FR3064750B1 - SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES - Google Patents

SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES Download PDF

Info

Publication number
FR3064750B1
FR3064750B1 FR1752558A FR1752558A FR3064750B1 FR 3064750 B1 FR3064750 B1 FR 3064750B1 FR 1752558 A FR1752558 A FR 1752558A FR 1752558 A FR1752558 A FR 1752558A FR 3064750 B1 FR3064750 B1 FR 3064750B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
axis
electrode
piezoelectric element
electrodes
along
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.)
Active
Application number
FR1752558A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3064750A1 (en
Inventor
Thierry Mazoyer
Pascal Vouagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
01dB Metravib
Original Assignee
01dB Metravib
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 01dB Metravib filed Critical 01dB Metravib
Priority to FR1752558A priority Critical patent/FR3064750B1/en
Priority to PCT/FR2018/050746 priority patent/WO2018178564A1/en
Publication of FR3064750A1 publication Critical patent/FR3064750A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3064750B1 publication Critical patent/FR3064750B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P15/09Measuring 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
    • G01P15/0907Measuring 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/167Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using piezoelectric means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

L'invention concerne un capteur d'accélération triaxial pour mesurer simultanément des forces d'accélération comportant : - un élément piézoélectrique présentant un axe de révolution (S) monté entre un support et une masse sismique ; - des électrodes (A, B, C, D,...) et contre-électrode aménagées d'une part de manière circulaire autour de l'axe de révolution (S) et d'autre part, en vis-à-vis les unes des autres pour constituer au moins trois paires formées chacune d'une électrode et de la contre-électrode situées en vis-à-vis, et délivrant chacune un signal de mesure ; - un circuit de traitement assurant la numérisation des signaux de mesure et le traitement des signaux de mesure numérisés pour délivrer un signal sensible selon chaque axe à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés.The invention relates to a triaxial acceleration sensor for simultaneously measuring acceleration forces comprising: a piezoelectric element having an axis of revolution (S) mounted between a support and a seismic mass; - Electrodes (A, B, C, D, ...) and against electrode arranged on the one hand in a circular manner around the axis of revolution (S) and on the other hand, vis-à-vis each other to form at least three pairs each formed of an electrode and counter-electrode located opposite, and each delivering a measurement signal; a processing circuit for digitizing the measurement signals and processing the digitized measurement signals to deliver a sensitive signal along each axis from the combination of the digitized measurement signals.

Description

La présente invention concerne le domaine technique des capteurs mesurant des forces d'accélération selon trois axes et elle vise plus précisément les accéléromètres triaxiaux piézoélectriques.The present invention relates to the technical field of sensors measuring acceleration forces along three axes and more precisely to the piezoelectric triaxial accelerometers.

Le principe de fonctionnement d'un accéléromètre est bien connu. Une masse sismique exerce, sous l'effet de l'accélération, des efforts de compression ou de cisaillement sur un matériau piézoélectrique qui génère alors une charge électrique proportionnelle à la force qui lui est appliquée, en l'occurrence, proportionnelle à l'accélération. D'une manière générale, un tel capteur comporte un élément piézoélectrique possédant un axe de symétrie parallèle à un des axes de mesure. Cet élément piézoélectrique présente un axe de polarisation parallèle à cet axe de mesure. Dans le cas d'un capteur du type à compression, cet élément piézoélectrique est monté en compression entre une masse sismique et un support ou une embase, à l'aide d'une vis assurant la compression de l'élément piézoélectrique et l'assemblage entre la masse sismique et le support. Une électrode est aménagée sur la face de l'élément piézoélectrique en contact avec le support tandis qu'une contre-électrode est aménagée sur la face de l'élément piézoélectrique en contact avec la masse sismique. L'électrode et la contre-électrode sont reliées à un circuit de traitement pour traiter les signaux électriques délivrés par l'électrode et la contre-électrode. En effet, lorsqu'une accélération intervient selon cet axe de mesure dans le sens embase-masse sismique, l'élément piézoélectrique qui est soumis à une compression produit des charges positives sur la contre-électrode. Dans le cas où l'accélération intervient selon cet axe de mesure mais dans le sens opposé masse sismique-embase, l'élément piézoélectrique qui est soumis à une détente produit des charges négatives sur la contre-électrode.The operating principle of an accelerometer is well known. A seismic mass exerts, under the effect of the acceleration, compressive or shearing forces on a piezoelectric material which then generates an electric charge proportional to the force applied to it, in this case, proportional to the acceleration . In general, such a sensor comprises a piezoelectric element having an axis of symmetry parallel to one of the measurement axes. This piezoelectric element has a polarization axis parallel to this measurement axis. In the case of a compression type sensor, this piezoelectric element is mounted in compression between a seismic mass and a support or a base, using a screw ensuring the compression of the piezoelectric element and the assembly between the seismic mass and the support. An electrode is arranged on the face of the piezoelectric element in contact with the support while a counter-electrode is arranged on the face of the piezoelectric element in contact with the seismic mass. The electrode and the counter-electrode are connected to a processing circuit for processing the electrical signals delivered by the electrode and the counter-electrode. Indeed, when an acceleration occurs along this measurement axis in the seismic base-mass direction, the piezoelectric element which is subjected to compression produces positive charges on the counter-electrode. In the case where the acceleration occurs along this axis of measurement but in the opposite sense seismic mass-base, the piezoelectric element which is subjected to a relaxation produces negative charges on the counter-electrode.

Dans l'état de la technique, il est connu de nombreuses solutions d'accéléromètres mettant en œuvre un tel principe et permettant la mesure de forces d'accélération selon trois axes. Une première catégorie de solutions consiste à utiliser au moins trois éléments piézoélectriques montés pour être sensibles aux forces d'accélération selon trois axes. Par exemple, le brevet US 6 038 924 décrit un accéléromètre triaxial comportant trois éléments sensibles décalés angulairement et un circuit logique annulant les forces transverses dans chaque direction à partir des signaux provenant des trois directions. Cette catégorie d'accéléromètres présente une complexité de mise en oeuvre fiée notamment aux conditions géométriques de l'assemblage des éléments à respecter.In the state of the art, it is known to many accelerometer solutions implementing such a principle and allowing the measurement of acceleration forces along three axes. A first category of solutions consists in using at least three piezoelectric elements mounted to be sensitive to the acceleration forces along three axes. For example, US Pat. No. 6,038,924 discloses a triaxial accelerometer having three angularly shifted sensor elements and a logic circuit that cancels the transverse forces in each direction from the signals from the three directions. This category of accelerometers has a complexity of implementation relied in particular on the geometric conditions of the assembly of the elements to be respected.

