FR2916855B1 - Systeme d'instrument a balance de forces, instrument a balance de forces et procede pour attenuer une erreur dans un tel instrument - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système et un procédé pour atténuer des erreurs dans un élément électrostatique (10) à balance de forces. Des impulsions de charge sont utilisées pour générer une force électrostatique afin de mettre à zéro une masse étalon inertielle (20) entre des plaques d'électrodes (22, 24) d'un élément de détection (21). L'atténuation des erreurs est effectuée par l'application d'impulsions de charge à chacune des électrodes opposées de l'élément de détection (21) pendant une période de temps donnée d'un cycle de charge dans une configuration de polarité normale, puis par l'application d'impulsions de charge dans une configuration de polarité inverse pendant une seconde période de temps donnée du cycle de charge. Domaine d'application : accéléromètre, etc.

Description

L'invention concerne des instruments à balance de forces, et plus particulièrement un système et un procédé pour atténuer des erreurs dans un instrument électrostatique à balance de forces.

Dans un instrument de détection à balance de forces, tel qu'un accéléromètre, par exemple, on souhaite généralement que le signal de sortie des instruments soit proportionnel à l'état d'entrée devant être détecté. Par conséquent, dans de nombreux types d'instruments électrostatiques et électromagnétiques de détection à balance de forces, on a besoin de techniques spéciales pour obtenir une relation linéaire entre le signal de sortie de l'instrument et le signal d'entrée capté. Dans des instruments électrostatiques et électromagnétiques, les forces appliquées par le générateur de forces de l'instrument ne sont pas liées de façon linéaire à la tension ou au courant de contre-réaction fourni par le générateur de forces. En outre, pour un fonctionnement optimal de l'instrument lui-même, on préfère que la force de contre-réaction appliquée par le réseau de commande à contre-réaction ait une relation linéaire avec le signal d'entrée capté. Des techniques spéciales ont donc été utilisées pour obtenir une telle linéarité.

Par exemple, dans un accéléromètre électrostatique à balance de forces, on utilise l'application d'une force électrostatique dans un système à boucle fermée pour positionner et obtenir un signal de sortie à partir d'une masse inertieile pendulaire ou d'une masse étalon. Le système d'application de force électrostatique utilise une électrode de captage capacitif sur chaque côté d'un élément pendulaire qui a été réalisé par gravure dans un substrat de silicium. Une impulsion de commande a été utilisée pour appliquer séquentiellement une grandeur constante de charge à chaque électrode. Une force variable est appliquée à la masse inertieile en faisant varier la durée (par exemple le rapport cyclique) pendant laquelle la charge est laissée sur une plaque respective. La durée pendant laquelle la charge est laissée sur une plaque respective est basée sur le déplacement de la masse inertielle par rapport à une position zéro.

Cependant, l'utilisation d'une charge constante appliquée aux plaques est sujette à une accumulation de charge. Cette accumulation de charge conduit à des variations des caractéristiques électriques de 1'accéléromètre. Ces variations des caractéristiques électriques peuvent aboutir à des erreurs de mesure qui varient entre les dispositifs. L'accumulation de la charge est difficile à diagnostiquer et à modéliser, car l'accumulation de la charge peut être associée à des caractéristiques propres et/ou à des variations de fabrication d'un dispositif donné. De plus, des variations de température, le vieillissement et des conditions de circuit précédentes peuvent affecter la grandeur de l'accumulation de la charge dans le dispositif.

Conformément à un aspect de l'invention, il est proposé un système à balance de forces. Le système comporte un élément de détection ayant une masse étalon inertielle disposée entre une première plaque d'électrode et une seconde plaque d'électrode, et un système de commutation pouvant être commuté entre la fourniture d'impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité normale et la fourniture d'impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité inversée. Le système comporte en outre un dispositif logique de commande qui commande la commutation du système de commutation pour fournir des impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité normale, pendant une période de temps d'un premier cycle de charge, et pour fournir des impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité inversée pendant une période de temps d'un second cycle de charge.

Conformément à un autre aspect de l'invention, il est proposé un instrument à balance de forces qui comprend un élément de détection ayant une masse étalon inertielle disposée entre une première plaque d'électrode et une seconde plaque d'électrode. L'instrument comporte des moyens destinés à produire des impulsions de charge, des moyens destinés à une commutation entre l'application d'impulsions de charge à un élément de détection dans une configuration de polarité normale et l'application d'impulsions de charge à un élément de détection dans une configuration de polarité inversée, et des moyens destinés à commander une période de temps de cycle de charge pour appliquer des impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité normale et à commander une période de temps de cycle de charge pour appliquer des impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité inversée.

Conformément à un autre aspect encore de l'invention, il est proposé un procédé pour atténuer une erreur dans un instrument à balance de forces qui utilise un élément de détection ayant une masse étalon inertielle disposée entre une première plaque d'électrode et une seconde plaque d'électrode. Le procédé comprend la commutation de l'élément de détection sur l'une d'une configuration de polarité normale et d'une configuration de polarité inversée, l'application d'une impulsion de charge alternativement à la première plaque d'électrode et à la seconde plaque d'électrode pendant une période de temps d'un premier cycle de charge, la détermination d'une première tension de différence entre des tensions induites par les impulsions de charge sur la première plaque d'électrode et la seconde plaque d'électrode pour chaque séquence de cycle de charge de la première période de temps de cycle de charge et la sommation de la première tension de différence sur le temps pour établir un rapport cyclique associé à la séquence de cycle de charge de la première période de temps de cycle de charge. Le procédé comprend en outre la commutation sur l'autre de la conf iguration à polarité normale et de la configuration à polarité inversée, l'application d'une impulsion de charge alternativement à la première plaque d'électrode et à la seconde plaque d'électrode pendant une seconde période de temps de cycle de charge, la détermination d'une seconde tension de différence entre des tensions induites par les impulsions de charge sur la première plaque d'électrode et la seconde plaque d'électrode pour chaque séquence de cycle de charge de la seconde période de temps de cycle de charge, et la sommation de la seconde tension de différence sur le temps pour établir un rapport cyclique associé à la séquence de cycle de charge de la seconde période de temps de cycle de charge. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'un système d'accéléromètre selon un aspect de l'invention ; la figure 2 est un diagramme des temps associé à l'application d'impulsions de charge à des électrodes de 1'accéléromètre de la figure 1 ; et la figure 3 est un organigramme d'une méthodologie pour atténuer une erreur dans des instruments à balance de forces selon un aspect de l'invention. L'invention a trait à un système et un procédé pour atténuer des erreurs dans un instrument électrostatique à balance de forces. Le système et le procédé atténuent des erreurs dans des lectures de mesure engendrées par une accumulation de charge dans des instruments à balance de forces qui utilisent des impulsions de charge pour générer une force électrostatique afin de mettre à zéro une masse étalon inertielle disposée entre des électrodes opposées d'un élément de détection. Le système et le procédé atténuent l'accumulation de charge en appliquant des impulsions de charge à chacune des électrodes opposées pendant une période de temps de cycle de charge donnée dans une configuration de polarité normale, suivie d'impulsions de charge à chacune des électrodes opposées pendant une seconde période de temps de cycle de charge donnée dans une configuration de polarité inverse. Dans la configuration de polarité normale, une électrode donnée d'un élément de détection reçoit une impulsion de charge et la masse étalon est connectée à une masse électrique virtuelle. Dans la configuration de polarité inverse, la masse étalon et une électrode donnée de l'élément de détection sont connectées entre elles et reçoivent une impulsion de charge alors que l'électrode opposée est connectée à une masse électrique virtuelle, ce qui aboutit à une inversion de la polarité de l'élément de détection et de l'électrode opposée par rapport à la masse étalon. Il en résulte l'élimination de toute charge résiduelle sur les électrodes provoquée par les impulsions de charge dans la configuration de polarité normale. La charge résiduelle nette restant sur les électrodes est donc réduite en moyenne.

