FR 2918180 A1 20090102 FR 0854304 A 20080627 SYSTÈME ET PROCÉDÉ DE FOURNITURE D'UN MODULATEUR OPTIQUE PIÉZOÉLECTRIQUE À FRÉQUENCE FIXE THERMIQUEMENT STABILISÉ La description concerne de manière générale des procédés de modulation d'un signal optique et plus particulièrement, un procédé pour stabiliser la modulation des hacheurs piézoélectriques utilisés dans des systèmes de détection de température optique. Les dispositifs piézoélectriques sont utilisés dans une variété de systèmes qui comprennent des pièces vibrant à une fréquence régulée. Ces dispositifs emploient certaines propriétés de cristaux piézoélectriques, également connus en tant que matériaux présentant l'effet électrostrictif polarisé. En particulier, les cristaux piézoélectriques changent de forme lorsqu'ils sont exposés à une tension. Ainsi, grâce à l'application d'un circuit de commande à un matériau piézoélectrique, le matériau peut être conçu de sorte à se dilater et se contracter à la fréquence associée au circuit de commande. Ce procédé de translation d'énergie électrique en énergie mécanique est utilisé dans des actionneurs et des transducteurs dans une variété de domaines. L'un de ces domaines d'application concerne les instruments de température optiques. De manière générale, les instruments de température sans contact permettent une mesure de la température d'un objet à distance et réagissent rapidement. Ces caractéristiques opérationnelles sont particulièrement utiles lors de la mesure de la température d'un objet dans un environnement hostile ou dangereux dans lequel un contact physique n'est pas possible. De tels instruments fonctionnent généralement par une détection de l'énergie émise par les objets à une température supérieure au zéro absolu dans laquelle l'énergie infrarouge de radiant émise par l'objet est proportionnelle à la puissance quatre de sa température. Pour développer une mesure, certains dispositifs utilisent un bouclier, souvent appelé hacheur, pour exposer et dissimuler alternativement l'objet cible à un capteur ou à un détecteur, créant ainsi un signal modulé. Cette fonction de modulation optique assurée par les hacheurs est l'un des aspects clés de la construction de capteurs électro-optiques et des instruments électro-optiques en général. En optique, une modulation peut être utilisée pour compenser les imperfections des circuits, des détecteurs et du support, et en outre pour distinguer le signal souhaité du fond. Un hacheur utilisé pour moduler des signaux dans un dispositif de mesure optique peut être mis en oeuvre d'une variété de manières. Il existe des hacheurs motorisés, électro-optiques, acousto-optiques et piézoélectriques. Les hacheurs piézoélectriques ont l'avantage d'être très petits et assez bon marché en comparaison avec d'autres types de modulateurs optiques. De plus, en comparaison avec d'autres hacheurs, les hacheurs piézoélectriques sont plus faciles à assembler et présentent une fiabilité plus élevée. Par ailleurs, les moteurs utilisés dans les hacheurs motorisés sont encombrants et manquent de fiabilité en raison du nombre de pièces mobiles. Les hacheurs électro-optiques et acousto-optiques, d'autre part, présentent, à l'inverse, l'inconvénient d'être très complexes, coûteux et de présenter souvent une plage relativement limitée de ce qu'on appelle la profondeur de modulation. Toutefois, tandis que les hacheurs piézoélectriques présentent l'avantage d'être petits et simples, ils impliquent également un inconvénient significatif. Spécifiquement, les hacheurs piézoélectriques disponibles dans le commerce ne satisfont pas toutes les exigences de performance souhaitées. A titre d'exemple, si l'on a besoin d'un appareil nécessitant une fréquence de modulation étroitement régulée qui puisse fonctionner de manière régulière dans une grande plage étendue de températures (entre 10 C et 70 'C, par exemple), les hacheurs piézoélectriques ne fonctionneront pas avec fiabilité car les matériaux piézoélectriques ont un coefficient de température très important. En d'autres termes, les propriétés électriques des matériaux piézoélectriques sont très sensibles à la température ambiante. Par suite, lorsqu'un hacheur piézoélectrique est exposé à certaines variations de température ambiante, il démontre des changements significatifs de fréquence de résonance, créant ainsi un problème au cours de la tâche consistant à obtenir une stabilité raisonnable de la modulation du signal. L'homme du métier reconnaîtra que la réaction d'un système aboutit à la plus grande amplitude possible lorsque le circuit correspondant est commandé à une fréquence de résonance associée au s:, tc in, Pour cette raison, les fabricants de hacheurs piézoélectriques commandent 1; piquement les circuits à la fréquence de résonance afin d'obtenir l'amplitude maximale pour la même tension appliquée. Comme on le voit plus haut, la fréquence de résonance d'un circuit impliquant des matériaux piézoélectriques est fonction de la température ambiante. Ainsi, les hacheurs disponibles dans le commerce commandés à la fréquence de résonance sont, de façon inhérente, instables à la fréquence de modulation sélectionnée en fonction de la température du hacheur. On a tenté dans l'industrie de traiter certaines des déficiences d'un hacheur piézoélectrique. En particulier, les fabricants s'attaquent parfois au problème de l'instabilité en ajoutant un mécanisme de capteur de rétroaction qui permet une mesure de la fréquence de modulation. Toutefois, ce procédé ne parvient pas à résoudre le problème pour au moins deux raisons. Tout d'abord, les circuits utilisant une boucle de capteur de rétroaction introduisent des problèmes liés au temps de réponse supplémentaire associés à la boucle de rétroaction de capteur. Deuxièmement, l'ajout d'un capteur (coupleur/interrupteur) ajoute de la complexité au système. De plus, ce sous-système supplémentaire a typiquement son propre coefficient de température qui peut en fait amplifier l'effet et ne pas parvenir à donner une régulation de hacheur précise. De manière générale, tous les capteurs de rétroaction tels que les types inductifs, capacitifs et optiques sont sensibles à la température et à l'humidité. Il en résulte que tous les procédés de rétroaction présentent de manière inhérente des limitations importantes. A titre d'autre alternative, les fabricants de hacheur choisissent parfois de ne pas tenir compte du coefficient de température des matériaux