PIÉZO-ÉLECTRICITÉ
Applications
Les applications de la piézo-électricité sont de deux types : les unes sont statiques ou apériodiques, c'est-à-dire qu'elles ne font pas appel à la résonance mécanique des composants piézo-électriques utilisés (mesure des pressions électro-acoustiques, etc.) ; les autres font, au contraire, appel à cette résonance (génération ou filtrage des fréquences, génération d'ultrasons).
Mesure des pressions et des forces
La mesure des pressions et des forces est l'application la plus évidente de l'effet piézo-électrique. Elle n'amène cependant pas à des réalisations industrielles notables. Les corps piézo-électriques permettent surtout les mesures dynamiques de chocs ou de variations brusques de pression.
En particulier, l'emploi de lames piézo-électriques dans certaines mesures permet de constituer un accéléromètre. De tels capteurs, petits, légers et robustes, ont de plus une fréquence de résonance propre élevée. Ils rendent possibles la détection et la mesure à large bande des accélérations (mobiles divers, engins, projectiles) et des vibrations de structures mécaniques.
Applications électro-acoustiques
Les têtes de lecture des électrophones ont constitué un débouché important pour les céramiques piézo-électriques. Celles-ci permettent la réalisation de capteurs sensibles et possédant une fréquence de résonance mécanique propre élevée, ce qui est indispensable à la reproduction fidèle des enregistrements.
Les céramiques utilisées (souvent le titanate zirconate de plomb) sont insensibles aux variations des conditions atmosphériques ambiantes. Grâce à elles, on peut obtenir, à partir d'un disque normal, des tensions de quelques dizaines ou centaines de millivolts, soit plus de dix fois la valeur obtenue avec les têtes à réluctance variable.
Génération et réception de sons ou d'ultrasons
La génération et la réception de sons ou d'ultrasons font en général appel à la résonance du composant piézo-électrique utilisé, afin d'obtenir un bon rendement électro-acoustique. Des pastilles de céramique piézo-électrique sont parfois utilisées comme générateurs de sons (réveils, montres à quartz, signaux sonores de faible intensité).
Les ultrasons produits par les céramiques sont en général dans la gamme allant de 10 kHz à 1 MHz. Les fréquences atteignant 100 kHz sont utilisées dans les cuves de nettoyage. Le choix de la fréquence dépend du liquide nettoyant et de la nature des impuretés à éliminer.
L'utilisation sous-marine des ultrasons répond à deux besoins : transmissions et signaux (téléphone sous-marin) et détection de corps. La fréquence choisie est fonction de ce que l'on cherche, banc de poissons ou sous-marin, et des conditions de propagation. L'A.D.P. et le titanate de baryum sont les corps les plus employés, concurremment avec les matériaux magnétostrictifs.
Applications radio-électriques
Les applications radio-électriques sont, peut-être, les plus importantes. Toutes se réfèrent à la fréquence de résonance du composant piézo-électrique utilisé : en général, c'est la stabilité de cette fréquence qui constitue le paramètre important. Aussi, pratiquement, seul le quartz, le plus stable des matériaux piézo-électriques connus, est employé.
Quelques réalisations de filtres de fréquence utilisant les céramiques ont cependant vu le jour. Elles sont réservées aux usages dits « grand public » où la qualité des performances est moins essentielle que le prix.
Équivalent électrique du résonateur piézo-électrique
Les électroniciens ont continué d'appeler « quartz » non pas le matériau naturel ou synthétique, mais le composant qui en est tiré, dont la coupe et les dimensions définissent une fréquence précise. La transformation des signaux électriques en signaux mécaniques et vice[...]
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Écrit par
- Pierre VOVELLE : chef des services techniques à la Compagnie d'électronique et de piézoélectricité
Classification
Pour citer cet article
Pierre VOVELLE, « PIÉZO-ÉLECTRICITÉ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :
Médias
Domaine cristallin avec centre de symétrie
Encyclopædia Universalis France
Domaine cristallin avec centre de symétrie
Domaine cristallin présentant un centre de symétrie en (a) au repos, en (b) soumis à une…
Encyclopædia Universalis France
Domaine cristallin sans centre de symétrie
Encyclopædia Universalis France
Domaine cristallin sans centre de symétrie
Domaine cristallin ne présentant pas un centre de symétrie au repos en (a), et soumis à une…
Encyclopædia Universalis France
Quartz initial
Encyclopædia Universalis France
Quartz initial
Le quartz initial et ses faces cristallines principales. Coupe du quartz perpendiculairement à Z, et…
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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AMÉTHYSTE
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La structure atomique de ce minéral, notamment son absence de centre de symétrie, induit des propriétés électriques telles que la piézo-électricité et la pyro-électricité. L'améthyste, comme les autres variétés de quartz et aussi la tourmaline, soumise à des contraintes mécaniques selon[...] -
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DIÉLECTRIQUES
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Voir aussi
- FRÉQUENCE, physique
- DIPÔLE, électricité
- RÉSONATEUR, physique
- TENSION ÉLECTRIQUE ou DIFFÉRENCE DE POTENTIEL ÉLECTRIQUE
- POLARISATION, électricité
- LIGNES À RETARD
- DÉFORMATIONS, mécanique
- RADIO-ÉLECTRICITÉ
- SEIGNETTE SEL DE
- TITANATE DE BARYUM
- CÉRAMIQUES INDUSTRIELLES
- SOLIDES PHYSIQUE DES
- MATÉRIAUX INTELLIGENTS
- QUARTZ
