Présentation
RÉSUMÉ
Les accéléromètres ont vu le développement de leurs applications s’amplifier graduellement. Présents de nos jours dans notre quotidien, ils sont désormais produits en grande quantité. Parmi ces applications “grand public”, sont cités les airbags de voiture (ou coussin gonflable de sécurité), les systèmes d’aide à la tenue de route (tels que ABS, ESP), ou encore les machines à laver (équilibrage du linge dans le tambour). Dans cet article, des définitions et quelques éléments de physique sont tout d’abord proposés, puis les différents principes de mesure expliqués. Pour terminer, les gyromètres (à structure vibrante et acoustique) sont traités plus spécifiquement.
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Applications for accelerometers have grown steadily. We encounter them everywhere in our day-to-day lives, and they are mass produced. Among the applications for the general public are car airbags, computerized automobile handling systems (such as ABS and ESP) and even washing machines (for keeping the load balanced in the drum). In this article, definitions and some elements of physics are first proposed, followed by an explanation of the different measurement principles. Finally, the gyrometer (a vibrating and acoustic structure) is examined in more detail.
Auteur(s)
-
Alain DEVAL : Ingénieur Civil de l’Aéronautique - Directeur Technique Adjoint de la SAGEM
-
Yvon AMAND : Ingénieur de Recherche, SAGEM
INTRODUCTION
Dans cet article, nous nous bornerons au domaine d’emploi courant des accéléromètres en mécanique rationnelle.
Après des rappels théoriques concernant les définitions et les unités (§ 1, 2 et 3), nous aborderons les mesures 4 et les différents types d’accéléromètres.
Les accéléromètres sont utilisés pour des applications ou des mesures très diverses ; citons, à titre d’exemples :
-
mesure des accélérations à bord de véhicules automobiles (suspensions actives et détecteurs de chocs) ;
-
navigation et guidage par inertie concernant principalement les véhicules (avions, hélicoptères, bateaux, sous-marins, fusées et missiles), dans le domaine aérospatial, la mécanique des satellites et les sondes spatiales ;
-
contrôle des accélérations dans les essais de chocs ou de vibrations d’équipements et structures ;
-
contrôles mécaniques d’ensembles industriels ;
-
essais de simulation au sol ;
-
mesures géophysiques, géodésiques et aéronomiques.
Il existe une grande diversité de types d’accéléromètres et l’on peut envisager différents classements. Une première liste 4.2.1 comprend des capteurs de conception simple et non asservis. Cette classification est basée sur la nature du phénomène de détection. La liste n’est pas exhaustive, mais elle permet de passer en revue la plupart des phénomènes physiques qui sont utilisés dans la réalisation d’un accéléromètre.
Une seconde classification (§ 4.2.2 et 6) concerne les accéléromètres généralement de haut de gamme à déplacements asservis.
On trouvera ensuite (§ 4.2.3 et 7) les accéléromètres à poutres vibrantes et à ondes de surface. Bien que de type en boucle ouverte, certains de ces capteurs rivalisent en précision avec les appareils asservis.
Une classification supplémentaire concerne les accéléromètres répartis suivant l’emploi projeté 8.
Un dernier classement réunit les accéléromètres plus complexes et les capteurs microniques et intégrés 9.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1981 par René CLARET, Alain DEVAL
- Version courante de juin 2008 par Stéphane DURAND
DOI (Digital Object Identifier)
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Accéléromètres à déplacements asservis5. Accéléromètres non asservis
5.1 Accéléromètres à jauges de contrainte
Une masse sismique M (figure 5) subit une force d’origine inertielle sous l’action d’une accélération appliquée au capteur suivant l’axe Y. Cette force induit des contraintes, de traction sur une face, de compression sur l’autre face, sur une poutre montée en porte-à-faux. Ces contraintes sont mesurées au moyen de jauges métalliques résistives collées sur cette poutre, généralement au nombre de quatre réparties deux par deux sur chaque face de la poutre, câblées suivant un schéma de type pont de Wheatstone (figure 6).
se reporter aux articles Extensométrie Extensométrie et Capteurs à jauges extensométriques Capteurs à jauges extensométriques dans le présent traité.
Les variations de contrainte dans la poutre entraînent des variations de résistance des jauges (diminution sur une face, augmentation sur l’autre), donc l’apparition d’une tension de déséquilibre du pont de mesure, fonction de l’accélération d’entrée.
-
Avantages de ce type d’accéléromètre :
-
résolution continue ;
-
utilisation sous alimentation alternative ou continue (quelques volts, souvent ± 15 V en courant continu) ;
-
faible encombrement (masse de 0,5 à 50 g) ;
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domaine de mesure : de 50 m · s –2 à 50 000 m · s –2 ;
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sensibilité :...
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