La frequence du quartz

[invite17e2ca3d]

Bonjour,
Lors d'une expérience, j'ai appliqué un choc violent à un tas de billes de verre qui sont en réalité des sphères avec un centre en SiO2. (Des matériaux d'abrasion)

J'ai ensuite capté une perturbation electromagnétique, et après une analyse de Fourier de ce signal j'ai obtenu diverses fréquences de résonance (autour de 400000Hz).

Est ce qu'avec l'amplitude du signal obtenu ou les fréquences calculées je peux estimer l'énergie/ la pression du choc initial ou obtenir un ordre de grandeur de la taille de mes particules?

D'après ce que j'ai pu trouver sur le net, la fréquence et la vitesse du son dans le quartz devraient me permettre de trouver une distance caractéristique de mes particules. Seulement je ne trouve aucune équation en rapport avec le sujet.
Pour l'instant le meilleur site que j'ai trouvé est : http://www.quartzpage.de

Quelqu'un aurait-il une idée pour m'aider?

Merci
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[invite8bc5b16d]

Salut,


quand tu frappes tes billes, celles-ce se mettent à vibrer et donc à émettre un son. Plus précisément, la bille va vibrer selon un mode propre (c'est pareil que pour la corde d'une guitare par exemple)...l'interface bille-air notamment imposant certaines conditions sur les noeuds et ventres de vibration...si on suppose en plus que les billes sont des sphères, la symétrie du problème fait que le centre de la bille est un noeud de déplacement, donc un ventre de pression...récapitulons : noeud de déplacement au centre, ventre de déplacement à l'interface....si on suppose que la fréquence fondamentale du son perçu correspond à une situation sans autres noeuds entre les deux (ce qui est je pense fort probable), alors un rayon de la bille correspond à un quart de longueur d'onde...reste plus qu'à relier fréquence, longueur d'onde et célérité du son pour trouver les dimensions de tes billes)

[invite17e2ca3d]

Salut,


quand tu frappes tes billes, celles-ce se mettent à vibrer et donc à émettre un son.

Perdu... J'obtiens une onde electromagnétique qui se déplace à la vitesse de la lumière et surtout pas un son.

Si je suis cette théorie je trouve des billes de quelques milimètres alors que je sais que les plus grosses ne dépassent pas 500µm. Et ça c'est avant le choc, il y a de fortes chances pour qu'elles soient cassées pendant son passe.

Enfin si tu regardes la fréquence tu verras que je suis dans l'ultra violet.
Le problème est plus complexe, je pensais avoir besoin de la vitesse du son dans le quartz (4000-5000m/s) pour determiner les modes de résonance mais je ne trouve pas de loi correcte pour arriver au résultat.

[invite17e2ca3d]

Petite erreu rde calcul dans mon message précédent et pas moyen d'éditer...

je ne suis pas dans l'ultra violet, j'ai oublié un 10^6, c'est que c'est rapide tout de même la lumière.

Enfin ça ne change pas mon problème. Il faut que je détermine la fréquence fondemmentale "ff" de mon quartz et ainsi j'aurai : Diamètre des billes = 400000/ff
enfin jespère.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8bc5b16d]

Je n'avais pas fait attention au fait que tu captais un signal électromagnétique (j'avais été leurré par la phrase "D'après ce que j'ai pu trouver sur le net, la fréquence et la vitesse du son dans le quartz devraient me permettre de trouver une distance caractéristique de mes particules.")...surtout qu'à 400kHz on a plus l'habitude d'y reconnaitre un son qu'une onde radio (enfin personnellement en tout cas). Et de là se pose une question fondamentale : es-tu sûr que le signal que tu captes provient bien des billes, ou alors que tu ne fais que capter un résidu d'onde radio qui vient de je sais pas trop où...et si ca vient bien des billes, n'est-ce pas entaché par ce même résidu d'onde radio ?

