FR2587497A1 - ACCELERATION OR VIBRATION SENSOR - Google Patents
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Abstract
CAPTEUR D'ACCELERATION OU DE VIBRATION COMPRENANT UNE STRUCTURE DE SUPPORT 2, 11, 12 A FIXER SUR LE CORPS 1 DONT ON SOUHAITE MESURER L'ACCELERATION OU LES VIBRATIONS, QUI INCLUT UNE PLAQUE 2 DEFORMABLE DE FACON ELASTIQUE PAR L'EFFET DE L'ACCELERATION DU CORPS 1; AU MOINS UNE JAUGE 3 FIXEE SUR LA PLAQUE 2 DE FACON A CE QU'ELLE SUBISSE DES DEFORMATIONS QUI CORRESPONDENT A CELLES DE LA PLAQUE 2; ET DES MOYENS ELECTRONIQUES 8, 9, 10 RELIES AUX JAUGES 3 ET DISPOSES DE MANIERE A FOURNIR DES SIGNAUX ELECTRIQUES DE SORTIE REPRESENTATIFS DE LA VARIATION DE LA RESISTANCE DE CES JAUGES.ACCELERATION OR VIBRATION SENSOR INCLUDING A SUPPORT STRUCTURE 2, 11, 12 TO BE FIXED ON THE BODY 1 WHICH WE WANT TO MEASURE THE ACCELERATION OR VIBRATIONS, WHICH INCLUDES A PLATE 2 DEFORMABLE ELASTICALLY BY THE EFFECT OF THE ACCELERATION OF THE BODY 1; AT LEAST ONE GAUGE 3 FIXED ON PLATE 2 SO THAT IT SUBJECTS DEFORMATIONS CORRESPONDING TO THOSE OF PLATE 2; AND ELECTRONIC MEANS 8, 9, 10 CONNECTED TO GAUGES 3 AND ARRANGED TO PROVIDE ELECTRICAL OUTPUT SIGNALS REPRESENTATIVE OF THE VARIATION OF THE RESISTANCE OF THESE GAUGES.
Description
CAPTEUR D'ACCELERATION OU DE VIBRATIONACCELERATION OR VIBRATION SENSOR
La présente invention a pour objet un capteur The present invention relates to a sensor
d'accélération ou de vibration.acceleration or vibration.
L'objet de l'invention est de fournir un cap- The object of the invention is to provide a 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 acceleration or vibration sensor having a particularly solid and simple structure, of simple and inexpensive design, having good precision, of installation
facile et aisée.easy and easy.
On y parvient selon l'invention au moyen d'un capteur caractérisé en ce qu'il comprend: une structure This is achieved according to the invention by means of a sensor characterized in that it comprises: a structure
de support que l'on fixe sur le corps dont on désire mesu- of support which is fixed on the body which one wishes to measure
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 r acceleration or vibration, and which comprises an insulating plate which is elastically deformable by the effect of an acceleration of the body; at least one strain gauge which is fixed on the plate so
à ce que, à l'usage, elle subisse des déformations cor- that, in use, it undergoes deformations 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 responding unequivocally to the deformations of the plate, and electronic means connected to said gauges and arranged so as to supply electrical output signals representative of their variation
en résistance.in resistance.
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 According to an additional characteristic of the sensor according to the invention, a mass can be fixed on the plate so as to increase its inertia and increase
sa déformation.its deformation.
Les caractéristiques et avantages supplémen- Additional features and benefits
taires du capteur selon l'invention vont apparaître plus the sensor according to the invention will appear more
clairement à partir de la description détaillée qui suit, clearly from the following detailed description,
en référence aux dessins annexés, fournis à titre illus- with reference to the accompanying drawings, provided by way of illustration
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 trative and in no way limitative, in which: - Figure 1 is a perspective view of a body whose acceleration is to be measured, this body being provided with a sensor according to the invention, which one
représente schématiquement à titre d'exemple; - represents schematically by way of example; -
- La figure 2 est un schéma de circuit élec- - Figure 2 is an electrical circuit diagram
trique, partiellement sous forme fonctionnelle, du capteur selon l'invention; stick, partially in functional form, of the sensor according to the invention;
- Les figures 3 et 5 montrent deux réalisa- - Figures 3 and 5 show two realizations
tions différentes de l'assemblage du capteur selon l'in- different sensor assembly according to the 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 vention; - Figures 4 and 6 show circuits suitable for the assemblies of Figures 3 and 5; and - Figure 7 is a sectional view
partielle d'un autre capteur selon l'invention. partial view of another sensor according to the 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 Referring to FIG. 1, the reference 1 designates a body whose acceleration is to be measured in a predetermined direction. This body is provided
d'une plaque ou d'un substrat 2, par exemple en céra- of a plate or of a substrate 2, for example of ceramic
mique, ici représentée avec une forme rectangulaire. mique, here represented with a rectangular shape.
Plus particulièrement, la plaque 2 est encastrée sur More particularly, the plate 2 is embedded on
un de ses côtés dans le corps 1.one of its sides in the body 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 A gauge 3 is installed on a surface of the plate 2 using the known process known as "the silk screen". Conductive paths 4 and 5 are also
disposés sur cette surface et conduisent aux fils con- arranged on this surface and lead to the wires
ducteurs 6 et 7 vers un circuit de traitement 8. Ce cir- ductors 6 and 7 to a treatment circuit 8. This circuit
cuit, comme on le représente figure 1, peut comprendre cooked, as shown in Figure 1, can include
par exemple un circuit en pont 9 de type connu dans le- for example a bridge circuit 9 of a type known in the-
quel la jauge 3 constitue un côté. Le circuit 9 est relié which gauge 3 constitutes one side. Circuit 9 is connected
à un amplificateur 10.to an amplifier 10.
