Brevet FR2919067A1 — publié le 20090123

La présente invention concerne un procédé de me-sure d'une accélération au moyen d'un accéléromètre vibrant piézo-électrique et le dispositif de mesure correspondant. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On connaît des dispositif de mesure d'accélération comprenant un accéléromètre vibrant comportant une cellule piézo-électrique ayant une électrode d'excitation reliée à un organe de commande d'excitation et une élec- trode de détection reliée à un calculateur d'accélération, la cellule piézo-électrique étant associée à une boucle de régulation de la commande d'excitation à une fréquence de résonance de la cellule piézo-électrique. On sait également que le signal de sortie dont l'amplitude est utilisée pour calculer l'accélération est non seulement l'image de la capacité de la cellule piézo-électrique mais est également influencée par des caractéristiques parasites notamment une capacité parasite résultant du câblage ou une résistance parasite résultant d'un défaut d'isolement. Ces caractéristiques électriques parasites varient non seulement d'un dispositif à un autre mais varient également au cours du temps. Actuellement, les caractéristiques électriques parasites sont compensées de façon forfaitaire de sorte qu'il n'est tenu compte ni des variations entre différents dispositifs ni des variations dans le temps de ces caractéristiques électriques parasites pour un même dis-positif. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif permettant de compenser de façon précise au moins une caractéristique électrique parasite. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un procédé de mesure d'une accélération au moyen d'un accéléromètre vibrant comprenant une cellule vibrante piézo-électrique, le procédé comportant les étapes d'exciter la cellule vibrante au moyen d'un signal d'excitation à une fréquence de résonance de la cellule vibrante, et de calculer une valeur de l'accélération à partir d'un signal de détection résultant du signal d'ex-citation, et d'exciter en outre la cellule vibrante avec un signal d'excitation de correction à une fréquence de correction différente de la fréquence de résonance, d'ex- traire du signal de détection un signal de correction représentatif d'une caractéristique électrique à corriger et de combiner le signal de correction avec le signal de détection d'une façon réduisant la caractéristique électrique à corriger. Ainsi, étant donné qu'à une fréquence différente de la fréquence de résonance, le signal de détection à une faible composante résultant de la capacité de la cellule, le signal de correction extrait à une fréquence différente de la fréquence de résonance peut être consi- déré comme représentatif des seules caractéristiques électriques parasites de sorte que la correction peut être effectuée par une simple soustraction du signal de correction. Selon une version avantageuse de l'invention, la fréquence de correction est proche de la fréquence de résonance. On s'assure ainsi que les caractéristiques électriques à corriger telles que détectées à la fréquence de correction sont voisines de celles détectées à la fréquence de résonance. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le signal de correction est extrait par une démodulation du signal de détection à la fréquence de correction. Selon encore un autre aspect de l'invention, on propose un dispositif de mesure d'une accélération corn- portant un accéléromètre vibrant comprenant une cellule vibrante piézo-électrique ayant une électrode d'excitation recevant un signal de commande d'excitation à une fréquence de résonance de la cellule vibrante, et une électrode de détection associée à une boucle de régula- tion permettant d'extraire un signal de détection représentatif d'une accélération à laquelle le dispositif est soumis, et au moins une boucle de correction comprenant des moyens pour extraire à une fréquence de correction différente de la fréquence de résonance un signal de cor- rection représentatif d'une caractéristique électrique à corriger, et des moyens pour combiner le signal de cor-rection avec le signal de détection à la fréquence de résonance d'une façon réduisant la caractéristique à corriger. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré non limitatif de l'invention en relation avec la figure unique ci-jointe qui est une représentation schématique du dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure, le dispositif selon l'invention comporte un accéléromètre vibrant comprenant une cellule vibrante piézo-électrique 1 sur laquelle sont fixées une électrode d'excitation 2 et une électrode de détection 3. La cellule vibrante piézo-électrique 1 peut être de façon connue en soi composée de deux éléments de cellule piézo-électriques montés en opposition de sensi- bilité aux accélérations. Dans le mode de réalisation illustré, l'électrode de détection 3 est reliée à l'entrée directe d'un additionneur 4 dont la sortie est reliée à un filtre passe-bande 5. La sortie du filtre passe-bande 5 est reliée d'une part à un calculateur d'accélération 6 et d'autre part à une boucle de régulation principale 7, une première boucle de correction 8 et une deuxième boucle de correction 9. La boucle de régulation principale 7 comporte un démodulateur synchrone 10 à une fréquence de ré- sonance f0 de la cellule vibrante 