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Les capteurs de particules de type MEMS peuvent-ils mesurer une masse de manière fiable ?

T. Merrien (1), J. Sorel * (1), F. Marty (1), P. Didier (2), E. Algré (1), E. Géhin (2)

1. Univ Gustave Eiffel, ESYCOM Laboratory, UMR 9007 CNRS, Marne-la-Vallée, France
2. Univ Paris-Est Creteil, CERTES, Créteil, France

[2026]

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Résumé

Les systèmes MEMS sont prometteurs pour mesurer la masse de particules, mais leur calibration reste complexe. Cette étude combine théorie et expériences pour analyser les limites d'une microbalance MEMS, développée en laboratoire et soumise à des dépôts contrôlés de particules. Des dépôts de billes de latex dont le diamètre varie de 1,03 à 7?m sont réalisés sur des MEMS et les variations de fréquences de résonances sont mesurées par l'intermédiaire d'un banc d'instrumentation dédié. Les décalages de fréquence observés s'écartent du modèle classique et s'expliquent par un modèle modifié intégrant l'adhésion et la dynamique de contact. Ainsi, les capteurs MEMS ne mesurent pas uniquement la masse : leur réponse dépend aussi de la taille et du comportement mécanique des particules.

Mots clés

adhésion, aérosols, calibration, MEMS

Abstract

MEMS systems show promise for measuring particle mass, but their calibration remains complex. This study combines theory and experiment to analyze the limitations of a laboratory-developed MEMS microbalance subjected to controlled particle deposition. Latex beads with diameters ranging from 1.03 to 7 ?m are deposited onto MEMS, and the variations in resonance frequencies are measured using a dedicated instrumentation bench. The observed frequency shifts deviate from the classical model and are explained by a modified model incorporating adhesion and contact dynamics. Thus, MEMS sensors do not only measure mass: their response also depends on the size and mechanical behavior of the particles.

Keywords

adhesion, aerosol, calibration, MEMS

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2026-50240

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