FR2641612A1 - Capteur acoustique integre de pression et d'acceleration - Google Patents
Capteur acoustique integre de pression et d'acceleration Download PDFInfo
- Publication number
- FR2641612A1 FR2641612A1 FR8900096A FR8900096A FR2641612A1 FR 2641612 A1 FR2641612 A1 FR 2641612A1 FR 8900096 A FR8900096 A FR 8900096A FR 8900096 A FR8900096 A FR 8900096A FR 2641612 A1 FR2641612 A1 FR 2641612A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- faces
- sensor according
- plates
- parallel
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0092—Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
- B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
- G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
- G01P15/0907—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the compression mode type
Abstract
Le capteur comprend deux plaques en matériau piézoélectrique 1, 2 d'axes de polarisation opposés, en appui respectivement sur une première face 1a , 2a , perpendiculaire à leur axe électrique, sur deux parois 4a , 4b intérieures planes parallèles et opposées d'un boîtier 4. Les plaques 1, 2 sont en appui également par des deuxièmes faces, parallèles à leur première face, sur une masse d'inertie 3 en matériau non conducteur de l'électricité interposée entre elles. Les premières 1a , 2a et deuxièmes faces 1b , 2b sont recouvertes par des électrodes métalliques. Application : acoustique sous-marine.
Description
Capteur acoustique intégré de pression et d'accélération
La présente Invention concerne un capteur acoustique intégré de pression et d'accélération pour hydrophones symétri- ques à céramiques piézoélectriques.
La présente Invention concerne un capteur acoustique intégré de pression et d'accélération pour hydrophones symétri- ques à céramiques piézoélectriques.
En acoustique sous-marine les hydrophones sont conçus pour fournir des signaux électriques proportionnels aux pressions dynamiques exercées sur les céramiques et leur sensibilité accélérométrique est réduite pour que les signaux fournis soient indépendants des forces d'accélération. Cette réduction de sensibilité est obtenue simplement en compensant de manière différentielle deux céramiques piézoélectriques, l'orientation de leurs axes de polarisation étant en opposition.
Cependant le montage en parallèle des cellules ne permet pas de connaître la contribution apportée par chaque cellule pour l'obtention de la tension globale et prive de ce fait l'utilisateur de la connaissance des forces d'accélération appliquées sur l'hydrophone.
Le but de l'invention est de pallier l'inconvénient précité.
A cet effet, l'invention a pour objet, un capteur acoustique intégré de pression et d'accélération dynamiques du type comprenant deux plaques en matériau piézoélectrique, d'axes électriques opposés, en appui respectivement par une première face perpendiculaire à leur axe électrique sur deux parois intérieures planes parallèles et opposées d'un boitier caractérisé en ce que les plaques sont en appui également par leurs deuxièmes faces, parallèles à leur première face, sur une masse d'inertie en matériau non conducteur de l'électricité interposée entre elles et en ce que les premières et deuxièmes faces sont recouvertes par des électrodes métalliques.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront grâce à la description qui soit faite en regard des dossiers annexés qui représentent:
- La figure 1 un premier mode de réalisation d'un capteur sïloil I:invention.
- La figure 1 un premier mode de réalisation d'un capteur sïloil I:invention.
- Les figures 2A et 2B une illustration d'un fonctionnement en détecteur de pression du capteur de la figure 1.
- Les figures 3A et 3B une illustration d'un fonctionnement en détecteur d'accélération du capteur de la figure 1.
- La figure 4 un deuxième mode de réalisation du capteur selon l'invention.
