, the two lateral lines being spaced from one another at least a second distance greater than the first distance, and an excitation zone located on the plate in the confinement region, where elastic waves are applied to the confinement region.
  • the distribution of the fixed points outside the confinement region is defined so as to establish a first low cutoff frequency below which the elastic waves likely to propagate in the plate can not cross the lines.
  • the second distance is defined to establish a second low cutoff frequency of elastic waves likely to propagate in the confinement region, the second cutoff frequency being lower than the first cutoff frequency.
  • the elastic waves confined in the confinement region have a frequency between the first and second cutoff frequencies.
  • the device comprises resonators attached to the plate in the confinement region each having a resonant frequency lower than the second cutoff frequency.
  • the resonators fixed in the confinement region define a third low cutoff frequency of elastic waves that can propagate in the confinement region, the resonators being configured so that the third cutoff frequency is lower than the second cutoff frequency.
  • the elastic waves confined in the wave confinement region have a frequency between the second and third cutoff frequencies.
  • the fixed points have a periodic distribution on the plate outside the confinement region.
  • the confinement region has an opening communicating with a region without fixed point of the plate, and having a width greater than the first distance, so as to form a waveguide in which the elastic waves are susceptible to spread to the area without a fixed point.
  • the device comprises removable fixed points controlled by a control device.
  • Figure 1 is a top view of a plate forming an elastic waveguide, according to a embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the plate of FIG. 1,
  • FIGS. 3A, 3B show bands of elastic waves propagating in a plate, respectively without and with a waveguide such as that formed in the plate shown in FIG. 1, FIG. 3B also showing dispersion curves. frequency as a function of the normalized wavenumber,
  • FIGS. 4A and 4B show wave amplitude distribution curves having a first wavelength, propagating in the plate of FIG. 1, respectively along X and Y axes situated in the plane of the plate,
  • FIG. 5 represents an X-axis distribution curve of the amplitude of waves having a second wavelength, propagating in the plate of FIG. 1,
  • FIG. 6 is a plan view of a plate in which a waveguide is formed according to another embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the plate of FIG.
  • FIG. 8 represents variation curves of the transmission of elastic waves in the plates of FIGS. 1 and 6, as a function of the frequency of the waves,
  • FIG. 9 represents frequency dispersion curves as a function of the normalized wavenumber, of elastic waves propagating in the plate shown in FIG. 6,
  • FIGS. 10 to 12 show distribution curves along the X axis of the amplitude of waves having different wavelengths, propagating in the plate of FIG. 6.
  • Figures 1 and 2 show a PL plate, according to one embodiment.
  • the plate PL is fixed to a rigid support SP by fixed points FP.
  • the fixed points are distributed periodically, that is to say aligned in rows and columns, and spaced from the same distance.
  • the FP fixed points delimit a confinement region without fixed point forming in the example of Figure 1 a WG waveguide of elastic waves.
  • the plate PL is built-in type as it is fixed to a fixed and rigid support and fixed points FP.
  • the fixed points FP of the plate PL undergo no displacement when elastic waves propagate in the plate.
  • the PL plate is not in contact with any other object.
  • Each fixed point FP may be made by a rigid mechanical connection between the plate PL and the support SP, for example by a stud formed on the support SP whose free end is fixed to the plate PL by gluing or welding, or by a screw passing through a hole formed in the plate and being screwed into the stud.
  • the fixed points FP can also be made by pinching the plate PL locally at fixed points FP between two rigid supports.
  • the waveguide WG is formed by a defect realized by removing a row of fixed points FP.
  • Figures 1 and 2 show a median X axis of the waveguide WG coinciding with the row of fixed points deleted.
  • Figure 1 shows a Y axis perpendicular to the X axis, located in the plane of the plate PL.
  • Figure 2 shows an axis Z perpendicular to the plane of the PL plate.
  • FIGS. 3A, 3B show graphs of forbidden bands of elastic waves propagating in the plate PL shown in FIG. 1, when the plate is infinite (the edge effects have not been taken into account) or surrounded by a device preventing the reflection of waves by the edges.
  • the graph of FIG. 3A was obtained in the presence of all the inclusions (in the absence of the confinement region formed by the deletion of a row of fixed points), thus without any defects.
  • the graph of FIG. 3A shows that the plate PL has forbidden bands FBG1, FBG2 in which no elastic wave propagates.
  • the bandgap FBG1 extends to all frequencies below a CFO low cutoff frequency of about 74 kHz.
  • the bandgap FBG2 extends at frequencies between about 90 and 1 10 kHz.
  • an NBG band extending between the CFO cut-off frequency and approximately 90 kHz, the elastic waves propagate throughout the PL plate.
  • the graph of FIG. 3B was obtained from the plate PL of FIG. 1 in the presence of the waveguide WG, by applying elastic waves from an excitation point EP situated in the waveguide. WG.
  • the graph of FIG. 3B shows forbidden bands FBG3, FBG4 in which no elastic wave propagates.
  • the bandgap FBG3 extends at frequencies below a low cutoff frequency CF1 of about 24 kHz.
  • the band gap FBG4 extends at frequencies between about 57 and 63 kHz
  • the NGB band extending between the CFO cutoff frequency and about 90 kHz in which the elastic waves propagate throughout the PL plate remains. As a result, in the NGB band, the elastic waves are not guided in the waveguide WG.
  • FIG. 3B also shows frequency dispersion curves C1, C2, C3 as a function of the normalized wavenumber.
  • the dispersion curve C1 is situated between the forbidden bands FBG3 and FBG4, and the dispersion curves C2, C3 lie between the bands FBG4 and NBG.
  • the elastic waves can only propagate in the waveguide WG. They are therefore confined and guided in the waveguide WG.
  • the slope at a considered point of the curves C1, C2, C3 corresponds to the rate of propagation of the elastic waves at the frequency corresponding to the considered point.
  • FIGS. 4A and 4B show variation curves of the elastic wave amplitude at 32 kHz applied to the PL plate in the waveguide WG at an excitation point EP, respectively along the X and Y axes. This frequency lies between the forbidden bands FBG3 and FBG4.
  • the waves propagating in the plate PL are perfectly channelized by the waveguide WG, no wave being detected outside the lateral lines LL1, LL2 of fixed points FP delimiting the waveguide .
  • the waves channeled in the waveguide WG have an amplitude forming corrugations from the excitation point EP.
  • the amplitude of the waves decreases to disappear, reflecting the dispersion of the waves throughout the width of the PL plate.
