WO2018178564A1 - Capteur pour mesurer des forces d'accélération selon trois axes - Google Patents

Capteur pour mesurer des forces d'accélération selon trois axes Download PDF

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WO2018178564A1
WO2018178564A1 PCT/FR2018/050746 FR2018050746W WO2018178564A1 WO 2018178564 A1 WO2018178564 A1 WO 2018178564A1 FR 2018050746 W FR2018050746 W FR 2018050746W WO 2018178564 A1 WO2018178564 A1 WO 2018178564A1
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electrode
electrodes
piezoelectric element
along
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PCT/FR2018/050746
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Thierry Mazoyer
Pascal Vouagner
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01Db-Metravib
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G01P15/0907—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the compression mode type
    • G—PHYSICS
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • G01L5/167—Apparatus 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
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of sensors measuring acceleration forces along three axes and more precisely to the piezoelectric triaxial accelerometers.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • a processing circuit for processing the electrical signals delivered by the electrode and the counter-electrode.
  • a first category of solutions consists in using at least three piezoelectric elements mounted to be sensitive to the acceleration forces along three axes.
  • 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 related in particular to the geometric conditions of the assembly of the elements to be respected.
  • 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 forces.
  • US 2002/014126 relates to a force and acceleration sensor for simultaneously measuring forces along a first axis, a second axis and a third axis, perpendicular to each other in pairs.
  • This acceleration sensor comprises a series of electrodes arranged on one side of a sensitive element te! a piezoelectric element and a counter electrode arranged on an opposite face of this piezoelectric element. These electrodes and this counter-electrode are connected to a processing circuit making it possible to obtain sensitive signals along the three axes from the combination of the measurement signals.
  • the processing circuit takes into account the analog signals delivered by making only sums and differences, which confers on the system a complete dependence on the geometry of the electrodes, the channels associated with those in front present rigorously identical sensitivities and conditions of perfect symmetry.
  • Document US 2004/027033 also relates to a measurement sensor having the same disadvantages as the sensor described in document US 2002/014126.
  • 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.
  • the object of the invention is to provide an acceleration sensor that does not require a precise geometry of the electrodes and against electrodes, nor even a perfect homogeneity of the piezoelectric material.
  • 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 counter electrode arranged on one side of the piezoelectric element opposite to that provided with the electrodes;
  • the electrodes and the counter-electrode being arranged on the one hand in a circular manner around the axis of revolution and on the other hand, facing each other to form at least three pairs each formed an electrode and the counter electrode facing each other, and each delivering a measurement signal;
  • 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.
  • the processing circuit ensures the digitization of the measurement signals and the processing of the digitized measurement signals to deliver:
  • the processing circuit determines in a calibration phase the transfer coefficients T to compensate for defects in the realization of the sensor.
  • the senor 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 so that the measured accelerations are converted into measurement signals by virtue of its longitudinal deformation mode and in that the piezoelectric element is produced in the form of a disc having two opposite planar faces on one of which the electrodes are arranged and on the other of which is arranged against the electrode.
  • 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 made 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 is arranged against the electrode;
  • 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.
  • Figure 1 is an elevational sectional view of an exemplary embodiment of a triaxiai acceleration sensor according to the invention, operating in a deformation mode in compression and having 4 pairs of electrodes.
  • 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.
  • 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.
  • Figure 4 is a sectional elevation of an embodiment of a triaxial acceleration sensor according to the invention, operating in a shear deformation mode and always in the example of 4 pairs of electrodes.
  • Figure 5 is a perspective view of the piezoelectric element used for the sensor shown in FIG. 4.
  • Figure 6 is a block diagram illustrating the signal processing of the triaxial acceleration sensor according to the invention.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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, passing through the piezoelectric element 2 through the passage 3.