Le capteur selon l'invention qui est représenté à la figure 1 comprend deux plaques de céramique piézoélectrique 1 et 2 à faces parallèles, notées respectivement l, lb et 2a, 2bs séparées par une lame isolante 3 à faces planes parallèles 3a et 3b douée d'une masse d'inertie. Les faces planes parallèles des plaques 1 et 2 sont perpendiculaires à leur axe de polarisation électrique respectif P1, P2. L'ensemble est solidaire des parois 4a et 4b d'un boîtier 4 en contact avec les faces la et 2a des céramiques 1 et 2. Les faces la et 2a des plaques 1 et 2 et les faces 3a et 3b de la lame sont métallisées pour former respectivement des électrodes.Les faces métallisées la et 2a sont reliées ensemble électriquement et servent de masse de référence à un circuit soustracteur 5 et å un circuit additionneur 6. Les circuits 5 et 6 possèdent deux entrées reliées électriquement respectivement aux faces métallisées 3a et 3b de la lame 3. Le circuit soustracteur .5 fournit sur sa sortie une tension S1 proportionnelle à l'accélération subit par le capteur et le circuit additionneur 6 fournit une tension Sp proportionnelle à la pression dynamique exercée entre les faces la et 2a
Le fonctionnement est illustré par les figures 2A et 2B d'une part, et les figures 3A et 3B, d'autre part.
Le fonctionnement est illustré par les figures 2A et 2B d'une part, et les figures 3A et 3B, d'autre part.
Lorsqu'une pression est appliquée par l'intermédiaire du boîtier 4 stir les faces la et 2a, les deux plaques 1 et 2 sont soumises à des contraintes symétriques de compression ou d'extension qui maintiennent la lame 3 immobile. Lorsqu'il y a compression, il y a, comme le représente la figure 2A, création de charges positives électriques en nombre égal sur les faces métallisées ?;; ai;; 3E, Par eond1c. lorsqv'ji y a extension il y a, comme le montre la figure 2B, créations de charges négatives en nombre égal sur chacune des faces 3a et 3b De la sorte, la tension fournie à la sortie du circuit soustracteur 5 reste nulle et celle fournie à la sortie du circuit additionneur 6 est sensiblement égale au double de la tension développée entre les faces métallisées respectivement, (laye 3a) et (2a, 3b)
Par contre, dans le cas d'une accélération appliquée su boîtier 4, l'inertie de la lame 3 provoque sur une plaque un effet de compression et sur l'autre plaque un effet d'extension, comme représenté sur les figures 3A et 3B.
Par contre, dans le cas d'une accélération appliquée su boîtier 4, l'inertie de la lame 3 provoque sur une plaque un effet de compression et sur l'autre plaque un effet d'extension, comme représenté sur les figures 3A et 3B.
Les charges électriques développées sur les faces 3a et 3b sont alors différentes en signe, et la tension développée à la sortie du circuit soustracteur 5 est différente de zéro.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, les plaques en céramique 1 et 2 sont remplacées par des feuilles de polymère piézoélectrique type PVF2 enrobées dans une enveloppe 4 en matériau viscoélastique transparents aux ondes acoustiques, tel que le polyuréthane. Les autres éléments du capteur identiques à ceux de la figure 1 sont représentés avec les mêmes références. L'utilisation d'un polymère piézoélectrique se prête assez bien à la réalisation d'antennes pour sous-marins. Pour cette application l'enveloppe 4 est directement collée à la coque 7 du sous-marin de la façon représentée à Ia figure 4 par un joint de colle 8. Les dimensions du capteur peuvent être grandes, par exemple 1 mètre de hauteur sur 50 cm de largeur, formant un capteur surfacique plat d'épaisseur inférieure à 10 cm. L'intérêt est que le signal accélérométrique fourni par le circuit soustracteur 5 peut être utilisé pour compenser, après un traitement approprié, l'effet du rayonnement du support sur l'hydrophone et ceci pour tous les hydrophones de l'antenne.
