Brevet FR2113834A1 — publié le 19720630

La présente invention concerne un instrument pour mesurer 1*accélération, notament un accéléromètre à axe linéaire pour fournir un signal de sortie électrique proportionnel à l'accélération d'entrée. Les accéléroaètresà axe unique sont bien connus et comportent en général 5 une masse oscillante ou masse témoin, qui supporte un convertisseur de déplacement et un dispositif à couple électromagnétique et qui est adaptée à pivoter le long d'un axe, en réponse à l'accélération. La masse oscille entre une paire d'aimants espacés qui supportent les éléments fixes du convertisseur et qui engendrent un signal de sortie pour actionner le dispositif à couple ëlectroma-gnétique, remettant ainsi la masse oscillante à une position neutre. Le signal qui traverse le circuit est proportionnel à l'accélération. Toutefois, dans ces appareils, le signal de sortie n'est pas souvent linéaire, par suite des propriétés mécaniques et magnétiques changeantes des aimants, de leurs pièces polaires et des bobines associées. De plus, il n'y a 15 pas aoyen de mettre au point de façon précise, de régler les facteurs d'échelle des accêlêromètres, ou de compenser les changements transitoires des facteurs d'échelle, par suite de changements dans l'environnement. En outre, dans ces appareils, il faut une combinaison de calibrages mécaniques et électriques pour régler avec précision le ralentissement ou le retard associés aux accêlêromètres. 2° En conséquence, un but de la présente invention est de fournir un accélé romètre du type mentionné ci-dessus, qu'on peut régler, de sorte que le signal de sortie soit proportionné d'une manière linéaire aux accélérations d'entrée. Un autre but de la présente invention est de fournir un accéléromètre du type mentionne ci-dessus, dans lequel on peut régler le facteur d'échelle de 25 1*accéléromètre. Encore un autre but de la présente invention est de fournir un accéléromètre du type mentionné ci-dessus dans lequel on peut régler mécaniquement d'une manière précise le ralentissement imposé à la masse témoin. Afin d'atteindre ces buts, un accéléromètre conforme à la présente inven- 30 tion comprend un organe mobile monté dans une enveloppe, un moyen de référence pour établir une position de repère pour ledit organe mobile, par rapport à un axe de coordonnée, ledit organe mobile étant adapté à se déplacer par rapport audit moyen de référence, en réponse à des accélérations le long dudit axe, un moyen de produire un signal proportionnel avec ledit déplacement, un moyen pour 35 imprimer audit organe mobile une force proportionnelle à la grandeur dudit signal, de manière à réaligner ledit organe mobile par rapport audit moyen deréférence, un moyen pour régler la valeur de la force par unité dudit signal,et un moyen tiour régler l'alignement dudit oigane mobile par rapport au moyen Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-dessous à 40 titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente une vue en plan de 1'accéléromètre de la présente invention ? 71 29358 2 2113834 - la figure 2 représente une vue en coupe transversale selon la ligne 2-2 de la figure 1; et - la figure 3 représente une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la figure 1. 5 En référence aux figures 1 et 2 du dessin, 1'accéléromètre de la présen te invention comprend une enveloppe supérieure 10 et une enveloppe inférieure 12 qui comportent des rebords à ouvertures pour fixer l'assemblage à une plateforme, à un véhicule ou autre. La figure 2 montre que l'enveloppe supérieure 10 s'emboîte dans l'enveloppe inférieure 12, un joint d'étanchéité en forme 10 de bague 14 étant prévu entre elles. Une masse témoin, en forme de balancier, formée par une plaque circulaire plate 16 d'une épaisseur relativement faible et comportant un rebord 18 qui s'étend autour de sa circonférence extérieure, est montée dans l'enveloppe par l'intermédiaire d'un assemblage d'articulation monobloc à flexion comprenant 15 une partie cylindrique 20 dont une extrémité s'applique contre