Brevet FR2587497A1 — publié le 19870320

CAPTEUR D'ACCELERATION OU DE VIBRATION La présente invention a pour objet un capteur d'accélération ou de vibration. L'objet de l'invention est de fournir un cap- teur d'accélération ou de vibration ayant une structure particulièrement solide et simple, de conception simple et bon marché, ayant une bonne précision, d'installation facile et aisée. On y parvient selon l'invention au moyen d'un capteur caractérisé en ce qu'il comprend: une structure de support que l'on fixe sur le corps dont on désire mesu- rer l'accélération ou les vibrations, et qui comprend une plaque isolante qui est déformable de manière élastique par l'effet d'une accélération du corps; au moins une jauge de contrainte qui est fixée sur la plaque de façon à ce que, à l'usage, elle subisse des déformations cor- respondant de manière univoque aux déformations de la plaque, et des moyens électroniques reliés auxdites jauges et disposés de manière à fournir des signaux électriques de sortie représentatifs de leur variation en résistance. Selon une caractéristique supplémentaire du capteur selon l'invention, on peut fixer une masse sur la plaque de façon à augmenter son inertie et accroître sa déformation. Les caractéristiques et avantages supplémen- taires du capteur selon l'invention vont apparaître plus clairement à partir de la description détaillée qui suit, en référence aux dessins annexés, fournis à titre illus- tratif et nullement limitatif, dans lesquels: - La figure 1 est une vue en perspective d'un corps dont on désire mesurer l'accélération, ce corps étant muni d'un capteur selon l'invention, que l'on représente schématiquement à titre d'exemple; - - La figure 2 est un schéma de circuit élec- trique, partiellement sous forme fonctionnelle, du capteur selon l'invention; - Les figures 3 et 5 montrent deux réalisa- tions différentes de l'assemblage du capteur selon l'in- vention; - Les figures 4 et 6 montrent des circuits appropriés aux assemblages des figures 3 et 5; et - La figure 7 est une vue en coupe partielle d'un autre capteur selon l'invention. Si l'on se réfère à la figure 1, la référence 1 désigne un corps dont on désire mesurer l'accélération dans une direction prédéterminée. Ce corps est pourvu d'une plaque ou d'un substrat 2, par exemple en céra- mique, ici représentée avec une forme rectangulaire. Plus particulièrement, la plaque 2 est encastrée sur un de ses côtés dans le corps 1. Une jauge 3 est installée sur une surface de la plaque 2 en utilisant le procédé connu dit "de l'écran de soie". Des chemins conducteurs 4 et 5 sont également disposés sur cette surface et conduisent aux fils con- ducteurs 6 et 7 vers un circuit de traitement 8. Ce cir- cuit, comme on le représente figure 1, peut comprendre par exemple un circuit en pont 9 de type connu dans le- quel la jauge 3 constitue un côté. Le circuit 9 est relié à un amplificateur 10. Quand le corps 1 est soumis à une accélération, par exemple dans La direction indiquée par la flèche F1 sur la figure 1, la plaque 2 est soumise à une accéléra- tion dans la direction opposée, comme indiqué par la flèche F2, et se déforme selon une configuration du type représenté par les tirets sur la figure 1. La plaque 2 est ainsi déformée avec une intensité qui correspond à l'accélération du corps 1. Le résultat de La déformation de cette plaque 2 est une déformation correspondante de la jauge 3 et, grâce à ses caractéristiques piézoélec- triques, il s'ensuit une variation correspondante dans la résistance de cette jauge 3. Par conséquent, Le vol- tage du signal fourni à l'amplificateur 10 par le circuit en pont 9 varie et le signal de sortie de l'amplificateur varie également. Le signal de sortie du circuit 8 est ainsi directement lié à l'accélération à laquelle le corps 1 est soumis. On peut attacher une masse telle que celle représentée par M à la figure 1 à la plaque 2 de manière à accroître son inertie et ainsi augmenter ses déformations. Quoiqu 'une seule jauge soit représentée à titre d'exemple et schématiquement figures 1 et 2, il est clair qu'on pourrait en disposer deux ou plus sur la plaque 2 à des emplacements o les défor- mations de cette plaque sont particulièrement sensibles. Ainsi, comme le montre la figure 3, on peut fixer un couple de jauges 3 et 3' sur chacune des deux surfaces de la plaque 2 de la figure I: quand l'une d'entre elles est allongée et que l'autre est comprimée à la suite d'accélérations ou de vibrations, et que ces jauges sont disposées de façon appropriée dans un circuit, par exemple celui de