Brevet FR2133939A1 — publié le 19721201

L'invention concerne une membrane pour un transducteur piézoélectrique qui est munie sur l'une de ses faces dlune couche possédant des propriétés piézoélectriques. Il est connu de coller la couche électriquement active sur une membrane métallique plane servant de plaque de support pour des raisons qui concernent la résistance à la rupture pour la simplicité des procédés de fabrication et des colts de fabrication faibles qui en résultent. La membrane munie de la couche électriquement active est fixée par son pourtour et elle est soumise à des vibrations de flexion sous l'action d'une pression acoustique. Les propriétés de transmission acousticoélectriques ou électro-acoustiques d'un tel transducteur sont fixées essentiellement par le facteur de transmission qui détermine la sensibilité et la plus basse fréquence propre de flexion qui agit sur l'ondulation de la courbe de fréquence.Des variations de température provoquent des variations de longueur d'importances différentes de la plaque de support métallique et de la couche électriquement active. Les coefficients de dilatation différents des deux matériaux conduisent à un cintrage de la membrane, plane à la température ambiante, et ce dans une direction variable dans le cas de températures basses ou élevées, ce qui est comparable à l'effet bimétallique. Cet effet indésirable a pour conséquence qut la rigidité du transducteur s 'accrott de façon exponentielle lorsque le taux de cintrage augmente. En outre le transducteur est limité dans la plupart des cas par un volume relativement petit. L'importance de ce volume varie en fonction du taux de cintrage et provoque une variation correspondante de la rigidité. Tant la sensibilité du transducteur que la fréquence de l'oscillation propre s'en trouvent influencées, ce qui rend compliquée la linéarisation, en général exigée, de la courbe de fréquence du facteur de transmission. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients indiqués. Le problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que la membrane est constituée en un matériau dont le coefficient de température correspond dans une large mesure à celui de la couche possédant des propriétés piezoélectriques. Grâce à ce choix des coefficients de température de la membrane et de la couche on évite le cintrage gênant de la membrane étant donné qu'aussi bien la couche que la membrane subissent des variations de longueur identiques lors de variations de température. De préférence la membrane est constituée par une plaque de support en aluminium, qui est munie sur ses deux faces d'une couche d'anodisation dure (A12 03). Le coefficient de température de la couche d'anodisation est-approximativement égal au tiers du coefficient de température de l'aluminium, c'est-à-dire seulement voisin de 8.10 6/oC, ce qui est si proche du coefficient de température, voisin de 3,5.1016/OC, de la couche déposée sur la membrane qu'aucune variatiOn notable de la courbe de fréquence n'apparaît à l'intérieur d'une certaine plage de tolérances admissible. Le cintrage entre l'aluminium et la couche d'anodisation dure est éliminé grâce au fait que la membrane est munie sur ses deux faces de ladite couche d'anodisation dure. I1 est approprié que la membrane possède une épaisseur voisine de 300 , les couches d'anodisation possédant respectivement une épaisseur voisine de 50 p. I1 est en outre possible que la membrane soit constituée par un alliage du titane ( Ti Al Mo V ). La plaque de support constituée par un alliage de titane peut avoir, de préférence, une épaisseur voisine de 260 Grace à l'utilisation de cet alliage pour constituer la plaque de support, le coefficient de température est réduit du facteur 2 par rapport à celui de l'aluminium pur. En outre la densité de la plaque de support est réduite ce qui a un effet favorable sur la sensibilité du transducteur par suite de la masse plus faible de la plaque. On obtient les mêmes résultats lorsqu'on utilise comme membrane une plaque de support eç mica possédant une épaisseur de 200 On peut obtenir des coefficients de température absolument identiques avec une membrane constituée en ferronickel recuit connu dans le commerce sous l'appellation " VACODIL ". A titre d'exemple on explicitera ci-dessous l'objet de l'invention à l'aide du dessin annexé. Celui-ci représente la variation de la sensibilité (affaiblissement relatif d'émission 4 SBD) pour différentes membranes de transducteurs munies d'une couche piézoélectrique, les mesures ayant été effectuées pour une température de t= + 55"C et t = - 20"C. On a étudié respectivement plusieurs exemplaires de quatre membranes différentes à une température déterminée et on a porté sur le dessin la moyenne arithmétique de l'affaiblissement relatif d'émission des différentes membranes. On a attribué la numérotation suivante aux différentes membranes de transducteur; le premier chiffre a, été, affecté pour une température de t = 550C tandis que le second chiffre a été affecté à une température de t = - 200C:. 1 et 5 sont relatifs à une plaque de support en aluminium possédant une épaisseur de 250- 2 et 6 sont relatifs à une plaque de support en aluminium anodisé possédant une -épaisseur de 30Q P l'épaisseur des couches d'anodisation atteignant approximativement 5q tt, 3 et 7 sont relatifs à une plaque de--support constituée en un alliage de titane possédant une épaisseur de 260 e et 4 et 8 sont relatifs à une plaque de support en mica possédant une épaisseur de 200 Les points de mesure ( 1, 2, 3, 4 ) obtenus à la température de t = 550 C et -reliés entre eux pour avoir une meilleure vue d'ensemble indiquent que'l'affaiblissement augmente lorsque la température augmente, ctest-à-dire que la sensibilité décroît. Les valeurs de mesure, représentées par les points de référence 2, 3 et 4; des plaques de support comportant des coefficients de température accordés mont-rent que l'amortissement relatif d'émission tombe au-dessots de-la moitié par rapport à sa valeur dans le cas d'une plaque de support en aluminium (1). Les points des mesure 5, 6, 7 et 8 montrent tout d'abord que la sensibilité est supérieure à-la température t = - 200C qu'à une température t = + 200C, en particulier dans le cas d'une plaque de support en aluminium. Cette propriété 'indésirable peut être rédu-ite sensiblement grâce à la plaque de support conforme à l'invention ( 6, 7, 8 ) de sorte que la courbe de fréquence se trouve à l'intérieur de la plage de tolérances souhaitée. REVENDICATIONS 1. Membrane pour un transducteur piézoélectrique, qui est munie sur une de ses faces d'une couche possédant des propriétés piézoélectriques, caractérisée par le fait qu'elle est constituée en un matériau dont le coefficient de température correspond à celui de la couche possédant des propriétés piézoélectriques. 2. Membrane pour un transducteur piézoélectrique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait-qu'elle est constituée par une plaque de support en aluminium dont les deux faces sont munies d'une couche d'anodisation (A12 03). 3. Membrane pour un transducteur piézoélectrique suivant la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle possède une épaisseur voisine de 300 P tandis que chacune des couches d'anodisation possède une épaisseur voisine de 50 4. Membrane pour un transducteur piézoélectrique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est constituée en un alliage de titane (Ti Al Mo V). 5. Membrane pour un transducteur piézoélectrique suivant la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle possède une épaisseur voisine de 260 p, 6. Membrane pour un transducteur piézoélectrique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est constituée en un ferronickel recuit connu sous le nom commercial "VACODIL ". 7. Membrane pour un transdunteur piézoélectrique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une plaque de support en mica. 8. Membrane pour un transducteur piézoélectrique suivant la revendication7, caractérisée par le fait qu'elle possède une épaisseur de 200 .