Claims (8)
1. Capteur acoustique intégré de pression et d'accélération dynamiques du type comprenant deux plaques en matériau piézoélectrique (1, 2), d'axes de polarisation opposés, en appui respectivement par une première face (1a, 2a), perpendiculaire à leur axe électrique sur deux parois (4a' 4b) intérieures planes parallèles et opposées d'un boîtier (4) caractérisé en ce que les plaques (1, 2) sont en appui également par des deuxièmes faces (lb, 2b), parallèles à leur première face, sur une masse d'inertie (3) en matériau non conducteur de l'électricité interposée entre elles et en ce que les premières (la, 2a) et
deuxièmes faces (1b, 2) sont recouvertes par des electrodes métalliques.
2. Capteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la masse d'inertie (3) à la forme d'une lame possédant au moins deux faces planes parallèles (3a' 3b) placés en vis à vis respectivement d'une deuxième face (1b, 2b) d'une plaque (1, 2).
3. Capteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les électrodes sont formées par métallisation des premières (18, 2a) et deuxièmes faces (lb, 2b) des cellules et/ou des faces parallèles (3a' 3b) correspondantes de la lame (3) en appui sur les deuxièmes faces (1, 2) des céramiques.
4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en que les électrodes des premières faces (1a, 2b) des plaques sont reliées ensemble pour former le potentiel de référence de calcul à un circuit soustracteur (5) et à un circuit additionneur (6), les première et deuxième entrées d'opérande des circuits soustracteur (5) et additionneur (6) étant reliées respectivement à une électrode recouvrant une deuxième face (lb, 2b) d'une plaque, ou les faces parallèles (3a' 3b) de la lame (3).
5. Capteur selon l'une quelconque des revendications i à 4 caractérisé en ce que les plaques (1 et 2) sont en céramique piézsblectrique,
6. Capteur selon l'une quelconque des revendications i à 4 caractérisé en ce que les plaques sont formées par des feuilles de polymère PVF2.
7. Capteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que les feuilles de polymère PVF2 sont enrobées avec la lame (3) dans une enveloppe (4) en matériau viscoélastique transparent aux ondes acoustiques.
8. Capteur selon la revendication 7 caractérisé en ce que le matériau viscoélastique est du polyuréthane.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8900096A FR2641612B1 (fr) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Capteur acoustique integre de pression et d'acceleration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8900096A FR2641612B1 (fr) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Capteur acoustique integre de pression et d'acceleration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2641612A1 true FR2641612A1 (fr) | 1990-07-13 |
| FR2641612B1 FR2641612B1 (fr) | 1991-07-26 |
Family
ID=9377502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8900096A Expired - Lifetime FR2641612B1 (fr) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | Capteur acoustique integre de pression et d'acceleration |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2641612B1 (fr) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0550037A1 (fr) * | 1991-12-27 | 1993-07-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Accéléromètre piézoélectrique |
| EP1060798A1 (fr) * | 1999-06-18 | 2000-12-20 | Prokic Miodrag | Transducteur ultrasonore à piston unique |
| WO2004078530A1 (fr) * | 2003-03-06 | 2004-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Ensemble de detection de pression servant a detecter une collision |
| EP1744138A1 (fr) * | 2005-07-13 | 2007-01-17 | Robert Bosch Gmbh | Appareil micromécanique avec deux structures capteurs et procédé de production d'un appareil micromécanique |
| CN111562044A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-08-21 | 中国船舶科学研究中心 | 水下爆炸水射流载荷测量传感器防护装置及其制造工艺 |
| CN114754861A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-07-15 | 浙江大学 | 一种对称式双圆片低频高灵敏度压电水听器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3320582A (en) * | 1963-02-27 | 1967-05-16 | Alan O Sykes | Piezoelectric transducer |
