Généralités sur les accéléromètres

Généralités et principe de fonctionnement d’un accéléromètre.

Un accéléromètre mesure une accélération selon une ou plusieurs directions. Cette accélération est mesurée de manière indirecte en mesurant :

- soit le déplacement de la masse sismique du capteur (quelques µm).

- soit la force inertielle induite par l’accélération de la masse sismique du capteur.

Principales caractéristiques d’un accéléromètre :

  • Ses caractéristiques principales sont :

  • Sa pleine échelle : niveau mini et maxi d’accélération que le capteur est capable de mesurer 

  • Sa bande passante : plage de fréquence pour laquelle le capteur est utilisable (environ 1/3 de la fréquence de résonnance)

  • Sa sensibilité : le capteur « amplifie » t’il beaucoup l’accélération

  • Sa masse : doit être faible par rapport à la pièce sur laquelle se fait la mesure

  • Son nombre d’axes de mesure : généralement 1 ou 3 axes (plus rarement 2 axes)

  • Sa résistance à l’environnent : température, humidité, pollution, radiations ,etc… 

Application

- Choisir un bon accéléromètre c’est choisir l’accéléromètre qui convient à son application

- Les grandes familles d’applications sont la mesure de :

  • Chocs : Excitation haute fréquence/haut niveau d’accélération (plusieurs KHz avec des niveaux > 100g)

  • Vibration : Excitation moyenne fréquence (de quelques Hz à quelques KHz)

  • Mouvement : Excitation basse fréquence (jusqu’à quelques Hz) 

Choix d’une technologie

3 technologies sont principalement utilisées. Chacune ayant des points forts et des points faibles:

Piézorésistive  Piézoélectrique Capacitive


Accéléromètres Piézoélectriques

Principe physique : On mesure la force inertielle induite par la masse inertielle sur un cristal (élément piézoélectrique).

Principales caractéristiques :

  • Les plus utilisés pour la mesure de chocs moyens et de vibration

  • Grande bande passante mais ne passe pas le continu (0.2Hz-30KHz)

  • Plage de température disponible très grande pour les versions en « sortie charge » (- 200;+650°C), moins pour les versions IEPE cependant celles-ci sont moins sensibles aux parasites externes.

  • Taille très variable, adaptée à la configuration d’essai (0.2g pour le plus petit)

  • Technologie robuste, mature 

Accéléromètres Piézorésistifs

Principe physique : On mesure le déplacement de la masse inertielle à l’aide de jauges de déformations

Principales caractéristiques :

  • Faible sensibilité => idéal pour la mesure de chocs longue durée, beaucoup moins utilisé pour le test et mesure

  • Grande bande passante et passe le continu

  • Facile à conditionner (pont de jauges)

  • Faible tolérance à la surcharge mécanique (fragile)

  • Dérive notable en température

Accéléromètres capacitifs 

Principe physique : On mesure le déplacement de la masse inertielle en mesurant la variation de capacité entre deux électrodes

Principales caractéristiques : 

  • Grande sensibilité => idéal pour les mesures de déplacement ou vibrations basses fréquences

  • Bande passante limité mais passe le continu (0Hz-1KHz)

  • Peu de dérive en température

  • Technologie robuste (jusqu’à 20000g pour un 10 g d’EM)

  • Facile à conditionner et peu sensible aux parasites externes

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