Une deuxième catégorie de solutions consiste à utiliser un seul élément piézoélectrique comportant plusieurs parties polarisées différemment comme proposé par le brevet US 5 052 226 ou comportant plusieurs électrodes et contre-électrodes pour réduire les influences externes électriques ou électromagnétiques comme proposé par le brevet US 5 117 696. Si l'utilisation d'un seul élément piézoélectrique permet de limiter le coût d'un tel capteur, un tel capteur ne permet pas de mesurer les forces d'accélération selon trois axes et ne permet pas de supprimer les efforts transverses parasites.A second category of solutions consists in using a single piezoelectric element comprising a plurality of differently polarized parts as proposed by US Pat. No. 5,052,226 or comprising several electrodes and counter-electrodes to reduce the external electrical or electromagnetic influences as proposed by US Pat. No. 5,117 696. If the use of a single piezoelectric element makes it possible to limit the cost of such a sensor, such a sensor does not make it possible to measure the acceleration forces along three axes and does not make it possible to eliminate parasitic transverse stresses.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un capteur de conception simple, apte à mesurer des forces d'accélération selon trois axes, ce capteur mettant en œuvre un élément piézoélectrique tout en permettant de supprimer notamment les efforts transverses parasites.The present invention aims to remedy the drawbacks of the state of the art by proposing a sensor of simple design, able to measure acceleration forces along three axes, this sensor implementing a piezoelectric element while allowing to remove in particular the parasitic transverse forces.

Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un capteur d'accélération triaxial pour mesurer simultanément des forces d'accélération selon un premier axe, un deuxième axe et un troisième axe perpendiculaires entre eux deux à deux, le capteur comportant : - un élément piézoélectrique présentant un axe de révolution parallèle au troisième axe, l'élément piézoélectrique étant monté entre un support et une masse sismique, et présentant un axe de polarisation parallèle à l'axe de révolution ; - une série d'électrodes aménagées sur une face de l'élément piézoélectrique ; - une contre-électrode aménagée sur une face de l'élément piézoélectrique opposée de celle pourvue des électrodes ; - un circuit de traitement relié aux électrodes et à la contre-électrode pour traiter les signaux électriques de mesure délivrés par les électrodes et la contre-électrode.To achieve such an objective, the object of the invention relates to a triaxial acceleration sensor for simultaneously measuring acceleration forces along a first axis, a second axis and a third axis perpendicular to each other in pairs, the sensor comprising a piezoelectric element having an axis of revolution parallel to the third axis, the piezoelectric element being mounted between a support and a seismic mass, and having a polarization axis parallel to the axis of revolution; a series of electrodes arranged on one face of the piezoelectric element; a counter electrode arranged on one side of the piezoelectric element opposite to that provided with the electrodes; a processing circuit connected to the electrodes and against the electrode for processing the electrical measurement signals delivered by the electrodes and the counter-electrode.

Selon l'invention : - les électrodes et la contre-électrode sont aménagées d'une part de manière circulaire autour de l'axe de révolution et d'autre part, en vis-à-vis les unes des autres pour constituer au moins trois paires formées chacune d'une électrode et de la contre-électrode situées en vis-à-vis, et délivrant chacune un signal de mesure ; - le circuit de traitement assure la numérisation des signaux de mesure et le traitement des signaux de mesure numérisés pour délivrer : • un signal sensible selon le premier axe, à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés ; • un signal sensible selon le deuxième axe, à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés ; • un signal sensible selon le troisième axe, à partir de la combinaison des signaux de mesure.According to the invention: the electrodes and the counter-electrode are arranged on the one hand in a circular manner around the axis of revolution and on the other hand, facing each other to constitute at least three pairs each formed of an electrode and the counter-electrode located opposite, and each delivering a measurement signal; the processing circuit ensures the digitization of the measurement signals and the processing of the digitized measurement signals in order to deliver: a sensitive signal along the first axis, from the combination of the digitized measurement signals; • a sensitive signal according to the second axis, from the combination of the digitized measurement signals; • a sensitive signal according to the third axis, from the combination of the measurement signals.

De plus, le capteur selon l'invention peut présenter en outre en combinaison au moins l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - l'élément piézoélectrique est monté en compression entre le support et la masse sismique de manière que les accélérations mesurées soient converties en signaux de mesure grâce à son mode de déformation longitudinale et en ce que l'élément piézoélectrique est réalisé sous la forme d'un disque présentant deux faces planes opposées sur l'une desquelles les électrodes sont aménagées et sur l'autre desquelles est aménagée la contre-électrode ; - l'élément piézoélectrique est monté entre le support et la masse sismique dont le centre de masse est déporté du plan de symétrie de l'élément piézoélectrique normale à son axe de révolution de manière que les accélérations mesurées soient converties en signaux de mesure grâce à son mode de déformation en cisaillement et en ce que l'élément piézoélectrique est réalisé sous la forme d'un disque présentant deux faces planes opposées reliées entre elles par des faces cylindriques interne et externe sur l'une desquelles les électrodes sont aménagées et sur l'autre desquelles est aménagée la contre-électrode ; - le circuit de traitement affecte lors du traitement de chaque signal de mesure, pour délivrer lors d'une phase d'étalonnage, les signaux sensibles selon les trois axes un ensemble de coefficients correcteurs déterminés préalablement lors d'une phase d'étalonnage ; - la série d'électrodes comporte une première et une deuxième électrodes disposées diamétralement opposées par rapport à l'axe de révolution pour récupérer des charges de l'élément selon le premier axe, et une troisième et une quatrième électrodes disposées diamétralement opposées par rapport à l'axe de révolution pour récupérer des charges de l'élément selon le deuxième axe ; - une électrode annulaire aménagée de manière symétrique autour de l'axe de révolution et en vis-à-vis d'une contre-électrode pour délivrer un signal sensible selon le troisième axe ; - le circuit de traitement comporte en entrée, au moins un circuit de numérisation des signaux délivrés par les électrodes et la contre-électrode ; - l'élément piézoélectrique comporte un empilement de matériaux piézoélectriques ; - l'élément piézoélectrique comporte un empilement de deux matériaux piézoélectriques possédant des axes de polarisation de sens opposé ; - l'embase et la masse sismique sont reliées entre elles par un dispositif assurant la compression de l'élément piézoélectrique.In addition, the sensor according to the invention may additionally have in combination at least one and / or the following additional characteristics: the piezoelectric element is mounted in compression between the support and the seismic mass in such a way that the measured accelerations are converted into measurement signals by virtue of its longitudinal deformation mode and in that the piezoelectric element is in the form of a disc having two opposite flat faces on one of which the electrodes are arranged and on the other of which the counterelectrode is arranged; the piezoelectric element is mounted between the support and the seismic mass whose center of mass is offset from the plane of symmetry of the piezoelectric element normal to its axis of revolution so that the measured accelerations are converted into measurement signals by means of its mode of deformation in shear and in that the piezoelectric element is in the form of a disc having two opposite planar faces interconnected by internal and external cylindrical faces on one of which the electrodes are arranged and on the other of which the counterelectrode is arranged; - The processing circuit affects during the processing of each measurement signal, to deliver during a calibration phase, the sensitive signals along the three axes a set of correction coefficients determined beforehand during a calibration phase; the series of electrodes comprises a first and a second electrode arranged diametrically opposite with respect to the axis of revolution to recover charges from the element along the first axis, and a third and a fourth electrode arranged diametrically opposite with respect to the axis of revolution for recovering loads from the element along the second axis; - An annular electrode arranged symmetrically about the axis of revolution and vis-à-vis a counter electrode for delivering a sensitive signal along the third axis; the processing circuit comprises, at the input, at least one circuit for digitizing the signals delivered by the electrodes and against the electrode; the piezoelectric element comprises a stack of piezoelectric materials; the piezoelectric element comprises a stack of two piezoelectric materials having axes of polarization of opposite direction; - The base and the seismic mass are interconnected by a device ensuring the compression of the piezoelectric element.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.Various other characteristics appear from the description given below with reference to the accompanying drawings which show, by way of non-limiting examples, embodiments of the subject of the invention.

