Présentation
En anglaisAuteur(s)
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Gilles Amendola : Enseignant chercheur à ESIEE Engineering
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Patrick Poulichet : Enseignant chercheur à ESIEE Engineering
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Laure Sevely : Enseignant chercheur à ESIEE Engineering
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Laurie Valbin : Enseignant chercheur à ESIEE Engineering
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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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).
1.1.1 Principe de la mesure par structure statique
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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 :
Ici x et K représentent respectivement le déplacement de la masse (en m) et la constante de raideur du ressort (en N.m−1).
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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
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