Développement de capteurs passifs à transduction électromagnétique

Contexte

Depuis la fin des années 1990, l’ « Intelligence Ambiante » fait l’objet d’intenses recherches dans le monde avec l’objectif d’interconnecter de très nombreux objets intelligents comme des capteurs, des tags, des téléphones mobiles, … Dans ce contexte, les réseaux de capteurs sans fils apparaissent comme une technologie clé pour de très nombreuses applications domestiques, de santé, environnementales, industrielles, militaires, …(bâtiment intelligent, surveillance des structures, qualité de l’air, traçabilité d’un produit, surveillance de données physiologiques, détection des incendies, instrumentation du fantassin, …..).
Au début des années 2000, la disponibilité de capteurs MEMS et de modules de communication à faible consommation et de faible dimension ainsi que de batteries miniatures performantes et de protocoles de communications standard (Zigbee, Bluetooth) a ouvert la voie au développement de capteurs sans fils actifs (c'est-à-dire possédant un émetteur). Mais l’autonomie de ces capteurs est limitée par la quantité d’énergie présente dans la batterie et la présence de circuits électronique limite leurs utilisations dans les environnements sévères.
Des capteurs passifs à ondes acoustiques de surface (SAW) ont été développés à partir du début des années 1990 pour remédier aux problèmes rencontrés dans les capteurs actifs. Leur principe est basé sur la rétro-diffusion d’une onde électromagnétique par une antenne connectée à une ligne à retard ou un résonateur acoustique. La vitesse de propagation de l’onde acoustique dans le matériau piézo-électrique étant dépendante de plusieurs facteurs (contrainte, température, ….), le signal retro diffusé vers le lecteur peut être alors analysé de manière temporelle ou fréquentielle pour extraire l’information désirée. L’inconvénient majeur de ces capteurs concerne la faible distance d’interrogation (< 10m) liée aux pertes de conversion électromagnétique-acoustique-électromagnétique.
Une solution pour remédier aux faibles distances d’interrogation des capteurs à ondes acoustique consiste à remplacer le résonateur acoustique par un résonateur électromagnétique. Les premiers travaux dans ce domaine ont été publiés en 2005 et portaient sur un capteur de contrainte basé sur résonateur volumique métallique à 2.45GHz. Depuis différents types de capteurs ont été étudiés notamment par le LAAS qui a démarré des travaux sur ce sujet dès 2005. Ainsi le LAAS a validé le principe de fonctionnement de plusieurs types de capteurs (pression, gaz, température, contrainte). L’interrogation de ces capteurs est réalisée à l’aide d’un RADAR FMCW.

Objectifs du poste

Différents types de capteurs (pression, gaz, contrainte, température, radiations) sont actuellement en cours de développement au LAAS dans le cadre de projet collaboratifs. Les travaux réalisés portent sur la conception (mécanique/thermique, électromagnétique), la fabrication et la caractérisation des transducteurs, mais également sur l’interrogation RADAR des capteurs (transducteur+lignes à retard+ antenne). Ce poste portera principalement sur le développement technologique des différents capteurs étudiés à l’aide des microtechnologies dans la salle blanche du LAAS. Des compétences en électromagnétisme serait un plus pour prendre en charge partiellement la caractérisation RF de certains capteurs. Ces travaux seront menés en étroite collaboration avec les différents chercheurs impliqués dans la conception des capteurs. Le poste est à pourvoir à partir de mi 2012 pour une durée de 1 an éventuellement reconductible.


Contact : Patrick PONS (ppons@laas.fr)