la figure 4, les effets s'additionnent et le signal électrique obtenu pour une accélération donnée est plus important. La figure 5 montre un capteur selon l'inven- tion dans lequel la plaque 2 a ses deux extrémités encastrées dans le corps 1 dont les accélérations ou les vibrations sont à mesurer. Sur une des surfaces de la plaque 2, on fixe des jauges 3 au centre de cette plaque et des jauges 3' près de ses jonctions. Si la masse M est fixée au centre de l'autre surface de la plaque 2, une force F2 agissant dans la direc- tion représentée tend à déformer la plaque de la façon illustrée par les tirets, comprimant les jauges 3 et étendant les jauges 3'. Avec un circuit en pont représenté figure 6, on peut également de cette façon additionner les effets des déformations des jauges 3 et 3'. La plaque 2 peut être constituée d'un autre matériau que la céramique: elle peut être par exemple en acier, et les jauges peuvent alors être fixées sur des zones préalablement rendues isolantes dans La plaque, ou elles peuvent être préalablement déposées sur une surface isolante teLLe que La céramique, que L'on fixe ensuite sur la plaque. En outre, iL n'est pas nécessaire que la plaque 2 soit rectangulaire et iL est encore moins nécessaire pour elle d'être fixée uniquement sur une partie de son périmètre. La figure 3 montre une réa- lisation de l'invention dans LaqueLle La plaque 2 est circulaire et voit sa périphérie coincée entre deux moitiés de coques 11 et 12 délimitant un logement clos. Dans La représentation illustrée, la masse M optionnelle est de préférence fixée au centre de cette plaque en diaphragme et la ou les jauges doivent être bien entendu appliquées dans des endroits o les défor- mations sont particulièrement sensibles, c'est-à-dire au centre de ce diaphragme et à sa périphérie encastrée. Pour L'utilisation dans les conditions dans lesquelles on peut prévoir de très faibles forces sur la plaque, il peut être utile de réaliser Le vide dans le logement de façon à éviter l'amortissement dû à l'air, en plus du recours à une masse auxiliaire. Si par contre on peut s'attendre à des forces très élevées sur la plaque dans les conditions d'utilisa- tion, on peut alors avantageusement emplir ce logement d'un fluide amortissant tel que l'huile ou te fréon. Un c-apteur d'accélération selon l'invention peut être utilisé avantageusement pour la mesure d'accé- lération sur des véhicules à moteur individuels ou com- merciaux. On peut aussi l'utiliser pour la détection et la mesure de vibrations sur un véhicule à moteur roulant en terrain plus ou moins accidenté. Naturellement, le principe de L'invention reste reste compatible avec des modes de réalisation de forme générale et de détails très variables tout en demeurant dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Capteur d'accélération ou de vibration, caractérisé en ce qu'il comprend: - une structure de support (2, 11, 12) à fixer sur le corps (1) dont on souhaite mesurer l'accélération ou les vibrations, qui inclut une plaque (2) déformable de façon élastique par l'effet de l'accélération du corps (1); au moins une jauge (3) fixée sur la plaque (2) de façon à ce que, à l'usage, elle subisse des déformations qui correspondent de façon univoque aux déformations de La plaque (2); et - des moyens électroniques (8, 9, 10) reliés aux jauges (3) et disposés de manière à fournir des signaux électriques de sortie représentatifs de la variation de la résistance de ces jauges. 2. Capteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend une masse (M) fixée sur la plaque (2) de façon à accroître L'inertie et aug- menter les déformations de cette dernière. 3. Capteur selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure de support (11, 12) délimite un Logement étanche et sous vide, dans Lequel La plaque (2) est montée. 4. Capteur selon l'une quelconque des reven- dications I ou 2, caractérisé en de que la structure (11, 12) délimite un logement étanche aux liquides et conte- nant un liquide amortissant, et dans lequel la plaque (2) est montée. 5. Capteur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque (2) est en forme de diaphragme et fixée sur sa périphérie à La structure de support (11, 12). 6. Capteur selon l'une quelconque des reven- dications I à 5, caractérisé en ce que la plaque (2) est en céramique. 2587497. 7. Capteur seLon L'une queLconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que La structure de support comprend une plaque métaLLique sur LaqueLLe on dépose un revêtement de céramique portant La ou Les jauges (3) ou (3').