Selon un aspect de l'invention, un système d'instrument à balance de forces est proposé. Le système comporte un élément de détection ayant une masse étalon inertieile disposée entre une première plaque d'électrode et une seconde plaque d'électrode, et un système de commutation pouvant être commuté entre l'application d'impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité normale et l'application d'impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité inverse. Le système comporte en outre un dispositif logique de commande qui commande la commutation du système de commutation pour appliquer des impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité normale pendant une première période de temps de cycle de charge et pour appliquer des impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité inverse pendant une seconde période de temps de cycle de charge.

Dans le présent exemple, l'expression "impulsion de charge" est utilisée pour signifier qu'on applique une charge pendant une certaine durée aux électrodes de l'instrument à balance de forces, et cette expression entend définir à la fois une impulsion de tension et une impulsion de courant. Par exemple, une impulsion de charge, appliquée en tant qu'impulsion de tension, est produite en tant que signal d'entrée, lequel est converti en une impulsion de courant lorsqu'il est appliqué aux électrodes, aboutissant à l'application d'une charge aux électrodes. L'expression "impulsion de charge" entend donc signifier soit une impulsion de courant, soit une impulsion de tension.

Il convient de noter que la force électrostatique (F) est une fonction de la charge élevée au carré (Q2) . Par conséquent, la polarité de la force électrostatique ne change pas avec la polarité de la charge appliquée aux électrodes. Les première et seconde périodes de temps de cycle de charge peuvent chacune être une séquence d'impulsions de charge unique (c'est-à-dire une seule impulsion à chacune des électrodes opposées) ou plusieurs séquences d'impulsions de charge. Bien que le système et le procédé soient illustrés en prenant comme exemple un système d'accéléromètre, il convient de noter que le système et le procédé peuvent être utilisés dans divers types d'instruments à balance de forces différents.

Un instrument à balance de forces, tel qu'un accéléromètre, utilise une masse étalon ayant, sur ses côtés opposés, des plaques ou électrodes électrostatiques de captage et d'application de force. Des plaques produisent une force d'attraction constante dans des parties successives d'une séquence de charge agissant alternativement sur des côtés opposés de l'élément sensible. La balance de forces est réalisée par une commande du rapport cyclique de la séquence de cycle de charge, afin que la différence de durée entre chacune des parties d'une séquence de charge complète soit une mesure linéaire de l'accélération. La tension sur chacune des plaques d'application de force est captée ensuite indépendamment après que chacune d'elles a été chargée d'une impulsion de charge qui procure un niveau de force sensiblement fixe sur la durée de la partie de la séquence de charge. Les deux échantillons de tension successifs sont stockés, et la différence entre eux est intégrée pour commander le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge, lequel, lui-même, commande la durée d'application des forces dirigées de façon alternée, appliquées aux plaques respectives sur la masse étalon.

La figure 1 est un schéma fonctionnel simplifié d'un exemple de système d'accéléromètre 10, selon un aspect de l'invention. Bien que le présent exemple soit illustré en référence à un système d'accéléromètre, l'invention peut être utilisée dans divers autres systèmes d'instruments à balance de forces qui utilisent des impulsions de charge pour mettre à zéro une masse étalon inertieile. Le système d'accéléromètre 10 constitue un exemple d'une technique pour la mise en œuvre d'une inversion de polarité d'électrodes d'élément de détection et d'une commande d'impulsion de charge, mais il convient de noter que divers autres techniques peuvent être utilisées pour exécuter une inversion de polarité d'électrodes d'élément de détection et une commande d'impulsion de charge.

Le système d'accéléromètre 10 comprend un élément de détection 21 constitué d'une masse étalon ou masse pendulaire 20 disposée entre une plaque d'électrode de dessus 22 et une plaque d'électrode de dessous 24. La masse étalon 20 est positionnée à proximité de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la plaque d'électrode de dessous 24, mais en est légèrement espacée, de manière qu'un premier condensateur Cl soit formé entre la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20 et qu'un second condensateur C2 soit formé entre la plaque d'électrode de dessous 24 et la masse étalon 20. L'élément de détection 21 peut être formé à partir d'un substrat semi-conducteur, de manière que la masse étalon puisse être réalisée par gravure anisotrope dans le substrat semi-conducteur, afin que la masse étalon 20 soit reliée au substrat en un agencement en porte à faux. L'agencement en porte à faux permet à la masse étalon 20 de fléchir autour d'un axe de sortie, en réponse à une accélération suivant un axe d'entrée. Il convient de noter qu'un ou plusieurs autres éléments associés au système d'accéléromètre 10 peuvent être formés dans le substrat semi-conducteur, être des dispositifs à circuits autonomes, être intégrés sous la forme d'un circuit intégré ou entrer dans une combinaison quelconque de ceux-ci.

La plaque d'électrode de dessus 22 et la plaque d'électrode de dessous 24 forment deux plaques de détection et d'application de forces telles qu'une impulsion de charge appliquée à une plaque respective provoque l'application d'une force électrostatique à la masse étalon 20, tandis que la tension sur la plaque de charge est échantillonnée. La tension échantillonnée sur la plaque fournit une indication du déplacement de la masse étalon 20 par rapport à la plaque échantillonnée ou à la plaque opposée. Une tension de différence entre les tensions échantillonnées sur chaque plaque d'électrode respective procure une indication du déplacement de la masse étalon 10 par rapport à une plaque et à l'autre.