La Figure 1 est une vue en coupe élévation d'un exemple de réalisation d'un capteur d'accélération triaxial conforme à l'invention, fonctionnant selon un mode de déformation en compression.Figure 1 is an elevational sectional view of an embodiment of a triaxial acceleration sensor according to the invention, operating in a compression deformation mode.

La Figure 2 est une vue d'un exemple préféré de réalisation des électrodes du capteur d'accélération triaxial conforme à l'invention illustré à la Fig. 1.FIG. 2 is a view of a preferred embodiment of the electrodes of the triaxial acceleration sensor according to the invention illustrated in FIG. 1.

La Figure 3 est une vue d'un autre exemple de réalisation des électrodes du capteur d'accélération triaxial conforme à l'invention illustré à la Fig. 1.FIG. 3 is a view of another exemplary embodiment of the electrodes of the triaxial acceleration sensor according to the invention illustrated in FIG. 1.

La Figure 4 est une vue en coupe élévation d'un exemple de réalisation d'un capteur d'accélération triaxial conforme à l'invention, fonctionnant selon un mode de déformation en cisaillement.Figure 4 is an elevational sectional view of an embodiment of a triaxial acceleration sensor according to the invention, operating in a shear deformation mode.

La Figure 5 est une vue en perspective de l'élément piézoélectrique mis en œuvre pour le capteur illustré à la Fig. 4.Figure 5 is a perspective view of the piezoelectric element used for the sensor shown in FIG. 4.

La Figure 6 est un schéma synoptique illustrant le traitement des signaux du capteur d'accélération triaxial conforme à l'invention.Figure 6 is a block diagram illustrating the signal processing of the triaxial acceleration sensor according to the invention.

Tel que cela ressort plus précisément des Figures, l'objet de l'invention concerne un capteur d'accélération 1 adapté pour mesurer simultanément des forces d'accélération selon un premier axe X, un deuxième axe Y et un troisième axe Z perpendiculaires entre eux deux à deux. Le capteur 1 comprend un élément piézoélectrique 2 présentant un axe de polarisation P parallèle au troisième axe Z. Cet élément piézoélectrique 2 comporte un axe de révolution S parallèle au troisième axe Z. Dans l'exemple illustré sur la Fig. 1, l'élément piézoélectrique 2 est réalisé sous la forme d'un disque présentant deux faces planes opposées 2a, 2b s'étendant parallèlement entre elles dans le plan X, Y. L'élément piézoélectrique 2 est pourvu en son centre, d'un passage traversant 3 centré sur l'axe de révolution S.As is more precisely apparent from the Figures, the object of the invention relates to an acceleration sensor 1 adapted to simultaneously measure acceleration forces along a first axis X, a second axis Y and a third axis Z perpendicular to each other two by two. The sensor 1 comprises a piezoelectric element 2 having a polarization axis P parallel to the third axis Z. This piezoelectric element 2 comprises an axis of revolution S parallel to the third axis Z. In the example illustrated in FIG. 1, the piezoelectric element 2 is in the form of a disc having two opposite planar faces 2a, 2b extending parallel to one another in the X, Y plane. The piezoelectric element 2 is provided at its center, a through passage 3 centered on the axis of revolution S.

Selon un premier mode de réalisation illustré par les Fig. 1 et 2, cet élément piézoélectrique 2 est monté en compression entre un support ou une embase 5 et une masse sismique 6 selon le mode de déformation longitudinale d33. Dans l'exemple illustré sur les dessins, l'embase 5 et la masse sismique 6 sont reliées entre elles par un dispositif 7 assurant la compression de I'éiément piézoélectrique 2 selon le troisième axe Z. Par exemple, le dispositif de compression est une vis 7 qui prend appui par sa tête 8 sur la masse sismique 6, en étant vissée dans un trou taraudé 9 réalisé dans l'embase 5, en traversant l'élément piézoélectrique 2 par le passage 3. Bien entendu, le montage en compression de l'élément piézoélectrique 2 peut être réalisé de manière différente à l'aide par exemple d'un axe à la place de la vis 7.According to a first embodiment illustrated by FIGS. 1 and 2, this piezoelectric element 2 is mounted in compression between a support or a base 5 and a seismic mass 6 according to the longitudinal deformation mode d33. In the example illustrated in the drawings, the base 5 and the seismic mass 6 are interconnected by a device 7 ensuring the compression of the piezoelectric element 2 along the third axis Z. For example, the compression device is a screw 7 which is supported by its head 8 on the seismic mass 6, being screwed into a threaded hole 9 made in the base 5, through the piezoelectric element 2 through the passage 3. Of course, the compression fitting of the piezoelectric element 2 can be made differently, for example using an axis instead of the screw 7.

Classiquement, l'élément piézoélectrique 2 est isolé électriquement de l'embase 5 et de la masse sismique 6. Cet élément piézoélectrique 2 est pourvu sur sa face plane 2a en contact avec le support 5, d'une série d'électrodes A, B, C, D,... et sur sa face plane opposée 2b en contact avec la masse sismique 6, d'une contre-électrode K. Ces électrodes A, B, C, D,... et cette contre-électrode K sont reliées à un circuit de traitement 10 représenté à la Fig. 6, adapté pour acquérir et traiter les signaux électriques Sa, Sb, Sc, Sd, ... délivrés par les électrodes et la contre-électrode, comme cela sera expliqué dans la suite de la description.Conventionally, the piezoelectric element 2 is electrically isolated from the base 5 and the seismic mass 6. This piezoelectric element 2 is provided on its flat face 2a in contact with the support 5, with a series of electrodes A, B , C, D, ... and on its opposite plane face 2b in contact with the seismic mass 6, a counter-electrode K. These electrodes A, B, C, D, ... and this counter-electrode K are connected to a processing circuit 10 shown in FIG. 6, adapted to acquire and process the electrical signals Sa, Sb, Sc, Sd, ... delivered by the electrodes and against the electrode, as will be explained in the following description.