piézoélectriques et par suite, n'assurent tout simplement pas la stabilité du système. Le manque d'assurance ne peut être acceptable que lorsque les hacheurs piézoélectriques fonctionnent exclusivement à une plage de températures très étroite. Toutefois, un grand nombre d'applications industrielles, si ce n'est la plupart d'entre elles, nécessite en pratique des instruments capables de fonctionner de manière fiable dans une plage étendue de températures telles que de 0 C à 70 C. Des circuits sont développés pour faire osciller un élément vibratoire tel qu'une lame enfermée entre deux cristaux piézoélectriques à une fréquence opérationnelle fixe. Selon certains modes de réalisation, la fréquence opérationnelle c;t fixée à une fréquence fixe qui ',f légèrement inférieure à la fréquence de résonance. Le hacheur piézoélectrique qui comprend deux cristaux piézoélectriques montés des deux côtés d'une lame de hacheur en acier inoxydable est encapsulé dans un thermostat constitué de cuivre. Ce type de thermostat peut également être fabriqué à partir d'autres types de matériaux appropriés avec des propriétés de conductivité thermique suffisamment élevée, tels que l'aluminium ou des alliages d'aluminium, laiton ou des alliages de cuivre, etc. En fonctionnement, un circuit supplémentaire règle l'enceinte en cuivre à une température cible constante. Selon un mode de réalisation, un processeur régule la quantité de courant circulant à travers une résistance chauffante en traitant un signal provenant d'un capteur de température. Les cristaux piézoélectriques sont commandés à la fréquence opérationnelle afin de garantir un fonctionnement stable à une plage étendue de températures ambiantes. Ainsi, selon un premier aspect de l'invention, on prévoit un dispositif pour la génération de vibration régulée, le dispositif comprenant : - un circuit de commande qui génère un signal ayant une première fréquence ; dans lequel le circuit de commande comprend une unité de commande sensible à la température ; un élément vibratoire couplé à l'unité de commande qui vibre à la première fréquence selon le signal généré ; et un circuit de régulation de température pour réguler la température de l'unité de commande. Dans divers modes de réalisation du dispositif selon le premier aspect de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou l'autre des dispositions suivantes: _ dispositif comprenant en outre une enceinte ayant une conductivité thermique qui entoure sensiblement l'unité de commande, dans lequel le circuit de régulation de température maintient l'enceinte à une température régulée pour ainsi réguler la température de l'unité de commande, _ dispositif dans lequel l'enceinte est constituée de cuivre, dispositif comprenant en outre un circuit de détection de température qui génère un signal indiquant la température de l'unité de commande, -dispositif comprenant en outre un dispositif de commande couplé au circuit de commande, au circuit de température et au circuit de régulation température dans lequel le dispositif de commande, commande le circuit de commande en fonction du signal généré par le circuit de détection de température, - dispositif, dans lequel le circuit de détection de température comprend un thermistor ayant une marge d'erreur d'approximativement 0,1 C ou moins, dispositif dans lequel le circuit de régulation de température comprend : une résistance qui génère de la chaleur lorsqu'une tension est appliquée à la résistance ; et un commutateur électrique qui commande la résistance par l'application d'une tension à la résistance dans un premier état opérationnel et par la 5 non-application d'une tension à la résistance dans un second état opérationnel, - dispositif dans lequel l'unité de commande est un transducteur piézoélectrique comprenant une paire de cristaux piézoélectriques ayant sensiblement la forme de plaques planes, de sorte que l'élément vibratoire réside entre les cristaux piézoélectriques ; et dans lequel le circuit de commande applique des polarités de tension opposées à chacun des deux cristaux piézoélectriques pendant le fonctionnement du dispositif, - dispositif dans lequel les cristaux piézoélectriques sont fabriqués à partir d'un élément parmi le titanate-zirconate de plomb (PZT), le titanate de plomb (PbTiO2), le zirconate de plomb (PbZrO3) ou le titanate de baryum (BaTiO3), dispositif dans lequel la première fréquence est déterminée selon la formule Fopérationnelle = Fo ù Fdécalée, dans laquelle Fopérationnelle est la première fréquence ; Fo est la fréquence de résonance du circuit de commande lorsque l'élément vibratoire est couplé au circuit de commande et associé à une température opérationnelle ; et Fdécalée est une valeur correspondant à un léger changement de l'amplitude de l'élément vibratoire lorsque le circuit de commande fonctionne à Fopérationnelle , - dispositif dans lequel Fdécalée est comprise entre 1 Hz et 3 Hz ; et dans lequel la température opérationnelle est d'approximativement 65 C avec une marge d'erreur de 1 C. Selon un deuxième aspect de l'invention, on prévoit un procédé consistant à faire vibrer un élément vibratoire à une fréquence régulée, comprenant : - l'obtention d'une fréquence de résonance d'un premier circuit comprenant un transducteur piézoélectrique, l'élément vibratoire étant couplé au transducteur piézoélectrique ; - le calcul d'une fréquence opérationnelle du premier circuit, la fréquence opérationnelle étant distincte de la fréquence de résonance ; le maintien du transducteur piézoélectrique dans une première plage de températures ; et la commande du circuit à la fréquence opérationnelle. Dans divers modes de réalisation du procédé selon le deuxième aspect de l'invention. on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou l'autre des 5 dispositions suivantes: procédé dans lequel le calcul de la fréquence opérationnelle du circuit comprend la soustraction d'une valeur de léger décalage par rapport à la fréquence de résonance ; procédé dans lequel le calcul de la fréquence opérationnelle comprend 10 la sélection de la valeur de décalage en fonction de la caractéristique de réponse de fréquence du premier circuit, de sorte que la commande de circuit à la fréquence opérationnelle aboutit à un léger changement d'amplitude de vibration de l'élément vibratoire par rapport à la commande du circuit à la fréquence de résonance ; procédé dans lequel l'obtention de la fréquence de résonance