Passées ces considérations se pose un nouveau problème : si tu as une onde EM, c'est qu'il y a mouvement de charges. Comme ta bille est localement neutre, ce n'est donc pas dû à un mouvement d'ensemble de la bille, comme par exemple une vibration "globale" de la matière à l'intérieur de celle-ci...donc à mon avis toute utilisation d'une formule du genre "Il faut que je détermine la fréquence fondemmentale "ff" de mon quartz et ainsi j'aurai : Diamètre des billes = 400000/ff", bien que parfaitement valable pour un son, est ici vaine.
En effet, si une onde EM apparaît, je pense que cela signifie que c'est dû à une vibration de la structure même du cristal de SiO2, plus importante et différente de celle qui existe "au repos"...En effet pour que les effets de la vibration de chaque ion (je considère le cristal comme complètement ionique pour simplifier, comme ca on connait mieux la valeur des charges que si on prend en compte le pourcentage covalent) "sur place" ne s'annulent pas, il faudrait avoir un mouvement coordonné des ions, qui serait produit lors du choc. La fréquence de l'onde serait alors liée aux liaisons entre ions (distance, énergie de liaison, etc), mais je ne pense pas aux dimensions de des billes...
La taille de la bille pourrait peut-être se trouver dans l'intensité du signal (si elle est plus grande, plus de charges sont en mouvement, donc l'intensité devrait être un peu plus importante)...
Enfin en tout cas je ne pense pas que la détermination de la taille de la bille par cette méthode soit vraiment possible (ou tout du moins pratique)....
Mais par contre si tu arrives à mettre en évidence un son lors du choc, je pense que ca serait beaucoup plus simple.

[herman]

Salut,

La fréquence de résonnance piezo-électrique d'un cristal de quartz varie linéairement avec la température, donc tu peux en tirer des calculs énergétiques oui..

Je sens la réponse à coté de la plaque (sans compter que tu dois le savoir) mais ayant appris ça récemment je me dis que tu n'es pas forcément au courant ^^.

[invite8bc5b16d]

Salut,

La fréquence de résonnance piezo-électrique d'un cristal de quartz varie linéairement avec la température, donc tu peux en tirer des calculs énergétiques oui..

Je sens la réponse à coté de la plaque (sans compter que tu dois le savoir) mais ayant appris ça récemment je me dis que tu n'es pas forcément au courant ^^.

C'est vrai que je n'avais pas pensé du tout à la piézoélectricité tout bêtement !
Dans ce cas effectivement on peut penser que le choc produit une vibration des billes similaire à ce que j'ai décrit en parlant des sons dans mon premier post, et que cette déformation crée donc une tension variable en fonction du temps, et tout ce qui s'en suit...
Par contre je n'ai pas de très grandes connaissances en piezo, donc je peux pas en dire beaucoup plus

[invite17e2ca3d]

Oui je suis sûr que le signal vient des billes, j'ai fait plusieurs expériences pour le démontrer.
J'ai trouvé un site qui explique plus ou moins le phénomène : http://smsc.cst.cnes.fr/DEMETER/Fr/lien3_science.htm
mais ya pas les bonnes équations. Effectivement c'est de la piezo mais plus de la "chimie" que de l'"électronique" dans ce cas.
Je pense que les billes sont fragmentées par l'impact et produisent un signal electromagnetique en consequence.
Je vais faire de nouvelles expériences avec un choc moins iolet sur des billes dont je connais la taille et m'en servir comme étalon pour analyser mes résultats, ça devrait m'aider à trouver des lois sur le sujet.
Compte tenu des vitesses de reaction, les billes n'ont surement pas le temps de chauffer donc je mets de côté l'idée de la pyroélectricité.

[soliris]

Bonjour,

Quelqu'un a-t-il de nouvelles infos sur les perturbations électromagnétiques issues d'un choc (résonance) ? Ce sujet m'intéresse beaucoup.. Et le lien précédent ne fonctionne plus.