  • FIG. 5 represents a curve of variation of the amplitude of elastic waves at 18 kHz applied to the plate PL in the waveguide WG, along the X axis of the waveguide WG.
  • the excitation point EP is at the entrance of the waveguide WG. At this frequency, we are in the forbidden band FBG3. According to FIG. 5, no wave penetrates the guide WG, the waves applied to the excitation point EP being dispersed throughout the region of the plate PL without a fixed point.
  • the shape and in particular the width of the waveguide WG (between the fixed points FP), therefore makes it possible to confine and channel elastic waves at relatively low frequencies (between 24 and 74 kHz), located in the forbidden band FBG1 a recessed fixed point plate with periodic fixed points without defects.
  • Figures 6 and 7 show the PL plate in which is formed a waveguide WG '.
  • the embedded type plate PL comprises fixed points FP for fixing the plate PL to a rigid support SP, the fixed points being distributed periodically, that is to say aligned in rows and columns and spaced apart. from the same distance.
  • the waveguide WG ' is formed as before, by a defect realized by removing a row of fixed points FP.
  • the waveguide WG comprises RS resonators fixed on the plate PL (for example at the locations of fixed points removed), and aligned along the X axis of the waveguide.
  • RS resonators have a shape, a height above the plate, an elasticity and a density, giving them a resonance frequency of their own.
  • the RS resonators are fixed to the PL plate by a rigid mechanical connection, for example by screwing, welding or gluing.
  • RS resonators can also be formed in the same material as the plate by machining or molding.
  • PL plate with RS resonators can also be obtained by photolithography techniques applied to microelectronics, such as etching techniques, metal deposition and electrolytic growth. In the example of FIGS. 6 and 7, the RS resonators have a cylindrical shape.
  • FIG. 8 represents curves C1 1, C12 of variation of the transmission T of elastic waves in the waveguides WG and WG 'of FIGS. 1 and 6, as a function of the frequency F of the elastic waves.
  • the curve C1 1, corresponding to the waveguide WG formed in the PL plate of Figure 1, shows that the transmission of elastic waves at frequencies below 80 kHz hardly exceeds 0 dB. Between 0 and 25 kHz, this transmission remains below -40 dB, revealing the presence of the bandgap FBG1. Between 25 and 40 kHz, this transmission has peaks of up to +10 dB. Between 40 and 80 kHz, the transmission of elastic waves remains confined between 0 and -40 dB.
  • the curve C12 was obtained when the resonators RS have a resonant frequency lower than the low cutoff frequency CF1 of the band FBG3.
  • the transmission of the elastic waves in the waveguide WG 'of FIG. 6 can reach +20 dB on average between about 7 and 10 kHz. Between 10 and 15 kHz, the transmission in the waveguide WG 'remains close to 0 dB. Between 15 and 25 kHz, waveguide transmission WG 'has peaks of +15 to +25 dB. Above 25 kHz, waveguide transmission WG 'hardly exceeds 0 dB, with peaks below -40 dB between 25 and 40 kHz and between 65 and 80 kHz.
  • FIG. 9 represents dispersion curves of the frequency as a function of the normalized wavenumber, of elastic waves propagating in the waveguide WG 'shown in FIG. 6, when the PL plate is infinite (the effects edge of the plate have not been taken into account) or surrounded by a device preventing the reflection of the waves by the edges of the PL plate.
  • the graph of FIG. 9 shows that the forbidden bands FBG3 and FBG4 (FIG. 3B) are replaced by forbidden bands FBG5, FBG6 in which no elastic wave propagates.
  • the bandgap FBG5 extends at frequencies below a low cutoff frequency CF2 of about 7 kHz.
  • the band gap FBG6 extends between CF1 frequencies at about 24 kHz and about 39 kHz.
  • the band gap FBG6 corresponds to the attenuation observed in this band in FIG. 8.
  • the NGB band extending between the CFO frequencies and approximately 90 kHz is still present.
  • the elastic waves are not guided in the waveguide WG '.
  • FIG. 9 also shows dispersion curves C4, C5, C6 between the forbidden bands FBG5 and FBG6, and dispersion curves C1, C8, C9 between the bands FBG6 and NBG.
  • the elastic waves are guided in the waveguide WG '.
  • the slope at a considered point of the curves C4 to C9 corresponds to the speed of propagation of the elastic waves at the frequency corresponding to the point considered.
  • the introduction into the waveguide WG 'of the resonators RS having a resonance frequency between the cutoff frequencies CF1 and CF2, allows the confinement and the propagation of elastic waves having longer lengths of wave only in the waveguide WG.
  • the C4, C5 curves located at the lowest frequencies have a slight slope meaning that in this frequency band, the elastic waves propagate in the PL plate with a low speed of group. A phenomenon of energy accumulation can therefore be observed at these frequencies. This phenomenon can produce an exaltation of the wave at the output of the resonator guide WG '.
  • FIGS. 10, 11 and 12 show X-axis variation curves of the amplitude of elastic waves applied to the PL plate in the waveguide WG 'at an excitation point EP, when the The excitation frequency of the PL plate lies respectively in the forbidden band FBG6 (for example 32 kHz), and between the forbidden bands FBG5 and FBG6 at about 18 kHz and 7.5 kHz.
  • the excitation point EP is at the input of the waveguide WG 'and the resonators RS are placed from this input.
  • the excitation frequency of the PL plate is located in the forbidden band FBG6 (for example 32 kHz).
  • the forbidden band FBG6 for example 32 kHz
  • the excitation point EP is in the waveguide WG ', close to a first of the resonators RS.
  • the excitation frequency of the plate PL is about 18 kHz, that is to say on the curve C6 between the bandgap FBG5 and FBG6.
  • the curve of FIG. 11 shows that the amplitude of the guided waves in the guide WG 'forms corrugations in the part of the waveguide comprising the RS resonators. The maximum value of the amplitude of these undulations slightly exceeds the excitation amplitude of the PL plate.
  • the waves At the output of the waveguide WG ', the waves have substantially the same amplitude as that of the waves at the excitation point EP. Outside the waveguide WG ', in the region of the plate without fixed point, the waves are dispersed and therefore their amplitude drops rapidly.
  • the excitation point EP is at the input of the waveguide WG ', close to a first of the resonators RS.
  • the excitation frequency of the PL plate is about 7.5 kHz, on the curve C4 between the forbidden bands FBG5 and FBG6.