Conformément à l'invention, les électrodes A, B, C, D,... et la contre-électrode K sont aménagées de manière circulaire autour de l'axe de révolution S et en vis-à-vis ou en regard les unes des autres pour constituer au moins trois, et dans l'exemple illustré à la Fig. 2, quatre paires formées chacune d'une électrode et de la contre-électrode. Pour chacune des paires, une électrode et la contre-électrode sont situées en face l'une de l'autre.According to the invention, the electrodes A, B, C, D, ... and the counter-electrode K are arranged in a circular manner about the axis of revolution S and facing each other or facing each other. others to constitute at least three, and in the example illustrated in FIG. 2, four pairs each formed of an electrode and the counter-electrode. For each of the pairs, an electrode and the counter-electrode are located opposite one another.

Dans l'exemple illustré à la Fig. 2, chaque électrode A, B, C, D présente la forme d'un secteur circulaire s'étendant selon une plage de l'ordre de 90°. Ainsi, les électrodes A, B, C, D sont distribuées de manière circulaire autour de l'axe de révolution S. Dans l'exemple illustré, les électrodes A et B sont symétriquement opposées par rapport à l'axe de révolution S parallèle au troisième axe Z, en étant centrées sensiblement selon le premier axe X pour être sensibles principalement à une accélération selon le premier axe X tandis que les électrodes C et D sont symétriquement opposées par rapport à l'axe de révolution S parallèle au troisième axe Z, en étant centrées sensiblement selon le deuxième axe Y pour être sensibles principalement à une accélération selon le deuxième axe Y. Il est à noter que tes électrodes A, B, C, D peuvent être réalisées de manière non symétrique.In the example illustrated in FIG. 2, each electrode A, B, C, D has the shape of a circular sector extending in a range of the order of 90 °. Thus, the electrodes A, B, C, D are distributed in a circular manner about the axis of revolution S. In the example shown, the electrodes A and B are symmetrically opposite with respect to the axis of revolution S parallel to the third axis Z, being centered substantially along the first axis X to be mainly sensitive to an acceleration along the first axis X while the electrodes C and D are symmetrically opposite with respect to the axis of revolution S parallel to the third axis Z, by being centered substantially along the second axis Y to be mainly sensitive to an acceleration along the second axis Y. It should be noted that the electrodes A, B, C, D may be made unsymmetrically.

Chaque électrode A, B, C, D se trouve positionnée en regard de la contre-électrode K réalisée de manière circulaire autour de l'axe de révolution S, Ainsi, chaque électrode A, B, C, D est située en face selon la direction du troisième axe Z, de la contre-électrode K. Il est ainsi formé quatre paires d'électrodes et contre-électrode A-K, B-K, C-K, D-K délivrant chacune un signal de mesure respectivement Sa, Sb, Sc, Sd dans l'exemple illustré. Typiquement, la contre-électrode est une référence commune, comme la masse.Each electrode A, B, C, D is positioned facing the counter-electrode K made in a circular manner around the axis of revolution S, so that each electrode A, B, C, D is located opposite in accordance with direction of the third axis Z, against the electrode K. It is thus formed four pairs of electrodes and against electrode AK, BK, CK, DK each delivering a measurement signal respectively Sa, Sb, Sc, Sd in the illustrated example. Typically, the counter-electrode is a common reference, like mass.

Bien entendu, le nombre d'électrodes distribuées de manière circulaire autour de l'axe de révolution S peut être différent de quatre.Of course, the number of electrodes distributed in a circular manner around the axis of revolution S may be different from four.

La Fig. 3 illustre un autre exemple de réalisation dans lequel la série d'électrodes comporte en plus des électrodes A, B, C, D, de la Fig. 2, une électrode annulaire E centrée autour du troisième axe Z et sensible plus précisément à la compression selon le troisième axe Z. Selon cette variante de réalisation, la contre-électrode K comporte en plus, une partie annulaire centrée autour du troisième axe Z et située en face de l'électrode annulaire E. Dans l'exemple illustré, l'électrode annulaire E est située au centre mais elle peut être située aussi à la périphérie des électrodes.Fig. 3 illustrates another embodiment in which the series of electrodes further comprises electrodes A, B, C, D, of FIG. 2, an annular electrode E centered around the third axis Z and more precisely sensitive to compression along the third axis Z. According to this variant embodiment, the counter-electrode K furthermore comprises an annular part centered around the third axis Z and located in front of the annular electrode E. In the illustrated example, the annular electrode E is located in the center but it can also be located at the periphery of the electrodes.

Les Fig. 4 et 5 illustrent un deuxième mode de réalisation du capteur pour lequel la masse sismique 6 exerce, sous l'effet de l'accélération, des efforts de cisaillement sur l'élément piézoélectrique 2. Comme expliqué ci-avant, cet élément piézoélectrique 2 présente un axe de polarisation P parallèle au troisième axe Z. Selon ce mode de réalisation, l'élément piézoélectrique 2 est monté entre le support 5 et la masse sismique 6 dont le centre de masse est déporté par rapport au plan de symétrie de l'élément piézoélectrique 2 qui est normal à son axe de révolution S. Compte tenu du déport du centre de masse, les accélérations mesurées sont converties en signaux de mesure Sa, Sb, Sc, Sd, ... grâce à son mode de déformation en cisaillement d!5. L'élément piézoélectrique 2 est réalisé sous la forme d'un disque présentant deux faces planes opposées 2a, 2b reliées entre elles par des faces cylindriques interne 2î et externe 2e centrées sur l'axe de révolution S. L'une des faces cylindriques (à savoir la face cylindrique externe 2e dans l'exemple illustré) est aménagée pour recevoir les électrodes A, B, C, D,... tandis que l'autre des faces cylindriques (à savoir la face cylindrique interne 2ï dans l'exemple illustré) est aménagée pour recevoir la contre-électrode K.Figs. 4 and 5 illustrate a second embodiment of the sensor for which the seismic mass 6 exerts, under the effect of acceleration, shear forces on the piezoelectric element 2. As explained above, this piezoelectric element 2 presents a polarization axis P parallel to the third axis Z. According to this embodiment, the piezoelectric element 2 is mounted between the support 5 and the seismic mass 6 whose center of mass is offset relative to the plane of symmetry of the element piezoelectric 2 which is normal to its axis of revolution S. Given the offset of the center of mass, the measured accelerations are converted into measurement signals Sa, Sb, Sc, Sd, ... thanks to its mode of deformation in shear ! 5. The piezoelectric element 2 is made in the form of a disc having two opposite planar faces 2a, 2b interconnected by internal cylindrical faces 2I and external second centered on the axis of revolution S. One of the cylindrical faces ( ie the outer cylindrical face 2e in the illustrated example) is arranged to receive the electrodes A, B, C, D, ... while the other of the cylindrical faces (namely the internal cylindrical face 2i in the example illustrated) is arranged to receive the counter-electrode K.