[gwgidaz]

Bonjour,


Je signale que les fabricants de résonateurs à quartz , lors de la taille du cristal, placent à proximité un récepteur radio qui reçoit une onde EM engendrée par le champ électrique du au stress mécanique de la plaquette.

La fréquence reçue leur donne la fréquence de résonance.

Pour une bille, reste à trouver le mode de vibration qui donne 400 000 Hz.

[f6bes]

Bonjour,

Quelqu'un a-t-il de nouvelles infos sur les perturbations électromagnétiques issues d'un choc (résonance) ? Ce sujet m'intéresse beaucoup.. Et le lien précédent ne fonctionne plus.

Bjr à toi, En quoi un choc (mécanique) produirait il un phénoméne.... "électromagnétique " ?
Pourquoi il y aurait il "résonnance" lors d'un choc de masses...inconnues ?
Bonne journée

[soliris]

Bjr à toi, En quoi un choc (mécanique) produirait il un phénoméne.... "électromagnétique " ?
Pourquoi il y aurait il "résonnance" lors d'un choc de masses...inconnues ?
Bonne journée

Il semble qu'effectivement il s'agisse bien de quartz piézzoélectrique (SiO2, qui a émis lors d'un choc (d'après ygreg9) un signal à 400 000 hertz électromagnétique. Phénomène semble-t-il confirmé par gwgidaz. Ce signal à 400 khz se situe encore une fois au beau milieu des radiofréquences.

Je me demande, si, à tout hasard, l'on pouvait faire baisser ce module à 300 Khz dans le vide ? Quelqu'un sait-il si cela est possible ?

[gwgidaz]

Bjr à toi, En quoi un choc (mécanique) produirait il un phénoméne.... "électromagnétique " ?
Pourquoi il y aurait il "résonnance" lors d'un choc de masses...inconnues ?
Bonne journée

Bonjour ,

Parce qu'un cristal de quartz soumis à une pression ou un choc fait apparaître une tension entre ses deux faces ( effet piezo-électrique) .
Qui dit tension entre deux points dit champ électrique. Une partie de l'énergie de ce champ électrique peut se propager...

Ici, la résonance peut avoir lieu à l'intérieur de la bille elle même, résonance mécanique qui va donner lieu à une pression sinusoïdale amortie....Comme quand on choque un verre en cristal....
Cette résonance peut entrainer par effet piezo une variation sinusoïdale amortie du champ électrique créé...

Tout cela est à confirmer.....ça voudrait dire que lorsqu'un camion déverse du sable , on pourrait détecter un bruit RF....car certains grains de sable cristallisés pourraient donner lieu à cet effet piézo....Je suis curieux de voir si c'est vrai.

[f6bes]

Bjr Gwgidaz,Je m'en suis tenu au questionnement de Soliris pour ...2019.
Je ne me suis donc pas intéréssé sur la discussion remontant à...2008 !
Pour ce qui est de l'action piézo d'un quartz ,je connais le principe.
73

[coussin]

Suffit de changer la taille du morceau de quartz pour changer la fréquence.
Dans une montre, les quartz font, quoi, quelques millimètres. Ils résonnent à 32 kHz (2^15 pour être précis).

[soliris]

Suffit de changer la taille du morceau de quartz pour changer la fréquence.
Dans une montre, les quartz font, quoi, quelques millimètres. Ils résonnent à 32 kHz (2^15 pour être précis).

Merci Coussin, pour la relation variation de fréquence / variation taille du quartz. Intéressant.

[albanxiii]

Ce signal à 400 khz se situe encore une fois au beau milieu des radiofréquences.

Par pitié cessez de dire des bêtises !

Merci Coussin, pour la relation variation de fréquence / variation taille du quartz. Intéressant.

N'importe qui qui a regardé 3 pages sur les oscillateurs à quartz sait cela... ça serait bien de vous informer avant de faire comme si vous saviez de quoi vous parlez.