  • the curve of FIG. 12 shows two peaks at 6 units and a hollow at 2 units for a 2-unit excitation amplitude in the region of the waveguide WG 'equipped with resonators RS, which represents a multiplication of the amplitude by 3, revealing a phenomenon of accumulation of energy or exaltation.
  • the amplitude of the waves at the output of the waveguide WG ' is greater than (of the order of two times) that of the waves at the excitation point EP at the input of the waveguide. wave.
  • This phenomenon of exaltation can also be observed on the curve C12 (FIG. 8) where, between 7 and 10 kHz, the transmission T can reach +20 dB on average.
  • the waves are dispersed and therefore their amplitude drops rapidly.
  • This phenomenon of excitement can be usefully exploited to, for example, transmit vibrations to a piezoelectric device. This device makes it possible to obtain a ratio between the amplitude of the vibrations in the excitation zone of the plate, and the amplitude of the electrical signal produced by the piezoelectric device, which is significantly higher than in the absence of RS resonators.
  • certain FP fixed points or all the fixed points are removable and controlled.
  • the plate PL is held at each removable fixed point by an electromagnet, the plate being made of a ferromagnetic material.
  • the plate can also be held at each fixed point removable by pinching between two retractable pads controlled by a mechanical device.
  • it is possible to modify the geometry of the confinement region in particular to carry out a guiding control of the elastic waves propagating in the plate, as well as a guide control of the wave resulting from the phenomenon of exaltation.
  • the phenomenon of exaltation can develop until the opening of the confinement region.
  • the amplitude of the phenomenon of exaltation can thus depend on the duration between the instant of excitation of the plate, the confinement region being closed, and the instant of opening of the confinement region.
  • the present invention is capable of various alternative embodiments and various applications.
  • the invention is not limited to a plate embedded by fixed points having a periodic distribution. Indeed, this distribution can be random. It is simply important that the fixed points outside the confinement region are spaced from each other by a distance less than a maximum distance depending on the frequencies being processed. Thus, the distance between the fixed points delimiting the waveguide zone can be zero, so as to form fixed continuous lines.
  • the width of the waveguide be greater than the maximum distance between the fixed points of the waveguide. plate outside the waveguide.
  • the greater the width of the waveguide increases from the distance between the fixed points delimiting the waveguide, the lower the cutoff frequency CF1 decreases from the cutoff frequency CFO, until to become null.
  • the low cutoff frequency CF1 of the waveguide is then defined by the minimum distance between the lines LL1, LL2.
  • the invention is also not limited to a waveguide with openings at its ends. It is simply important that the fixed points FP delimit a confinement region wider than the maximum distance between the fixed points.
  • a waveguide can be obtained simply from a confinement zone surrounded by fixed points spaced a maximum distance smaller than the width of the confinement zone, by placing an excitation zone and a zone of elastic wave capture in the confinement region. Indeed, the confinement region then forms a waveguide between the excitation zone and the capture zone, for elastic waves having a frequency comprised between the low cutoff frequency of the regions of the plate embedded by the fixed points. and the low cutoff frequency of the confinement region.
  • a piezoelectric device may for example be attached to the capture zone.
  • the plate may also be formed of a piezoelectric material, electrodes being fixed opposite one another on both sides of the plate in the capture zone.
  • the wavelengths of the elastic waves propagating in the plate and confined in the waveguide are not necessarily large relative to the thickness of the plate.
  • these elastic waves may be surface waves (Raleigh) when their wavelength is close to or less than the thickness of the plate PL.
  • Raleigh surface waves
  • the frequency values indicated in FIGS. 3A, 3B, 8 and 9 are given by way of example only. In fact, these frequency values depend on the distances between the fixed points FP of embedding of the plate PL, and vary in a manner inversely proportional to these distances.
  • to channel elastic waves presenting a Ten times higher frequency for example, just reduce the distance between the fixed points of a ratio of ten.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de confinement d'ondes élastiques comprenant : une plaque (PL) fixée à un support rigide (SP) en des points fixes (FP) répartis sur la plaque suivant deux lignes latérales (LLl, LL2) délimitant entre elles une région de confinement sans point fixe (WG), en dehors de laquelle les points fixes sont espacés les uns des autres au maximum d'une première distance, les deux lignes latérales étant espacées l'une de l'autre au minimum d'une seconde distance supérieure à la première distance, et une zone d'excitation (RFP) située sur la plaque dans la région de confinement, où sont appliquées des ondes élastiques à la région de confinement.

Description

STRUCTURE DE GUIDE D'ONDES ELASTIQUES FORMEE SUR UNE
PLAQUE
La présente invention concerne les structures phononiques et en particulier les dispositifs permettant de conduire et/ou de confiner les ondes élastiques ou acoustiques. La présente invention est applicable à de nombreux domaines comme notamment les actionneurs et les transducteurs piézoélectriques utilisés pour générer ou détecter des ondes acoustiques, et les lignes à retard. La présente invention peut être utilisée également pour améliorer le rendement de dispositifs à induction magnétique et de moteurs électriques, ainsi que le rendement de dispositifs à ondes acoustiques de surface SAW (Surface Acoustic Waves) ou à ondes acoustiques de volume BAW (Bulk Acoustic Waves).
Dans un milieu homogène, différents types d'ondes élastiques sont susceptibles de s'y propager. De manière générale, ces ondes sont polarisées soit suivant la direction de propagation (ondes longitudinales), soit suivant une direction orthogonale (ondes de cisaillement). Si le milieu est semi-infini, c'est-à-dire s'il présente une interface libre et une épaisseur "infinie", des ondes de surface dites de Rayleigh peuvent s'y propager. Dans le cas où le matériau constituant le milieu de propagation est anisotrope des éventuelles "pseudo ondes de surface" peuvent apparaître.
Le cas des plaques est particulièrement intéressant étant donné que les ondes élastiques qui peuvent s'y propager sont confinées et complètement guidées. Les ondes pouvant se propager dans une plaque sont des ondes de surface de Rayleigh se propageant indépendamment sur les deux interfaces de la plaque à une même vitesse. Ces ondes présentent une longueur d'onde petite par rapport à l'épaisseur de la plaque. Pour une plaque donnée, aux plus grandes longueurs d'onde, des modes de propagation dits "de flexion" et "de compression" ont tendance à se séparer, et la différence entre les vitesses de propagation sur les deux interfaces de la plaque a tendance à augmenter.
