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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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Stéphane DURAND : Maître de Conférences à l'École nationale supérieure d'ingénieurs du Mans, - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine – UMR CNRS 6613
INTRODUCTION
Autrefois réservés aux applications d'ingénierie (étude des vibrations) ou à la navigation inertielle, les accéléromètres sont entrés dans notre vie de tous les jours avec le développement des capteurs miniatures pouvant être produits en grandes quantités par des technologies analogues à celles utilisées pour la production des circuits intégrés. La première application « grand public » qui a marqué les esprits est vraisemblablement l'« airbag » (ou coussin gonflable de sécurité) dans le milieu automobile pour lequel un accéléromètre intégré sur puce silicium (capteur à 5 euros) a permis de commercialiser un système complet coûtant plusieurs centaines d'euros. Les capteurs d'accélération linéaire ou de vitesse angulaire miniatures ont depuis fait leur apparition dans les centrales inertielles des systèmes de navigation portables par GPS (les centrales inertielles miniatures assurent le positionnement GPS lorsque les satellites ne sont temporairement plus visibles, par exemple dans un tunnel routier), les automobiles dans lesquelles ils constituent des composants cruciaux des systèmes d'aide à la tenue de route (ABS, ESP, etc.), mais aussi le milieu médical (pilotage des stimulateurs cardiaques), les machines à laver (aide à l'équilibrage du linge dans le tambour avant essorage afin de minimiser les vibrations), etc.
Les accéléromètres présentés dans ce dossier couvrent ces différentes applications. Après avoir brièvement rappelé quelques éléments de physique nécessaires à une bonne compréhension des phénomènes mis en jeu dans la mesure d'accélération, différentes classifications d'accéléromètres (mesure d'accélération linéaire) sont présentées avant d'être détaillées. Un paragraphe final traite plus spécialement de la mesure des vitesses angulaires (gyromètres).
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1981 par René CLARET, Alain DEVAL
- Version archivée 2 de juil. 1992 par Alain DEVAL, Yvon AMAND
DOI (Digital Object Identifier)
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Définitions5. Gyromètres
Le guidage et la stabilisation inertiels sont deux fonctions fondamentales du contrôle autonome des systèmes mobiles. C'est à partir de mesures de vitesses de rotation et de mesures d'accélérations que la trajectoire et l'orientation dans l'espace d'un système mobile peuvent être calculées sans aucune référence extérieure directe (autre que position et vitesse initiales). En navigation inertielle, la vitesse de rotation d'un objet, par rapport à un référentiel d'observation, est mesurée à partir d'un signal proportionnel à cette vitesse de rotation délivré par un capteur inertiel appelé gyromètre. Les gyromètres les plus largement répandus à l'heure actuelle, gyromètres à toupie (les plus anciens) et gyromètres optiques (gyromètres lasers), permettent de répondre aux exigences essentielles des appareils de navigation (avions, fusées...). Reste que des techniques nouvelles sont recherchées et font l'objet de nombreuses études depuis plusieurs décennies en vue d'améliorer la fiabilité, d'augmenter la précision, de réduire les coûts, de diminuer l'encombrement voire d'accéder à l'extrême miniaturisation par procédé MEMS (Micro ElectroMechanical System), compte tenu des exigences croissantes qui se font jour.
C'est ainsi que certains procédés ont été imaginés et étudiés, parmi lesquels le gyromètre à fibre optique, les gyromètres à ondes mécaniques de surface ou à structures vibrantes (ces derniers sont très brièvement présentés au paragraphe 5.1), le gyromètre RMN (résonance magnétique nucléaire), le gyromètre acoustique (présenté au paragraphe 5.2) et d'autres qui ne sont pas présentés dans ce paragraphe 5.
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Gyromètres
ANNEXES
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