  • the compression mounting of the piezoelectric element 2 can be made differently, for example using an axis in place of the screw 7. .
  • 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, Se, Sd, ... delivered by the electrodes and against the electrode, as will be explained in the following description.
  • 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.
  • each electrode A, B, C, D has the shape of a circular sector extending in a range of the order of 90 °.
  • the electrodes A, B, C, D are distributed in a circular manner about the axis of revolution S.
  • 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, being centered substantially along the second axis Y to be sensitive mainly at an acceleration along the second axis Y.
  • the electrodes A, B, C, D can be made non-symmetrically.
  • Each electrode A, B, C, D is positioned facing the counter-electrode K made in a circular manner about the axis of revolution S.
  • each electrode A, B, C, D is located opposite in accordance with direction of the third axis Z, against the electrode K, there is thus formed four pairs of electrodes and against electrode AK, BK, CK, DK each delivering a measurement signal respectively Sa, Sb, Se, Sd in the illustrated example.
  • the counter-electrode is a common reference, like mass.
  • the number of electrodes distributed in a circular manner around the axis of revolution S may be different from four.
  • 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.
  • the counter-electrode K furthermore comprises an annular part centered around the third axis Z and located in front of the annular electrode E.
  • the annular electrode E is located in the center but it can also be located at the periphery of the electrodes.
  • the Fîg. 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.
  • this piezoelectric element 2 presents a polarization axis P parallel to the third axis Z.
  • 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, Se, 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 2e centered on the axis of revolution S.
  • One of the cylindrical faces ie the external cylindrical face 2e in the illustrated example
  • Each electrode A, B, C, D is positioned facing the counter-electrode K made in a circular manner about the axis of revolution S.
  • 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.
  • 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, centered substantially along the second axis Y to be sensitive mainly to an acceleration along the second axis Y.
  • the electrodes A, B, C, D may be made unsymmetrically.
  • the measurement signals Sa, Sb, Se, 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 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.
  • 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.
  • 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 relaxation charges for an acceleration along the first axis X and the incoming direction represented by the arrow in FIG. 2.
  • 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.
  • these four electrodes A, B, C, D are combined with the counter-electrode K.
  • 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.
  • each pair AK or B ⁇ K of electrode and counter-electrode receives a portion of effort in compression and a part of relaxation force which generates a cancellation of the electrical charges appearing on these pairs AK or BK of electrodes and counter-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,
  • 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.
  • the processing circuit 10 illustrated in FIG. .6 digitizes the measurement signals Sa, Sb, Se, Sd and ensures, for example, the processing of these digitized measurement signals Sa, Sb, Se, 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 Se and fourth Sd measurement signals
  • a sensitive signal Sz along the third axis 2 obtained from the sum of, for example, the first Sa, second Sb, third Se and fourth Sd measurement signals.
  • a set of correction coefficients H is advantageously determined during the calibration and is then assigned to each measurement signal Sa, Sb, Se, ... Sd, to compensate for orientation defects and the transverse effects as well as potentially all imperfections of realization of the sensor or its constituent piezoelectric material.
  • 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, 2.
  • the sensitive signals become for the example of four electrodes taken as an example:
  • n can be any greater than or equal to 3, ie:
  • transfer coefficients resulting from the combination of the correction coefficients H and the values of the correction gain G are thus determined during a calibration phase to compensate for defects in the realization of the sensor aimed mainly at the defects of geometry of the electrodes and counter-electrode and the lack of homogeneity of the material of the piezoelectric element.
  • the senor 1 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,... or other defects in the embodiment of the sensor, and with possibility of adjustment of the final sensitivities to normalized values.
  • This design is particularly interesting to guarantee excellent metrological quality while reducing the cost of the sensor by avoiding precise mechanical assembly.
  • the electrodes and the counter electrode have a circular sector profile.
  • the shape of the electrodes and the counter-electrode may be different while being made circular.
  • 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.