Dans le document A. Khelif, B. Aoubiza, S. Mohammadi, A. Adibi, and V. Laude, Phys. Rev. E 74, 046610 (2006), on a démontré la possibilité de contrôler la dispersion des ondes élastiques de plaque par une structuration de cette dernière. Cette structuration est formée par des cellules élémentaires réparties sur la plaque de manière périodique. Chaque cellule élémentaire est réalisée par une inclusion dans la plaque, la plaque et les inclusions étant réalisées dans des matériaux différents. Cette structuration interdit la propagation d'ondes élastiques ayant une longueur d'onde voisine de deux fois la distance séparant deux inclusions voisines suivant la direction de propagation des ondes. Ce phénomène est une conséquence des interférences dites de Bragg. Une telle structuration devient donc très encombrante si l'on souhaite exploiter ce phénomène aux grandes longueurs d'onde. En outre, la bande interdite aux longueurs d'ondes voisines de deux fois la distance séparant deux inclusions voisines est relativement étroite.
Dans le document T. T. Wu, Z. G. Huang, T. C. Tsai, T. C. Wu, Appl. Physic Letters 93, 1 1 1902 (2008), on a démontré la possibilité de contrôler des ondes élastiques se propageant dans une plaque, par l'intermédiaire d'une structuration périodique dont la cellule élémentaire comprend une inclusion en forme de pilier cylindrique localement résonant, s'étendant au- dessus de la plaque. La présence de tels piliers modifie profondément la répartition des longueurs d'onde pouvant se propager dans la plaque. En particulier, cette structuration permet l'ouverture de bandes interdites aux grandes longueurs d'onde (grandes par rapport à la période de la structuration). Ce principe a été par la suite étendu puis validé expérimentalement pour les ondes de Rayleigh comme cela a été décrit dans les documents Khelif et al. Phys. Rev. B 81 (21 ), 214303, 2010, et Achaoui et al. Phys. Rev. B 83 (10), 104201 , 201 1 . On a en effet démontré qu'un arrangement périodique de piliers permet de contrôler la propagation de ces ondes à la surface d'un milieu semi-infini et qu'une éventuelle apparition de bandes interdites à résonance locale résiste facilement à l'arrangement aléatoire de ces piliers. Ceci a permis de démontrer que ces bandes interdites dépendent exclusivement de la résonance locale des piliers et non de leur répartition périodique (effet réseau, Achaoui et al. J. Appl. Phys. 1 14 (10), 104503, 2013). Cependant, comme l'effet produit par cette structuration repose sur la résonance des piliers, les bandes interdites sont relativement étroites.
Il est donc souhaitable de proposer un dispositif de confinement permettant de contrôler la propagation d'ondes élastiques dans une plaque, qui soit capable de contrôler des ondes ayant des longueurs d'onde situées dans une large plage de longueurs d'ondes, c'est-à-dire aussi bien grandes que petites par rapport à l'épaisseur de la plaque. Il est également souhaitable d'augmenter l'efficacité d'un guide d'onde à transmettre de telles ondes élastiques.
Des modes de réalisation concernent un procédé de confinement d'ondes élastiques dans une plaque, le procédé comprenant des étapes consistant à : fixer la plaque à un support rigide en des points fixes répartis sur la plaque suivant deux lignes latérales délimitant entre elles une région de confinement sans point fixe, en dehors de laquelle les points fixes sont espacés les uns des autres au maximum d'une première distance, les deux lignes latérales étant espacées l'une de l'autre au minimum d'une seconde distance supérieure à la première distance, et appliquer des ondes élastiques à la plaque en une zone d'excitation dans la région de confinement.
Selon un mode de réalisation, la répartition des points fixes en dehors de la région de confinement est définie de manière à établir une première fréquence de coupure basse d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la plaque, en dessous de laquelle les ondes élastiques dans la région de confinement ne peuvent pas traverser les lignes latérales, et la seconde distance est définie de manière à établir une seconde fréquence de coupure basse d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, la seconde fréquence de coupure étant inférieure à la première fréquence de coupure.
Selon un mode de réalisation, les ondes élastiques appliquées à la plaque dans la région de confinement présentent une fréquence comprise entre les première et seconde fréquences de coupure.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de fixation sur la plaque dans la région de confinement de résonateurs présentant chacun une fréquence de résonance inférieure à la seconde fréquence de coupure.
Selon un mode de réalisation, les résonateurs fixés dans la région de confinement définissent une troisième fréquence de coupure basse d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, en dessous de laquelle les ondes élastiques ne se propagent pas dans la région de confinement, les résonateurs étant configurés pour que la troisième fréquence de coupure soit inférieure à la seconde fréquence de coupure.
Selon un mode de réalisation, les ondes élastiques appliquées à la plaque dans la région de confinement présentent une fréquence comprise entre les seconde et troisième fréquences de coupure.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de commande de points fixes amovibles pour modifier la géométrie de la région de confinement ou pour fermer et ouvrir la région de confinement.
Des modes de réalisation peuvent également concerner un dispositif de confinement d'ondes élastiques comprenant : une plaque fixée à un support rigide en des points fixes répartis sur la plaque suivant deux lignes latérales délimitant entre elles une région de confinement sans point fixe, en dehors de laquelle les points fixes sont espacés les uns des autres au maximum d'une première distance, les deux lignes latérales étant espacées l'une de l'autre au minimum d'une seconde distance supérieure à la première distance, et une zone d'excitation située sur la plaque dans la région de confinement, où sont appliquées des ondes élastiques à la région de confinement.
Selon un mode de réalisation, la répartition des points fixes en dehors de la région de confinement est définie de manière à établir une première fréquence de coupure basse en dessous de laquelle les ondes élastiques susceptibles de se propager dans la plaque ne peuvent pas traverser les lignes latérales, et la seconde distance est définie de manière à établir une seconde fréquence de coupure basse d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, la seconde fréquence de coupure étant inférieure à la première fréquence de coupure.
Selon un mode de réalisation, les ondes élastiques confinées dans la région de confinement présentent une fréquence comprise entre les première et seconde fréquences de coupure.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des résonateurs fixés à la plaque dans la région de confinement présentant chacun une fréquence de résonance inférieure à la seconde fréquence de coupure.
Selon un mode de réalisation, les résonateurs fixés dans la région de confinement définissent une troisième fréquence de coupure basse d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, les résonateurs étant configurés pour que la troisième fréquence de coupure étant inférieure à la seconde fréquence de coupure.
