Brevet FR2174718A1 — publié le 19731019

La présente invention se rapporte à un accéléromètre et concerne plus particulièrement un accéléromètre linéaire à un seul axe adapté à produire un signal de sortie électrique proportionnel à une accélération d'entrée. On connaît dejà des accéléromètres de ce genre et qui comprennent généralement une masse pendulaire ayant une partie mobile qui porte un transducteur de déplacement et un dispositif électromagnétique de rappel. La masse se déplace sous l'action d'une accélération entre deux aimants espacés portant les éléments fixes du transducteur et elle engendre un signal de sortie qui active le dispositif de rappel, lequel ramène la masse pendulaire à une position neutre. Le signal qui traverse ainsi le circuit est proportionnel à l'accélération. Toutefois, dans ces appareils, le signal de sortie n'est généralement pas linéaire par suite des variations des propriétés mécaniques et magnétiques des aimants, ainsi que des pièces polaires et des bobines auxquelles ils sont as sociés. De plus, aucun moyen ntest prévu pour fixer ou régler les facteurs d'échelle de ces accéléromètres et pour compenser les variations transitoires de ces facteurs dues aux changements des conditions ambiantes. En conséquence, l'un des buts de la présente invention est de fournir un accéléromètre du type ci-dessus qui peut être réglé de manière à obtenir un signal de sortie directement proportionnel aux accélérations d'entrée. Un autre but de l'invention est d'apporter un accéléromètre de ce type dans lequel le facteur d'échelle peut être réglé et où les variations transitoires de ce facteur d'échelle peuvent être compensées. A cette fin, l'invention apporte un accéléromètre qui comprend au moins un aimant, un pendule normalement aligné à proximité de cet aimant et qui est adapté à se déplacer par rapport à celui-ci sous l'actiond'une accélération, des moyens pour engendrer un signal en réponse à ce mouvement, des moyens pour créer un flux magnétique en réponse à ce signal afin de réagir avec le flux magnétique produit par ledit aimant, de manière à réa ligner ledit pendule et des moyens pour régler le niveau du flux magnétique produit par ledit aimant D'autres caractéris.iques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une coupe verticale à travers un accéléromètre conforme à l'invention;; - la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne II-II de la figure 1; et, - la figure 3 est un schéma de principe du circuit utilisé dans l'accéléromètre de l'invention. En se référant plus particulièrement aux figures 1 et 2, on voit un accéléromètre conforme à la présente invention qui est désigné en son entier par la référence 10 et qui comprend une enveloppe 12 dans laquelle sont disposées deux pièces polaires extérieures 14 et 16 et deux pièces polaires intérieures 18 et 20. Ces pièces polaires sont circulaires et chacune a, en coupe, une forme en U. Deux aimants 22 et 24 sont montés respectivement entre les pièces polaires 14 et 18 et entre les pièces polaires 16 et 20, chacun. de ces aimants étant adapté à émettre un flux magnétique qui traverse sa pièce polaire extérieure et qui revient, à travers l'intervalle d'air ou l'entrefer séparant ses pièces polaires, à la pièce polaire intérieure correspondante, de la manière habituelle. Un pendule 26 comporte une partie de base fixée dans l'enveloppe 12 et une partie flexible décolletée 28 qui lui permet d'osciller entre les pièces polaires 18 et 20, dans la direction indiquée par une flèche sur la figure 1, sous l'action des accélérations. Une carcasse 30 s'étend autour des pièces polaires 18 et 20 et est fixée à l'extrémité supérieure du pendule 26 de manière à osciller avec celui-ci. Une bobine secondaire ou de détection 32 est montée dans cette carcasse et se déplace avec le pendule par rapport à deux bobines primaires fixes 34 et 36 supportées respectivement dans les pièces polaires 18 et 20. Deux bobines de rappel 38 et 40, formées par un fil continu, sont enroulées autour de la carcasse 30 afin de constituer un moyen pour ramener cette dernière et, par conséquent, le pendule, à leur position neutre de la manière suivante Les bobines primaires 34 et 36 sont alimentées en courant électrique par une source extérieure, de sorte que quand la bobine mobile 32 se déplace entre celles-ci sous l'action d'une accélération, une tension électrique est induite dans cette dernière bobine.Le courant résultant est appliqué aux bobines de rappel 38 et 40 par une boucle d'asservissement, qui sera décrite plus en détail par la suite, ce courant étant proportionnel à l'accélération. La direction et l'intensité du flux magnétique résultant engendré par les bobines de rappel 38 et 40 sont telles que ce flux réagit avec celui des aiments 22 et 24 pour ramener le pendule 26 à une position neutre. En accord avec la particularité principale de la présente invention, deux bobines supplémentaires 42 et 44 sont disposées respectivement autour des aimants 22 et 24 et sont montées en série avec les bobines de rappel 38 et 40 dans la boucle d'asservissement mentionnée ci-dessus afin de régler le niveau du flux magnétique des aimants 22 et 24.Ce réglage permet de corriger les défauts de linéarité du signal de sortie dus à des variations des propriétés mécaniques et magnétiques des aimants, des pièces polaires et des bobines et qui ont pour conséquence que le flux produit par l'un des aimants est différent de celui produit par l'autre Le circuit associé de l'accéléromètre de la présente invention est représenté sur la figure 3 et comprend une source électrique alternative 50 qui alimente les bobines primaires 34 et 36 en série au moyen de