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1 - DIFFÉRENTS TYPES DE MESURE

2 - EXEMPLES ET APPLICATIONS INDUSTRIELLES

3 - PERSPECTIVES POUR LES MICROCAPTEURS

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : R431 v1

Différents types de mesure
Capteurs MEMS - Techniques de mesures

Auteur(s) : Gilles Amendola, Patrick Poulichet, Laure Sevely, Laurie Valbin

Date de publication : 10 sept. 2011

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INTRODUCTION

Après avoir exposé dans le premier article (article [R 430]) les technologies de fabrication, les principaux effets rencontrés et les traitements électroniques associés, le but de ce 2e article est d’exposer les techniques utilisées et leur réalisation industrielle (ou expérimentale) dans les principaux types de mesures ; ainsi, les méthodes utilisées pour les mesures de pression, accélération, vitesse angulaire, courant, détection d’agents chimiques, etc. seront développées.

Rappelons au lecteur qui n’aurait pas lu [R 430] que nous définissons par « microsystèmes » des systèmes à base de microtechnologie qui associent des principes mécaniques, électriques, optiques, chimiques, etc. et l’électronique de traitement. Le terme « MEMS » est utilisé pour des microsystèmes basés sur des principes électriques et mécaniques et les microcapteurs (ou capteurs MEMS) sont des microsystèmes dédiés à la détection ou à la mesure de grandeurs physiques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r431


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1. Différents types de mesure

1.1 Accélération

Les micro-accéléromètres utilisent généralement des structures mécaniques comportant une « masse sismique » (nom donné à la partie lourde qui sera sensible à l’accélération : figure 1). On est alors dans le cas d’une structure dite « statique ». Un second principe consiste à utiliser un mécanisme résonant constitué d’un système masse/ressort. Le dispositif verra sa fréquence de résonance changer avec l’accélération appliquée. On parle de « structure dynamique » ou « résonante » (voir figure 3).

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1.1.1 Principe de la mesure par structure statique

  • Les micro-accéléromètres utilisent généralement des structures mécaniques de type masse vibrante ou statique.

    Une accélération ax suivant l’axe x entraîne un déplacement de la masse m retenue par la force de rappel FR = − K.x du système de ressort. On a :

    ( 1 )

    Ici x et K représentent respectivement le déplacement de la masse (en m) et la constante de raideur du ressort (en N.m−1).

  • Mise en œuvre

    Une masse est réalisée au bout d’une poutre. La détection se fait à l’aide de l’effet piézoélectrique, capacitif ou piézorésistif. L’avantage des deux derniers est de pouvoir réaliser la détection d’accélérations constantes de type gravité terrestre et donc de réaliser des micro-inclinomètres.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LIU (K.), ZHANG (W.), CHEN (W.), LI (K.), DAI (F.), CUI (F.), WU (X.), MA (G.), XIAO (Q.) -   The development of micro-gyroscope technology  -  Journal of Micromechanics and Microengineering – Volume 19(1), Pages 1-29 (2009).

  • (2) - EATONY (W.P.), SMITH (J.H.) -   Micromachined pressure sensors : review and recent developments  -  Smart Materials and Structures. Volume 6(5), Pages 530-539 (1997).

  • (3) - TRAUTWEILER (S.), MOSIER (N.), ZDANKIEWICZ (E.) -   New Silicon-Based Metal-Oxide Chemical Sensors  -  MicroChemical Systems, http://archives.sensorsmag.com/articles/0999/109/index.htm.

  • (4) - TSAI (P.P.), CHEN (I.-C.), HO (C.-J.) -   Ultralow power carbon monoxide microsensor by micromachining techniques  -  Sensors and Actuators B 76 380-387 (2001).

  • (5) - AIKEN (T.) -   *  -  . – MOS Air Quality Sensors Make Vehicle Cabins Safer, http://archives.sensorsmag.com/articles/0204/40/main.shtml.

  • ...

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