Selon un mode de réalisation, les ondes élastiques confinées dans la région de confinement d'onde présentent une fréquence comprise entre les seconde et troisième fréquences de coupure.
Selon un mode de réalisation, les points fixes présentent une répartition périodique sur la plaque en dehors de la région de confinement.
Selon un mode de réalisation, la région de confinement présente une ouverture communiquant avec une région sans point fixe de la plaque, et ayant une largeur supérieure à la première distance, de manière à former un guide d'onde dans lequel les ondes élastiques sont susceptibles de se propager vers la région sans point fixe.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des points fixes amovibles contrôlés par un dispositif de commande.
Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue de dessus d'une plaque formant un guide d'ondes élastiques, selon un mode de réalisation,
la figure 2 est une vue en coupe transversale de la plaque de la figure 1 ,
les figures 3A, 3B représentent des bandes interdites d'ondes élastiques se propageant dans une plaque, respectivement sans et avec un guide d'onde tel que celui formé dans la plaque montrée sur la figure 1 , la figure 3B montrant également des courbes de dispersion de fréquence en fonction du nombre d'onde normalisé,
les figures 4A et 4B représentent des courbes de répartition de l'amplitude d'ondes ayant une première longueur d'onde, se propageant dans la plaque de la figure 1 , respectivement suivant des axes X et Y situés dans le plan de la plaque,
la figure 5 représente une courbe de répartition suivant l'axe X, de l'amplitude d'ondes ayant une seconde longueur d'onde, se propageant dans la plaque de la figure 1 ,
la figure 6 est une vue de dessus d'une plaque dans laquelle est formé un guide d'onde selon un autre mode de réalisation, la figure 7 est une vue en coupe transversale de la plaque de la figure
6,
la figure 8 représente des courbes de variation de la transmission d'ondes élastiques dans les plaques des figures 1 et 6, en fonction de la fréquence des ondes,
la figure 9 représente des courbes de dispersion de fréquence en fonction du nombre d'onde normalisé, d'ondes élastiques se propageant dans la plaque montrée sur la figure 6,
les figures 10 à 12 représentent des courbes de répartition suivant l'axe X, de l'amplitude d'ondes ayant différentes longueurs d'onde, se propageant dans la plaque de la figure 6.
Les figures 1 et 2 représentent une plaque PL, selon un mode de réalisation. La plaque PL est fixée à un support rigide SP par des points fixes FP. Les points fixes sont répartis de manière périodique, c'est-à-dire alignés en lignes et en colonnes, et espacés d'une même distance. Les points fixes FP délimitent une région de confinement sans point fixe formant dans l'exemple de la figure 1 un guide WG d'ondes élastiques. La plaque PL est de type encastrée dans la mesure où elle est fixée à un support fixe et rigide et par les points fixes FP. Ainsi, les points fixes FP de la plaque PL ne subissent aucun déplacement lorsque des ondes élastiques se propagent dans la plaque. A noter également que la plaque PL n'est en contact avec aucun autre objet.
Chaque point fixe FP peut être réalisé par une liaison mécanique rigide entre la plaque PL et le support SP, par exemple par un plot formé sur le support SP dont l'extrémité libre est fixée à la plaque PL par collage ou une soudure, ou encore par une vis traversant un trou formé dans la plaque et venant se visser dans le plot. Les points fixes FP peuvent être également réalisés en pinçant la plaque PL localement aux points fixes FP entre deux supports rigides.
Le guide d'onde WG est formé par un défaut réalisé en supprimant une rangée de point fixes FP. Les figures 1 et 2 montrent un axe X médian du guide d'onde WG coïncidant avec la rangée de points fixes supprimés. La figure 1 montre un axe Y perpendiculaire à l'axe X, situé dans le plan de la plaque PL. La figure 2 montre un axe Z perpendiculaire au plan de la plaque PL. Les figures 3A, 3B représentent des graphes de bandes interdites d'ondes élastiques se propageant dans la plaque PL montrée sur la figure 1 , lorsque la plaque est infinie (les effets de bord n'ont pas été pris en compte) ou entourée d'un dispositif empêchant la réflexion des ondes par les bords.
Le graphe de la figure 3A a été obtenu en présence de toutes les inclusions (en l'absence région de confinement formée par la suppression d'une rangée de points fixes), donc sans défaut. Le graphe de la figure 3A fait apparaître que la plaque PL présente des bandes interdites FBG1 , FBG2 dans lesquelles aucune onde élastique ne se propage. La bande interdite FBG1 s'étend à toutes les fréquences inférieures à une fréquence de coupure basse CFO d'environ 74 kHz. La bande interdite FBG2 s'étend aux fréquences comprises entre environ 90 et 1 10 kHz. Dans une bande NBG s'étendant entre la fréquence de coupure CFO et 90 kHz environ, les ondes élastiques se propagent dans toute la plaque PL.
Le graphe de la figure 3B a été obtenu à partir de la plaque PL de la figure 1 en présence du guide d'onde WG, en appliquant des ondes élastiques à partir d'un point d'excitation EP situé dans le guide d'onde WG. Le graphe de la figure 3B met en évidence des bandes interdites FBG3, FBG4 dans lesquelles aucune onde élastique ne se propage. La bande interdite FBG3 s'étend aux fréquences inférieures à une fréquence de coupure basse CF1 d'environ 24 kHz. La bande interdite FBG4 s'étend aux fréquences comprises entre 57 et 63 kHz environ La bande NGB s'étendant entre la fréquence de coupure CFO et environ 90 kHz dans laquelle les ondes élastiques se propagent dans toute la plaque PL subsiste. Il en résulte que dans la bande NGB, les ondes élastiques ne sont pas guidées dans le guide d'onde WG.
La figure 3B montre également des courbes C1 , C2, C3 de dispersion de fréquence en fonction du nombre d'onde normalisé. La courbe de dispersion C1 est située entre les bandes interdites FBG3 et FBG4, et les courbes de dispersion C2, C3 sont situées entre les bandes FBG4 et NBG. Aux fréquences situées entre les fréquences de coupure CFO et CF1 , correspondant à un point des courbes C1 , C2, C3 (en dehors de la bande interdite FBG4), les ondes élastiques ne peuvent se propager que dans le guide d'onde WG. Elles sont donc confinées et guidées dans le guide d'onde WG. La pente en un point considéré des courbes C1 , C2, C3 correspond à la vitesse de propagation des ondes élastique à la fréquence correspondant au point considéré.
