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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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).
L'expertise technique et scientifique de référence
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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Classification des accéléromètres2. Principes de mesure
2.1 Mesure géodésique d'accélération
La mesure directe d'une accélération est très rarement réalisée et le capteur mesure généralement un mesurande secondaire (contrainte, déformation, etc.) lié à l'accélération, sauf pour des mesures précises des variations du champ de pesanteur terrestre à l'aide d'un gravimètre absolu balistique [1]. Ce type d'accéléromètre permet d'atteindre une sensibilité de mesure de 2 × 10–6 Gal ≥ 2 × 10–8 g .
Par ailleurs, des recherches récentes ont abouti à la réalisation d'un gravimètre absolu atomique (LNE-SYRTE, ONERA) dont la sensibilité est de 10–9 g . Le principe repose sur l'utilisation de « bouffées » d'atomes froids (c'est-à-dire dont les vibrations sont quasiment arrêtées par six faisceaux laser) qui sont libérés et dont on étudie la chute par interférométrie laser. Les travaux en cours devraient aboutir sous peu à un modèle pouvant être embarqué sur satellite. La précision de mesure est actuellement analogue à celle du gravimètre absolu balistique (se reporter au dossier Mesure du champ de pesanteur terrestre [R 1 814] dans le présent traité).
L'objet du paragraphe 2.2 qui suit est de présenter le fonctionnement et les caractéristiques des accéléromètres constitués d'une masse (appelée masse sismique) reliée à un boîtier par un système élastique amorti.
HAUT DE PAGE2.2 Modèle...
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Principes de mesure
ANNEXES
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À lire également dans nos bases
BOUYER (P.) - LANDRAGIN (A.) - Refroidissement des atomes. Horloges et senseurs inertiels. - [R 1 792] Mesures et test électroniques, déc. 2005.
DIAMENT (M.) - Mesure du champ de pesanteur terrestre. - [R 1 814] Mesures mécaniques et dimensionnelles, juin 2005.
LE GÖER (J.-L.) - AVRIL (J.) - Extensométrie. - [R 1 850] Mesures mécaniques et dimensionnelles, avr....
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