Brevet FR2912815A1 — publié le 20080822

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de calibration d'un capteur passif en fonctionnement. Dans le domaine de la calibration des capteurs il est connu de réaliser des mesures de test hors fonctionnement. Ces mesures procèdent, en déconnectant le capteur de son environnement, par exemple avant son intégration, et en le soumettant à une sollicitation d'amplitude connue S et en mesurant le résultat obtenu M. Ainsi, sur la base d'au moins un couple de valeurs (S, M), il est possible de déterminer une fonction de correction ou de calibration. Une fonction de calibration simple souvent employée est une fonction affine où la grandeur correspondant à la mesure M est égale à m = a *S +b , avec a et b réels, a étant encore dénommé gain ou facteur d'échelle et b étant encore dénommé offset ou décalage. Cependant, il n'est pas toujours possible ou souhaitable de déconnecter le capteur de son environnement d'utilisation. Or certains composants de la chaîne de mesure peuvent voire leur caractéristiques internes varier au cours de l'utilisation, provoquant des variations non souhaitée de la fonction de calibration. Il est donc souhaitable de pouvoir calibrer un capteur, en cours d'utilisation, in situ. A cet effet l'invention propose un procédé de calibration d'un capteur comprenant une cellule de mesure produisant un signal brut et connectée à un conditionneur traitant ledit signal brut pour produire un signal de mesure, comprenant les étapes suivantes : a) injection d'un signal de référence connu, en amont du composant suspect, b) observation du signal de mesure M résultant, c) détermination de la fonction de calibration par identification à partir d'au 25 moins un couple de valeurs, d) application de cette fonction de calibration pour corriger les mesures ultérieures. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur est un accéléromètre piézoélectrique utilisé comme détecteur de cliquetis pour un moteur à explosion. 30 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les étapes a) à d) sont exécutées à des instants, indiqués par un paramètre système, où la cellule de mesure n'est pas utilisée. Un avantage de l'invention est de permettre la calibration d'un capteur in situ, sans le déconnecter. 35 Un autre avantage de l'invention est de permettre de détecter globalement toutes les perturbations quelles qu'en soient les causes. 2 D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 représente un exemple de câblage d'un capteur muni d'un dispositif de calibration selon l'invention. La figure 1 illustre, un capteur passif comprenant classiquement une cellule de mesure 1 comprenant au moins un élément sensible réagissant à une sollicitation physique pour produire un signal brut. Ce signal brut est transmis à un conditionneur 2 comprenant les composants nécessaires au traitement dudit signal brut. Ce traitement réalise par exemple une amplification, un filtrage ou une conversion du signal brut issu de la cellule de mesure 1. Ce traitement du signal produit un signal de mesure M. Le conditionneur 2 comprend au moins un composant 7 suspecté de perturber le signal. Cette perturbation peut être en gain et/ou en offset. Cette perturbation peut provenir d'une instabilité du composant 7 dans le temps ou d'une dérive fonction de la température. Il peut s'agir encore d'une dispersion entre composants du même type, en fonction de leur date de fabrication. Ce composant s'intercale entre un bloc amont 3 et un bloc aval 3' du conditionneur 2. Le procédé de calibration selon l'invention comprend les étapes suivantes : a) injection d'un signal de référence S connu, en amont du composant 20 suspect 7, b) observation du signal de mesure M résultant, c) détermination de la fonction de calibration par identification à partir d'au moins un couple de valeurs (S, M), d) application de cette fonction de calibration pour corriger les mesures 25 ultérieures. Le signal S injecté est choisi tel que le signal s issu du bloc amont 3 soit négligeable devant le signal S. Ainsi la superposition du signal S injecté avec ledit signal s négligeable peut être considérée égale au signal S. Selon un autre mode de réalisation, le procédé est appliqué à un instant 30 particulier où la valeur s du signal issu de la cellule de mesure via le bloc aval 3, est connue. Le reste du procédé est alors déroulé en considérant en entrée le signal somme S + s. Connaissant le contenu du bloc aval 3' il est possible de déterminer le signal que l'on devrait observer en sortie M en présence d'un composant 7 parfait. Est ainsi 35 déterminée par comparaison la perturbation occasionnée par ledit composant 7. En considérant un ou plusieurs couples de valeurs (S, M) il est possible d'identifier la perturbation induite par le composant 7 et ainsi la fonction de calibration à appliquer pour 3 corriger ladite perturbation. A titre illustratif, le capteur peut être un capteur capacitif passif, tel un accéléromètre piézoélectrique, du type utilisé comme détecteur de cliquetis pour un moteur à combustion interne. Dans ce cas le bloc aval 3' comprend en série un gain, un filtre passe bande, un redresseur et un intégrateur. Ces éléments sont typiquement numériques et le composant critique 7 est un convertisseur analogique numérique, introduisant essentiellement un offset. Une tension constante S, injectée en amont dudit convertisseur 7, qui s'additionne le cas échéant à une tension s provenant du bloc amont 3, subit un offset dans ledit convertisseur 7. Ce signal est ensuite modifié par les composants du bloc aval 3'. Le signal M est mesuré en sortie. Pour être dans des conditions répétables, la mesure peut avantageusement être effectuée toujours au même angle moteur par exemple 30 TDC (30 après le "Top Dead Center" ou "Point Mort Haut" en Français). En fonction du signal M mesuré en sortie, connaissant les caractéristiques des composant du bloc aval 3', connaissant la valeur du signal S injecté, et le cas échant le signal s issu de la cellule de mesure 1, l'homme du métier sait déterminer l'offset induit par le convertisseur analogique digital 7. Ledit offset est ensuite utilisé pour corriger la mesure finale M en mode nominal (hors procédé de calibration). L'exécution du procédé de calibration est avantageusement améliorée par la présence de deux conditions. Il est préférable d'une part que la cellule de mesure 1 ne soit pas sollicitée durant le procédé. Ainsi le signal s issu du bloc amont 3 reste négligeable devant le signal injecté S et n'évolue pas pendant l'exécution du procédé, afin de ne pas perturber ledit procédé. Cette première condition est par exemple déterminée par un paramètre système en provenance d'un superviseur qui indique que le capteur et donc la cellule de mesure 1 ne sont pas utilisés. Une autre alternative est que le signal s reste constant et de valeur s connue pendant l'exécution du procédé. Ainsi dans le cas du détecteur de cliquetis envisagé, un superviseur moteur peut indiquer l'absence de sollicitation (absence de cliquetis) dans certaines conditions de fonctionnement : moteur au ralenti, moteur en phase de coupure d'injection, etc. Dans ces phases la cellule de mesure 1 non sollicitée produit un signal quasi nul ou du moins négligeable devant un signal injecté S ou encore dont la valeur est connue. D'autre part, le signal de mesure M étant directement perturbé, par l'injection du signal de référence S le signal de mesure M ne doit pas être considéré pour sa fonction principale d'indicateur de cliquetis, durant l'exécution du procédé. Ceci peut être réalisé, en utilisant le même paramètre système en provenance d'un superviseur pour inhiber le signal de mesure M. Un module exploitant le signal de mesure M nominal peut 4 ainsi être commandé pour ignorer le signal de mesure M pendant qu'est exécuté le procédé de calibration. Ainsi dans le cas du détecteur de cliquetis, une valeur du signal de mesure M indiquant le cas échéant un cliquetis, ne doit pas être interprétée comme tel, pendant 5 l'exécution du procédé, mais au contraire être ignorée. L'invention concerne encore un dispositif de calibration en fonctionnement d'un capteur, apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'un des modes de réalisation précédents. Un tel dispositif est avantageusement le circuit de mesure/conditionnement nominal, complété par un générateur de signal S et sa connexion permanente audit 10 circuit. Le dispositif comprend encore un moyen d'identification de la fonction de calibration. Le dispositif comprend encore une interface système avec un superviseur indiquant quand il est possible de réaliser la calibration sans être perturbé et sans perturber le système. REVENDICATIONS 1. Procédé de calibration d'un capteur comprenant une cellule de mesure (1) produisant un signal brut et étant connectée à un conditionneur (2) comprenant au moins un composant (7) suspecté de présenter des caractéristiques variables, ledit conditionneur (2) traitant ledit signal brut pour produire un signal de mesure (M), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) injection d'un signal de référence (S) connu, en amont du composant suspect (7), b) observation du signal de mesure (M) résultant, c) détermination de la fonction de calibration par identification à partir d'au 10 moins un couple de valeurs (S, M), d) application de cette fonction de calibration pour corriger les mesures ultérieures. 21 Procédé selon la revendication 1, où le capteur est un accéléromètre piézoélectrique utilisé comme détecteur de cliquetis pour un moteur à explosion. 15 3/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, où les étapes a) à d) sont exécutées à des instants, indiqués par un paramètre système, où la cellule de mesure (1) n'est pas utilisée. 4/ Dispositif de détection de défaillance en fonctionnement d'un capteur, caractérisé en ce qu'il est apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 3.