Capteurs télé-alimentés et interrogeables à distance

Publié le : 8 février 2020

Le besoin de capteurs interrogeables à distance permet d’envisager de nouvelles applications aussi bien en aéronautique (le monitoring d’aile d’avion, pales de turbine), l’énergie (mesures sur des dispositifs tournants), le génie civil (surveillance d’ouvrage) que des applications grand public comme les écrans, la santé (patch médical) et également les domaines de la sécurité et de la défense. Pour ces derniers secteurs, on pourra souligner l’intérêt de ce type de capteurs télé-alimentés et interrogeables à distance, dans toutes les situations où un capteur doit être placé dans un endroit difficile d’accès, où le capteur peut être enfoui, dans les situations où il ne peut pas embarquer une puce électronique ou une batterie (haute température, ambiance explosive, etc…), où il ne peut être relié électriquement à l’extérieur (machine tournante, exiguïté, etc…).

La technologie « M&NEMS » développée par le CEA-LETI pour le domaine des capteurs peut permettre de répondre à ce besoin de miniaturisation extrême, d’ultra-basse consommation, de hautes performances et de bas coût. Par ailleurs, le CEA-LETI travaille également sur des capteurs passifs à transduction électromagnétique intégrant une antenne miniature, capteurs qui présentent un très fort intérêt pour être lus à distance par une antenne interrogatrice. Ce type de capteur couplé à une antenne sans circuit électronique peut également permettre d’augmenter la distance d’interrogation entre le lecteur et le capteur télé-alimenté, par rapport aux tags de type RFID qui nécessité de l’énergie pour réveiller le circuit. Le défi consiste à coupler et intégrer ces capteurs silicium avec une architecture d’antenne (co-design).

Le travail consistera à concevoir et fabriquer des systèmes capteur-antenne en étudiant conjointement chacun des deux composants de manière à optimiser le couplage en téléalimentation et télétransmission. Ceci nécessitera une interaction étroite entre la conception du capteur et de l’antenne. Plusieurs types de capteurs fonctionnant en mode statique ou en mode résonnant pourront être étudiés. Pour réaliser ce travail multidisciplinaire, le doctorant s’appuiera sur les expertises et les moyens de plusieurs laboratoires du CEA-LETI: les laboratoires « Capteurs » (LCMC), « Tests/Fiabilité » (LCFC) du Département des Composants Silicium et également sur le laboratoire « Antenne, Propagation et Couplage Inductif » (LAPCI) du Département « Système ainsi que sur une plateforme technologique pour la fabrication du capteur. Il pourra collaborer avec d’autres doctorants impliqués sur cette thématique, notamment pour la partie conception de l’antenne adaptée.

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