Brevet FR2863709A1 — publié le 20050617

La présente invention concerne un capteur dé rotation inertiel à résonateur vibrant. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On connaît des capteurs de rotation inertiels comprenant un résonateur vibrant, que celui-ci soit une cloche vibrante ou un quapason, associé à des transducteurs définissant une paire de voies de commande et une paire de voie de détection. Dans les capteurs existants, chacune des voies est reliée à une chaîne de traitement 10.qui lui est dédiée, de sorte qu'en raison de différences de performances entre les composants formant la chaîne de traitement il existe une anisotropie de traitement sur les différentes voies. Cette anisotropie se traduit par une dérive du capteur par une accumulation d'erreurs de phase et de gain lors de la mise en uvre du capteur. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un capteur de rotation inertiel à résonateur vibrant minimisant les dérives liées à la mise en uvre du capteur. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un capteur de rotation inertiel comprenant un résonateur vibrant associé à des transducteurs définissant une paire de voies de commande et une paire de voies de détection, un organe de multiplexage des voies de chaque paire de voies, et une chaîne de traite-ment unique associée à chaque organe de multiplexage. On élimine ainsi l'anisotropie de traitement de chacune des paires de voies de sorte que les performances du capteur sont améliorées. De préférence le capteur comporte un organe de multiplexage unique associant les deux paires de voies à une unité de traitement unique. On supprime ainsi non seulement l'anisotropie au sein d'une paire de voies mais également l'anisotropie entre la commande et la détection de sorte que les performances du capteur se trouvent encore améliorées. Selon encore un autre aspect de l'invention, l'unité de traitement réalise des temps de relaxation sé- parant des temps d'action de façon qu'au moins un temps d'action de détection soit précédé d'un temps de relaxation. On minimise ainsi la diaphonie entre la commande et la détection. De préférence, tous les temps d'action sont séparés par des temps de relaxation. On assure ainsi une décorrélation optimale des différents temps d'action. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation non limitatifs de l'in- vention en relation avec les figures ci-jointes parmi lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation du capteur selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique analogue à celle de la figure 1 d'un second mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le capteur de rota- tion inertiel comprend de façon connue en soi un résonateur vibrant 1 symbolisé sur la figure par une cloche vibrante bien que le résonateur vibrant puisse également avoir d'autres formes notamment une forme de quapason. Le résonateur vibrant 1 est associé à des transducteurs dé- finissant une paire de voies de commande Cl, C2 et une paire de voies de détection Dl, D2. Bien que chaque voie soit représentée sur la figure par un seul bloc, chaque voie comporte généralement plusieurs transducteurs. En particulier dans le cas d'une cloche vibrante chaque voie comporte en général au moins deux transducteurs formés par des entrefers entre une couche métallique portée par la cloche vibrante et des électrodes disposées en regard du bord de la cloche vibrante, tandis que dans un capteur comportant un quapason, chaque voie comporte généralement quatre transducteurs piézo-électriques. Selon le premier mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 1, chaque paire de voies est associée à un organe de multiplexage 2, plus précisément un démultiplexeur pour les voies de commande Cl, C2 et un multiplexeur pour les voies de détection Dl, D2. Chaque organe de multiplexage 2 est relié à une chaîne de traitement 3. La chaîne de traitement 3 associée aux voies de commande Cl, C2 élabore un signal de commande multiplexé qui est transmis au démultiplexeur 2 correspondant tandis que la chaîne de traitement 3 associée aux voies de détection Dl, D2 assure un démultiplexage du signal reçu du multiplexeur 2 et un traitement de celui-ci pour élaborer un signal de traitement numérique. Les chaînes de traite-ment 3 sont reliées à une unité de traitement 4 qui as- sure une exploitation des signaux de détection pour cal-culer les mouvements auxquels le capteur est soumis et une élaboration des signaux de commande ainsi que des signaux de cadencement des organes de multiplexage. Selon un aspect de l'invention, le multiplexage est de préférence effectué en séparant les temps d'action de commande et les temps d'action de détection et en séparant les temps d'action eux-mêmes par des temps de relaxation. De préférence, chaque cycle généré par l'unité de traitement comprend des temps d'action de commande sur chaque voie de commande suivis de temps d'action de détection sur chaque voie de détection. Si l'on symbolise par cl un temps d'action sur la première voie de commande, par c2 un temps d'action sur la seconde voie de commande, par dl un temps d'action sur la première voie de détection, par d2 un temps d'action sur la seconde voie de détection et par r un temps de relaxation, chaque cycle comporte donc de préférence la séquence cl-r-c2-r dl-r-d2-r qui assure une réduction optimale des diaphonies tant entre les voies de commande entre elles ou les voies de détection entre elles qu'entre les voies de commande et les voies de détection. On