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Abstract

L'invention concerne un capteur d'accélération triaxial pour mesurer simultanément des forces d'accélération comportant : un élément piézoélectrique; une série d'électrodes (A, B, <b>C,</b>...) 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; Selon l'invention, un circuit de traitement assure la numérisation des signaux de mesure et le traitement des signaux de mesure numérisés pour délivrer des signaux sensibles selon les premier axe (X), le deuxième axe (Y) et le troisième axe (Z) à partir de la combinaison des signaux de mesure numérisés; le circuit de traitement déterminant lors d'une phase d'étalonnage des coefficients de transfert pour compenser les défauts de réalisation du capteur.

Description

CAPTEUR POUR MESURER DES FORCES D'ACCELERATION
SELON TROIS AXES
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.
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.
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 œuvre liée notamment aux conditions géométriques de l'assemblage des éléments à respecter.
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 trots axes et ne permet pas de supprimer les efforts transverses parasites.
Le document US 2002/014126 concerne un capteur de force et d'accélération permettant de mesurer simultanément des forces selon un premier axe, un deuxième axe et un troisième axe, perpendiculaires entre eux deux à deux. Ce capteur d'accélération comporte une série d'électrodes aménagées sur une face d'un élément sensible te! qu'un élément piézoélectrique ainsi qu'une contre-électrode aménagée sur une face opposée de cet élément piézoélectrique. Ces électrodes et cette contre-électrode sont reliées à un circuit de traitement permettant d'obtenir des signaux sensibles selon les trois axes à partir de la combinaison des signaux de mesure. Tel que cela apparaît clairement des Figures 6 et 7, le circuit de traitement prend en compte les signaux analogiques délivrés en effectuant exclusivement des sommes et des différences, ce qui confère au système une dépendance entière à la géométrie des électrodes, les voies associées à celles-ci devant présenter des sensibilités rigoureusement identiques et des conditions de symétrie parfaite.
Un tel document qui prévoit seulement un traitement analogique des signaux ne permet pas de compenser les défauts d'orientation et les effets transverses ainsi que potentiellement toutes les imperfections de réalisation du capteur.
Le document US 2004/027033 concerne également un capteur de mesures présentant les mêmes inconvénients que le capteur décrit par le document US 2002/014126.
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.
L'objet de l'invention vise à proposer un capteur d'accélération ne nécessitant pas une géométrie précise des électrodes et des contre- éiectrodes, ni même une homogénéité parfaite de la matière piézoélectrique.
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 ;
- les électrodes et la contre-électrode étant 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 ;
- 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.
Selon l'invention, 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 tels que :
Figure imgf000006_0001
avec T, un ensemble de coefficients de transfert affectés à chaque signal de mesure ;
- le circuit de traitement déterminant lors d'une phase d'étalonnage les coefficients de transfert T pour compenser les défauts de réalisation du capteur.
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 manère 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 ;
- 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.
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.
La Figure 1 est une vue en coupe élévation d'un exemple de réalisation d'un capteur d'accélération triaxiai conforme à l'invention, fonctionnant selon un mode de déformation en compression et comportant 4 paires d'électrodes.
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.
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.
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 et toujours dans l'exemple de 4 paires d'électrodes.
La Figure 5 est une vue en perspective de l'élément piézoélectrique mis en œuvre pour le capteur illustré à la Fig. 4.
La Figure 6 est un schéma synoptique illustrant le traitement des signaux du capteur d'accélération triaxial conforme à l'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.
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 l'élément 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.
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 tes signaux électriques Sa, Sb, Se, Sd, ... délivrés par les électrodes et la contre-électrode, comme cela sera expliqué dans la suite de la 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.
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 les électrodes A, B, C, D peuvent être réalisées de manière non symétrique.
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, Se, Sd dans l'exemple illustré. Typiquement, la contre-électrode est une référence commune, comme la masse.
Bien entendu, le nombre d'électrodes distribuées de manière circulaire autour de l'axe de révolution S peut être différent de quatre.
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.
Les Fîg. 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, Se, 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 2i 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 ia face cylindrique interne 2i dans l'exemple illustré) est aménagée pour recevoir la contre-électrode 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, Se, Sd dans l'exemple illustré.
Dans l'exemple illustré à la Fig. 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 le 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.
Les signaux de mesure Sa, Sb, Se, 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 signal 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.
Le circuit de traitement effectue ainsi un calcul numérique à l'aide d'un choix des signaux de mesure pour obtenir un signal sensible sur chacun des trois 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 tes charges positives de détente pour une accélération selon le premier axe X et le sens entrant représenté par la flèche à la 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.
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.
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,
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.
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.
Pour la bonne compréhension du principe, 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, Se, Sd et assure par exemple, le traitement de ces signaux de mesure numérisés Sa, Sb, Se, 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 Se et quatrième Sd signaux de mesure ; - un signal sensible Sz selon le troisième axe 2, obtenu à partir de la somme par exemple des premier Sa, deuxième Sb, troisième Se et quatrième Sd signaux de mesure.
Ainsi les signaux sensibles deviennent :
Figure imgf000014_0001
Dans ce cas de symétrie et géométrie parfaites, de simples additions et soustractions des signaux suffisent à restituer les accélérations axe par axe, ce qui peut être fait par de simples circuits analogiques. Tout repose alors sur la géométrie des électrodes et l'état de l'art propose de nombreuses configurations particulières.
Dans le cas de la présente invention, un ensemble de coefficients correcteurs H est avantageusement déterminé lors de l'étalonnage et est ensuite affecté à chaque signal de mesure Sa, Sb, Se, ... Sd, pour compenser les défauts d'orientation et les effets transverses ainsi que potentiellement toutes les imperfections de réalisation du capteur ou de sa matière piézoélectrique constitutive.
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, 2.
Ainsi, de façon plus générale, les signaux sensibles deviennent pour l'exemple de quatre électrodes pris à titre d'exemple :
Figure imgf000014_0002
La décomposition en deux matrices qui précède n'est en réalité présentée que pour la bonne compréhension et la notion de gain (ou de sensibilité) peut être plus simplement généralisée à une matrice de dimension 3 par n, n étant le nombre d'électrodes. Dans le cas général n peut être quelconque supérieur ou égal à 3, soit :
Figure imgf000015_0001
avec T, des coefficients de transfert résultant de la combinaison des coefficients correcteurs H et des valeurs du gain de correction G. Ces coefficients de transfert T sont ainsi déterminés lors d'une phase d'étalonnage pour compenser les défauts de réalisation du capteur visant principalement les défauts de géométrie des électrodes et contre-électrode et le défaut d'homogénéité de la matière de l'élément piézoélectrique.
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, ... 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.
Dans les exemples illustrés aux Fîg. 2 et 5, les électrodes et la contre-électrode présentent un profil de secteur circulaire. Bien entendu, la forme des électrodes et de la contre-électrode peut être différente tout en étant réalisée de manière circulaire.
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.