Chaque électrode A, B, C, D se trouve positionnée en regard de la contre-électrode K réalisée de manière circulaire autour de l'axe de révolution S. Ainsi, chaque électrode A, B, C, D est située en face de la contre-électrode K selon une direction normale à la direction du troisième axe Z. Il est ainsi formé quatre paires d'électrodes et contre-électrode A-K, B-K, C-K, D-K délivrant chacune un signal de mesure respectivement Sa, Sb, Sc, Sd dans l'exemple illustré.Each electrode A, B, C, D is positioned facing the counter-electrode K made in a circular manner about the axis of revolution S. Thus, each electrode A, B, C, D is located opposite the counter-electrode K in a direction normal to the direction of the third axis Z. There are thus formed four pairs of electrodes and against electrode AK, BK, CK, DK each delivering a measurement signal Sa, Sb, Sc, Sd respectively. in the example shown.

Dans l'exemple illustré à la Fîg. 5, les électrodes A et B sont symétriquement opposées par rapport à l'axe de révolution S parallèle au troisième axe Z, en étant centrées sensiblement selon !e premier axe X pour être sensible principalement à une accélération selon le premier axe X tandis que les électrodes C et D sont symétriquement opposées par rapport à l'axe de révolution S parallèle au troisième axe Z, en étant centrées sensiblement selon le deuxième axe Y pour être sensible principalement à une accélération selon le deuxième axe Y. Il est à noter que les électrodes A, B, C, D peuvent être réalisées de manière non symétrique.In the example illustrated in Fîg. 5, the electrodes A and B are symmetrically opposite with respect to the axis of revolution S parallel to the third axis Z, centered substantially along the first axis X to be sensitive mainly to an acceleration along the first axis X while the electrodes C and D are symmetrically opposite with respect to the axis of revolution S parallel to the third axis Z, being centered substantially along the second axis Y to be sensitive mainly to an acceleration along the second axis Y. It should be noted that the electrodes A, B, C, D may be made unsymmetrically.

Les signaux de mesure Sa, Sb, Sc, Sd sont récupérés par le circuit de traitement 10 qui assure la numérisation de ces signaux de mesure et le traitement des signaux de mesure numérisés pour délivrer ; • un signal sensible Sx selon le premier axe X, à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés ; • un signa! sensible Sy selon le deuxième axe Y, à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés ; • un signal sensible Sz selon le troisième axe Z, à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés.The measurement signals Sa, Sb, Sc, Sd are recovered by the processing circuit 10 which provides the digitization of these measurement signals and the processing of the digitized measurement signals to deliver; A sensitive signal Sx along the first axis X, from the combination of the digitized measurement signals; • a signa! sensitive Sy along the second axis Y, from the combination of the digitized measurement signals; A sensitive signal Sz along the third axis Z, from the combination of the digitized measurement signals.

Le circuit de traitement effectue ainsi un calcul numérique à l'aide d'un choix des signaux de mesure pour obtenir un signai sensible sur chacun des trois axes X, Y, Z.The processing circuit thus performs a numerical calculation using a choice of measurement signals to obtain a sensitive signal on each of the three axes X, Y, Z.

Ainsi, pour l'exemple illustré à la Fig. 2, les électrodes A et B sont affectées à la récupération des charges électriques de l'élément piézoélectrique sensible selon le premier axe X. L'électrode A récupère les charges négatives de compression pour une accélération selon le premier axe X et le sens entrant représenté par la flèche à la Fig. 2. L'électrode B récupère les charges positives de détente pour une accélération selon le premier axe X et le sens entrant représenté par la flèche à la Fig. 2.Thus, for the example illustrated in FIG. 2, the electrodes A and B are assigned to the recovery of the electrical charges of the sensitive piezoelectric element along the first axis X. The electrode A recovers the negative compression charges for an acceleration along the first axis X and the incoming direction represented by the arrow in FIG. 2. The electrode B recovers the positive expansion charges for an acceleration along the first axis X and the incoming direction represented by the arrow in FIG. 2.

De manière similaire, les électrodes C et D sont affectées à la récupération des charges électriques de l'élément piézoélectrique sensible selon le deuxième axe Y. L'électrode C récupère les charges négatives de compression pour une accélération selon le deuxième axe Y et le sens entrant représenté par la flèche à la Fig. 2. L'électrode D récupère les charges positives de détente pour une accélération selon le deuxième axe Y et le sens entrant représenté par la flèche à la Fig. 2. Comme expliqué ci-dessus, ces quatre électrodes A, B, C, D, sont combinées avec la contre-électrode K.Similarly, the electrodes C and D are assigned to the recovery of the electrical charges of the sensitive piezoelectric element along the second axis Y. The electrode C recovers the negative compression charges for an acceleration along the second axis Y and the direction incoming represented by the arrow in FIG. 2. The electrode D recovers the positive expansion charges for an acceleration along the second Y axis and the incoming direction represented by the arrow in FIG. 2. As explained above, these four electrodes A, B, C, D, are combined with the counter-electrode K.

Dans une réalisation parfaite, pour une accélération purement selon le premier axe X et nulle selon le deuxième axe Y, chaque paire C-K ou D-K d'électrode et contre-électrode reçoit une partie d'effort en compression et une partie d'effort en détente qui engendrent une annulation des charges électriques apparaissant sur ces paires C-K ou D-K d'électrode et de contre-électrode. Le capteur 1 selon l'invention est donc bien uniquement sensible selon le premier axe X, en étant insensible dans le sens transverse à savoir le deuxième axe Y.In a perfect embodiment, for an acceleration purely along the first axis X and zero along the second axis Y, each pair CK or DK electrode and against electrode receives a portion of compressive force and a portion of stress relaxation which cause a cancellation of the electric charges appearing on these pairs CK or DK of electrode and against electrode. The sensor 1 according to the invention is therefore only sensitive along the first axis X, being insensitive in the transverse direction, namely the second axis Y.

