Transducteurs réciproques capacitifs, du continu à 100 kHz : modélisation, comportement, applications

Thomas Lavergne (1) , Stéphane Durand (1) , Dominique Rodrigues (2) , Michel Bruneau (1)

1 LAUM - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans
2 LNE - Laboratoire National de Métrologie et d'Essais [Trappes]

En raison d'une demande croissante de miniaturisation (par microfabrication en particulier) et en raison d'usages nouveaux notamment en métrologie de précision (étalonnages de précision, mesure de la constante de Boltzmann, ...), les transducteurs capacitifs réciproques de faibles dimensions, fonctionnant en haut-parleurs et en microphones, connaissent aujourd'hui un certain regain d'intérêt. Les exigences en termes de fréquences d'utilisation (du continu à 100 kHz), de précision dans la caractérisation, d'efficacité, de comportement en fluides divers et à des pressions statiques variées, ... nécessitent de caractériser finement ces transducteurs dans diverses situations. Une modélisation analytique adaptée reste ainsi aujourd'hui un passage obligé, aussi bien pour l'étude amont d'une prototype dédié à une application nouvelle que pour la caractérisation aval d'un transducteur réservé à un usage particulier. C'est l'objet de l'exposé que de présenter la modélisation analytique mise en place et d'en montrer l'application à un transducteur dont le mouvement de la membrane est caractérisée par des mesures de déformées au vibromètre laser à balayage. L'intérêt du modèle repose sur les choix retenus pour la description de l'effet des orifices (dans l'électrode arrière) et de la fente périphérique sur la déformée de la membrane, en termes d'amortissements thermo-visqueux comme en termes de couplages avec les champs de déplacements particulaires dans la lame de fluide inter-électrodes et dans la cavité arrière de la capsule microphonique. Le champ de déplacement d'une membrane de microphone demi pouce (de caractéristiques géométriques et mécaniques connues), à des fréquences où la présence des orifices dans l'électrode arrière exerce une influence importante sur la déformée, et l'efficacité du transducteur sont analysés ; les performances du modèle et l'usage qui peut en être fait sont finalement discutés.

Mots clés: Microphone capacitif; Modélisation; Fluide thermo-visqueux; Perforation

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

Thomas Lavergne, Stéphane Durand, Dominique Rodrigues, Michel Bruneau. Transducteurs réciproques capacitifs, du continu à 100 kHz : modélisation, comportement, applications. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00542885⟩