Le système d'accéléromètre 10 comprend une tension de référence unique (VREF) appliquée à un amplificateur de charge 16 par l'intermédiaire d'un commutateur S8. Un dispositif logique de commande 12 génère un signal de commande d'impulsion qui commande le couplage de la tension de référence pour appliquer des impulsions de charge aux plaques d'électrodes de dessus et de dessous 22 et 24. Le dispositif logique de commande 12 peut être un dispositif matériel (par exemple un circuit ASIC), un dispositif à processeur qui utilise des instructions d'un logiciel ou une combinaison de dispositifs matériels et logiciels. Il convient de noter que le dispositif logique de commande 12 peut être formé à partir de multiples dispositifs pour exécuter les fonctions appropriées de commande, de positionnement temporel et de mesure associées au dispositif logique 12 de commande. Le signal de commande impulsionnel applique la tension de référence à une borne d'entrée négative de l'amplificateur de charge 16 pendant une période de temps d'impulsion de charge, provoquant l'application d'une impulsion de charge à une entrée et apparaissant donc à une sortie de l'amplificateur de charge 16.

Le dispositif logique de commande 12 a pour fonction de déterminer le nombre de séquences de cycles de charge ou la période de temps de cycle de charge pour l'application d'impulsions de charge aux électrodes dans une configuration de polarité normale et le nombre de séquences de cycles de charge ou la période de temps de cycle de charge pour l'application d'impulsions de charge aux électrodes dans la configuration de polarité inverse. La période de temps de cycle de charge dans la configuration de polarité normale peut être identique ou différente de la période de temps de cycle de charge dans la configuration de polarité inverse. Par exemple, une impulsion peut être appliquée pendant une séquence de cycle de charge unique dans la configuration de polarité normale, suivie d'une impulsion pour une séquence de charge unique dans la configuration de polarité inverse. En variante, une période de temps de cycle de charge peut comprendre de nombreuses séquences de cycles de charge, de façon que des impulsions d'une configuration de polarité donnée soient appliquées pendant une période de temps de cycle de charge qui s'étend sur une plage de millisecondes, de secondes, de minutes ou d'heures. L'alternance entre des impulsions de charge dans la configuration de polarité normale et dans la configuration de polarité inverse pour des périodes de temps de cycle de charge peut être continue pendant le fonctionnement du système d'accéléromètre 10. Du fait de l'alternance entre des configurations de polarité de l'élément de détection 21 pour des périodes de temps de cycle de charge différentes, une charge résiduelle qui s'accumule sur les plaques du fait des impulsions de charge dans une configuration de polarité normale est déchargée pendant des impulsions de charge dans la configuration de polarité inverse. Ainsi, les erreurs affectant les lectures de mesure sont atténuées.

Le dispositif logique de commande 12 génère des signaux de commande de commutation (H-SW CNTRLS) appliqués à un commutateur H 18. Le commutateur H 18 a pour effet de connecter la sortie de l'amplificateur de charge 16 à l'une ou l'autre de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la plaque d'électrode de dessous 24, tout en connectant la plaque d'électrode non sélectionnée à une masse électrique virtuelle dans la configuration de polarité normale. Le commutateur H 18 a pour effet de connecter la sortie de l'amplificateur de charge 16 à la masse étalon 20 et à l'une ou l'autre de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la plaque d'électrode de dessous 24, tout en connectant la plaque d'électrode sélectionnée à la masse électrique virtuelle (c'est-à-dire la borne d'entrée négative de l'amplificateur de charge 16) dans la configuration de polarité inverse. Il convient de noter que divers dispositifs de commutation différents pourraient être utilisés pour procurer la fonctionnalité du commutateur H 18. Le commutateur H 18 comprend des commutateurs S1-S7, qui sont commandés par les signaux de commande de commutation qui dirigent des impulsions de charge entre des électrodes opposées dans les deux configurations de polarité normale et de polarité inverse.

Dans la configuration de polarité normale, l'impulsion de charge élève en rampe la tension appliquée à l'électrode de plaque sélectionnée jusqu'à une tension de plaque qui procure une indication du déplacement de la masse étalon 20 par rapport à la plaque sélectionnée. Dans la configuration de polarité inverse, la plaque d'électrode sélectionnée reste à la masse électrique virtuelle, tandis que la plaque non sélectionnée et la masse étalon s'élèvent en rampe jusqu'à une tension de plaque qui fournit une indication du déplacement de masse étalon 20 par rapport à la plaque sélectionnée. Cependant, étant donné que la différence de tension entre la masse étalon 20 et la plaque sélectionnée est négative, la charge résiduelle sur les électrodes due à des impulsions de charge dans la configuration de polarité normale est éliminée, en sorte que la charge résiduelle nette est réduite en moyenne. Le dispositif logique de commande 12 a pour effet de décharger la tension de plaque de la plaque d'électrode sélectionnée en générant un signal de remise à l'état initial connectant l'électrode à la masse par l'intermédiaire d'un autre commutateur (non représenté) ou en connectant la plaque d'électrode à la masse électrique virtuelle par la fermeture d'un commutateur approprié faisant partie du commutateur H 18.

Pendant une séquence de cycle de charge dans la configuration de polarité normale, le dispositif logique de commande 12 ferme le commutateur S3 connectant la masse étalon 20 à la masse électrique virtuelle et le commutateur S6 connectant la sortie de l'amplificateur de charge à la plaque d'électrode de dessus 22, tout en permettant aux autres commutateurs SI, S2, S4, S5 et S7 de rester ouverts. Le dispositif logique de commande peut également fermer un autre commutateur (non représenté) qui connecte la plaque d'électrode de dessous 24 à la masse électrique, ou peut fermer le commutateur S4 ou S5 pour connecter la plaque d'électrode de dessous 24 à la masse électrique virtuelle. Une impulsion de charge est appliquée par le signal de commande d'impulsion qui ferme et ouvre le commutateur S8 connectant la tension de référence VREF à l'entrée de l'amplificateur de charge 16 et produisant une impulsion de charge à la sortie de l'amplificateur de charge 16 et à la plaque d'électrode de dessus 22. La tension de la plaque d'électrode de dessus s'élève en rampe jusqu'à une tension positive par rapport à la masse électrique qui est associée au déplacement de plaque d'électrode de dessus 22 par rapport à la masse étalon 20. La tension sur la plaque d'électrode de dessus 22 est échantillonnée par un premier dispositif échantillonneur-bloqueur 25. La tension sur la plaque d'électrode de dessus 22 reste présente sur la plaque d'électrode de dessus 22 jusqu'à ce qu'une impulsion de remise à l'état initial décharge la tension de la plaque d'électrode de dessus 22. Une impulsion de remise à l'état initial relie la plaque d'électrode de dessus 22 à la masse électrique en passant par un autre commutateur (non représenté) ou en connectant la plaque d'électrode de dessus à une masse électrique virtuelle par la fermeture du commutateur S2. Les commutateurs SI à S7 peuvent revenir dans les états ouverts.

