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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Débitmètre à base de transducteurs ultrasonores cMUT ou pMUT


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2020-14264  

Description de l'unité

Le LETI (Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information) est un laboratoire de la Direction de la Recherche Technologique du CEA dont la mission est d'aider les sociétés industrielles à accroître leur compétitivité par l'innovation et le transfert de savoir-faire technologique. Acteur majeur du centre d'innovation des micro et nano technologies MINATEC, le CEA LETI possède 8000m² de salle blanches et emploie quelques 1600 personnes. L'activité MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) occupe environ 200 chercheurs permanents complétée par des doctorants, faisant du LETI l'un des premiers laboratoires mondiaux de R&D dans ce domaine. Depuis 1978, de nombreux micro-capteurs ont été développés, incluant capteurs et actionneurs mécaniques, optiques et magnétiques, dont certains ont abouti à des transferts technologiques vers l'industrie.

Description du poste

Domaine

Technologies micro et nano

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Débitmètre à base de transducteurs ultrasonores cMUT ou pMUT

Sujet de stage

Le stage consiste à concevoir un débitmètre à base de transducteurs ultrasonores. Les débitmètres à ultrasons actuels utilisent des céramiques massives pour la génération des ultrasons avec pour inconvénients des tensions d'actionnement élevées, une impédance acoustique inadaptée, une miniaturisation problématique. Pour remédier à ces inconvénients, l'idée est d'utiliser un réseau de micro membranes réalisés par une technologie MEMS et mis en vibration grâce à un actionnement capacitif (cMUT) ou piézoélectique (pMUT), la vibration générant une onde ultrasonore dans le milieu avec lequel le réseau est en contact. Les principales tâches du stage seront d'établir un état de l'art et de dimensionner la structure mécanique afin qu'elle réponde à un cahier des charges précis défini pour la mesure du débit d'eau dans les installations domestiques.

Durée du contrat (en mois)

4 à 6 mois

Description de l'offre

Le principe de la mesure de débit par ultrasons par différence de temps de transit est simple: deux sondes opposées dirigées l’une vers l’autre émettent et reçoivent des trains d’ondes ultrasonores. La mesure du temps de transit de ces ondes permet de déduire la vitesse du fluide ou du gaz. Les ondes ultrasonores sont générées grâce à une céramique piézoélectrique vibrant en mode d’épaisseur par application à ses bornes d’une tension élevée entre 100 et 400V. Le rendement acoustique de cette transduction est faible et nécessite une adaptation d’impédance, ce qui accroît la complexité et le coût du système. La miniaturisation est difficile et la mesure dans des espaces confinés, problématique.

Pour remédier à ces inconvénients, l’idée est de réaliser une matrice 2D de micro-membranes en silicium pouvant vibrer par actionnement capacitif (cMUT) ou piézoélectrique (pMUT), la vibration engendrant une onde sonore dans le milieu en contact avec la membrane.  Cette technologie a de nombreux avantages sur les céramiques massives tels qu’un meilleur couplage acoustique, un coût faible grâce à une fabrication collective et une taille réduite, une plus grande flexibilité dans le design, la possibilité de mixer différentes fréquences, celle d’une intégration avec l’électronique ou d’autres fonctionnalités (mesure de pression, de température...)

En dépit de ces avantages, la technologie MUT n’est pas tant exploitée pour la mesure de flux. Des publications font état de développements pour la mesure de flux sanguin ou la régulation de flux d’air. Les applications commerciales restent confidentielles voire inexistantes. L'application visée dans le cadre de ce stage est la mesure du débit d’eau dans les compteurs domestiques. La société ITRON, société parmi les leaders mondiaux du domaine, sera impliquée dans le développement du composant en donnant les spécifications et les contraintes d'intégration. L’objectif du stage est de débroussailler le sujet en vue d'une éventuelle poursuite en thèse si les conclusions du stage démontrent la faisabilité du système.  Le stage débutera par une étude bibliographique pour établir un état de l'art. On dimensionnera le composant pour qu'il réponde au cahier des charges grâce à une étude analytique complétée de simulations par éléments finis (logiciels COMSOL ou ANSYS). Des caractérisations pourront être effectuées sur des composants existants. 

 

Moyens / Méthodes / Logiciels

Logiciels de simulation par éléments finis (COMSOL, ANSYS)

Profil du candidat

Le stagiaire devra posséder une solide formation en mécanique. Un niveau 3ème année d'école d'ingénieurs ou Master2 est requis.

Localisation du poste

Site

Grenoble

Localisation du poste

France

Ville

Grenoble

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Mécanique

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

01/02/2021