De manière similaire, pour une accélération purement selon le deuxième axe Y et nulle selon le premier axe X, chaque paire A-K ou B-K d'électrode et contre-électrode reçoit une partie d'effort en compression et une partie d'effort en détente qui engendrent une annulation des charges électriques apparaissant sur ces paires A-K ou B-K d'électrodes et contre-électrode. Le capteur 1 selon l'invention est donc bien uniquement sensible selon le deuxième axe Y, en étant insensible dans le sens transverse à savoir le premier axe X.Similarly, for an acceleration purely along the second axis Y and zero along the first axis X, each pair AK or BK of electrode and counter-electrode receives a compressive force part and a relaxation force part which generate a cancellation of the electrical charges appearing on these pairs AK or BK of electrodes and against electrode. The sensor 1 according to the invention is therefore only sensitive along the second axis Y, being insensitive in the transverse direction, namely the first axis X.

Pour une accélération selon un axe quelconque dans le plan formé par le premier axe X et le deuxième axe Y, les charges électriques apparaissent sur les paires d'électrodes et contre-électrodes, affectées au premier axe X et au deuxième axe Y, proportionnellement à la décomposition vectorielle de l'axe d'application de l'accélération, selon les premier et deuxième axes X, Y. D'une manière générale, il apparaît avantageux d'affecter à chaque signal de mesure, un coefficient correcteur permettant de supprimer les influences des efforts transverses parasites ou les défauts d'orientation de l'élément piézoélectrique, des électrodes ou contre-électrode. Cette correction est réalisée lors d'une phase d'étalonnage du capteur pour chacun des trois axes.For an acceleration along any axis in the plane formed by the first axis X and the second axis Y, the electrical charges appear on the pairs of electrodes and counterelectrodes, assigned to the first axis X and the second axis Y, proportionally to the vector decomposition of the axis of application of the acceleration, according to the first and second axes X, Y. In general, it seems advantageous to assign to each measurement signal, a correction coefficient for suppressing the influences of parasitic transverse stresses or orientation defects of the piezoelectric element, electrodes or counter-electrode. This correction is performed during a calibration phase of the sensor for each of the three axes.

De façon avantageuse, lors de cette phase d'étalonnage, il peut être envisagé d'ajuster les signaux sensibles selon chaque axe, à une valeur normée.Advantageously, during this calibration phase, it may be envisaged to adjust the sensitive signals along each axis to a normed value.

Dans l'exemple d'une réalisation parfaite des capteurs, sans effets transverses parasites ni défauts d'orientation de l'élément piézoélectrique, des électrodes ou contre-électrode, le circuit de traitement 10 illustré à la Fig.6 assure la numérisation des signaux de mesure Sa, Sb, Sc, Sd et assure par exemple, le traitement de ces signaux de mesure numérisés Sa, Sb, Sc, Sd pour délivrer : • un signal sensible Sx selon le premier axe X, obtenu à partir par exemple de la différence entre les premier Sa et deuxième Sb signaux de mesure ; • un signal sensible Sy selon le deuxième axe Y, obtenu à partir par exemple de la différence entre les troisième Sc et quatrième Sd signaux de mesure ; • un signal sensible Sz selon le troisième axe Z, obtenu à partir de la somme par exemple des premier Sa, deuxième Sb, troisième Sc et quatrième Sd signaux de mesure.In the example of a perfect embodiment of the sensors, without parasitic transverse effects or orientation defects of the piezoelectric element, electrodes or counterelectrodes, the processing circuit 10 illustrated in FIG. 6 provides the digitization of the signals. Sa, Sb, Sc, Sd and, for example, provides the processing of these digitized measurement signals Sa, Sb, Sc, Sd to deliver: a sensitive signal Sx along the first axis X, obtained for example from the difference between the first Sa and second Sb measurement signals; A sensitive signal Sy along the second axis Y, obtained for example from the difference between the third Sc and fourth Sd measurement signals; A sensible signal Sz along the third axis Z, obtained from the sum of, for example, the first Sa, second Sb, third Sc and fourth Sd measurement signals.

Ainsi les signaux sensibles deviennent :Thus the sensitive signals become:

Bien entendu, comme expliqué ci-dessus, un ensemble de coefficients correcteur H est avantageusement affecté à chaque signal de mesure Sa, Sb, Sc, Sd, pour compenser les défauts d'orientation et les effets transverses ainsi que potentiellement toutes les imperfections de réalisation du capteur.Of course, as explained above, a set of correction coefficients H is advantageously assigned to each measurement signal Sa, Sb, Sc, Sd, to compensate for the orientation defects and the transverse effects as well as potentially all the imperfections of realization. of the sensor.

Avantageusement, lors de cette phase d'étalonnage, le circuit de traitement 10 ajuste les signaux sensibles Sx, Sy et Sz à une valeur normée en multipliant les valeurs par un gain de correction G propre à chaque axe X, y, z.Advantageously, during this calibration phase, the processing circuit 10 adjusts the sensitive signals Sx, Sy and Sz to a normed value by multiplying the values by a correction gain G specific to each axis X, y, z.

Ainsi, de façon plus générale, les signaux sensibles deviennent :Thus, more generally, the sensitive signals become:

Tel que cela ressort de la description qui précède, le capteur 1 selon l'invention permet de mesurer les accélérations selon trois axes X, Y, Z, avec un seul élément piézoélectrique 2 utilisé en mode longitudinal d33 ou en mode cisaillement dl5, avec possibilité de compensation des effets transverses, des défauts d'orientation de l'élément piézoélectrique 2 ou des électrodes A, B, C, D, ou d'autres défauts de réalisation du capteur, et avec possibilité d'ajustement des sensibilités finales à des valeurs normées. Cette conception est particulièrement intéressante pour garantir une excellente qualité métrologique tout en réduisant le coût du capteur en évitant des montages mécaniques précis.As is apparent from the foregoing description, the sensor 1 according to the invention makes it possible to measure the accelerations along three axes X, Y, Z, with a single piezoelectric element 2 used in longitudinal mode d33 or in shear mode d15, with possibility compensation for transverse effects, orientation defects of the piezoelectric element 2 or electrodes A, B, C, D, or other defects in the embodiment of the sensor, and with possibility of adjustment of the final sensitivities to values normed. This design is particularly interesting to guarantee excellent metrological quality while reducing the cost of the sensor by avoiding precise mechanical assembly.

Dans les exemples illustrés aux Fig. 2 et 5, les électrodes et la contre-électrode présentent un profil de secteur circulaire. Bien entendu, laIn the examples illustrated in FIGS. 2 and 5, the electrodes and the counter electrode have a circular sector profile. Of course, the

forme des électrodes et de la contre-électrode peut être différente tout en étant réalisée de manière circulaire.The shape of the electrodes and the counterelectrode may be different while being circular.