Les figures 4A et 4B représentent des courbes de variation de l'amplitude d'ondes élastiques à 32 kHz appliquées à la plaque PL dans le guide d'onde WG en un point d'excitation EP, respectivement suivant les axes X et Y. A cette fréquence, on se trouve entre les bandes interdites FBG3 et FBG4. D'après la figure 4B, les ondes se propageant dans la plaque PL sont parfaitement canalisées par le guide d'onde WG, aucune onde n'étant détectée en dehors de lignes latérales LL1 , LL2 de points fixes FP délimitant le guide d'onde. Sur la figure 4A, les ondes canalisées dans le guide d'onde WG présentent une amplitude formant des ondulations depuis le point d'excitation EP. Aux sorties du guide d'onde WG, dans des régions sans point fixe, l'amplitude des ondes diminue jusqu'à disparaître, reflétant la dispersion des ondes dans toute la largeur de la plaque PL.
La figure 5 représente une courbe de variation de l'amplitude d'ondes élastiques à 18 kHz appliquées à la plaque PL dans le guide d'onde WG, suivant l'axe X du guide d'onde WG. Le point d'excitation EP se trouve à l'entrée du guide d'onde WG. A cette fréquence, on se trouve dans la bande interdite FBG3. D'après la figure 5, aucune onde ne pénètre dans le guide WG, les ondes appliquées au point d'excitation EP se dispersant dans toute la région de la plaque PL sans point fixe.
La forme et en particulier la largeur du guide d'onde WG (entre les points fixes FP), permet donc de confiner et canaliser des ondes élastiques à des fréquences relativement basses (comprises entre 24 et 74 kHz), situées dans la bande interdite FBG1 d'une plaque encastrée à points fixes périodiques sans défaut.
Les figures 6 et 7 représentent la plaque PL dans laquelle est formé un guide WG' d'ondes élastiques. Comme précédemment, la plaque PL de type encastrée comprend des points fixes FP de fixation de la plaque PL à un support rigide SP, les points fixes étant répartis de manière périodique, c'est-à-dire alignés en lignes et en colonnes et espacés d'une même distance. Le guide d'onde WG' est formé comme précédemment, par un défaut réalisé en supprimant une rangée de points fixes FP.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde WG' comprend des résonateurs RS fixés sur la plaque PL (par exemple aux emplacements des points fixes supprimés), et alignés suivant l'axe X du guide d'onde. Les résonateurs RS présentent une forme, une hauteur au-dessus de la plaque, une élasticité et une densité, leur conférant une fréquence de résonance propre. Les résonateurs RS sont fixés à la plaque PL par une liaison mécanique rigide, par exemple par vissage, soudure ou collage. Les résonateurs RS peuvent également être formés dans le même matériau que la plaque par usinage ou moulage. La plaque PL avec les résonateurs RS peut également être obtenue par des techniques de photolithographie appliquées à la microélectronique, telles que des techniques de gravure, dépôt de métal et croissance électrolytique. Dans l'exemple des figures 6 et 7, les résonateurs RS présentent une forme cylindrique.
La figure 8 représente des courbes C1 1 , C12 de variation de la transmission T d'ondes élastiques dans les guides d'onde WG et WG' des figures 1 et 6, en fonction de la fréquence F des ondes élastiques. La courbe C1 1 , correspondant au guide d'onde WG formé dans la plaque PL de la figure 1 , fait apparaître que la transmission des ondes élastiques aux fréquences inférieures à 80 kHz ne dépasse guère 0 dB. Entre 0 et 25 kHz environ, cette transmission reste inférieure à -40 dB révélant la présence de la bande interdite FBG1 . Entre 25 et 40 kHz, cette transmission présente des pics atteignant +10 dB. Entre 40 et 80 kHz environ, la transmission des ondes élastiques reste confinée entre 0 et -40 dB.
La courbe C12 a été obtenue lorsque les résonateurs RS présentent une fréquence de résonance inférieure à la fréquence de coupure basse CF1 de la bande FBG3. D'après la courbe C12, la transmission des ondes élastiques dans le guide d'onde WG' de la figure 6, peut atteindre +20dB en moyenne entre 7 et 10 kHz environ. Entre 10 et 15 kHz, la transmission dans le guide d'onde WG' reste voisine de O dB. Entre 15 et 25 kHz, la transmission du guide d'onde WG' présente des pics atteignant +15 à +25 dB. Au-delà de 25 kHz, la transmission du guide d'onde WG' ne dépasse guère 0 dB, avec des pics inférieurs à -40 dB entre 25 et 40 kHz et entre 65 et 80 kHz.
La figure 9 représente des courbes de dispersion de la de fréquence en fonction du nombre d'onde normalisé, d'ondes élastiques se propageant dans le guide d'onde WG' montré sur la figure 6, lorsque la plaque PL est infinie (les effets de bord de la plaque n'ont pas été pris en compte) ou entourée d'un dispositif empêchant la réflexion des ondes par les bords de la plaque PL. Le graphe de la figure 9 fait apparaître que les bandes interdites FBG3 et FBG4 (figure 3B) sont remplacées par des bandes interdites FBG5, FBG6 dans lesquelles aucune onde élastique ne se propage. La bande interdite FBG5 s'étend aux fréquences inférieures à une fréquence de coupure basse CF2 d'environ 7 kHz. La bande interdite FBG6 s'étend entre les fréquences CF1 à environ 24 kHz et environ 39 kHz. La bande interdite FBG6 correspond à l'atténuation observée dans cette bande sur la figure 8. La bande NGB s'étendant entre les fréquences CFO et environ 90 kHz est toujours présente. Il en résulte que dans la bande NGB, les ondes élastiques ne sont pas guidées dans le guide d'onde WG'. La figure 9 montre également des courbes de dispersion C4, C5, C6 entre les bandes interdites FBG5 et FBG6, et des courbes de dispersion Cl, C8, C9 entre les bandes FBG6 et NBG. Aux fréquences correspondant à un point des courbes C4 à C9, les ondes élastiques sont guidées dans le guide d'onde WG'. La pente à un point considéré des courbes C4 à C9 correspond à la vitesse de propagation des ondes élastiques à la fréquence correspondant au point considéré.
