Capteurs inertiels : Servo-Inclinomètres & servo-accéleromètres
Un capteur inertiel de type servo-inclinomètre est un accéléromètre linéaire utilisé dans le champ de gravité terrestre (± 1 g).
Cet capteur inertiel est composé d’une masse inertielle (pendule) qui est:
- articulée autour d’une barre de torsion
- asservie en position par l’intermédiaire d’un moteur couple inductif dont le courant de rappel est proportionnel à l’accélération appliquée.
Cette technologie permet d’obtenir des inclinomètres très sensibles (< 0,5 seconde d’arc), sans hystérésis, avec une précision de l’ordre du 1.10-4 de l’étendue de mesure et enfin, une dynamique importante.
Afin d’obtenir une très bonne résistance à l’environnement (chocs, vibrations), l’élément sensible est flotté dans l’huile.
L’utilisation d’une barre de torsion supprime les problèmes d’usure.
La boucle d’asservissement est réalisée en technologie hybride.
Tous ces éléments confèrent une fiabilité très élevée au capteur.
La gamme des capteurs inertiels de type servo-inclinomètres MEGGITT (Sensorex) a subi, avec succès, les tests définis dans les normes les plus sévères.
Capteurs inertiels MEMS
Meggitt (Sensorex) s’appuie largement sur les nouvelles technologies mises à sa disposition par des partenaires fiables et pérennes ; c’est pourquoi les éléments sensibles de nombreux capteurs sont conçus en technologie silicium micro-usinée appellée aussi MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
C’est le cas des inclinomètres et accéléromètres de la série SX46000 et dérivés ainsi que des gyromètres intégrés dans nos centrales inertielle
Cellule Accéléromètrique :
L’élément sensible des inclinomètres/ accéléromètres est composé d’une masse sismique suspendue entre 2 charnières solidaires de deux électrodes fixes ; sous l’effet d’une accélération, la masse se déplace et engendre une variation de capacité différentielle. Un circuit ASIC détecte cette variation et la convertit en une tension analogique proportionnelle à l’accélération appliquée.
Un micro-contrôleur gère la programmation du gain, de l’offset et la correction de la non-linéarité.
Cellule Gyrométrique :
L’élément sensible des capteurs inertiels de type gyromètres silicium est composé d’un anneau circulaire micro-usiné, suspendu par 8 bras équidistants.
Cet anneau est excité à sa fréquence de résonance grâce à un oscillateur asservi et au champ magnétique généré par un aimant placé au centre de l’anneau. Des détecteurs judicieusement placés autour de l’anneau mesurent la tension induite dans l’anneau.
A l’état statique, cette tension est nulle mais lorsqu’une vitesse angulaire est appliquée au capteur et sous l’influence des forces de Coriolis, la tension induite mesurée augmente mais est annulée par une tension en opposition de phase générée par une boucle d’asservissement. Cette tension injectée est proportionnelle à la vitesse angulaire appliquée au capteur inertiel.