Claims

REVENDICATIONS
1 - 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 l'axe de révolution (S) ;
- une série d'électrodes (A, B, C, ...) aménagées sur une face de l'élément piézoélectrique ;
- une contre-électrode (K) aménagée sur une face de l'élément piézoélectrique opposée de celle pourvue des électrodes ;
- les électrodes (A, B, C, .,.) et la contre-électrode (K) étant 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 (Sa, Sb, Se, ...) ;
- un circuit de traitement (10) relié aux électrodes et à la contre-électrode pour traiter les signaux électriques de mesure (Sa, Sb, Se, ...) délivrés par les électrodes et la contre-électrode ;
caractérisé en ce que le circuit de traitement (10) assure la numérisation des 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 signal 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 tels que :
Figure imgf000017_0001
avec T, un ensemble de coefficients de transfert affectés à chaque signal de mesure (Sa, Sb, Se, ...) ;
- le circuit de traitement (10) déterminant lors d'une phase d'étalonnage les coefficients de transfert (T) pour compenser les défauts de réalisation du capteur.
2 - Capteur d'accélération triaxial selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (2) est monté en compression entre ie support (5) et la masse sismique (6) de manière que les accélérations mesurées soient converties en signaux de mesure (Sa, Sb, Se, ...) grâce à son mode de déformation longitudinale et en ce que l'élément piézoélectrique (2) 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.
- Capteur d'accélération triaxial selon la revendication 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, 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 présentant deux faces planes opposées reliées entre elles par des faces cylindriques interne (2î) et externe (2e) sur l'une desquelles les électrodes sont aménagées et sur l'autre desquelles est aménagée la contre-électrode.
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 î'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 triaxiai 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).
6 - Capteur d'accélération triaxiai selon l'une des revendications 1 à 5, 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 triaxiai selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément piézoélectrique (2) comporte un empilement de matériaux piézoélectriques.
8 - Capteur d'accélération triaxiai 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.
9 - Capteur d'accélération triaxiai 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.
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Citations (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
EP0316498A1 (fr) * 1987-11-09 1989-05-24 Vibro-Meter Sa Accéléromètre
US5531092A (en) * 1989-12-28 1996-07-02 Okada; Kazuhiro Device for moving a suspended weight body
US6038924A (en) 1997-12-22 2000-03-21 Research Foundation Of State Of New York Low frequency seismic accelerometer
US20020014126A1 (en) 1990-10-12 2002-02-07 Kazuhiro Okada Force detector and acceleration detector and method of manufacturing the same
US6347555B1 (en) * 1999-03-26 2002-02-19 Ngk Insulators, Ltd. Force sensor circuit
US20040027033A1 (en) 2002-08-08 2004-02-12 Schiller Peter J. Solid-state acceleration sensor device and method
EP2498051A2 (fr) * 2011-03-09 2012-09-12 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd Capteur d'inertie

Patent Citations (10)

* 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
EP0316498A1 (fr) * 1987-11-09 1989-05-24 Vibro-Meter Sa Accéléromètre
US5052226A (en) 1987-11-09 1991-10-01 Vibro-Meter Sa Accelerometer with piezoelectric element
US5117696A (en) 1987-11-09 1992-06-02 Vibro Meter Sa Biaxial accelerometer
US5531092A (en) * 1989-12-28 1996-07-02 Okada; Kazuhiro Device for moving a suspended weight body
US20020014126A1 (en) 1990-10-12 2002-02-07 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
US6347555B1 (en) * 1999-03-26 2002-02-19 Ngk Insulators, Ltd. Force sensor circuit
US20040027033A1 (en) 2002-08-08 2004-02-12 Schiller Peter J. Solid-state acceleration sensor device and method
EP2498051A2 (fr) * 2011-03-09 2012-09-12 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd Capteur d'inertie

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