Il en résulte que l'introduction dans le guide d'onde WG' des résonateurs RS ayant une fréquence de résonance comprise entre les fréquences de coupure CF1 et CF2, autorise le confinement et la propagation d'ondes élastiques présentant de plus grandes longueurs d'onde que dans le guide d'onde WG. Il peut également être observé que les courbes C4, C5 situées aux plus basses fréquences (entre 7 et 1 1 kHz environ) présentent une faible pente signifiant que dans cette bande de fréquences, les ondes élastiques se propagent dans la plaque PL avec une faible vitesse de groupe. Un phénomène de cumul d'énergie peut donc être observé à ces fréquences. Ce phénomène peut produire une exaltation de l'onde à la sortie du guide à résonateurs WG'.
Les figures 10, 1 1 et 12 représentent des courbes de variation suivant l'axe X, de l'amplitude d'ondes élastiques appliquées à la plaque PL dans le guide d'onde WG' en un point d'excitation EP, lorsque la fréquence d'excitation de la plaque PL se trouve située respectivement dans la bande interdite FBG6 (par exemple 32 kHz), et entre les bandes interdites FBG5 et FBG6 à environ 18 kHz et 7,5 kHz. Sur la figure 10, le point d'excitation EP se trouve à l'entrée du guide d'onde WG' et les résonateurs RS sont placés à partir de cette entrée. La fréquence d'excitation de la plaque PL se trouve située dans la bande interdite FBG6 (par exemple 32 kHz). D'après la courbe de la figure 10, aucune onde ne pénètre dans le guide WG', les ondes appliquées au point d'excitation EP se dispersant dans toute la région de la plaque PL sans point fixe FP en dehors du guide d'onde WG'.
Sur la figure 1 1 , le point d'excitation EP se trouve dans le guide d'onde WG', à proximité d'un premier des résonateurs RS. La fréquence d'excitation de la plaque PL est d'environ 18 kHz, c'est-à-dire sur la courbe C6 entre les bandes interdites FBG5 et FBG6. La courbe de la figure 1 1 montre que l'amplitude des ondes guidées dans le guide WG' forme des ondulations dans la partie du guide d'onde comportant les résonateurs RS. La valeur maximum de l'amplitude de ces ondulations excède légèrement l'amplitude d'excitation de la plaque PL. A la sortie du guide d'onde WG', les ondes présentent sensiblement la même amplitude que celle des ondes au point d'excitation EP. En dehors du guide d'onde WG', dans la région de la plaque sans point fixe, les ondes se dispersent et donc leur amplitude chute rapidement.
Sur la figure 12, le point d'excitation EP se trouve à l'entrée du guide d'onde WG', à proximité d'un premier des résonateurs RS. La fréquence d'excitation de la plaque PL est d'environ 7,5 kHz, sur la courbe C4 entre les bandes interdites FBG5 et FBG6. La courbe de la figure 12 présente deux pics à 6 unités et un creux à 2 unités pour une amplitude d'excitation à 2 unités dans la région du guide d'onde WG' équipée des résonateurs RS, ce qui représente une multiplication de l'amplitude par 3, révélant un phénomène d'accumulation d'énergie ou d'exaltation. Il peut également être observé que l'amplitude des ondes en sortie du guide d'onde WG' est plus grande que (de l'ordre de deux fois) celle des ondes au point d'excitation EP à l'entrée du guide d'onde. Ce phénomène d'exaltation peut également être observé sur la courbe C12 (figure 8) où, entre 7 et 10 kHz, la transmission T peut atteindre +20 dB en moyenne. En dehors du guide d'onde WG', dans la région de la plaque sans point fixe, les ondes se dispersent et donc leur amplitude chute rapidement. Ce phénomène d'exaltation peut être utilement exploité pour, par exemple, transmettre des vibrations à un dispositif piézoélectrique. Ce dispositif permet d'obtenir un rapport entre l'amplitude des vibrations dans la zone d'excitation de la plaque, et l'amplitude du signal électrique produit par le dispositif piézoélectrique, notablement plus élevé qu'en l'absence des résonateurs RS.
Selon un mode de réalisation, certains points fixes FP ou tous les points fixes sont amovibles et commandés. A cet effet, la plaque PL est maintenue à chaque point fixe amovible par un électroaimant, la plaque étant réalisée dans un matériau ferromagnétique. La plaque peut également être maintenue à chaque point fixe amovible par pincement entre deux plots rétractables commandés par un dispositif mécanique. Ainsi, il est possible de modifier la géométrie de la région de confinement, notamment pour réaliser un contrôle de guidage des ondes élastiques se propageant dans la plaque, ainsi qu'un contrôle de guide de l'onde résultant du phénomène d'exaltation. Il est également possible de fermer la région de confinement à l'aide d'un ou plusieurs points fixes amovibles, appliquer des ondes élastiques à la plaque PL en un point d'excitation dans la région de confinement, de manière à obtenir un phénomène d'exaltation. Les ondes étant piégées dans la région de confinement, le phénomène d'exaltation peut se développer jusqu'au moment où l'on ouvre la région de confinement. L'amplitude du phénomène d'exaltation peut ainsi dépendre de la durée entre l'instant d'excitation de la plaque, la région de confinement étant fermée, et l'instant d'ouverture de la région de confinement.
II apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l'invention n'est pas limitée à une plaque encastrée par des points fixes présentant une répartition périodique. En effet, cette répartition peut être aléatoire. Il importe simplement que les points fixes en dehors de la région de confinement soient espacés les uns des autres d'une distance inférieure à une distance maximum dépendant des fréquences traitées. Ainsi, la distance qui sépare les points fixes délimitant la zone de guide d'onde peut être nulle, de manière à former des lignes continues fixes. Pour former le guide d'ondes WG ou WG', il importe simplement que la largeur du guide d'onde soit supérieure à la distance maximum entre les points fixes de la plaque en dehors du guide d'ondes. Par ailleurs, il peut être observé que plus la largeur du guide d'onde augmente à partir de la distance entre les points fixes délimitant le guide d'onde, plus la fréquence de coupure CF1 diminue à partir de la fréquence de coupure CFO, jusqu'à devenir nulle.
Les lignes latérales LL1 , LL2 de points fixes FP délimitant le guide d'onde WG, WG' ne sont pas nécessairement rectilignes, ni parallèles. La fréquence de coupure basse CF1 du guide d'onde est alors définie par la distance minimum entre les lignes LL1 , LL2.