du 15 premier circuit comprend l'obtention de la fréquence de résonance à une température dans la première plage de températures à laquelle le transducteur piézoélectrique est maintenu ; procédé dans lequel le maintien de la température du transducteur piézoélectrique dans la première plage de températures comprend : 20 l'obtention d'une lecture de température indiquant la température du transducteur piézoélectrique ; la comparaison de la lecture de température à une valeur de température cible dans la première plage de températures ; et la génération d'un signal de régulation de température selon un résultat de comparaison de la lecture de température avec la valeur de température ; 25 - procédé dans lequel le premier circuit fonctionne dans un environnement associé à une seconde plage de températures ; et dans lequel la première plage de températures est associée à des températures supérieures à la seconde plage de températures ; procédé dans lequel l'obtention de la lecture de température comprend 30 l'obtention de la lecture de température d'un deuxième circuit comprenant un thermistor ; procédé dans lequel la comparaison de la lecture de température avec la valeur de température cible comprend : le stockage de la valeur de température cible dans une mémoire d'un dispositif de commande (148) couplé au moins au premier circuit, au deuxième circuit et à un troisième circuit comprenant un élément thermique ; et dans lequel la génération du signal de régulation de température comprend la génération du 5 signal de température au niveau du dispositif de commande pour réguler l'élément thermique. Sur les dessins: La figure 1 est une représentation schématique d'un système de mesure de température optique donné à titre d'exemple qui utilise un hacheur conjointement à 10 une ouverture pour moduler le signal de rayonnement. La figure 2 illustre un hacheur piézoélectrique mis en oeuvre selon l'un des modes de réalisation de la présente description. La figure 3 est un exemple de représentation schématique des circuits qui stabilisent la modulation d'un hacheur piézoélectrique. 15 La figure 4 est un graphique illustrant le changement de fréquence de résonance dans un matériau piézoélectrique exposé à diverses températures ambiantes. La figure 5 est un exemple de schéma de principe illustrant la procédure de stabilisation thermique d'un modulateur piézoélectrique. 20 La figure 1 est une représentation schématique d'un système 100 qui peut employer un hacheur piézoélectrique pour moduler un signal de rayonnement reçu d'un objet chavir. Le rayonnement 110 émanant d'un objet chauffé 120 arrive au niveau de la lentille de focalisation 123. Le hacheur piézoélectrique 130 équipé d'une unité de cristal piézoélectrique 131 peut placer la lame 135 dans l'une d'au moins 25 deux positions, une position totalement ouverte et une position totalement fermée. Dans une position ouverte du hacheur 130, la lame 135 bloque sensiblement totalement le passage du rayonnement à travers l'ouverture 137. L'ouverture 137 est une ouverture dans la barrière 139 constituée d'un matériau qui bloque totalement ou presque totalement le rayonnement 110. Ensuite, le rayonnement 110, si la lame 135 30 le laisse passer par l'ouverture 137, traverse un filtre d'interférence 142 avant d'atteindre un détecteur 145. Le détecteur 145 peut être un type quelconque de capteur de rayonnement optique capable de générer un signal indiquant l'intensité du rayonnement optique incident. Le capteur peut. par exemple, générer un signal X numérique et le transmettre à un dispositif de commande 148 auquel il est couplé en communication. Le dispositif de commande 148 peut être un ordinateur hôte, un microprocesseur ou tout autre type de dispositif ou d'unité logique de traiter et éventuellement de stocker des données recueillies par le détecteur 145. ~ Dans un mode de réalisation, un dispositif de commande de hacheur 150 peut commander le hacheur 130 via des lignes de commande présentées en 152, 154, 156. En variante, le dispositif de commande de hacheur 150 et le dispositif de commande 148 peuvent être mis en oeuvre sous la forme d'une unité solidaire. L'homme du métier appréciera en outre le fait que le dispositif de commande de hacheur 150 peut 10 être mis en oeuvre sous la forme d'une pièce du hacheur et fabriqué sous la forme d'un dispositif unique. Les lignes de commande 152 à 156 peuvent transporter des informations de commande et de capteur entre le hacheur 130 et le dispositif de commande de hacheur 150. En particulier, le dispositif de commande de hacheur 150 peut utiliser a 15 ligne de retardeur 152 pour commander l'état souhaité de la lame 135 au hacheur 130. Dans un mode de réalisation possible, le dispositif de commande peut fixer la tension dans la ligne 152 à une valeur élevée pour activer un circuit commandant l'unité piézoélectrique 131. Les cristaux dans l'unité piézoélectrique 131 peuvent changer de forme lorsqu'ils sont exposés à une tension, modifiant ainsi la position de la lame 20 135 par rapport à l'ouverture 137. En conséquence, les cristaux peuvent récupérer leur forme précédente lorsque la tension n'est plus appliquée à l'unité piézoélectrique , renvoyant ainsi la lame 135 à la position d'origine. Ainsi, le dispositif de commande de hacheur 150 peut commander la position de lame via les lignes 152. Dans le même temps, le dispositif de commande de hacheur 150 peut utiliser la ligne 25 de commande 154 pour commander une unité de chauffage dans le hacheur 130. La ligne de commande 154 peut être utilisée pour recevoir un signal de rétroaction de température du hacheur 130. La ligne de commande 156 peut être utilisée pour commander la puissance traversant }ctransistor 275 dans e dispositif de chauffage 273 (représenté sur la figure 3). 