Quand le corps 1 est soumis à une accélération, par exemple dans La direction indiquée par la flèche F1 When the body 1 is subjected to an acceleration, for example in the direction indicated by the arrow F1
sur la figure 1, la plaque 2 est soumise à une accéléra- in FIG. 1, the plate 2 is subjected to an acceleration
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 tion in the opposite direction, as indicated by the arrow F2, and deforms according to a configuration of the type represented by the dashes in FIG. 1. The plate 2 is thus deformed with an intensity which corresponds to the acceleration of the body 1. The result of the deformation of this plate 2 is a corresponding deformation of
la jauge 3 et, grâce à ses caractéristiques piézoélec- gauge 3 and, thanks to its piezoelectric characteristics
triques, il s'ensuit une variation correspondante dans triques, there follows a corresponding variation in
la résistance de cette jauge 3. Par conséquent, Le vol- the resistance of this gauge 3. Consequently, the vol-
tage du signal fourni à l'amplificateur 10 par le circuit en pont 9 varie et le signal de sortie de l'amplificateur tage of the signal supplied to the amplifier 10 by the bridge circuit 9 varies and the output signal of the amplifier
varie également.also varies.
Le signal de sortie du circuit 8 est ainsi directement lié à l'accélération à laquelle le corps 1 The output signal from circuit 8 is thus directly linked to the acceleration at which body 1
est soumis.is subject.
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 A mass such as that shown by M in FIG. 1 can be attached to plate 2 so as to increase its inertia and thus increase
ses déformations.its deformations.
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 Although a single gauge is shown by way of example and diagrammatically in Figures 1 and 2, it is clear that two or more could be available.
plus sur la plaque 2 à des emplacements o les défor- more on plate 2 in places where they are deformed
mations de cette plaque sont particulièrement sensibles. This plate is particularly sensitive.
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 Thus, as shown in FIG. 3, one can fix a pair of gauges 3 and 3 ′ on each of the two surfaces of the plate 2 of FIG. I: when one of them is elongated and the other is compressed as a result of accelerations or vibrations, and these gauges are appropriately arranged in a circuit, for example that of FIG. 4, the effects add up and the electrical signal obtained for a
accélération donnée est plus important. given acceleration is more important.
La figure 5 montre un capteur selon l'inven- Figure 5 shows a sensor according to the invention.
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 tion in which the plate 2 has its two ends embedded in the body 1 whose accelerations or vibrations are to be measured. On one of the surfaces of the plate 2, gauges 3 are fixed in the center of
cette plaque et des jauges 3' près de ses jonctions. this plate and 3 'gauges near its junctions.
Si la masse M est fixée au centre de l'autre surface If the mass M is fixed in the center of the other surface
de la plaque 2, une force F2 agissant dans la direc- of plate 2, a force F2 acting in the direction
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 tion shown tends to deform the plate as illustrated by the dashes, compressing the gauges 3 and extending the gauges 3 '. With a bridge circuit shown in FIG. 6, it is also possible in this way to add the effects of deformation of the gauges 3
et 3'.and 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 The plate 2 can be made of a material other than ceramic: it can for example be made of steel, and the gauges can then be fixed on zones previously rendered insulating in the plate, or they can be previously deposited on an insulating surface. such as ceramic, which is fixed
ensuite sur la plaque.then on the plate.
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 In addition, iL is not necessary for the plate 2 to be rectangular and iL is even less necessary for it to be fixed only on a
partie de son périmètre. La figure 3 montre une réa- part of its perimeter. Figure 3 shows a rea-
lisation de l'invention dans LaqueLle La plaque 2 est circulaire et voit sa périphérie coincée entre deux Reading of the invention in LaqueLle Plate 2 is circular and has its periphery wedged between two
moitiés de coques 11 et 12 délimitant un logement clos. shell halves 11 and 12 defining an enclosed housing.
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 In the illustration illustrated, the optional mass M is preferably fixed in the center of this diaphragm plate and the gauge (s) must be
bien entendu appliquées dans des endroits o les défor- of course applied in places where they are deformed
mations sont particulièrement sensibles, c'est-à-dire au particularly sensitive, that is to say
centre de ce diaphragme et à sa périphérie encastrée. center of this diaphragm and its embedded periphery.
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, For use in conditions in which very low forces can be expected on the plate, it may be useful to create a vacuum in the housing so as to avoid damping due to air,
en plus du recours à une masse auxiliaire. in addition to the use of an auxiliary mass.
Si par contre on peut s'attendre à des forces If on the other hand we can expect forces
très élevées sur la plaque dans les conditions d'utilisa- very high on the plate under the conditions of use
tion, on peut alors avantageusement emplir ce logement tion, we can then advantageously fill this housing
d'un fluide amortissant tel que l'huile ou te fréon. a damping fluid such as oil or freon.
Un c-apteur d'accélération selon l'invention A c-accelerator according to the invention
peut être utilisé avantageusement pour la mesure d'accé- can be used advantageously for measuring access
lération sur des véhicules à moteur individuels ou com- leration on individual or combined motor vehicles
merciaux. On peut aussi l'utiliser pour la détection et la mesure de vibrations sur un véhicule à moteur roulant mercial. It can also be used for detecting and measuring vibrations on a vehicle with a rolling motor
en terrain plus ou moins accidenté. in more or less uneven terrain.
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 Naturally, the principle of the invention remains compatible with embodiments of general shape and very variable details while remaining
dans le cadre de l'invention.in the context of the invention.
Claims (7)
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