la partie inférieure de l'enveloppe supérieure 10, une partie rétrécie 22 solidaire de la partie cylindrique 20, et un élément de liaison 24 reliant la partie rétrécie 22 au rebord 18. Une vis de montage 26 est vissée dans l'enveloppe supérieure, vis dont la tête s'applique contre la partie cylindrique 20 de l'assemblage 20 d'articulation à flexion pour le montage du balancier 16 dans l'enveloppe. Deux fils électriques bobinés 2Z& et 281) sont enroulés autour de la circonférence extérieure du rebord 18 et deux pièces polaires en forme de disque à rebord 30 et 32 sont montées dans l'enveloppe, très proches du balancier 16. Les pièces polaires 30 et 32 sont attirées magnétiquement par'une paire de 25 bagues magnétiques 34 et 36, contre lesquelles elles s'appliquent, les bagues magnétiques 34 et 36 s'étendant respectivement entre les pièces polaires 30 et 32 et une paire de plaques magnétiques de couverture 38 et 40. Un espace magnétique est compris entre les parties à rebord des pièces polaires 30 et 32 et les surfaces intérieures correspondantes des plaques de 30 couverture 38 et 40, une paire d'anneaux d'écartement non-magnétiques 42 et 44 remplissant une partie des espaces. Une couche conductive recouvre les deux surfaces du balancier 16, de façon à former deux plaques de capacité référencées globalement en 50 et 52. Chacune de ces plaques coopère avec les pièces polaires 30 et 32, respec-35 tivement, pour former une capacité électrique de manière classique. Deux vis de shunt 54 et 56 sont vissées respectivement dans des ouvertures des plaques de couverture 38 et 40, de sorte que leur position axiale puisse être réglée afin de régler le parcours des lignes de force établi par les bagues magnétiques 34 et 36 et passant respectivement par les pièces polaires 40 30 et 32 et les plaques de couverture 38 et 4G» 71 29353 3 2113834 Deux manchons de compensation de température 58 et 60 s'étendent dans la paroi intérieure des bagues magnétiques 34 et 36 pour shunter une partie du flux magnétique des bagues pour des fins qui seront décrites plus tard. En référence à la figure 3, le rebord 18 du balancier 16 comporte une 5 saillie 18a. en forme de doigt qui supporte un aimant permanent 62. Une vis de réglage 64 en acier magnétique est vissée dans l'enveloppe supérieure 10 et supporte deux aimants permanents 66 et 68, dont chacun s'étend perpendiculairement à l'aimant 62. La vis de réglage 64 peut tourner par rapport à l'enveloppe supérieure, de façon à effectuer des degrés différents d'interaction 10 de flux magnatique entre chacun des aimants 66 et 68 et l'aimant 62, pour contrôler l'attraction magnétique entre la vis et le balancier 16, compensant ainsi avec précision et uniquement par un moyen mécanique le retard imposé au balancier• En fonctionnement, le balancier 16 pivote autour de la partie rétrécie 15 22 en réponse aux accélérations dans les deux sens le long d'un axe vertical, comme on le voit sur la figure 2. Ce mouvement modifie la capacitance de chacun des condensateurs formés respectivement par les plaques 50 et 52 et leurs pièces polaires 30 et 32, ce signal étant directement proportionnel à l'accélération et pouvant être directement lu. Les bobines de couple électromagné-20 tique 28a_ et 28b sont également connectées dans un circuit avec les condensateurs mentionnés ci-dessus, de sorte que le mouvement mentionné modifie le niveau du courant des bobines de couple électromagnétique et, partant, l'interaction entre le flux magnétique émis par ces dernières et les bagues magnétiques 34 et 36 dans l'espace compris entre les parties à rebord des pièces po-25 laires 30 et 32 et les parties correspondantes des plaques de couverture 38 et 40.L'arrangement est tel que l'interaction susmentionnée fait retourner le balancier 16 à une position neutre ou à une position intermédiaire des pièces polaires 30 et 32, l'interaction étant contrôlée avec précision au moyen des vis de shunt 54 et 56. De plus, on peut régler le retard ou le ralentissement 30 imposé sur le balancier 16 avec précision