Une deuxième impulsion de charge peut alors être appliquée à la plaque d'électrode de dessous 24. Le dispositif logique de commande 12 ferme le commutateur S3 reliant la masse étalon 20 à la masse électrique virtuelle et le commutateur S7 connectant la sortie de l'amplificateur de charge 16 à la plaque d'électrode de dessous 24, tout en permettant aux autres commutateurs SI, S2, S4, S5 et S6 de rester ouverts. Le dispositif logique de commande peut également fermer un autre commutateur (non représenté) qui relie la plaque d'électrode de dessus 22 à la masse électrique, ou peut fermer le commutateur SI ou S2 connectant la plaque d'électrode de dessus 22 à la masse électrique virtuelle. Une impulsion de charge est appliquée par le signal de commande impulsionnel qui ferme et ouvre le commutateur S8 appliquant la tension de référence VREF à l'entrée de l'amplificateur de charge 16 et produisant une impulsion de charge de la sortie de l'amplificateur de charge 16 et à la plaque d'électrode de dessous 24. La tension de la plaque d'électrode s'élève en rampe jusqu'à une tension positive par rapport à la masse électrique qui reflète le déplacement de la plaque d'électrode de dessous 24 par rapport à la masse étalon. La tension sur la plaque d'électrode de dessous 24 est échantillonnée par un second dispositif échantillonneur-bloqueur 26. La tension sur la plaque d'électrode de dessous 24 reste sur cette plaque d'électrode de dessous 24 jusqu'à ce qu'une impulsion de remise à l'état initial décharge la tension de la plaque d'électrode de dessous 24. Une impulsion de remise à l'état initial relie la plaque d'électrode de dessous 24 à la masse en passant par un autre commutateur (non représenté) ou en connectant la plaque d'électrode de dessous à une masse électrique virtuelle par la fermeture du commutateur S5.

Pendant une séquence de cycle de charge dans la configuration de polarité inverse, le dispositif logique de commande 12 ferme les commutateurs SI reliant la masse étalon 20 à la plaque d'électrode de dessus 22 et S6 reliant la sortie de l'amplificateur de charge 16 à la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20. Le dispositif logique de commande 12 relie la plaque d'électrode de dessous 24 à la masse électrique virtuelle en fermant le commutateur S5, tout en permettant aux autres commutateurs S2, S4 et S7 de rester ouverts. Une impulsion de charge est appliquée par le signal de commande impulsionnel qui ferme et ouvre le commutateur S8 appliquant la tension de référence VREF à l'entrée de l'amplificateur de charge 16 et produisant une impulsion de charge à la sortie de l'amplificateur de charge 16 et la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20. La tension présente sur la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20 s'élève en rampe jusqu'à une tension positive par rapport à la plaque d'électrode de dessous 24 qui reflète le déplacement de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la masse étalon 20 par rapport à la plaque d'électrode de dessous 24. Cependant, la différence de tension entre la masse étalon 20 et la plaque d'électrode de dessous 24 est négative, réduisant la charge résiduelle sur la plaque d'électrode de dessous 24 du fait des impulsions de charge dans la configuration de polarité normale, en sorte que la charge résiduelle nette sur la plaque d'électrode de dessous 24 est réduite en moyenne. La tension sur la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20 par rapport à la plaque d'électrode de dessous 24 est échantillonnée par le premier dispositif échantillonneur-bloqueur 25. La tension sur la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20 reste sur la plaque d'électrode de dessus 22 jusqu'à ce qu'une impulsion de remise à l'état initial décharge la tension de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la masse étalon 20. Une impulsion de remise à l'état initial relie la plaque d'électrode de dessus 22 à la masse électrique en passant par un autre commutateur (non représenté) ou en reliant la plaque d'électrode de dessus 22 à une masse électrique virtuelle par la fermeture du commutateur S2.

Une deuxième impulsion de charge peut ensuite être appliquée à la plaque d'électrode de dessous 24 et la masse étalon 20. Le dispositif logique de commande 12 ferme le commutateur S4 reliant la masse étalon 20 à la plaque d'électrode de dessous 24 et le commutateur S7 reliant la sortie de l'amplificateur de charge 16 à la plaque d'électrode de dessous 24 et à la masse étalon 20. Le dispositif logique de commande 12 relie la plaque d'électrode de dessus 22 à la masse électrique virtuelle en fermant le commutateur S2, tout en permettant aux autres commutateurs SI, S5 et S6 de rester ouverts. Une impulsion de charge est appliquée par le signal de commande impulsionnel, laquelle ferme et ouvre le commutateur S8 appliquant la tension de référence VREF à l'entrée de l'amplificateur de charge 16 et produisant une impulsion de charge à la sortie de l'amplificateur de charge 16 et à la plaque d'électrode de dessous 24 et à la masse étalon 20. La tension sur la plaque d'électrode de dessous 24 et la tension de la masse étalon s'élèvent en rampe jusqu'à une tension positive par rapport à la plaque d'électrode de dessus 22, laquelle reflète le déplacement de la plaque d'électrode de dessous 24 et de la masse étalon 20 par rapport à la plaque d'électrode de dessus. Cependant, la différence de tension entre la masse étalon 20 et la plaque d'électrode de dessus 22 est négative, ce qui réduit la charge résiduelle sur la plaque d'électrode de dessus du fait des impulsions de charge dans la configuration à polarité normale, en sorte que la charge résiduelle nette sur la plaque d'électrode de dessus 22 est réduite en moyenne. La tension sur la plaque d'électrode de dessous 24 et la masse étalon 20 par rapport à la plaque d'électrode de dessus 22 est échantillonnée par le dispositif échantillonneur-bloqueur 26. La tension sur la plaque d'électrode de dessous 24 et la masse étalon 20 reste jusqu'à ce qu'une impulsion de remise à l'état initial décharge la tension de la plaque d'électrode de dessous 24 et de la masse étalon 20. une impulsion de remise à l'état initial relie la plaque d'électrode de dessous 24 à la masse en passant par un autre commutateur (non représenté) ou en reliant la plaque d'électrode de dessous 24 à une masse électrique virtuelle par la fermeture du commutateur S5. Les commutateurs SI à S7 peuvent revenir dans leurs états ouverts.

Le dispositif logique de commande 12 génère un premier signal de commande d'échantillonnage-blocage (S/Hl CNTRL) pour sélectionner le premier dispositif échantillonneur-bloqueur 25 et un second signal de commande d ' échantillonnage-blocage (S/H2 CNTRL) pour sélectionner le second dispositif échantillonneur-bloqueur 26. Les tensions échantillonnées sur les plaques d'électrodes de dessus et de dessous 22 et 24 sont appliquées à un amplificateur différentiel 28. Celui-ci produit un signal de différence qui représente la différence entre la tension présente sur la plaque d'électrode de dessus 22 et celle présente sur la plaque d'électrode de dessous 24. Le signal de différence est appliqué à un intégrateur 30 qui intègre un signal de différence variant dans le temps pour générer un signal de différence intégré. L'intégrateur 30 est formé de résistances R3, R4, de condensateurs C3 et C4 et d'un amplificateur 30. Le signal de différence intégré est ensuite appliqué à un convertisseur analogique-numérique (A/N) 32 qui numérise le signal de différence intégré et l'applique au dispositif logique de commande 12.

Le signal de différence intégré est utilisé par le dispositif logique de commande 12 pour régler la quantité de charge dans le temps laissée sur chaque électrode, ou le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge. Le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge est corrélé avec le signal de différence intégré. La différence entre deux parties d'une séquence de cycle de charge unique ou le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge est une mesure linéaire de l'accélération. Après quelques séquences de cycles de charge, une valeur d'accélération valide peut être déterminée et appliquée à un accès E/S du dispositif logique de commande 12.

Il convient de noter que l'accélération associée à 1 ' accéléromètre peut varier avec le temps, en sorte que le processus ci-dessus est répété pour produire des mises à jour continuelles des valeurs d'accélération. Par exemple, si 1'accéléromètre travaille sur une horloge de 10 mégahertz et que la transmission du dispositif à l'accès E/S est mise à jour à une fréquence de l'ordre du hertz ou du kilohertz, une bonne moyenne de lectures d'accélération peut être obtenue à partir du dispositif logique de commande 12 pour chaque mise à jour E/S, car de nombreuses séquences de cycles de charge ont pu apparaître.

La figure 2 illustre un diagramme des temps associé à l'application d'impulsions de charge à des électrodes du système d'accéléromètre 10 de la figure 1. Le diagramme des temps comprend de multiples formes d'onde comprenant une forme d'onde 50 d'impulsions de charge qui correspond à une impulsion de courant appliquée à une entrée de l'amplificateur 16, une forme d'onde 52 de signal de commande de remise à l'état initial qui correspond au signal de commande de remise à l'état initial et une forme d'onde 54 de tension de plaque qui correspond à la tension retenue sur l'une ou l'autre de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la plaque d'électrode de dessous 24 après l'application d'une impulsion de charge . Les formes d'onde comprennent aussi une forme d'onde 56 de signal de commande d'échantillonnage-blocage qui sélectionne entre un échantillonnage de la tension de plaque au premier dispositif échantillonneur-bloqueur 25 et au second dispositif échantillonneur-bloqueur 26. Une forme d'onde 58 d'échantillon A/N illustre l'échantillonnage du signal de différence intégré par le convertisseur A/N 32. De plus, une première forme d'onde 60 de commutateur H est produite, laquelle illustre un état de commutation d'un premier ensemble de signaux de commande de commutation, et une seconde forme d'onde 62 de commutation H qui illustre un état de commutation d'un second ensemble de signaux de commande de commutation. Dans la configuration de polarité normale, la première forme d'onde 60 de commutation H illustre l'état de commutation du commutateur S7 et la seconde forme d'onde 62 de commutation H illustre l'état de commutation du commutateur S6. Dans la configuration de polarité inverse, la première forme d'onde de commutation H illustre l'état de commutation des commutateurs S2, S4 et S7 et la seconde forme d'onde 62 de commutation H illustre l'état de commutation des commutateurs SI, S5 et S6.

Dans le diagramme des temps de la figure 2, une lettre "T" est utilisée pour représenter un instant, tandis qu'une lettre "t" est utilisée pour représenter un intervalle de temps. Comme illustré sur la figure 2, à un temps T0, un signal de commande de remise à l'état initial est appliqué pour connecter la plaque d'électrode de dessous 24 à une masse ou masse virtuelle électrique, comme décrit ci-dessus, afin de décharger toute tension présente sur la plaque d'électrode de dessous 24 à la suite d'une séquence de cycle de charge précédente. A la fin d'un intervalle de temps tl (par exemple 5,38 ms), la première forme d'onde 60 de commutation H passe au niveau bas, tandis que la seconde forme d'onde 62 de commutation H passe au niveau haut, provoquant la déconnexion de la plaque d'électrode de dessous 24 de la sortie de l'amplificateur 16 par l'ouverture du communication S7 et la connexion de la plaque d'électrode de dessus 22 à la sortie de l'amplificateur 16 par la fermeture du commutateur S6. Dans la configuration de polarité normale, le commutateur S3 reste fermé, connectant la masse étalon 20 à la masse électrique virtuelle, qui est la borne d'entrée négative de l'amplificateur de charge 16. Dans la configuration de polarité inverse, le commutateur S4 s'ouvre, déconnectant la plaque d'électrode de dessous 24 de la masse étalon 20 et le commutateur S5 se ferme, connectant la plaque d'électrode de dessous 24 à la masse électrique virtuelle, et le commutateur SI se ferme, connectant la masse étalon 20 à la plaque d'électrode de dessus 22, et le commutateur S2 s'ouverture, déconnectant la plaque d'électrode de dessus 22 de la masse électrique virtuelle. A la fin d'un intervalle de temps t2 (par exemple, 5,38 ms), la forme d'onde 52 de remise à l'état initial passe à l'état bas, déconnectant la plaque d'électrode de dessus 22 sélectionnée de la masse ou masse électrique virtuelle. A la fin de l'intervalle de temps t3, légèrement après le passage de la forme d'onde 52 de remise à l'état initial au niveau bas, une impulsion de charge (Q) est appliquée à la plaque d'électrode de dessus 22 pendant une période d'impulsion de charge t4 (par exemple, 4,89 ms), comme illustré dans la forme d'onde 50 d'impulsion de charge. L'impulsion de charge (Q) est appliquée par la fermeture du commutateur S8 du signal de commande d'impulsion connectant la tension de référence VREF à la borne négative de l'amplificateur opérationnel 16 en passant par le système de commutation 14. Il en résulte une impulsion de charge à la sortie de l'amplificateur 16 et à la plaque d'électrode de dessus 22 dans la configuration de polarité normale et à la plaque d'électrode de dessus 22 et la masse étalon 20 dans le cas d'un fonctionnement dans la configuration de polarité inverse.