30 Dans l'état opérationnel correspondant à la position ouverte de a lame 135. le détecteur 145 reçoit un rayonnement optique incident 110 et génère, de préférence, un signal prnDodiuonel à l'intensité du rayonnement optique. A l'inverse, dans l'état opérationnel cuocopoodnut à la position fermée de }a lame 135, }c rayonnement 110 n'atteint pas le détecteur 145 car la totalité ou sensiblement la totalité des rayons incidents 110 est bloquée par la barrière 139 en coopération avec la lame 135. Par conséquent. le détecteur 145 n'enregistrera l'intensité du rayonnement émanant de l'objet chauffé 120 que lorsque la lame sera ouverte et, dans un sens, recevra un signal de rayonnement modulé. Afin d'interpréter de façon appropriée les mesures de rayonnement, le détecteur 145, ou un dispositif de commande 148 couplé au détecteur 145 et fonctionnant en coopération avec celui-ci, peut nécessiter une démodulation du signal de rayonnement. Pour démoduler le signal avec succès, le détecteur 145 doit connaître une fréquence à laquelle le signal est modulé. Selon les modes de réalisation décrits ci-dessus, la fréquence de modulation est déterminée par les circuits comprenant l'unité de cristaux piézoélectriques 131 et est en dernier lieu commandée par le dispositif de commande de hacheur 150 via la ligne de commande 152. En d'autres termes, le hacheur 130 en coopération avec le dispositif de commande de hacheur 150 fournit une modulation connue et commandée du rayonnement optique entrant. Ce rayonnement modulé est reçu par le détecteur optique, qui convertit en dernier lieu le rayonnement modulé reçu en un signal électrique proportionnel. Cette modulation du rayonnement optique entrant atténue le problème d'interférence, pour ne citer qu'un des avantages de la méthodologie de modulation. Ainsi, le mouvement mécanique de la lame 135 transcode rayonnement 110 en un signal de rayonnement modulé 155. Un mode de réalisation possible du hacheur 130 est illustré sur la figure L'unité piézoélectrique 131 peut être constituée de deux cristaux piézoélectriques, ou tranches 200 et 202. Certains des matériaux piézoélectriques pouvant être utilisés pour fabriquer des cristaux 200 et 202 sont, par exemple, le titanatezirconate de plomb (PZT), le titanate de plomb (PbTiO2), le zirconate de plomb (PbZrO3), et le titanate de baryum (BaTiO3). Les polarités opposées d'une source de tension sont appliquées aux cristaux 200 et 202. Comme l'illustre la figure 2, les cristaux peuvent être formés comme des plaques sensiblement planes afin d'enfermer une lame métallique 210. Toutefois, les cristaux piézoélectriques 200 et 202 peuvent également présenter une variété de formes afin de permettre une translation du mouvement de dilatation et de contraction en tout type de mouvement latéral, vertical ou rotatif L'homme du métier appréciera en outre le fait que l'un quelconque de ces types de mouvement peut être utilisé pour aligner une lame de hacheur avec une ouverture afin de bloquer et de débloquer sélectivement le passage du rayonnement. Dans le mode de réalisation présenté sur la figure 2, la lame 210 peut être prise en sandwich entre les cristaux piézoélectriques 200 et 202, de sorte que les cristaux réalisent essentiellement une opération en tandem sous tension : lorsque l'un se contracte, l'autre se dilate et vice versa. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2. la lame 210 comprend également une plaque 211 qui correspond approximativement aux dimensions de l'ouverture 137. Le même principe d'opération peut être appliqué à une configuration de hacheur qui comprend deux modulateurs fonctionnant à la façon de ciseaux . Plus spécifiquement, lorsqu'une tension est appliquée à l'unité piézoélectrique 131, une tranche piézoélectrique 200 diminue en épaisseur et augmente en longueur, tandis que l'autre tranche 202 augmente en épaisseur et diminue en longueur, entraînant ainsi un moment de flexion. Pour cette raison, l'unité piézoélectrique ou modulateur 131 peut également être décrit comme un dispositif de flexion piézoélectrique. Plus généralement, le modulateur 131 peut être tout type d'unité de commande approprié capable de communiquer un mouvement vibratoire à un élément solide (par exemple la lame 210) et réagissant à des variations de température ambiante. Dans la fabrication de la lame 210, l'acier inoxydable peut être sélectionné du fait de ses propriétés métallurgiques. Il est préférable que les lames de hacheur soient constituées de matériaux pratiquement sans mémoire appréciable sur la plage du déplacement de lame de hacheur. Ainsi, un mode de réalisation comprenant une lame fabriquée à l'aide d'un de ces matériaux peut être utile en optique adaptative, dans les dispositifs de traitement numérique de la lumière (DLP), etc. Afin de bloquer et de débloquer l'ouverture, la plage de mouvement de la lame 210 peut être suffisamment importante. Cette plage de mouvement est essentiellement déterminée par l'amplitude du courant produit par les circuits associés aux cristaux piézoélectriques 200 et 202. L'amplitude, elle, est engendrée par la fréquence à laquelle le circuit est commandé. Comme le reconnaîtra immédiatement l'homme du métier, la réponse de fréquence d'un circuit électrique peut décrire une relation non linéaire entre la fréquence et l'amplitude. Ainsi, une fréquence doit être choisie et régulée dans le but d'obtenir l'amplitude souhaitée. Dans le cas du hacheur 130, la fréquence de commande peut être choisie pour 11 atteindre une plage de mouvement de la lame 210 assez importante pour être acceptable. De manière encore plus importante, il est souhaitable de prévoir une fréquence de commande telle que le comportement du système soit stable, c'est-à-dire pour que la même amplitude et donc la même plage de mouvement soit maintenue sur des périodes relativement longues. La réponse de fréquence du hacheur 130 est affectée de manière prédominante par la géométrie de la lame (épaisseur et longueur de la lame), les propriétés de matériau de la lame, l'épaisseur, la longueur et le type des cristaux piézoélectriques et enfin, par l'épaisseur et les propriétés de matériau des matériaux adhésifs utilisés au cours de l'intégration des cristaux piézoélectriques et de la lame. Pour obtenir des amplitudes supérieures et une fréquence supérieure, il est possible de faire varier les dimensions du cristal ou de la lame, ou des deux. La tension de commande 292 commande également l'amplitude du hacheur. De plus, la température de l'enceinte 220 a un effet à la fois sur l'amplitude et la fréquence de résonance du circuit associé. Comme on l'a mentionné plus haut, le circuit qui comprend les cristaux piézoélectriques 200 et 202 peut être caractérisé par sa fréquence de résonance. Lorsqu'il est entraîné à sa fréquence de résonance, un circuit produit l'amplitude la plus grande que le circuit est capable de produire. Pour cette raison, il est souhaitable de commander un hacheur piézoélectrique à proximité de sa fréquence de résonance tout en maintenant une stabilité dans une plage étendue de conditions de température. La