1. Un organe de régulation 11 a une entrée reliée au démodulateur 10 et une entrée recevant une consigne de commande d'amplitude CA (f0), et une sortie reliée à un correcteur proportionnel intégral 12. La sortie du correcteur proportionnel inté- gral 12 est reliée à une entrée d'un modulateur 13 dont la deuxième entrée est reliée à la sortie du filtre passe-bande 5. La sortie du modulateur 13 est reliée au calculateur d'accélération 6 et à une entrée directe d'un additionneur 14 dont une deuxième entrée directe reçoit un signal de commande d'amplitude CA(f1) à une première fréquence de correction f1 différente de la fréquence de résonance f0, et une troisième entrée directe reçoit un signal de commande à une seconde fréquence de correction f2 différente de f0 et de f1. De préférence f1 et f2 en- cadrent la fréquence f0 et de préférence encore f1 et f2 présentent le même écart par rapport à f0 c'est-à-dire que f1 et f2 sont de la forme f1 = fO+Af et f2 = f0-Af. . La sortie de l'additionneur 14 est reliée à l'électrode d'excitation 2. La cellule vibrante 1 est donc excitée simultanément par un signal de commande d'amplitude à la fréquence de résonance f0 et des signaux de commande d'amplitude aux fréquences de correction f1 et f2 différentes de la fréquence de résonance f0. La première boucle de correction 8 comporte en parallèle un démodulateur synchrone 15 à la première fréquence de correction f1 et un démodulateur synchrone 15a à la seconde fréquence de correction f2. Les sorties des démodulateurs 15 et 15a sont reliées à l'entrée d'un moyenneur 25 qui effectue la moyenne des signaux reçus des démodulateurs 15 et 15a. La sortie du moyenneur 25 est reliée à l'entrée d'un organe de régulation 16 dont une deuxième entrée reçoit une consigne de régulation, ici une régulation à zéro. La sortie de l'organe de régulation 16 est reliée à un correcteur proportionnel inté- gral 17 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un modulateur 18 dont une seconde entrée est reliée à la ligne d'alimentation de l'électrode d'excitation 2. La sortie du modulateur 18 est reliée à une entrée inverseuse de l'additionneur 4. La seconde boucle de correction 9 comporte un organe 19 de déphasage à n/2 qui peut indifféremment être organe dérivateur ou un organe intégrateur, relié en parallèle à un démodulateur synchrone 20 à la fréquence de correction f1 et à un démodulateur synchrone 20a à la se- conde fréquence de correction f2. Les sorties des démodulateurs 20 et 20a sont reliées à l'entrée d'un moyenneur 26 dont la sortie est reliée à un organe de régulation 21 ayant une entrée recevant une consigne de régulation, ici une régulation à zéro. La sortie de l'organe de régula- tion 21 est reliée à un correcteur proportionnel intégral 22 dont la sortie est reliée à une entrée d'un modulateur 23 ayant une seconde entrée reliée à la ligne d'alimentation de l'électrode d'excitation 2 et dont la sortie est reliée à un organe 24 de déphasage à n/2 qui assure une remise en phase du signal de correction avant son appli- cation à une entrée inverseuse de l'additionneur 4. Lors du fonctionnement, le démodulateur 10 effectue une extraction du signal principal à la fréquence de résonance f0 et la boucle de régulation 7 assure un main- tien du signal d'excitation principal à la consigne de commande d'amplitude CA(fO) qui est fournie à l'électrode d'excitation 2. La boucle de régulation 8 assure une extraction aux fréquences de correction f1 et f2 d'un signal de cor- rection qui est représentatif des résistances parasites. La boucle de régulation 9 effectue une extraction aux fréquences de correction f1 et f2 d'un signal qui, en raison de son déphasage par le déphaseur 19, est représentatif des capacités parasites. L'extraction à deux fréquences de correction différentes permet d'assurer une correction même si l'un des paramètres parasites (résistance et/ou capacité) ne peut pas être corrigé à l'une des fréquences de correction en raison d'une insensibilité de la cellule à l'une des fréquences de correction pour le paramètre considéré. Les moyenneurs présentent l'intérêt de ramener la correction à la même amplitude que le signal parasite dans le cas où la cellule est sensible aux deux fréquences de correction. Afin que l'image des caractéristiques parasites soit aussi proche que possible de la composante correspondante du signal de détection pour que les effets résiduels de ces caractéristiques parasites soient le plus faible possible à la sortie de l'additionneur 9, il est souhaitable que les fréquences de correction f1 et f2 soient aussi proche que possible de la fréquence de résonance f0 tout en présentant un écart suffisant pour que la composante du signal de correction résultant de la capacité de la cellule vibrante proprement dite soit faible par rapport à cette même composante dans le signal de dé- tection à la fréquence de résonance f0. A titre d'exemple, pour une fréquence de résonance f0 de 70 kHz le pro-cédé donne d'excellents résultats avec des signaux de correction f1 et f2 présentant avec f0 des écarts de fréquence de 10 kHz. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus et on peut y appor- ter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'invention ait été il- lustrée avec un dispositif assurant une correction des capacités parasites et des résistances parasites, on peut prévoir un dispositif de correction comportant seulement l'une ou l'autre de ces corrections. Bien que dans le mode de mise en oeuvre illustré la détermination des signaux de correction soit effectuée simultanément à la détermination du signal principal en superposant une commande d'amplitude à la fréquence de résonance et des commandes d'amplitude aux fréquences de correction, on peut également réaliser l'invention en prévoyant un multiplexage dans le temps des signaux de commande d'amplitude à la fréquence de résonance f0 et aux fréquences de correction f1 et f2, le signal de cor-rection soustrait du signal de détection étant alors le dernier signal obtenu dans la boucle de correction. Bien que l'invention ait été illustrée avec des extractions à deux fréquences de correction présentant le même écart par rapport à la fréquence de résonance f0, on peut effectuer une extraction à des fréquences de correction présentant des écarts différents avec la fréquence de résonance, ou encore effectuer une extraction à une seule fréquence de correction. Bien que la boucle de correction avec déphasage de 7t/2 ait été illustrée avec un organe de déphasage commun 19 en amont des démodulateurs 20 et 20a, il est éga- lement possible, en particulier lorsque la correction est effectuée à une seule fréquence, de monter l'organe de déphasage en aval du démodulateur 20. De même l'organe de déphasage 24 peut être monté en amont du modulateur 23. Bien que l'invention ait été illustrée avec le calculateur 6 relié d'une part à la sortie du modulateur 13 et d'autre part à la sortie du filtre passe bande 5 on peut également relier le calculateur 6 seulement,t à l'un ou l'autre de ces éléments. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure d'une accélération au moyen d'un accéléromètre vibrant comportant une cellule vi- brante piézo-électrique (1), le procédé comportant les étapes d'exciter la cellule vibrante au moyen d'un signal d'excitation à une fréquence de résonance (f0) de la cellule vibrante et de calculer une valeur de l'accélération à partir d'un signal de détection résultant du signal d'excitation, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'exciter en outre la cellule vibrante avec un signal d'excitation de correction à une fréquence de correction (f1, f2) différente de la fréquence de résonance (f0), d'extraire du signal de détection un signal de correction représentatif d'une caractéristique électrique à corriger et de combiner le signal de correction avec le signal de détection d'une façon réduisant la caractéristique électrique à corriger. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de correction (fi) est proche de la fréquence de résonance (f0). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de correction est extrait par une dé-modulation à la fréquence de correction (fi). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'effectuer un déphasage à n/2 du signal de détection. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal d'excitation à la fréquence de réso- nance (f 0) et à la fréquence de correction (f1) sont su- perposés. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes d'extraire des signaux de correction à deux fréquences de correction différentes. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux fréquences de correction (fi, f2) en-cadrent la fréquence de résonance (f0). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fréquences de correction présentent un même écart (Af) par rapport à la fréquence de résonance (f0). 9. Dispositif de mesure d'une accélération comportant un accéléromètre vibrant comprenant une cellule vibrante piézo-électrique (1) ayant une électrode d'exci- tation (2) recevant un signal de commande d'excitation (CA(f0)) à une fréquence de résonance de la cellule vibrante (1) et une électrode de détection (3) associée à une boucle de régulation (7) permettant d'extraire un signal de détection représentatif d'une accélération à la- quelle le dispositif est soumis, au moins une boucle de correction (8, 9) comprenant des moyens (15, 20) pour ex-traire à une fréquence de correction (f1) différente de la fréquence de résonance (f0) un signal de correction représentatif d'une caractéristique électrique à corri- ger, et des moyens (4) pour combiner le signal de correction avec le signal de détection à la fréquence de résonance d'une façon réduisant la caractéristique à corriger. 10. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que la boucle de correction (8, 9) comporte un démodulateur (15, 20) à la fréquence de correction (f1). 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une boucle de correction (8) du signal directement extrait à la fréquence de correction. 12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une boucle de correction comportant un déphase de n/2 du signal extrait à la fréquence de correction. 13. Dispositif selon la revendication 11 et la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte une10 boucle de correction directe (8) et une boucle de correction avec déphasage (9) montées en parallèle et toutes les deux raccordées à des entrées inverseuses d'un additionneur (4). 14. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les boucles de correction comportent des organes d'extraction (15, 15a ; 20, 20a) à des fréquences de corrections (f1 ; f2) différentes montés en parallèle.