| EP0116810A1 (fr) * | 1983-02-21 | 1984-08-29 | Vibro-Meter Sa | Accéléromètre double, procédé pour sa fabrication et méthode d'utilisation |
| EP0168313A1 (fr) * | 1984-07-13 | 1986-01-15 | Thomson-Csf | Transducteur piézoélectrique et capteur de pression utilisant un tel transducteur |
-
1989
- 1989-01-06 FR FR8900096A patent/FR2641612B1/fr not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3320582A (en) * | 1963-02-27 | 1967-05-16 | Alan O Sykes | Piezoelectric transducer |
| EP0116810A1 (fr) * | 1983-02-21 | 1984-08-29 | Vibro-Meter Sa | Accéléromètre double, procédé pour sa fabrication et méthode d'utilisation |
| EP0168313A1 (fr) * | 1984-07-13 | 1986-01-15 | Thomson-Csf | Transducteur piézoélectrique et capteur de pression utilisant un tel transducteur |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0550037A1 (fr) * | 1991-12-27 | 1993-07-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Accéléromètre piézoélectrique |
| US5388459A (en) * | 1991-12-27 | 1995-02-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor with direct mounting |
| EP1060798A1 (fr) * | 1999-06-18 | 2000-12-20 | Prokic Miodrag | Transducteur ultrasonore à piston unique |
| WO2004078530A1 (fr) * | 2003-03-06 | 2004-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Ensemble de detection de pression servant a detecter une collision |
| EP1744138A1 (fr) * | 2005-07-13 | 2007-01-17 | Robert Bosch Gmbh | Appareil micromécanique avec deux structures capteurs et procédé de production d'un appareil micromécanique |
| US7555956B2 (en) | 2005-07-13 | 2009-07-07 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical device having two sensor patterns |
| CN111562044A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-08-21 | 中国船舶科学研究中心 | 水下爆炸水射流载荷测量传感器防护装置及其制造工艺 |
| CN111562044B (zh) * | 2020-06-05 | 2021-10-08 | 中国船舶科学研究中心 | 水下爆炸水射流载荷测量传感器防护装置及其制造工艺 |
| CN114754861A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-07-15 | 浙江大学 | 一种对称式双圆片低频高灵敏度压电水听器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2641612B1 (fr) | 1991-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4127749A (en) | Microphone capable of cancelling mechanical generated noise | |
| SU629496A1 (ru) | Акустический преобразователь ультразвука | |
| US2105010A (en) | Piezoelectric device | |
| EP0123646B1 (fr) | Dispositif capacitif de mesure de force | |
| FR2620893A1 (fr) | Transducteur acoustique a selection de frequences | |
| EP0034077A2 (fr) | Perfectionnements aux nappes composites constitutives de transducteurs électromécaniques et aux transducteurs équipés de telles nappes | |
| US3025359A (en) | Vibration-compensated pressure sensitive microphone | |
| US3439128A (en) | Miniature ceramic microphone | |
| EP1050187B1 (fr) | Unite de transduction de vibrations | |
| FR2493984A1 (fr) | Transducteur de pression a element vibrant | |
| FR2641612A1 (fr) | Capteur acoustique integre de pression et d'acceleration | |
| US4286122A (en) | Acoustic electrical conversion device with at least one capacitor electret element connected to an electronic circuit | |
| EP0015836A1 (fr) | Capteur de pression à ondes élastiques de surface | |
| US3054982A (en) | Hydrostatic pressure transducer | |
| EP0118329B1 (fr) | Hydrophone de vitesse | |
| US5199004A (en) | Sealed acoustical element using conductive epoxy | |
| EP0311484A2 (fr) | Capteur accélérométrique à structure pendulaire plane | |
| US4559418A (en) | Ceramic microphone | |
| US3710040A (en) | Microphone having improved piezoelectric transducer supports | |
| EP0072289A2 (fr) | Transducteur électroacoustique à condensateur à diélectrique intrinséquement polarisé | |
| US6356511B1 (en) | Low distortion ratio hydrophone | |
| FR2500706A1 (fr) | Transducteur electrostatique-acoustique | |
| US3715713A (en) | Pressure gradient transducer | |
| JPS628585Y2 (fr) | ||
| CH686600B5 (fr) | Pièce d'horlogerie comportant un transducteur électro-acoustique. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |