FR2952426A1

FR2952426A1 - Resonateur a couche metallisee partielle

Info

Publication number: FR2952426A1
Application number: FR0905424A
Authority: FR
Inventors: Paul Vandebeuque
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-13
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: WO2011057767A1; ES2765746T3; FR2952426B1; KR20140126396A; CN102686977A; EP2499458B1; RU2498218C1; KR101733719B1; EP2499458A1; CN102686977B; US9103675B2; US20120204641A1; KR20120069761A

Abstract

Résonateur hémisphérique (7) comportant une cloche (4) fixée à un socle (3) qui porte des électrodes principales (2) s'étendant en regard d'un bord annulaire (6.2) de la cloche, et au moins une électrode de garde (1) adjacente aux électrodes principales (2), une couche électriquement conductrice (6) recouvrant au moins partiellement une surface interne (6.1) et ledit bord annulaire de la cloche (6.2), caractérisé en ce que la couche électriquement conductrice (6) recouvre une partie d'une surface externe (6.3) de la cloche accolant le bord annulaire de celle-ci.

Description

La présente invention concerne un résonateur hémisphérique notamment pour constituer un capteur angulaire vibrant tel qu'un gyroscope ou un gyromètre. ARRIRE PLAN DE L'INVENTION On connaît du document FR-A-2 851 040 un résonateur hémisphérique comprenant un organe vibrant en forme de cloche fixée par une tige à un socle qui comporte des électrodes principales s'étendant en regard du bord de la cloche et une électrode de garde adjacente aux électrodes principales. Les électrodes principales servent d'une part à une commande de mise en vibration de la cloche en appliquant au moins une tension alternative aux électrodes principales tout en maintenant la cloche à un potentiel constant, et d'autre part à détecter une vibration de la cloche en recueillant un signal de détection sur les électrodes principales. L'électrode de garde peut être utilisée soit dans sa fonction habituelle en la connectant à une masse per- mettant de réduire la diaphonie entre les électrodes, soit comme électrode de commande et/ou de détection en appliquant des signaux appropriés à chacune des parties de l'électrode de garde. Dans ces modes de réalisation, la cloche est com- posée de silice servant d'isolant électrique. La surface interne, le bord de la cloche et la tige étant recouverts d'une couche de métal. Comme la métallisation à proximité du bord de la cloche a tendance à amortir les vibrations de celle-ci entraînant une dégradation de la dérive, il a été proposé de laisser la silice à nue sur la surface extérieure de la cloche. Il a cependant été remarqué que cette mise à nue de la silice au niveau de la surface externe de la cloche accolant le bord de celle-ci entraîne une modifi- cation de l'image électrique recherchée et donc provoque une erreur de mesure d'angle. Cette modification provient des lignes de champs qui se déplacent entre les électrodes et les zones métallisées et polarisées du résonateur en passant au travers de la silice et provoquant une mi- gration de charge très lente dans la silice, non infini-ment isolante, jusqu'à atteindre un équilibre des potentiels. Par conséquent, les lignes de champs et donc l'efficacité électrostatique s'en trouvent transformées au cours du temps. Or, une telle évolution dans le temps est très difficile à corriger par calcul. OBJET DE L'INVENTION Dans le cadre d'une utilisation prolongée d'un résonateur tel que défini ci-dessus, il paraît souhaitable de réduire au maximum les erreurs de mesure de type angulaires ainsi que de limiter l'amortissement des vibrations du dispositif afin d'obtenir un instrument de mesure précis et fiable dans le temps. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention se propose donc, en plus de dévier un maximum de lignes de champs situées de chaque côté du bord de la cloche en direction d'une électrode de garde, d'assurer un minimum d'erreur angulaire par l'application d'une couche électriquement conductrice recouvrant au moins partiellement une surface interne, le bord annulaire et une partie d'une surface externe de la cloche accolant le bord annulaire de celle-ci. Par ail-leurs, afin de réduire au minimum l'absorption des vibrations auxquelles la cloche est soumise, la couche électriquement conductrice aura une épaisseur juste suffi- sante pour qu'elle soit conductrice. L'absorption des vibrations étant directement liée à l'épaisseur de la couche électriquement conductrice, plus la couche est fine, moins les vibrations auxquelles la cloche est soumise sont amorties. En outre, l'évolution de charge du résona- teur n'est plus comptabilisée sur les électrodes princi- pales mais sur l'électrode de garde et le gain des électrodes n'est plus affecté par cette évolution de charge. Cela permet également de réduire la migration progressive de la charge vers la silice sur la partie de surface ex- terne de la cloche accolant le bord annulaire de celle-ci. Le résonateur hémisphérique, objet de l'invention, s'en trouve alors amélioré d'un point de vue de la précision de mesure et de la stabilité de ses performances dans le temps.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'électrode de garde, connectée à une masse, comporte une partie centrale s'étendant à l'intérieur des électrodes principales ainsi qu'au moins une partie périphérique s'étendant à l'extérieur des électrodes princi- pales, et des parties de liaison s'étendant entre les électrodes principales pour relier la partie centrale à la partie périphérique. Ce mode de réalisation est particulièrement efficace.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention en relation avec les figures ci-jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe axiale du résonateur hémisphérique selon la ligne I - I de la figure 2 - la figure 2 est une vue de dessus des électrodes principales et de garde du résonateur en coupe selon la ligne II - II de la figure 1. - La figure 3 est une vue en coupe axiale du résonateur hémisphérique et plus particulièrement, une vue agrandie de la section III de la figure 1.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Dans le mode de réalisation illustré en figure 1, le résonateur hémisphérique (7) comporte une cloche (4) en matériaux siliceux fixée à un socle (3) par une tige (5).

Des électrodes principales (2) sont ménagées sur le socle 3 en regard du bord annulaire (6.2) de la cloche (4) et sont reliées à une unité électronique de commande non représentée pour constituer des moyens de détection et d'excitation coopérant avec le résonateur (7).

Une électrode de garde (1), connectée à une masse, est également aménagée sur le socle 3. L'électrode de garde comporte une partie centrale (1.1) s'étendant à l'intérieur des électrodes principales 2, des parties périphériques (1.2) en segments annulaires s'étendant à l'extérieur des électrodes principales 1.1 et des parties de liaison (1.3) s'étendant chacune entre deux électrodes principales 1.1 adjacentes pour relier la partie centrale 1.1 à une des parties périphériques 1.2. L'électrode de garde 1 permet de réduire la diaphonie entre les électro- des, comme décrit dans le document FR-A-2 851 040. Une couche électriquement conductrice (6) s'étend sur la surface interne (6.1), le bord annulaire (6.2) et une partie de la surface externe (6.3) de la cloche 4. Selon certains modes de réalisation, la surface de la tige (6.4) peut également être recouverte et la surface in-terne de la cloche peut l'être partiellement ou totale-ment. Cette couche électriquement conductrice est égale-ment reliée à l'unité de commande de manière connue en elle-même.

La figure 2 illustre une vue de dessus du socle recouvert par les électrodes principales (2) et de garde (1) en coupe selon la ligne II - II de la figure 1 et plus particulièrement l'agencement de ces différentes composantes. Cet agencement, en particulier, permet de dévier un maximum de lignes de champs (8.1 et 8.3), il- lustrées en figure 3, situées de chaque côté du bord de la cloche en direction d'une garde (1.1 et 1.2). Comme indiqué ci-dessus, 'électrode de garde (1) comporte une partie centrale (1.1) s'étendant à l'intérieur des élec- trodes principales (2) et prévoyant un logement pour accueillir la base de la tige (5), des parties périphériques (1.2) s'étendant à l'extérieur des électrodes principales (2) ainsi que des parties de liaison s'étendant entre les électrodes principales (2) pour relier la par- tie centrale à la partie périphérique. Chaque électrode principale (2) comprend une partie (2.1), en forme de T, s'étendant vers la bordure (9) du socle entre les parties périphériques de l'électrode de garde (1.2) selon une alternance régulière.

De manière évidente et quelque soit l'agencement adopté, les électrodes principales (2) et l'électrode de garde (1) sont séparées par un espace permettent de les isoler les unes des autres (cet espace est représenté par un trait simple sur les figures).

La figure 3 illustre le fonctionnement du résonateur hémisphérique selon l'invention. Les lignes de champs sont représentées de manière schématique sur cette figure à titre d'exemple pour faire comprendre l'invention. Les lignes de champs (8.2) situées entre le bord annulaire (6.2) de la cloche (4) et l'électrode principale (2) permettent d'effectuer les mesures nécessaires au bon fonctionnement du résonateur hémisphérique. Les lignes de champs (8.1 et 8.2) situées de chaque côté du bord annulaire (6.2) de la cloche sont déviées vers les différentes parties de l'électrode de garde. De manière connue, les lignes de champs (8.3) situées au ni-veau de la surface interne (6.1) de la cloche sont déviées vers la partie centrale de l'électrode de garde (1.1) et, selon l'invention, les lignes de champs (8.1) situées au niveau de la surface extérieure (6.3) de la cloche (4) sont déviées vers la partie périphérique (1.2) de l'électrode de garde. Comme signalé précédemment, la couche électrique-ment conductrice recouvrant la cloche (4), selon l'invention, amortit les vibrations du dispositif, ces vibrations offrant les données essentielles au bon fonctionnement du résonateur. C'est pour cette raison que l'épaisseur de cette couche doit être la plus fine possible tout en conservant ses propriétés de conducteur élec- trique. A titre d'exemple numérique, - la hauteur séparant le bord annulaire (6.2) de la cloche (4) et l'électrode principale (2) est de 80 µm - l'espace, sensiblement constant, séparant les électrodes principales et l'électrode de garde est de 50 gm ; - l'épaisseur de la couche électriquement conductrice (6) se situe entre 1 et 10 nm - la hauteur de la partie de la surface externe (6.3) de la cloche (4) accolant le bord annulaire (6.2) de celle-ci est inférieure à 1 mm. - le débordement (10) de l'électrode principale (2) par rapport au bord annulaire (6.2) de la cloche se- lon les axes X et X' est inférieur à 1 mm de chaque côté de l'électrode principale. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus et est susceptible de variantes qui apparaîtront à l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les re- vendications.

Claims

REVENDICATIONS1. Résonateur hémisphérique (7) comportant une cloche (4) fixée à un socle (3) qui porte des électrodes principales (2) s'étendant en regard d'un bord annulaire (6.2) de la cloche, et au moins une électrode de garde (1) adjacente aux électrodes principales (2), une couche électriquement conductrice (6) recouvrant au moins partiellement une surface interne (6.1) et ledit bord annu- laire de la cloche (6.2), caractérisé en ce que la couche électriquement conductrice (6) recouvre une partie d'une surface externe (6.3) de la cloche accolant le bord annulaire (6.2) de celle-ci.
2. Résonateur selon la revendication 1, dans le- quel la cloche (4) est en matériaux siliceux.
3. Résonateur selon la revendication 1, dans le-quel l'électrode de garde (1) comporte une partie centrale (1.1) s'étendant à l'intérieur des électrodes principales, au moins une partie périphérique (1.2) s'étendant à l'extérieur des électrodes principales (2) et des parties de liaison (1.3) s'étendant entre les électrodes principales (2) pour relier la partie centrale à la partie périphérique.
4. Résonateur selon la revendication 3, dans le- quel chaque électrode principale (2) comporte une partie (2.1) s'étendant vers la bordure du socle (3) entre les éléments de la partie périphérique (1.2) de l'électrode de garde selon une alternance régulière.