notera à ce propos que les temps d'action et de relaxation n'ont pas forcé-ment la même durée. Typiquement, on peut prévoir des temps d'action de commande de 50 s, des temps de détec- tion de 120 gs et des temps de relaxation de 2 gs qui permettent d'obtenir une diaphonie inférieure à 10-6. La figure 2 illustre un mode de réalisation préféré de l'invention dans lequel les transducteurs Cl-Dl et C2-D2 fonctionnent alternativement en commande et en détection en étant associés à un organe de multiplexage 5 unique pour l'ensemble des voies de commande et de détection. L'organe de multiplexage 5 assure alternativement un démultiplexage des signaux de commande et un multiplexage des signaux de détection. Dans ce cas l'organe de multiplexage unique 5 est relié à une unité de traitement unique 6 comportant de préférence une chaîne de traite-ment 15 permettant à la fois d'élaborer le signal de commande et d'analyser le signal de détection. A cet effet, dans le mode de réalisation préféré, la chaîne de traite- ment 15 comprend une branche de commande 7 comportant un convertisseur numérique/analogique 8 ayant un gain k qui transforme un signal de commande numérique u en signal de commande analogique f donné par l'expression f = ku. Le signal f est alternativement transmis par l'intermédiaire d'une borne 16 aux transducteurs Cl-Dl et C2-D2 pendant les temps d'action de commande cl, c2 du capteur. Le circuit de traitement comporte par ailleurs une branche de détection 9 comprenant une borne d'entrée 17 qui reçoit alternativement des signaux des transducteurs Cl-Dl et C2-D2 lors des phases de détection dl, d2 du capteur. La borne d'entrée 17 est reliée à l'entrée sommatrice d'un amplificateur de charge 14 qui transforme un signal de courant i en signal de tension. La branche de détection 9 comporte en outre un organe correcteur 10 ayant un gain très élevé assimilable à un gain infini, suivi d'un convertisseur analogique/numérique 11. La branche de détection 9 est associée à la branche de commande 7 par des interrupteurs 12 pour former une boucle de réaction qui est ouverte pendant les temps d'action de commande et fermée pendant les temps d'action de détection. La boucle de réaction comporte en outre un composant 13 assurant une division par l'impédance équivalente du circuit et relié à la borne inverse de l'amplificateur de charge 14 de sorte que le signal y recueilli à la sortie de la branche de détection est représentatif de l'équation y = zi/k où i représente l'intensité détectée par le capteur. On constate que l'erreur de gain introduite lors de la commande par le gain k du comparateur se trouve ainsi éliminée lors de la détection, ce qui permet d'améliorer la performance du capteur et de minimiser l'erreur de phase sur la commande de quadrature du capteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- tion tel que défini par les revendications. En particulier, on peut utiliser un organe de multiplexage unique 5 comme décrit en relation avec la figure 2 mais en associant néanmoins cet organe de multiplexage unique à des transducteurs séparés pour les voies de commande et pour les voies de détection. Bien que le cycle de traitement ait été décrit selon un mode de mise en uvre préféré comportant un temps de relaxation entre chaque d'action, on peut égale-ment réaliser des cycles un peu moins performants mais diminuant néanmoins la diaphonie entre la commande et la détection en prévoyant seulement un temps de relaxation entre les séquences de temps d'action de commande et les séquences de temps d'action de détection, par exemple, en utilisant la même notation que précédemment, selon des séquences cl-c2-r-dl-d2 ou cl-r-dl-c2-r-d2. REVENDICATIONS 1. Capteur de rotation inertiel comprenant un résonateur vibrant (1) associé à des transducteurs définis- sant une paire de voies de commande (Cl, C2) et une paire de voies de détection (Dl, D2), caractérisé en ce qu'il comporte un organe de multiplexage (2; 5) des voies de chaque paire de voies, et une chaîne de traitement unique (3; 14) associée à chaque organe de multiplexage (2; 5). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de traitement (4; 6) générant des temps de relaxation (r) séparant des temps d'action (cl, c2, dl, d2) de façon qu'au moins un temps d'action de détection (dl, d2) soit précédé d'un temps de relaxation (r). 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de traitement (4, 6) génère des cycles comprenant des temps d'action de commande (cl, c2) sur chaque voie de commande (Cl, C2) suivis de temps d'action de détection (dl, d2) sur chaque voie de détection (Dl, D2). 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que tous les temps d'action sont séparés par des temps de relaxation. 5. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de multiplexage unique (5) associant les deux paires de voies à une unité de traite-ment unique (6). 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de traitement (6) comporte une chaîne de traitement (15) comprenant une branche de commande (7) comportant un convertisseur numérique/analogique (8) et une branche de détection (9) comportant un organe correc- teur de gain très élevé (10) associé à un convertisseur analogique/numérique (11), et des moyens (12, 13, 14) pour associer la branche de commande (7) à la branche de détection (9) selon une boucle de réaction. 7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé 5 en ce que les voies de commande et les voies de détection comprennent des transducteurs communs (Cl-Dl, C2-D2).