stabilité de la réponse de fréquence du hacheur 130 peut être assurée par l'enceinte 220 qui est chauffée à une certaine température de régulation par un circuit de chauffage et maintenue à cette température de régulation ou à proximité de celle- ci par un circuit de thermostat. Le circuit de chauffage et le circuit de thermostat peuvent tous deux être commandés par le dispositif de commande de hacheur 150. L'enceinte 220 peut être constituée de cuivre du fait des qualités métallurgiques de ce métal. Toutefois. d'autres métaux ou alliages présentant des propriétés physiques similaires peuvent être utilisés. De plus, l'enceinte 220 peut ne pas être mise en oeuvre sous la forme d'un bloc solide ou contigu. A titre d- \ Inple, une pluralité de résistances espacées à une distance prédéterminée peut ement être utilisée pour créer une zone dans laquelle la température est maintenue avec fiabilité à un niveau cible. Des circuits de hacheur correspondant à l'un des modes de réalisation possibles sont illustrés sur la figure 3. Le dispositif de commande de hacheur 150 est relié au hacheur 130 par le biais des lignes de commande 152 à 156. Un circuit de chauffage 260, un circuit de détection de température 263 et un circuit de commande haute tension 265 remplissent les trois fonctions respectives de chauffage, signalement de température au dispositif de commande de hacheur 150 et application d'une tension aux cristaux piézoélectriques 200 et 202 pour déplacer la lame à une fréquence prédéterminée. Les sources de tension desservant les circuits peuvent être disposées en éloignement du hacheur 130. En variante, le dispositif de commande de hacheur 150 peut fournir une tension à une partie ou à latotalité des circuits. En fonctionnement, la source de tension 270 peut fournir une tension au circuit de chauffage 260. La résistance 273 générera de la chaleur lorsque le transistor de chauffage 275 se trouvera à l'état de marche et qu'un courant électrique traversera la résistance 273. En général, tout type de matériau thermoélectrique ou tout dispositif capable de convertir de l'électricité en chaleur peut être utilisé en tant que partie intégrante du circuit de chauffage 260. Le dispositif de commande de hacheur peut activer le commutateur 275 via la ligne 156 afin d'ouvrir ou de fermer le flux de courant électrique dans le circuit de chauffage 260. Le dispositif de commande peut décider du moment d'activation du commutateur 275 en fonction de la sortie du circuit de détection de température 263. Plus spécifiquement, le circuit de détection de température 263 peut être alimenté par la source de tension 280. Un capteur de température 283 peut fournir la lecture de la température à l'intérieur du hacheur 130 au dispositif de commande de hacheur 150 via la ligne de commande 154. L'élément 283 peut être un type quelconque de capteur de température. Dans un aspect, le circuit de détection de température 263 fournit un signal de rétroaction au dispositif de commande de hacheur 150 indiquant la température que le circuit de chauffage 260, notamment la résistance 273, a élevée dans l'enceinte 220 ou le hacheur 130 dans sa totalité. Dans un mode de réalisation, le circuit de détection de température 263 peut également être mis en oeuvre à l'aide d'un thermistor intégré en tant que thermostat 283. La résistance d'un thermistor changera selon la ILsmporature changeante. Ainsi, le circuit de détection de température 263 peut être conçu pour mesurer les changements de courant électrique indiquant les changements de résistance du thermistor 283. Un signal indiquant la force du courant peut notamment être fourni au dispositif de commande de hacheur 150 via la ligne de commande 154. Le dispositif de commande de hacheur 150 peut à son tour calculer la température sur la base d'un ensemble préprogrammé de paramètres liés au circuit de détection de température 263. En variante, le circuit de détection de température 263 peut être conçu pour fournir. via la ligne de commande 154, un signal indiquant la température détectée par le thermistor 783, éliminant ainsi la nécessité de programmer le dispositif de commande de hacheur 150 avec un ensemble de paramètres liés au circuit de détection de température 763. De manière importante, un thermistor est 0 typiquement sensible aux différences de température mesurées de l'ordre d'une fraction de degré. Par conséquent, un thermistor peut être avantageux pour établir un degré de précision relativement élevé, tel qu'une précision ayant une marge d'erreur d`app[0xiDlO1ive[Ocn10,| (.. Le dispositif de commande de hacheur 150 peut être programmé avec une 15 température prédéterminée à laquelle le hacheur 130, ou des pièces du hacheur, telles que l'enceinte 220, doivent être maintenus. La valeur peut être stockée dans une mémoire permanente, une mémoire morte (ROM) ou une mémoire vive (RAM) du dispositif de commande de hacheur 150. De plus, le dispositif de commande de hacheur peut être équipé d'une interface par laquelle un opérateur humain peut entrer 20 la valeur souhaitée d'une température cible. De plus, le dispositif de commande de hacheur 150 peut en outre stocker ou accepter via l'interface utilisateur la marge d'erreur associée à la température cible. A titre d'exemple, un ingénieur concepteur ou un opérateur peut décider que la température cible doit être de 65 'C et a marge d'erreur associée de C. En fonction de ces valeurs, le dispositif de commande de 25 hacheur 150 considérera les températures comprises entre 64 C et 660 C comme étant sensiblement dans la cible. Du fait que les matériaux piézoélectriques ne sont pas très sensibles aux petites variations de température (telles que les variations inférieures à c), une erreur dans cette marge d'erreur n'aura pas d'impact significatif sur les performances du s sterne. Au départ. le dispositif de commande de hacheur 150 peut mettre en marche le circuit de chauffage 260 et commencer à vérifier en continu ou périodiquement e yigoul reçu sur la li~nC 154. Lorsque la température atteint la plage acceptable déterminée selon le principe evoqué ci-dessus. le dispositif de commande de hacheur 150 peut désactiver le circuit de chauffage 260, permettant ainsi à la résistance 273 de refroidir jusqu'à ce que le circuit de thermostat 163 signale une température basse ou dans la limite basse. A ce stade. le circuit de chauffage 260 peut être réactivé pour élever la température à une valeur située dans la plage acceptable. En variante, un signal de modulateur d'impulsion en durée (PWM) peut être intégré à un circuit de chauffage pour commander la fonction de chauffage du thermostat. Le circuit de commande 265 peut fonctionner indépendamment du circuit de chauffage 260 et du circuit de thermostat 263. De plus, le circuit de commande 265 peut être conçu à partir d'un ensemble de hacheurs existants pour réduire le coût de développement d'un système de fréquence fixe thermiquement stabilisé tel qu'évoqué ici. Selon un mode de réalisation possible, l'enceinte 220 ainsi que le circuit de chauffage 260 et 263 peuvent être prévus sous la forme d'une unité unique conçue pour fonctionner conjointement à un dispositif de hacheur piézoélectrique et un dispositif de commande existants. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le circuit de commande 265 comprend l'unité piézoélectrique 131 comprenant au moins deux cristaux piézoélectriques 200 et 202, la ligne de commande 152, le commutateur 290 et l'alimentation de tension 292. Le dispositif de commande de hacheur peut commander le circuit de commande 265 à une fréquence opérationnelle Foperat;onäelle. A titre d'exemple, le dispositif de commande peut arrêter le commutateur 290 pour empêcher le flux de courant provenant de l'alimentation en tension 292 d'atteindre les cristaux piézoélectriques 200 et 202. Dans un autre état opérationnel, le dispositif de commande peut utiliser la ligne de commande 152 pour mettre en marche le commutateur 290 et permettre au flux de courant de l'alimentation en tension 292 d'atteindre les cristaux piézoélectriques 200 et 202. La fréquence à laquelle le dispositif de commande fait basculer le commutateur 292 peut, en pratique, déterminer la fréquence opérationnelle Foperatro,,,elle d'opération du circuit de commande 265. Dans un autre mode de réalisation, un générateur de fréquence externe peut être utilisé. Dans ce cas, le dispositif de commande peut ne pas être responsable de la commande du circuit du hacheur 265. De plus, le circuit du hacheur 265 peut ne pas comprendre le commutateur 265 ou, selon un autre mode de réalisation, le circuit de commande 265 peut être conçu pour fonctionner à la fois avec le dispositif de 1.5 commande et avec un générateur de fréquence externe afin de permettre aux opérateurs de choisir une configuration appropriée pour une mise en oeuvre particulière. La fréquence Foperanonnelle peut être déterminée selon formule suivante : Fopérat onnelle F6 " décalée, où Fo est la fréquence de résonance du circuit de commande 265 et Fdecalee est un petit décalage (par exemple : 2 Hz). Le décalage peut être réglé à une valeur 10 inférieure ou supérieure selon le compromis acceptable entre l'amplitude et la stabilité de hacheur souhaitées. Avant d'appliquer la formule, il faut déterminer la fréquence de résonance Fo. Toutefois, du fait que les matériaux piézoélectriques sont sensibles aux températures ambiantes, la fréquence de résonance Fo du circuit associé change, comme illustré sur la figure 4. 15 En particulier, plusieurs réactions possibles d'un circuit comprenant une paire de cristaux piézoélectriques 200 et 202 sont représentées sous la forme de courbes 301 à 305. Chacune des courbes 301 à 305 illustre la relation générale entre une amplitude du signal associée au courant et la fréquence de commande appliquée au circuit. La courbe 301 correspond à l'amplitude produite par un circuit, tel que le 20 circuit de commande 265, à 0 'C. L'amplitude la plus élevée se produit lorsque la fréquence de commande est égale à la fréquence de résonance, ce qui à cette température, correspond à )0. A température ambiante (comme à 20 C), le même circuit peut générer la même amplitude maximale ma mais à une fréquence différente. La courbe 303 montre que la courbe 301 se décale vers la droite et An,ax 25 correspond à présent à Foùbiante. En outre, la courbe 305 représente les mêmes circuits fonctionnant à la température de 55 C. L'amplitude maximale Amax se produit à la fréquence de résonance qui est à présent devenue F055'. Il est important de noter que lorsque la température change et que la courbe se décale vers la gauche ou vers la droite, la forme de la courbe reste identique. En 30 raison de cette propriété, les caractéristiques souhaitées d'un système qui comprend des éléments piézoélectriques peuvent être obtenues par une régulation de la température qui, comme on le montre ci-dessus, détermine la fréquence de résonance du système. Notamment, une autre amplitude. A,ewi, peut être définie comme5 l'amplitude minimale acceptable. Cette amplitude peut être sélectionnée pou tre sensiblement proche de A~us. (]U système peut être conçu pour fonctiounucrü _.o par opposition ~t~`u à Am,, afin d'absorber une erreur de fonctionnement relativement petite. Comme le montre la figure 4. Ase,,,I change du même nombre de hertz que la fréquence de résonance correspondant à la même courbe de température. Ainsi, lors de la régulation de la température d'un dispositif logeant le circuit de commande 260, seule la nouvelle fréquence de résonance doit être déterminée sans déterminer la courbe de réaction complète pour la nouvelle température. La valeur correspondant à F'operat,onnelle peut être obtenue dans le cadre du stade IO de conception au moyen d'un calcul ou par expérimentation. De manière importante, F^venu.vnnc!!ocoorcepomdan! à une certaine température car la fréquence de résonance, dont dépend Foperan.,,elle, se décale lorsque la température change. Dans un mode de réalisation, la fréquence opérationnelle avec le décalage de 3 Hz est déterminée comme la température de 65 C : 15 Fopérationn er Hz. La variation de la température de plusieurs degrés n'affectera pas significativement l'amplitude car la courbe décrivant la relation entre l'amplitude et 20 la fréquence, telle que celles représentées sur la figure 4, n'est pas assez prononcée pour ne pas permettre une marge d'erreur de plusieurs degrés. Les expériences ont en outre confirmé que cette plage de températures est acceptable. Tandis que le dispositif de commande de hacheur 150 peut commander le circuit de commande 265 à la fréquence de résonance, une petite erreur survenue 25 pendant le fonctionnement peut amener l'amplitude à chuter à une valeur extérieure à la plage d'amplitudes acceptables. Du fait que l'amplitude diminue de façon exponentielle à mesure que la fréquence de commande s'élève et s'éloigne de !a fréquence de résonance, une erreur proche de la fréquence de résonance aboutit à une différence très importante d'amplitude telle que mesurée en termes absolus. 