Comme illustré par la forme d'onde 54 de tension de plaque, la tension de plaque sur la plaque d'électrode de dessus 22 s'élève en rampe jusqu'à un niveau de tension VI qui est associé au déplacement de la masse étalon 20 par rapport à la plaque d'électrode de dessus 22 dans la configuration de polarité normale et au déplacement de la plaque d'électrode de dessous 24 à partir de la plaque d'électrode de dessus 22 et de la masse étalon 20 dans la configuration de polarité inverse. A la fin d'un intervalle de temps t5 juste après l'élévation en rampe de la tension de plaque au niveau de tension VI, le premier circuit échantillonneur-bloqueur 25 échantillonne la tension sur la plaque d'électrode 22 pendant un intervalle de temps d'échantillon t6, comme illustré dans la forme d'onde 56 de signal de commande d'échantillonnage-blocage. La tension de plaque reste sur la plaque d'électrode de dessus 22 jusqu'à la fin d'un intervalle de temps t8. L'intervalle de temps t8 représente une première partie d'un intervalle de temps tccs d'une séquence de cycle de charge. Une force électrostatique constante est appliquée à la masse étalon 20 dans les deux configurations de polarité normale et de polarité inverse pendant le temps que la tension VI reste sur la plaque d'électrode de dessus 22. A un temps T9, un signal de remise à l'état initial est appliqué, menant la plaque d'électrode de dessus 22 à décharger la tension VI se trouvant sur la plaque d'électrode de dessus 22 depuis la première partie de la séquence de cycle de charge. A la fin d'un intervalle de temps tlO, commençant au temps T9, la seconde forme d'onde 62 de commutation H passe au niveau bas, tandis que la première forme d'onde 60 de commutation H passe au niveau haut, provoquant la déconnexion de la plaque d'électrode de dessus 22 de la sortie de l'amplificateur 16 et la connexion de la plaque d'électrode de dessous 24 à la sortie de l'amplificateur 16. Dans la configuration de polarité normale, le commutateur S3 rester fermé, connectant la masse étalon 20 à la masse électrique virtuelle, laquelle est une borne d'entrée négative de l'amplificateur de charge 16. Dans la configuration de polarité inverse, le commutateur SI s'ouvre, déconnectant la plaque d'électrode de dessus 22 de la masse étalon 20, et le commutateur S2 se ferme, connectant la plaque d'électrode de dessus 22 à la masse électrique virtuelle, le commutateur S4 se ferme, connectant la masse étalon 20 à la plaque d'électrode de dessous 24, et le commutateur S5 s'ouvre, déconnectant la plaque d'électrode de dessous 24 de la masse électrique virtuelle. A la fin d'un intervalle de temps tll commençant au temps T9, la forme d'onde 52 de remise à l'état initial passe au niveau bas, déconnectant la masse ou masse électrique virtuelle de la plaque d'électrode de dessous sélectionnée 24. A la fin d'un intervalle de temps tl2 commençant au temps T9, légèrement après le passage au niveau bas de la forme d'onde 52 de remise à l'état initial, une impulsion de charge (Q) est appliquée à la plaque d'électrode de dessous 24 pendant une période d'impulsion de charge tl3 (par exemple, 4,89 ms), comme illustré dans la forme d'onde 50 d'impulsion de charge. L'impulsion de charge (Q) est appliquée par le signal de commande d'impulsion et le signal de sélection de polarité connectant la tension de référence VREF à la borne négative de l'amplificateur opérationnel 16. Il en résulte une impulsion de charge à l'entrée de l'amplificateur 16 et à la plaque d'électrode de dessous 24.

Comme illustré dans la forme d'onde 54 de tension de plaque, la tension de plaque de la plaque d'électrode de dessous 24 s'élève en rampe jusqu'à un niveau V2 de tension positive qui est associé au déplacement de masse étalon 20 par rapport à la plaque d'électrode de dessous 24 dans la configuration de polarité normale, et au déplacement de la plaque d'électrode de dessus 22 à partir de la plaque d'électrode de dessous 24 et de la masse étalon 20 dans la configuration de polarité inverse. A la fin de l'intervalle de temps tl4 partant du temps T9, juste après l'élévation de rampe de la tension de plaque au niveau de tension V2, le second circuit échantillonneur-bloqueur 26 échantillonne la tension sur la plaque d'électrode de dessous 24 pendant un intervalle de temps d'échantillon tl5, comme illustré dans la forme d'onde 56 du signal de commande d'échantillonnage-blocage. A la fin d'un intervalle de temps t7 partant du temps T9, peu après la fin de l'intervalle de temps d'échantillon tl5, le convertisseur A/N 32 échantillonne un signal de différence produit par l'intégrateur 30, comme illustré dans la forme d'onde 58 d'échantillon A/N. L'intégrateur 30 reçoit le signal de différence provenant de l'amplificateur différentiel 28 qui produit une tension de différence entre la tension VI de la plaque d'électrode de dessus du premier dispositif échantillonneur-bloqueur 25 et la tension VI de la plaque d'électrode de dessous provenant du second dispositif échantillonneur-bloqueur 26. La tension V2 de plaque reste sur la plaque d'électrode de dessous 24 jusqu'à la fin d'un intervalle de temps tl6 partant du temps T9. L'intervalle de temps tl6 représente une seconde partie de l'intervalle de temps tCcs de la séquence de cycle de charge. Une force électrostatique constante est appliquée à la masse étalon 20 dans les deux configurations de polarité normale et de polarité inverse pendant le temps que la tension V2 reste sur la plaque d'électrode de dessous 24, jusqu'à un temps T17 dans lequel l'impulsion de remise à l'état initial suivante est appliquée à l'électrode de dessous 24. L'intervalle de temps tCcs de la séquence de cycle de charge reste constant, tandis que les intervalles de temps t8 et tl6 varient suivant les forces demandées pour mettre à zéro la masse étalon 20 entre les électrodes de dessus et de dessous 22 et 24. Le rapport de l'intervalle de temps t8 de la première partie de la séquence de cycle de charge de l'intervalle de temps tCcs de la séquence de cycle de charge (c'est-à-dire la somme des intervalles de temps t8 et tl6) représente le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge. Le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge peut être utilisé pour dériver l'accélération subie par la masse étalon 20.

Compte tenu des caractéristiques de structure et de fonctionnement précédentes décrites ci-dessus, on appréciera mieux une méthodologie conforme aux divers aspects de l'invention, en se référant à la figure 3. Bien que, pour des raisons de simplicité d'explication, la méthodologie de la figure 3 soit montrée et décrite comme étant exécutée en série, on doit comprendre et noter que la présente invention n'est pas limitée par l'ordre indiqué, car certains aspects pourraient apparaître, conformément à l'invention, dans des ordres différents et/ou simultanément à d'autres aspects par rapport à ce qui est montré et décrit ici. De plus, toutes les particularités illustrées peuvent ne pas être nécessaires à la mise en œuvre d'une méthodologie conforme à un aspect de l’invention.