pour les fins d'étalonnage en tournant la vis de réglage magnétique 64 pour modifier la réaction magnétique entre les aimants 66 et 68 et l'aimant 62. Dans le cas d'un changement du flux magnétique des bagues magnétiques 34 et 36 par suite de modifications de température, ce qui détruirait norma-35 lement l'étalonnage de l'appareil, les manchons de compensation de température 58 et 60 ont pour effet de compenser la modification de flux. Comme on l'a indiqué ci-dessus, les manchons 58 et 60 sont disposés de façon à shunter ordinairement une partie du flux magnétique des aimants 34 et 36, et on choisit la matière des manchons pour que le degré de shunt varie avec la température 40 pour compenser les variations du flux magnétique des aimants par suite des 71 29358 4 2113834 fluctuations de température. Par exemple, si la quantité de flux magnétique des aimants 34 et 36 diminue par suite d'une augmentation de la température, on choisit la matière des manchons 58 et 60, de sorte que la quantité de flux shuntée par les manchons diminue en réponse à l'augmentation de la température. Par conséquent, l'effet résultant se traduit en une densité de flux stable dans les espaces magnétiques entre les parties à rebord des pièces polaires 30 et 32 et les parties correspondantes des plaques de couverture 38 et 40. 71 29358 5 2113834 REVENDICATIONS 1. Accéléromètre, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe, un organe mobile monté dans ladite enveloppe, un moyen de référence pour établir une position de repère pour ledit organe mobile par rapport à un axe de coor- 5 donnée, ledit organe mobile étant apte à se déplacer par rapport audit moyen de référence en réponse aux accélérations le long dudit axe, un moyen pour produire un signal proportionnel audit déplacement, un moyen pour imprimer une force audit organe mobile en proportion avec la grandeur dudit signal, de manière à réaligner l'organe mobile par rapport audit moyen de référence, un 10 moyen pour régler l'amplitude de la force par unité dudit signal, et un moyen pour régler l'alignement dudit organe mobile par rapport audit moyen de référence. 2. Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de référence comprend un moyen magnétique disposé dans ladite enveloppe 15 et placé, par rapport audit axe, à proximité dudit organe mobile. 3. Accéléromètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de génération d'un signal comprend au moins une plaque fixe disposée près dudit organe mobile, plaque qui forme un condensateur électrique avec au moins une partie dudit organe mobile, et un moyen pour établir un circuit électrique 20 comprenant ledit condensateur, ledit mouvement dudit moyen mobile étant apte à modifier la capacitance dudit condensateur. 4. Accéléromètre selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce qu'il comprend une bobine montée sur ledit organe mobile et connectée dans ledit circuit électrique pour créer un flux magnétique en réponse audit signal 25 pour l'interaction avec le flux magnétique produit par ledit moyen magnétique pour établir ladite force. 5. Accéléromètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de réglage de ladite force comprend un moyen de shunt qui coopère avec ledit moyen magnétique et qui est adapté à contrôler le flux magnétique effec- 30 tif dudit moyen magnétique. 6. Accéléromètre selon les revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que ledit moyen de réglage du retard dudit organe mobile comprend un premier aimant supporté par ledit moyen mobile, et un deuxième aimant disposé dans ladite enveloppe et adapté à coopérer avec le premier aimant, la position d'un des 35 aimants étant réglable par rapport à l'autre afin de faire varier le degré de • ladite interaction. 7. Accéléromètre selon les revendications 2 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de compensation des fluctuations de flux magnétique dudit moyen magnétique par suite de changements de température. 8. Accéléromètre selon la revendication 15 caractérisé en ce ^ue ledit organe :