Article de référence | Réf : R682 v1
Auteur(s) : Vincent GIORDANO
Date de publication : 10 déc. 2007
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Mesure mécanique et électronique du tempsCet article fait partie de l’offre
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Les vibrations mécaniques d'un corps solide peuvent être utilisées comme source ou étalon de fréquence.
Prenons l'exemple d'un diapason : étalon de fréquence du musicien. Lorsque l'on excite le diapason en le frappant légèrement, ses deux branches entrent en vibration. La note qu'il émet alors est très pure (fréquence de vibration unique).
La fréquence de la vibration dépend du matériau qui constitue le diapason et de sa géométrie. Bien que la note émise reste audible sur une grande durée, il est nécessaire de répéter l'excitation au bout d'un certain temps.
Un résonateur à quartz est également un résonateur acoustique : il est le siège d'une vibration mécanique. Il a l'avantage de pouvoir être excité électriquement, grâce au phénomène de la piézoélectricité.
La piézoélectricité est la propriété de certains corps solides de présenter un couplage entre forces élastiques et polarisation électrique. Ainsi, une force de compression, par exemple appliquée aux deux faces d'un cube de quartz, va engendrer l'apparition d'une différence de potentiel entre deux autres faces perpendiculaires aux premières (effet piézoélectrique direct).
Inversement, l'application d'un champ électrique va entraîner une déformation du cristal (effet piézoélectrique inverse). Il est alors possible d'entretenir une vibration mécanique du cristal par l'application d'une tension électrique périodique.
Le quartz est un monocristal de silice SiO2. C'est l'arrangement particulier des atomes de silicium et d'oxygène dans la maille cristalline qui confère au quartz sa piézoélectricité. De nombreux autres matériaux sont également piézoélectriques, cependant c'est le quartz que l'on utilise presque exclusivement pour fabriquer les références de temps nécessaires aux dispositifs électroniques modernes.
Le quartz est aujourd'hui synthétisé par croissance hydrothermale à haute température et haute pression. Il présente une dureté élevé, des coefficients élastiques importants et des frottements internes extrêmement faibles. On sait aujourd'hui l'usiner industriellement de façon collective avec une grande précision. Il constitue donc un matériau idéal...
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MESURES ET TESTS ÉLECTRONIQUES
(1) - Horlogerie et Chronométrie - . Histoire générale des techniques, vol. II-III-IV, Presses Universitaires de France, 1962-1979.
(2) - LYONS (H.) - The Atomic Clock - . NBS Tech. Rep., vol. 33, no 2, pp. 17- 24, 1949.
(3) - ESSEN (L.), PARRY (J.) - Atomic standard of frequency and time interval - . Nature, vol. 176, pp. 280-285, 1955.
(4) - AUDOIN (C.), GUINOT (B.) - Les fondements de la mesure du temps - . Masson, 1998.
(5) - BERGQUIST (J.), JEFFERTS (S.), WINELANDS (D.) - Time measurement at the Millenium - . Physics Today, pp. 37-42, Mars 2001.
(6) - BHASKAR (N.), WHITE (J.), MALLETTE (L.), MCCLELLAND (T.), HARDY (C.J.) - A historical review of atomic frequency standards used in space systems - . Proc. IEEE International Frequency Control Symposium, (Honolulu, Hawaii, USA),...
1 Constructeurs et fournisseurs
(liste non exhaustive)
• Symmetricom Inc. : http://www.symmetricom.com/
• Temex Time : http://www.temextime.com
• Stanford Research Systems, Inc. : http://www.thinkSRS.com
• Frequency Electronics Inc. : http://www.freqelec.com/
• Kernco Inc. : http://www.kernco.com/
• QuartzLock : http://www.quartzlock.com/
• Anritsu : http://www.anritsu.com/
• Wenzel Associates, Inc. : http://www.wenzel.com
• Oscilloquartz : http://www.oscilloquartz.com/
• C-MAC : http://www.cmac.com/mt/
HAUT DE PAGE
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(liste non exhaustive)
France
• Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) : http://www.lne.fr
• Observatoire de Paris, Dpt. SYRTE : http://syrte.obspm.fr
• Institut FEMTO-ST : http://www.femto-st.fr
• Observatoire...
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