30 Ainsi, la commande du circuit de commande 265 à une fréquence qui est légèrement inférieure à la fréquence de résonance protège le système d'une ation d'amplitude inacceptable due à une petite variation de température ou de fréquence. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de commande de hacheur 150 peut exécuter un sous-programme de diagnostic pour déterminer la fréquence de résonance et la soustraire de la valeur de décalage (Fdécalée) pour arriver à la fréquence opérationnelle. Le dispositif de commande de hacheur 150 peut réaliser la mesure une fois que le hacheur 130 atteint la température cible. En variante, le dispositif de commande de hacheur 150 peut déterminer la fréquence de résonance à température ambiante et ajuster la valeur en conséquence si la corrélation de la fréquence de résonance à la température est connue et programmée dans le dispositif de commande. En outre, on envisage que si le hacheur 130 est utilisé dans des températures ambiantes dépassant la température cible fixée par le dispositif de commande de hacheur 150 au moyen d'une commande du circuit de chauffage 260, la fréquence de résonance du circuit de commande 150 peut changer. Afin de s'adapter à ces conditions, la température cible peut être reprogrammée pour dépasser la température ambiante. Dans un autre mode de réalisation, le circuit de chauffage 260 peut être remplacé par un circuit de fluide réfrigérant qui peut être utilisé pour maintenir la température du hacheur à une valeur stable. La figure 5 est un diagramme illustrant le procédé 400 correspondant à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention. Le procédé peut être mis en oeuvre en une seule procédure dans le dispositif de commande de hacheur 150. En variante, certaines des opérations peuvent être exécutées à l'extérieur du dispositif de commande ou par d'autres dispositifs. Au bloc 402, le dispositif de commande établit la fréquence de résonance du circuit. Comme on l'évoque plus haut, le dispositif de commande peut exécuter la procédure de manière autonome ou recevoir une valeur prédéterminée. Au bloc 404, le dispositif de commande peut soustraire la valeur décalée de la fréquence de résonance pour arriver à la fréquence opérationnelle. Ensuite, au bloc 406, le dispositif de commande commence à chauffer le logement de hacheur à une température cible. La chaleur peut être convoyée vers le logement d'une manière ou d'une pluralité de manières, comme par exemple au moyen d'un circuit électrique fournissant un courant à un élément chauffant ou à une résistance inclus dans le logement. Pendant le chauffage, le dispositif de commande de hacheur icçoit la lecture d'un capteur de température signalant la température 18 actuelle. Le dispositif de commande compare la valeur de température cible à la valeur actuelle au bloc 406. Dans un autre mode de réalisation. le dispositif de commande peut ne pas utiliser de mécanisme de rétroaction tel qu'un capteur. Dans certaines situations, la température du logement de hacheur peut être estimée de manière suffisamment précise en fonction de la quantité de courant ou de chaleur fournie au logement. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de commande peut sauter les étapes 406 à 408 et passer directement au bloc 410. Une fois la température cible atteinte, le dispositif de commande peut commencer à commander le circuit à la fréquence déterminée au bloc 404. La fréquence opérationnelle calculée selon les principes évoqués ci-dessus et l'environnement thermique stable dans lequel les cristaux piézoélectriques fonctionnent assure une modulation fiable et stable. Spécifiquement, les cristaux piézoélectriques résidant à température constante oscilleront à la même fréquence lorsqu'une fréquence de commande constante sera appliquée au circuit associé. Ces oscillations communiqueront à leur tour le mouvement à la lame de hacheur qui produira une modulation stable d'un signal. Le dispositif de commande peut recevoir périodiquement ou en continu des lectures de température. Au bloc 412, le dispositif de commande amènera le circuit de chauffage à générer plus de chaleur si la température mesurée est à l'extérieur de la plage acceptable. Dans un mode de réalisation, correspondant au trait pointillé sur la figure 5, le dispositif de commande continuera à commander le circuit de hacheur tout en réglant la température. Toutefois, il peut être souhaitable dans d'autres modes de réalisation de suspendre le fonctionnement du circuit de dispositif de commande pour des raisons de sécurité jusqu'à ce que la température se stabilise de manière appropriée. Si. d'autre part. la température mesurée au bloc 412 est acceptable, le dispositif de commande continuera à commander le circuit de hacheur. Selon un mode de réalisation possible, le hacheur 130 est utilisé comme un modulateur modulant le signal de rayonnement optique 110 à 270 Hz. Toutefois, un modulateur mis en œuvre en tant que hacheur piézoélectrique selon certains des modes de réalisation évoqués ici peut également être utilisé dans une variété cl*iuûl ès exigences de modulation. En raison du faible coût et de la petite taille des hacheurs piézoélectriques, des modulateurs à fréquence fixe thermiquement stabilisés peuvent 9 également être utilisés dans les domaines et les industries qui nécessitent des fréquences de modulation sensiblement plus élevées ou plus basses. En faisant varier les dimensions physiques des cristaux piézoélectriques, la géométrie des lames de hacheur et les types de matériaux de liaison utilisés dans l'intégration de la lame de hacheur et des cristaux piézoélectriques, les procédés évoqués ci-dessus peuvent être appliqués pour produire des modulateurs fonctionnant à des plages de fréquences très étendues. Tandis que la présente invention a été décrite en référence aux exemples spécifiques, qui sont destinés à illustrer uniquement et non à limiter l'invention, l'homme du métier verra que des modifications, ajouts et/ou suppressions peuvent être apportés aux modes de réalisation décrits sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la génération de vibration régulée, le dispositif comprenant : un circuit de commande (265) qui génère un signal ayant une première fréquence dans lequel le circuit de commande (265) comprend une unité de commande sensible à la température ; un élément vibratoire couplé à l'unité de commande qui vibre à la première fréquence selon le signal généré ; et un circuit de régulation de température pour réguler la température de l'unité de commande. 