Selon un exemple préféré de réalisation, l'élément piézoélectrique 2 est réalisé par une unique céramique. Selon un autre exemple de réalisation, l'élément piézoélectrique 2 comporte un empilement de matériaux piézoélectriques. Dans le cas d'utilisation avec des transitoires thermiques importants, l'élément piézoélectrique 2 comporte un empilement de deux matériaux piézoélectriques possédant des axes de polarisation de sens opposé. L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.According to a preferred embodiment, the piezoelectric element 2 is made of a single ceramic. According to another exemplary embodiment, the piezoelectric element 2 comprises a stack of piezoelectric materials. In the case of use with large thermal transients, the piezoelectric element 2 comprises a stack of two piezoelectric materials having axes of polarization in the opposite direction. The invention is not limited to the examples described and shown because various modifications can be made without departing from its scope.

Claims (6)

REVER DICATÏOIMS ί - Capteur d'accélération triaxial pour mesurer simultanément des forces d'accélération selon un premier axe (X), un deuxième axe (Y) et un troisième axe (Z) perpendiculaires entre eux deux à deux, le capteur comportant : - un élément piézoélectrique (2) présentant un axe de révolution (S) parallèle au troisième axe (Z), l'élément piézoélectrique (2) étant monté entre un support (5) et une masse sismique (6), et présentant un axe de polarisation (P) parallèle à Taxe de révolution (S) ; - une série d'électrodes (A, B, C, D, E, ...) aménagées sur une face de l'élément piézoélectrique ; - une contre-électrode (R) aménagée sur une face de l'élément piézoélectrique opposée de celle pourvue des électrodes ; - les électrodes (A, B, C, D, E, ...) et la contre-électrode (R) étant aménagées d'une part de manière circulaire autour de t'axe de révolution (S) et d'autre part, en vis-à-vis les unes des autres pour constituer au moins trois paires formées chacune d'une électrode et de la contre-électrode situées en vis-à-vis, et délivrant chacune un signal de mesure (Sa, 8b, Se, Sd, Se,,..) ; - un circuit de traitement (10) relié aux électrodes et à la contre-électrode pour traiter les signaux électriques de mesure (Sa, Sb, Se, Sd, Se, ...) délivrés par les électrodes et la contre-électrode ; caractérisé en ce que îe circuit de traitement (10) assure la numérisation des signaux de mesure et 1e traitement des signaux de mesure numérisés pour délivrer ; ® un signal sensible (Sx) selon le premier axe (X), à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés ; « un signal sensible (Sy) selon îe deuxième axe (Y), à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés ; » un signal sensible (Sz) selon le troisième axe (Z), à partir de la combinaison des signaux de mesure ; - le circuit de traitement affectant iors du traitement de chaque signal de mesure (Sa, Sb, Sc, Sd, Se,...), pour délivrer lors d'une phase d'étalonnage, les signaux sensibles (Sx, Sy, Sz) selon les trois axes (X, V, Z) un ensemble de coefficients correcteurs déterminés préalablement lors d'une phase d'étalonnage, 2 ~ Capteur d'accélération triaxial selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (2) est monté en compression entre le support (5) et la masse sismique (6) de manière que tes accélérations mesurées soient converties en signaux de mesure (Sa, Sb, Sc, Sd, Se,.,.) grâce à son mode de déformation longitudinale et en ce que l'élément piézoélectrique (2) est réalisé sous la forme d'un disque présentent deux faces planes opposées sur l'une desquelles les électrodes sont aménagées et sur l'autre desquelles est aménagée la contre-électrode.REVER DICATÏOIMS ί - Triaxial acceleration sensor for simultaneously measuring acceleration forces along a first axis (X), a second axis (Y) and a third axis (Z) perpendicular to each other in pairs, the sensor comprising: a piezoelectric element (2) having an axis of revolution (S) parallel to the third axis (Z), the piezoelectric element (2) being mounted between a support (5) and a seismic mass (6), and having an axis of polarization (P) parallel to revolution axis (S); a series of electrodes (A, B, C, D, E,...) arranged on one face of the piezoelectric element; - a counter electrode (R) arranged on one side of the piezoelectric element opposite to that provided with the electrodes; the electrodes (A, B, C, D, E, etc.) and the counter-electrode (R) being arranged on the one hand in a circular manner around the axis of revolution (S) and on the other hand , facing each other to form at least three pairs formed each of an electrode and counter-electrode located opposite, and each delivering a measurement signal (Sa, 8b, Se , Sd, Se, ...); - a processing circuit (10) connected to the electrodes and against the electrode for processing the electrical measurement signals (Sa, Sb, Se, Sd, Se, ...) delivered by the electrodes and against the electrode; characterized in that: the processing circuit (10) digitizes the measurement signals and processes the digitized measurement signals to output; A sensitive signal (Sx) along the first axis (X) from the combination of the digitized measurement signals; A sensitive signal (Sy) along the second axis (Y) from the combination of the digitized measurement signals; A sensitive signal (Sz) along the third axis (Z), from the combination of the measurement signals; the processing circuit affecting the processing of each measurement signal (Sa, Sb, Sc, Sd, Se,...), in order to deliver, during a calibration phase, the sensitive signals (Sx, Sy, Sz ) along the three axes (X, V, Z) a set of correction coefficients determined in advance during a calibration phase, 2 ~ triaxial acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the piezoelectric element (2 ) is mounted in compression between the support (5) and the seismic mass (6) so that the measured accelerations are converted into measurement signals (Sa, Sb, Sc, Sd, Se,.,.) by virtue of its mode of measurement. longitudinal deformation and in that the piezoelectric element (2) is in the form of a disc have two opposite flat faces on one of which the electrodes are arranged and on the other of which is arranged against the electrode. 3 - Capteur d'accélération triaxial selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (2) est monté entre le support (5) et la masse sismique (6) dont le centre de masse est déporté du plan de symétrie de l'élément piézoélectrique (2) normale à son axe de révolution (S) de manière que les accélérations mesurées soient converties en signaux de mesure (Sa, Sb, Sc, Sd, Se,.,.) grâce à son mode de déformation en cisaillement et en ce que l'élément piézoélectrique (2) est réalisé sous la forme d'un disque présentent deux faces planes opposées reliées entre elles par des faces cylindriques interne (2i) et externe (2e) sur l'une desquelles tes électrodes sont aménagées et sur l'autre desquelles est aménagée la contre-électrode,3 - triaxial acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the piezoelectric element (2) is mounted between the support (5) and the seismic mass (6) whose center of mass is offset from the plane of symmetry of the piezoelectric element (2) normal to its axis of revolution (S) so that the measured accelerations are converted into measurement signals (Sa, Sb, Sc, Sd, Se, ...) by virtue of its mode of deformation in shearing and in that the piezoelectric element (2) is in the form of a disk have two opposite planar faces interconnected by internal cylindrical faces (2i) and external (2e) on one of which the electrodes are arranged and on the other side of which the counter-electrode is 4 - Capteur d'accélération triaxial selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la série d'électrodes comporte une première (A) et une deuxième électrodes (B) disposées diamétralement opposées par rapport à l'axe de révolution (S) pour récupérer des charges de l'élément selon le premier axe (X), et une troisième (C) et une quatrième (D) électrodes disposées diamétralement opposées par rapport à l'axe de révolution (S) pour récupérer des charges de l'élément selon le deuxième axe (Y), 5 ~ Capteur d'accélération triaxial selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une électrode annulaire (E) aménagée de manière symétrique autour de l'axe de révolution et en vis-à-vis d'une contre-électrode pour délivrer un signal sensible selon le troisième axe (Z).4 - triaxial acceleration sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the series of electrodes comprises a first (A) and a second electrode (B) arranged diametrically opposite to the axis of revolution (S ) to recover charges of the element along the first axis (X), and a third (C) and a fourth (D) electrode disposed diametrically opposite to the axis of revolution (S) to recover charges of the element according to the second axis (Y), 5 ~ triaxial acceleration sensor according to claim 4, characterized in that it comprises an annular electrode (E) arranged symmetrically about the axis of revolution and vis-a-vis against a counter-electrode for delivering a sensitive signal along the third axis (Z). 6 - Capteur d'accélération triaxial selon l'une des revendications-1 à 5f caractérisé en ce que le circuit de traitement (10) comporte en entrée, au moins un circuit de numérisation des signaux délivrés par les électrodes et la contre-électrode. 7 » Capteur d'accélération triaxial selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (2) comporte un empilement de matériaux piézoélectriques,6 - triaxial acceleration sensor according to one of claims-1 to 5f, characterized in that the processing circuit (10) comprises at the input, at least one digitization circuit of the signals delivered by the electrodes and against the electrode. 7 »triaxial acceleration sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piezoelectric element (2) comprises a stack of piezoelectric materials, 8 - Capteur d'accélération triaxial selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (2) comporte un empilement de deux matériaux piézoélectriques possédant des axes de polarisation (P) de sens opposé.8 - triaxial acceleration sensor according to claim 7, characterized in that the piezoelectric element (2) comprises a stack of two piezoelectric materials having axes of polarization (P) of opposite direction. 9 - Capteur d'accélération triaxial selon l'une des revendications 1 à 2 et 4 à 8, caractérisé en ce que l'embase (5} et la masse sismique (6) sont reliées entre elles par un dispositif (7) assurant la compression de l'élément piézoélectrique.9 - triaxial acceleration sensor according to one of claims 1 to 2 and 4 to 8, characterized in that the base (5) and the seismic mass (6) are interconnected by a device (7) ensuring the compression of the piezoelectric element.
FR1752558A 2017-03-28 2017-03-28 SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES Active FR3064750B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1752558A FR3064750B1 (en) 2017-03-28 2017-03-28 SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES
PCT/FR2018/050746 WO2018178564A1 (en) 2017-03-28 2018-03-27 Sensor for measuring acceleration forces along three axes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1752558 2017-03-28
FR1752558A FR3064750B1 (en) 2017-03-28 2017-03-28 SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3064750A1 FR3064750A1 (en) 2018-10-05
FR3064750B1 true FR3064750B1 (en) 2019-08-30