La figure 3 illustre un organigramme donnant une méthodologie pour atténuer des erreurs dans un instrument à balance de forces, tel qu'un accéléromètre. L’instrument à balance de forces comprend un élément de détection qui comporte un masse étalon disposée entre des première et secondes plaques d'électrodes opposées. La méthodologie commence à une étape 100 où l'une d'une configuration de polarité normale et d'une configuration de polarité inverse est sélectionnée. Dans la configuration de polarité normale, la masse étalon est connectée à une masse électrique virtuelle et la plaque sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes reçoit de façon alternée une impulsion de charge. Dans le mode de polarité inverse, la masse étalon est connectée à une plaque non sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes et la plaque sélectionnée parmi les première et seconde plaques d'électrodes est connectée à une masse électrique virtuelle, tandis que la plaque non sélectionnée des première et seconde plaques d'électrodes et la masse étalon connectée reçoivent alternativement une impulsion de charge. Une opération de commutation entre la configuration de polarité normale et la configuration de polarité inverse a pour résultat d'éliminer toute charge résiduelle présente sur les électrodes, due aux impulsions de charge dans la configuration de polarité normale. La charge résiduelle nette restant sur les électrodes est donc réduite en moyenne. A une étape 110, une première plaque d'électrode (par exemple une électrode de dessus) reçoit une impulsion de la polarité de charge sélectionnée et la tension de la plaque d'électrode est échantillonnée légèrement après que la première plaque d'électrode a atteint un niveau de tension associé au déplacement de la première plaque d'électrode par rapport à une masse étalon dans la configuration de polarité normale, ou associé à un déplacement de la seconde plaque d'électrode par rapport à la masse étalon et à la première plaque d'électrode dans la configuration de polarité inverse. A une étape 120, la première plaque d'électrode est déchargée après l'achèvement d'une première partie de la séquence de cycle de charge. La méthodologie passe ensuite à une étape 130. A l'étape 130, la seconde plaque d'électrode (par exemple une électrode de dessous) reçoit une impulsion de la polarité de charge sélectionnée et la tension de la seconde plaque d'électrode est échantillonnée peu après que la seconde plaque d'électrode a atteint un niveau de tension associé au déplacement de la seconde plaque d'électrode par rapport à la masse étalon dans la configuration de polarité normale, ou associé à un déplacement de la première plaque d'électrode vers la masse étalon et la seconde plaque d'électrode dans la configuration de polarité inverse. A une étape 140, la seconde plaque d'électrode est déchargée après l'achèvement d'une seconde partie de la séquence de cycle de charge. Puis la méthodologie passe à une étape 150. A l'étape 150, une tension de différence entre les première et seconde plaques d'électrodes est calculée pour fournir une indication du déplacement de la masse étalon par rapport aux première et seconde plaques d'électrodes. Puis la méthodologie passe à une étape 160 pour effectuer la sommation dans le temps de la tension de différence calculée afin d'établir un rapport cyclique qui procure une bonne indication de l'accélération subie par la masse étalon. La tension de différence sommée est utilisée pour régler le rapport cyclique de la séquence de cycle de charge afin de déterminer les intervalles de temps des première et seconde parties de la séquence de cycle de charge. Ceci donne une indication de la force nécessaire pour mettre à zéro la masse étalon et peut être utilisé pour déterminer l'accélération de la masse étalon. La méthodologie passe à une étape 170. A l'étape 170, la méthodologie détermine si la période de temps du cycle de charge est finie. Par exemple, une période de cycle de charge peut être une séquence de cycle de charge unique. En variante, une période de temps du cycle de charge peut comprendre plusieurs séquences de cycles de charge. Si la période de temps de cycle de charge n'est pas complète (NON), la méthodologie revient à l'étape 110 pour continuer à appliquer des impulsions de charge de polarité sélectionnée aux première et seconde électrodes.

Si la période de temps du cycle de charge est complète (OUI), la méthodologie passe à une étape 180. A l'étape 180, la configuration sélectionnée d'élément de détection est changée en l'autre de la configuration de polarité normale et de la configuration de polarité inverse. Puis la méthodologie revient à l'étape 110 pour produire des impulsions de charge ayant la configuration de polarité changée, jusqu'à ce que la période de temps de cycle de charge suivante s'achève.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système d'instrument et à la méthodologie décrits et représentés, sans sortir du cadre de 1'invention.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS

   1. Système d'instrument à balance de forces, caractérisé en ce qu'il comporte : un élément de détection (21) ayant une masse étalon inertielle (20) disposée entre une première plaque d'électrode (22) et une seconde plaque d'électrode (24) ; un système de commutation (18) commutable entre l'application d'impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité normale et l'application des impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité inverse ; et un dispositif logique de commande (12) qui commande la commutation du système de commutation pour appliquer les impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité normale pendant une première période de temps de cycle de charge et pour appliquer les impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité inverse pendant une seconde période de temps de cycle de charge, et pour connecter l'une des première et seconde plaques d'électrodes à une masse électrique virtuelle dans la configuration de polarité normale.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une tension de référence unique VREF qui applique les impulsions de charge à l'élément de détection, à la fois dans la configuration de polarité normale et dans la configuration de polarité inverse.
3. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif logique de commande, dans la configuration de polarité inverse, configure le système de commutation pour connecter alternativement une plaque sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes à l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle, connecter alternativement une plaque non sélectionnée parmi les première et secondes plaques d'électrodes à la masse étalon, et appliquer alternativement les impulsions de charge à la plaque non sélectionnée et à la masse étalon connectée.
4. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif logique de commande, dans la configuration de polarité normale, configure le système de commutation pour alternativement connecter une plaque non sélectionnée entre les première et secondes plaques d'électrodes à l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle, pour connecter la masse étalon à l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle et pour alternativement connecter une plaque sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes pour qu'elle reçoive une impulsion de charge.
5. 5. Système selon la revendication 1, comportant en outre un amplificateur opérationnel (16) qui reçoit une impulsion de charge d'une première partie du système de commutation et applique l'impulsion de charge à une seconde partie du système de commutation qui sélectionne entre l'application de l'impulsion de charge à la première plaque d'électrode et son application à la seconde plaque d'électrode.
6. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la première plaque d'électrode vers la masse étalon en réponse à une impulsion de charge, et la seconde plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la masse étalon vers la seconde plaque d'électrode en réponse à une impulsion de charge dans la configuration de polarité normale, et la première plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la seconde plaque d'électrode vers la masse étalon et la seconde plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la masse étalon vers la première plaque d'électrode en réponse à une impulsion de charge dans la configuration de polarité inverse.
7. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier dispositif échantillonneur-bloqueur (25) un second dispositif échantillonneur-bloqueur (26); un amplificateur de différence (28) qui produit une tension de différence basée sur une première tension échantillonnée par le premier dispositif échantillonneur-bloqueur et une seconde tension échantillonnée par le second échantillonneur-bloqueur ; et dans lequel le premier dispositif échantillonneur-bloqueur échantillonne la tension présente sur la première plaque d'électrode et le second dispositif échantillonneur-bloqueur échantillonne la tension présente sur la seconde plaque d'électrode pendant l'application des impulsions de charge.
8. 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la configuration de polarité normale, les impulsions de charge sont appliquées alternativement aux première et seconde plaques d'électrodes et, dans la configuration de polarité inverse, les impulsions de charge sont appliquées alternativement à la première plaque d'électrode et à la masse étalon connectée à la première plaque d'électrode, et à la seconde plaque d'électrode et à la masse étalon connectée à la seconde plaque d'électrode.
9. 9. Instrument à balance de forces comportant un élément de détection (21) ayant une masse étalon inertieile (20) disposée entre une première plaque d'électrode (22) et une seconde plaque d'électrode (24), l'instrument étant caractérisé en ce qu'il comporte: un moyen (16) destiné à produire des impulsions de charge ; un moyen (18) destiné à commuter entre l'application des impulsions de charge à 1'élément de détection dans une configuration de polarité normale et l'application des impulsions de charge à l'élément de détection dans une configuration de polarité inverse ; un moyen (12) destiné à commander une période de temps de cycle de charge pour l'application des impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité normale et à commander une période de temps de cycle de charge pour l'application des impulsions de charge à l'élément de détection dans la configuration de polarité inverse ; et un moyen pour connecter l'une des première et seconde plaques d'électrodes à une masse électrique virtuelle dans la configuration de polarité normale.
10. 10. Instrument selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: un premier moyen (25) destiné à échantillonner une première tension sur la première plaque d'électrode de l'élément de détection, induite par une impulsion de charge ; un second moyen (26) destiné à échantillonner une seconde tension sur la seconde plaque d'électrode de 1'élément de détection, induite par une impulsion de charge r un moyen (28) destiné à générer une tension de différence associée à la différence entre la première tension et la seconde tension ; et un moyen (12) destiné à régler le temps pendant lequel une charge est retenue sur la première plaque d'électrode et le temps pendant lequel une charge est retenue sur la seconde plaque d'électrode sur la base de la tension de différence.
11. 11. Instrument selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen destiné à commander, dans la configuration de polarité inverse, configure le moyen de commutation pour alternativement connecter une plaque sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes à l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle, pour alternativement connecter une plaque non sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes à la masse étalon et pour alternativement appliquer les impulsions de charge à la plaque non sélectionnée et à la masse étalon connectée.
12. 12. Instrument selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de commande, dans la configuration de polarité normale configure le moyen de commutation pour alternativement connecter une plaque non sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes, à l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle, pour connecter la masse étalon à l'une de la masse électrique et de la masse électrique virtuelle et pour alternativement connecter une plaque sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes afin qu'elle reçoive une impulsion de charge.
13. 13. Instrument selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de commande configure le moyen de commutation pour alterner entre l'application d'une impulsion de charge aux première et secondes plaques d'électrodes dans la configuration de polarité normale et alterner entre l'application d'une impulsion de charge à la première plaque d'électrode et à la masse étalon connectée à la première plaque d'électrode et l'application d'une impulsion de charge à la seconde plaque d'électrode et à la masse étalon connectée à la seconde plaque d'électrode dans la configuration de polarité inverse.
14. 14. Instrument selon la revendication 13, caractérisé en ce que la première plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la première plaque d'électrode vers la masse étalon en réponse à une impulsion de charge et la seconde plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la masse étalon vers la seconde plaque d'électrode en réponse à une impulsion de charge dans la configuration de polarité normale, et la première plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la seconde plaque d'électrode vers la masse étalon et la seconde plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la masse étalon vers la première plaque d'électrode en réponse à une impulsion de charge dans la configuration de polarité inverse.
15. 15. Instrument selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen destiné à produire les impulsions de charge comprend une tension de référence unique (VREF) qui fournit les impulsions de charge à l'élément de détection, à la fois dans la configuration de polarité normale et dans la configuration de polarité inverse.
16. 16. Procédé pour atténuer une erreur dans un instrument (10) à balance de forces qui utilise un élément de détection (21) ayant une masse étalon inertieile (20) disposée entre une première plaque d'électrode (22) et une seconde plaque d'électrode (24), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: la commutation de l'élément de détection sur l'une d'une configuration de polarité normale et d'une configuration de polarité inverse ; l'application d'une impulsion de charge d'une tension de référence alternativement à la première plaque d'électrode et à la seconde plaque d'électrode pendant une première période de temps de cycle de charge ; la détermination d'une première tension de différence entre des tensions induites par des impulsions de charge de la tension de référence sur la première plaque d'électrode et la seconde plaque d'électrode pour chaque séquence de cycle de charge de la première période de temps de cycle de charge ; la sommation dans le temps de la première tension de différence pour établir un rapport cyclique associé à la séquence de cycle de charge de la première période de temps de cycle de charge ; la commutation sur l'autre de la configuration de polarité normale et de la configuration de polarité inverse f l'application d'une impulsion de charge de la tension de référence alternativement à la première plaque d'électrode et à la seconde plaque d'électrode pendant une seconde période de temps de cycle de charge ; la détermination d'une seconde tension de différence entre des tensions induites par les impulsions de charge de la tension de référence sur la première plaque d'électrode et la seconde plaque d'électrode pour chaque séquence de cycle de charge de la seconde période de temps de cycle de charge ; la sommation dans le temps de la seconde tension de différence pour établir un rapport cyclique associé à la séquence du cycle de charge de la seconde période de temps de cycle de charge ; et la connexion de l'une des première et seconde plaques d'électrodes à une masse électrique virtuelle dans la configuration de polarité normale.
17. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la commutation de l'élément de détection sur la configuration de polarité inverse comprend la connexion alternée d'une plaque sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes à l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle et la connexion alternée d'une plaque non sélectionnée entre les première et seconde plaques à la masse étalon, de façon que les impulsions de charge soient appliquées à la plaque non sélectionnée et à la masse étalon connectée.
18. 18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la commutation de l'élément de détection sur la configuration de polarité normale comprend la connexion alternée d'une plaque non sélectionnée entre les première et seconde plaques d'électrodes sur l'une d'une masse électrique et d'une masse électrique virtuelle, afin que les impulsions de charge soient appliquées à une plaque sélectionnée entre les première et seconde plaque d'électrodes.
19. 19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la première plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la première plaque d'électrode vers la masse étalon en réponse à une impulsion de charge et la seconde plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la masse étalon vers la seconde plaque d'électrode en réponse à une impulsion de charge dans la configuration de polarité normale, et la première plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la seconde plaque d'électrode vers la masse étalon et la seconde plaque d'électrode se charge à une tension représentative du déplacement de la masse étalon vers la première plaque d'électrode en réponse à un impulsion de charge dans la configuration de polarité inverse.
20. 20. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les impulsions de charge sont produites par une même tension de référence unique (VREF) pour à la fois la configuration de polarité normale et la configuration de polarité inverse.