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Performance extrême du système piézoélectrique : Course élevée, haute fréquence, haute température
19 juin 2023
Cet article présente les résultats de la recherche et du développement des actionneurs piézoélectriques à hautes performances. Les études réalisées se sont concentrées sur l’amélioration de trois paramètres principaux : la course, la fréquence maximale d’entraînement et la température de fonctionnement. Deux nouveaux actionneurs ont été présentés et décrits dans cet article. Le premier actionneur présenté a augmenté le déplacement maximal. Cet actionneur a doublé la course des actionneurs standard à longue course. L’amélioration du second actionneur s’est concentrée sur l’augmentation de la fréquence d’entraînement constante. Enfin, des encapsulations spéciales conçues pour les deux actionneurs permettent de les utiliser à des températures élevées. Le développement de ces deux nouveaux actionneurs a été réalisé en même temps que l’amélioration de l’électronique. L’amplificateur de haute puissance présenté dans cet article fournit un courant suffisant pour piloter les deux actionneurs à des fréquences élevées.
Actionneurs piezo pas à pas de force : une solution motorisée pour le positionnement haute résolution et la résistance aux forces externes
19 juin 2023
La force de maintien typique des moteurs piézoélectriques est définie par la force de frottement, nécessaire pour faire bouger le moteur. Cependant, l’augmentation de la force de frottement n’est pas sans conséquence sur les performances du moteur en termes de vitesse, de force de mouvement maximale et de durée de vie (tribologie). Cet article présente un nouveau moteur offrant un positionnement à haute résolution et un maintien de la position en l’absence d’alimentation. Basé sur un actionneur piezo pas à pas [1], cette nouvelle conception permet de découpler les forces extérieures des parties les plus sensibles du moteur. Cela permet au moteur de proposer un rapport force/masse élevé et de supporter des forces encore plus élevées sans alimentation. Les résultats obtenus sur le prototype sont présentés, donnant au lecteur les avantages de la technologie proposée.
Dépendance en fréquence de la rigidité du tissu cérébral d’une souris, mesurée in vivo par élastographie par RM
19 juin 2023
L’élastographie par résonance magnétique (ERM) est une technique d’imagerie non invasive qui permet de mesurer quantitativement les propriétés mécaniques des tissus biologiques in vivo [1]. L’intérêt clinique pour l’ERM a été largement motivé par la relation directe entre la santé et la rigidité des tissus. Par conséquent, l’ERM peut apporter une valeur clinique significative pour le diagnostic non invasif de la pathologie et de la réponse à la thérapie en suivant le développement de la tumeur et en surveillant la réponse thérapeutique. L’ERM peut également avoir une valeur considérable dans le développement de protocoles de traitement dans des modèles précliniques de cancer chez les rongeurs. En raison de son coût et de sa polyvalence, la souris, en particulier, est largement utilisée dans les études oncologiques. Pour résoudre ses petites caractéristiques anatomiques, les expériences d’ERM chez la souris doivent être réalisées avec des fréquences d’entraînement élevées (>600 Hz). Cependant, les ondes à haute fréquence présentent une atténuation accrue, ce qui réduit la profondeur de pénétration des ondes et rend plus difficile la transmission d’un mouvement profond dans les tissus avec une amplitude suffisante pour surmonter le bruit de fond. En outre, les tissus biologiques sont viscoélastiques ; par conséquent, leur réponse à la charge dépend de la fréquence d’entraînement. De récentes études ERM sur le cerveau de souris ont été réalisées dans des scanners à haut champ (7 – 11,7 T) à des fréquences d’entraînement uniques de 1 000 et 1 200 Hz [2,3]. Ici, nous effectuons une élastographie du tissu cérébral de la souris à 4,7 T et rapportons les propriétés viscoélastiques du matériau sur une gamme de fréquences d’entraînement (600 – 1800 Hz).
Des bancs d’essai au premier prototype du micro-hélicoptère muFly
19 juin 2023
L’objectif du projet européen muFly est de construire un micro-hélicoptère entièrement autonome, dont la taille et la masse sont comparables à celles d’un petit oiseau. Les contraintes rigoureuses de taille et de masse entraînent divers problèmes liés à l’efficacité énergétique, à la stabilité du vol et à la conception globale du système. Dans cette recherche, l’aérodynamique et la dynamique du vol sont étudiées expérimentalement afin de recueillir des informations pour la conception du groupe de propulsion et du système de direction de l’hélicoptère. Plusieurs bancs d’essai sont conçus et construits pour ces recherches
FSPA et BSMA Actionneurs de positionnement nanométrique pour les applications terrestres et spatiales
19 juin 2023
De nombreuses applications, et plus particulièrement les projets spatiaux, ont besoin d’un actionneur de positionnement stable et sub-micrométrique. Pour répondre à ce besoin, Cedrat Technologies a conçu la nouvelle marque FSPA. Cet actionneur linéaire pas à pas offre une résolution de positionnement sub-micrométrique sur une course de 5 mm, combinée à une force d’actionnement élevée (>100N) et à la capacité de maintenir sa position sans alimentation électrique.
L’instrument IASI-NG est l’une des principales charges utiles à bord de METOP-SG, un nouveau satellite météorologique pour l’Europe. L’instrument est basé sur un interféromètre de Mertz et nécessite un positionnement très précis d’une lame optique utilisée pour séparer les branches de l’interféromètre. Une version dédiée du FSPA, le Beam Splitter Mechanisms Actuator (BSMA), est alors développée pour réaliser ce positionnement nanométrique qui est un paramètre clé pour la performance globale de l’instrument.
Cet article présente tout d’abord les composants internes des actionneurs FSPA et BSMA. Les principales différences de conception et leur impact respectif sur les performances résultantes sont détaillés. Les résultats des campagnes d’essais d’acceptation et de qualification sont également présentés.
Déformations dynamiques géantes dans les actionneurs et les transducteurs magnétostrictifs
19 juin 2023
La magnétostriction se produit dans la plupart des matériaux ferromagnétiques et entraîne de nombreux effets [1,2]. Le plus utile est l’effet Joule. Il est responsable de la dilatation (magnétostriction positive) ou de la contraction (négative) d’un barreau soumis à un champ magnétique statique longitudinal. Dans un matériau donné, cette magnétostriction est quadratique et se produit toujours dans la même direction, quelle que soit la direction du champ. Les matériaux magnétostrictifs géants (GMM), en particulier les terres rares et le fer découverts par A.E.Clark [3], présentent des magnétostractions deux fois supérieures à celle du nickel. Parmi eux, le Tb0.3Dy0.7Fe1.9 brut, appelé Terfenol-D, présente le meilleur compromis entre une grande déformation magnétique et un faible champ magnétique, à température ambiante.