Family

ID=59579681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1752558A Active FR3064750B1 (en) 2017-03-28 2017-03-28 SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3064750B1 (en)
WO (1) WO2018178564A1 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4495433A (en) * 1983-11-22 1985-01-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dual capability piezoelectric shaker
EP0316498B1 (en) * 1987-11-09 1992-03-04 Vibro-Meter Sa Accelerometer
US5531092A (en) * 1989-12-28 1996-07-02 Okada; Kazuhiro Device for moving a suspended weight body
US6314823B1 (en) * 1991-09-20 2001-11-13 Kazuhiro Okada Force detector and acceleration detector and method of manufacturing the same
US6038924A (en) 1997-12-22 2000-03-21 Research Foundation Of State Of New York Low frequency seismic accelerometer
JP2000275127A (en) * 1999-03-26 2000-10-06 Ngk Insulators Ltd Force sensor circuit
US20040027033A1 (en) * 2002-08-08 2004-02-12 Schiller Peter J. Solid-state acceleration sensor device and method
KR20120103027A (en) * 2011-03-09 2012-09-19 삼성전기주식회사 Inertial sensor

Also Published As

Publication number Publication date
FR3064750A1 (en) 2018-10-05
WO2018178564A1 (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0194953B1 (en) Integrated capacitive sensor for mechanical quantities, and manufacturing method
EP1963779B1 (en) Device for housing a bearing provided with a system for detecting the load applied to the bearing
FR2587484A1 (en) CONTRA GAUGE
FR2951826A1 (en) SENSOR WITH PIEZORESISTIVE DETECTION IN THE PLAN
FR2942316A1 (en) CONTACT FORCE SENSOR
EP3234529B1 (en) Multidimensional resonant strain sensor
CA2598596C (en) Electronic detection device and the detector equipped with the device
EP3766830B1 (en) Mechanical link for mechanical mems and nems structure, and mems and nems structure comprising such a mechanical link
WO2001061279A1 (en) Gyroscopic sensor
CA2885523A1 (en) Pressure sensor made from nanogauges coupled to a resonator
FR3064750B1 (en) SENSOR FOR MEASURING ACCELERATION FORCE ACCORDING TO THREE AXES
EP3465120B1 (en) Multidimensional resonant force sensor
FR2748805A1 (en) CONTACTLESS POSITION SENSOR, HALL EFFECT
FR3021309A1 (en) CAPACITIVE CAPACITIVE MICROELECTRONIC AND / OR NANOELECTRONIC DEVICE WITH INCREASED COMPACITY
EP1353185B1 (en) Inertial sensor having an integrated temperature probe
EP0389390B1 (en) Micromagnetometer with flexible bar
EP2887086A1 (en) Multi-sensory sensor
FR2819586A1 (en) Force sensor, especially for motor vehicle brake-by-wire systems, requiring accurate brake force measurement in a harsh environment with large temperature fluctuations, is based on a capacitive sensor arrangement
FR2686412A1 (en) Temperature-compensated piezoelectric sensor
FR2689642A1 (en) Omnidirectional microminiature capacitive accelerometer - has inertial mass and support each provided with electrode plates and which are connected by flexible rod.
CH688597A5 (en) A method for electrically depolarize a ferroelectric material and its application for obtaining ferroelectric material with enhanced dielectric strength.
WO2017194509A1 (en) Prestrained vibrating accelerometer
EP0646805A1 (en) Angular magnetic field detector
WO1995001556A1 (en) Two-way force sensor, in particular for measuring a torque
FR3105415A1 (en) Autonomous membrane sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20181005

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8