conducteurs 52, 54 et 56. Un amplificateur 60 relie la bobine secondaire 32 aux bobines de rappel 38 et 40 par des conducteurs 62, 64, 66 et 68. La bobine de compensation 42 est en série avec les bobines de rappel 38 et 40 et l'intensité du courant d'alimentation de la bobine 42 est réglée au moyen d'une résistance de dérivation 70, branchée en parallèle sur cette bobine. Un instrument de mesure 72 est interposé entre l'amplificateur 60 et le réseau de compensation, aux bornes d?une résistance 74, afin de fournir une indication de l'intensité du courant circulant dans le circuit, courant qui est proportionnel à l'accélération. En conséquence, on voit qu'il suffit d'agir sur la résistance de dérivation 70 pour ajuster l'intensité du courant circulant dans la bobine 42, ce qui, de son côté, règle l'intensité du flux magnétique traversant l'entrefer entre les pièces polaires 14 et 18 afin de corriger les défauts de linéarité du signal de sortie résultant des variations des propriétés magnétiques de l'aimant 22, des pièces polaires 14 et 18 et de la bobine 34. Il est bien évident que la bobine 44 pourrait être reliée au même circuit, à la place de la bobine 42, comme le suggèrent les lignes en tirets de la figure 3, dans le cas où on désirerait régler le flux magnétique circulant dans l'entrefer entre les pièces polaires 16 et 20, de la même manière que cidessus. Les bobines de compensation 42 et 44 peuvent aussi être utilisées pour fixer et régler les points de fonctionnement des aimants 22 et 24 en faisant passer un grand courant continu provenant d'une source extérieure, dans l'une ou l'autre bobine. Ainsi, l'intensité du flux magnétique traversant les entrefers peut être augmentée jusqu'à la saturation sans avoir recours à d'autres dispositifs. I1 est à noter que du fait que l'intensité du courant nécessaire pour fixer et régler le niveau du flux magnétique par les bobines de compensation 42 et 44 est très supérieure à celle nécessaire pour compenser les erreurs de linéarité, la procédure de correction de linéarité décrite ci-dessus ne provoque pas un changement permanent du niveau du flux magnétique dans les entrefers. Etant donné que les courants électriques peuvent être réglés avec une très grande précision et du fait que la proximité des bobines de compensation se traduit par un effet très sensible sur le niveau du flux magnétique, on dispose ainsi d'un moyen précis à la fois pour fixer et pour régler le niveau de ce flux dans ltentrefer. En conséquence, le facteur d'échelle de l'accéléromètre, qui est directement proportionnel à ce niveau de flux, peut être réglé avec une très grande précision. I1 convient également de noter que les changements des conditions ambiantes, par exemple les changement rapides de température, modifient le niveau du flux magnétique et l'entrefer d'une manière différente quand ces changements sont relativement lents, en raison des délais inhérents aux dispositifs physiques. Ces délais peuvent être simulés électriquement par des réseaux constitués par des composants électriques, tels que des résistances et des condensateurs, et qui sont compensés d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple représenté et décrit sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS l.- Accéléromètre caractérisé en ce qu'il comprend au moins un aimant, un pendule normalement aligné à proximité de cet aimant et qui est adapté à se déplacer par rapport à celui-ci sous l'action d'une accélération, des moyens pour engendrer un signal en réponse à ce mouvement, des moyens pour créer un flux magnétique en réponse à ce signal afin de réagir avec le flux magnétique produit par ledit aimant de manière à réaligner ledit pendule, et des moyens pour régler le niveau du flux magnétique produit par ledit aimant. 2.- Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux aimants espacés pour former un intervalle ou un entrefer, ledit organe mobile étant normalement aligné dans ce dernier. 3.- Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer un signal en réponse audit mouvement comprennent un transducteur fixe par rapport audit organe mobile et par rapport audit aimant. 4.- Accéléromètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit trznsducteur a la forme d'un premier conducteur bobiné qui est fixe par rapport audit organe mobile et d'un second conducteur bobiné fixe par rapport audit aimant et parcouru par un courant électrique, ce qui fait que ledit mouvement du premier conducteur y induit une tension. 5.- Accéléromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour créer un flux magnétique comprennent au moins une bobine formée par ledit organe mobile et qui est adaptée à conduire un courant proportionnel audit signal. 6.- Accéléromètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour créer un flux magnétique comprennent un troisieme conducteur bobiné porté par ledit organe mobile et qui est en série avec le premier conducteur bobiné. 7.- Accéléromètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour régler le niveau du flux magnétique comprennent un quatrième conducteur électrique bobiné autour dudit aimant et qui est en série avec le premier et le troisième conducteurs. 8.- Accéléromètre selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une résistance variable branchée en parallèle sur le quatrième conducteur et qui est adaptée à régler le courant circulant dans celui-ci. 9.- Accéléromètre selon la revendication 7, caractérisé en ce que le qua trième conducteur électrique est adapté à être relié une source électrique extérieure afin de régler le point de fonctionnement dudit aimant et, par conséquent, le facteur d'échelle dudit accéléromètre.