0 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une enceinte (220) ayant une conductivité thermique qui entoure sensiblement l'unité de commande, dans lequel le circuit de régulation de température maintient l'enceinte (220) à une température régulée pour ainsi réguler la température de l'unité de commande. 15 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'enceinte (220) est constituée de cuivre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre : 20 un circuit de détection de température (263) qui génère un signal indiquant la température de l'unité de commande. 5. Dispositif selon la revendication 4, comprenant en outre un dispositif de commande (148) couplé au circuit de commande (265), au circuit de température et 25 au circuit de régulation de température ; dans lequel le dispositif de commande (148) commande le circuit de commande (265) en fonction du signal généré par le circuit de détection de température (263). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel de détection de 30 température (263) comprend un thermistor (283) ayant une marge d'erreur d'approximativement 0,1 C ou moins 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de régulation de température comprend : une résistance (273) qui génère de la chaleur lorsqu'une tension est appliquée à la 5 résistance (273) ; et un commutateur électrique qui commande la résistance (273) par l'application d'une tension à la résistance (273) dans un premier état opérationnel et par la non-application d'une tension à la résistance (273) dans un second état opérationnel. 10 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'unité de commande est un transducteur piézoélectrique comprenant une paire de cristaux piézoélectriques (200, 202) ayant sensiblement la forme de plaques planes, de sorte que l'élément vibratoire réside entre les cristaux piézoélectriques (200.202) ; et dans lequel le circuit de commande (265) applique des polarités de tension 15 opposées à chacun des deux cristaux piézoélectriques (200,202) pendant le fonctionnement du dispositif. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les cristaux piézoélectriques (200,202) sont fabriqués à partir d'un élément parmi le titanate-zirconate de plomb 20 (PZT), le titanate de plomb (PbTiO2), le zirconate de plomb (PbZrO3) ou le titanate de baryum (BaTiO3). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la première fréquence est déterminée selon la formule 25 Fopérationnelle = Fo û Fdécalée, dans laquelle Foperaoom,elle est la première fréquence ; Fo est la fréquence de résonance du circuit de commande (265) lorsque l'élément vibratoire est couplé au circuit de commande (265) et associé à une température opérationnelle ; et 30 Fdecale, est une valeur correspondant à un léger changement de l'amplitude l'élément vibratoire lorsque le circuit de commande (265) fonctionne à opérationnelle. 22 1 1 . Dispositif selon la revendication 10, dans lequel Fdécalée est comprise entre 1 Hz et 3 Hz : et dans lequel la température opérationnelle est d'approximativement 65 C avec une marge d'erreur de I 'C. 12. Procédé consistant à faire vibrer un élément vibratoire à une fréquence régulée, comprenant l'obtention d'une fréquence de résonance d'un premier circuit comprenant un transducteur piézoélectrique, l'élément vibratoire étant couplé au transducteur piézoélectrique ; le calcul d'une fréquence opérationnelle du premier circuit, la fréquence opérationnelle étant distincte de la fréquence de résonance ; le maintien du transducteur piézoélectrique dans une première plage de températures ; et la commande du circuit à la fréquence opérationnelle. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le calcul de la fréquence opérationnelle du circuit comprend la soustraction d'une valeur de léger décalage par rapport à la fréquence de résonance. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le calcul de la fréquence opérationnelle comprend la sélection de la valeur de décalage en fonction de la caractéristique de réponse de fréquence du premier circuit, de sorte que la commande de circuit à la fréquence opérationnelle aboutit à un léger changement d'amplitude de vibration de l'élément vibratoire par rapport à la commande du circuit à la fréquence de résonance. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel l'obtention de la fréquence de résonance du premier circuit comprend l'obtention de la fréquence de résonance à une température dans la première plage de températures à laquelle le transducteur piézoélectrique est maintenu. 16. Procédé selon 'une quelconque des revendications 12 à. 15, dans lequel le maintien de la température du transducteur piézoélectrique dans la première plage de températures comprend :30 23 l'obtention d'une lecture de température indiquant la température du transducteur piézoélectrique ; la comparaison de la lecture de température à une valeur de température cible dans la première plage de températures ; et la génération d'un signal de régulation de température selon un résultat de comparaison de la lecture de température avec la valeur de température. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le premier circuit fonctionne dans un environnement associé à une seconde plage de températures ; et dans lequel la première plage de températures est associée à des températures supérieures à la seconde plage de températures. 18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, dans lequel l'obtention de la lecture de température comprend l'obtention de la lecture de température d'un deuxième circuit comprenant un thermistor (283). 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la comparaison de la lecture de température avec la valeur de température cible comprend : le stockage de la valeur de température cible dans une mémoire d'un dispositif de 20 commande (148) couplé au moins au premier circuit, au deuxième circuit et à un troisième circuit comprenant un élément thermique ; et dans lequel la génération du signal de régulation de température comprend la génération du signal de température au niveau du dispositif de commande (148) pour réguler l'élément thermique.