L'invention n'est pas non plus limitée à un guide d'onde avec des ouvertures à ses extrémités. Il importe simplement que les points fixes FP délimitent une région de confinement plus large que la distance maximum entre les points fixes. En outre, un guide d'onde peut être obtenu simplement à partir d'une zone de confinement entourée de points fixes espacés d'une distance maximum inférieure à la largeur de la zone de confinement, en plaçant une zone d'excitation et une zone de capture des ondes élastiques dans la région de confinement. En effet, la région de confinement forme alors un guide d'ondes entre la zone d'excitation et la zone de capture, pour des ondes élastique ayant une fréquence comprise entre la fréquence de coupure basse des régions de la plaque encastrées par les points fixes et la fréquence de coupure basse de la région de confinement. Ainsi, un dispositif piézoélectrique peut par exemple être fixé à la zone de capture. La plaque peut aussi être formée en un matériau piézoélectrique, des électrodes étant fixées en regard l'une de l'autre sur les deux faces de la plaque dans la zone de capture.
Les longueurs d'onde des ondes élastiques se propageant dans la plaque et confinées dans le guide d'onde ne sont pas nécessairement grandes par rapport à l'épaisseur de la plaque. Ainsi, ces ondes élastiques peuvent être des ondes de surface (de Raleigh) lorsque leur longueur d'onde est voisine ou inférieure à l'épaisseur de la plaque PL. A ce sujet, il convient de préciser que les valeurs des fréquences indiquées dans les figures 3A, 3B, 8 et 9 ne sont données qu'à titre d'exemple. En effet, ces valeurs de fréquence dépendent des distances entre les points fixes FP d'encastrement de la plaque PL, et varient d'une manière inversement proportionnelle à ces distances. Ainsi, pour canaliser des ondes élastiques présentant une fréquence dix fois plus élevée, par exemple, il suffit de réduire la distance entre les points fixes d'un rapport de dix.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de confinement d'ondes élastiques dans une plaque (PL), le procédé comprenant des étapes consistant à :
fixer la plaque à un support rigide (SP) en des points fixes (FP) répartis sur la plaque suivant deux lignes latérales (LL1 , LL2) délimitant entre elles une région de confinement (WG, WG') sans point fixe, en dehors de laquelle les points fixes sont espacés les uns des autres au maximum d'une première distance, les deux lignes latérales étant espacées l'une de l'autre au minimum d'une seconde distance supérieure à la première distance, et appliquer des ondes élastiques à la plaque en une zone d'excitation (EP) dans la région de confinement,
caractérisé en ce que la répartition des points fixes (FP) en dehors de la région de confinement (WG, WG') est définie de manière à établir une première fréquence de coupure basse (CFO) d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la plaque (PL), en dessous de laquelle les ondes élastiques dans la région de confinement ne peuvent pas traverser les lignes latérales (LL1 , LL2), et la seconde distance est définie de manière à établir une seconde fréquence de coupure basse (CF1 ) d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, la seconde fréquence de coupure étant inférieure à la première fréquence de coupure.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel les ondes élastiques appliquées à la plaque dans la région de confinement (WG) présentent une fréquence comprise entre les première et seconde fréquences de coupure (CFO, CF1 ).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant une étape de fixation sur la plaque (PL) dans la région de confinement (WG') de résonateurs (RS) présentant chacun une fréquence de résonance inférieure à la seconde fréquence de coupure (CF1 ).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les résonateurs (RS) fixés dans la région de confinement (WG') définissent une troisième fréquence de coupure basse (CF2) d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, en dessous de laquelle les ondes élastiques ne se propagent pas dans la région de confinement, les résonateurs étant configurés pour que la troisième fréquence de coupure soit inférieure à la seconde fréquence de coupure (CF1 ).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les ondes élastiques appliquées à la plaque dans la région de confinement (WG') présentent une fréquence comprise entre les seconde et troisième fréquences de coupure (CF1 , CF2).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant des étapes de commande de points fixes (FP) amovibles pour modifier la géométrie de la région de confinement (WG, WG') ou pour fermer et ouvrir la région de confinement.
7. Dispositif de confinement d'ondes élastiques comprenant :
une plaque (PL) fixée à un support rigide (SP) en des points fixes (FP) répartis sur la plaque suivant deux lignes latérales (LL1 , LL2) délimitant entre elles une région de confinement sans point fixe (WG, WG'), en dehors de laquelle les points fixes sont espacés les uns des autres au maximum d'une première distance, les deux lignes latérales étant espacées l'une de l'autre au minimum d'une seconde distance supérieure à la première distance, et une zone d'excitation (EP) située sur la plaque dans la région de confinement, où sont appliquées des ondes élastiques à la région de confinement,
caractérisé en ce que la répartition des points fixes (FP) en dehors de la région de confinement (WG, WG') est définie de manière à établir une première fréquence de coupure basse (CFO) en dessous de laquelle les ondes élastiques susceptibles de se propager dans la plaque ne peuvent pas traverser les lignes latérales (LL1 , LL2), et la seconde distance est définie de manière à établir une seconde fréquence de coupure basse (CF1 ) d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, la seconde fréquence de coupure étant inférieure à la première fréquence de coupure.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les ondes élastiques confinées dans la région de confinement présentent une fréquence comprise entre les première et seconde fréquences de coupure (CFO, CF1 ).
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, comprenant des résonateurs (RS) fixés à la plaque (PL) dans la région de confinement (WG') présentant chacun une fréquence de résonance inférieure à la seconde fréquence de coupure (CF1 ).
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les résonateurs
(RS) fixés dans la région de confinement (WG') définissent une troisième fréquence de coupure basse (CF2) d'ondes élastiques susceptibles de se propager dans la région de confinement, les résonateurs étant configurés pour que la troisième fréquence de coupure soit inférieure à la seconde fréquence de coupure (CF1 ).
1 1 . Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les ondes élastiques confinées dans la région de confinement d'onde présentent une fréquence comprise entre les seconde et troisième fréquences de coupure (CF1. CF2).
12. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 1 1 , dans lequel les points fixes (FP) présentent une répartition périodique sur la plaque (PL) en dehors de la région de confinement (WG, WG').
13. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 12, dans lequel la région de confinement (WG, WG') présente une ouverture communiquant avec une région sans point fixe de la plaque (PL), et ayant une largeur supérieure à la première distance, de manière à former un guide d'onde dans lequel les ondes élastiques sont susceptibles de se propager vers la région sans point fixe.
14. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 13, comprenant des points fixes amovibles contrôlés par un dispositif de commande.
PCT/FR2016/051217 2015-05-22 2016-05-23 Structure de guide d'ondes élastiques formée sur une plaque Ceased WO2016189241A1 (fr)

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