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FR3145616A1 - Accelerometer comprising a mass and an acceleration-sensitive device associated with the mass - Google Patents

Accelerometer comprising a mass and an acceleration-sensitive device associated with the mass Download PDF

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FR3145616A1
FR3145616A1 FR2301139A FR2301139A FR3145616A1 FR 3145616 A1 FR3145616 A1 FR 3145616A1 FR 2301139 A FR2301139 A FR 2301139A FR 2301139 A FR2301139 A FR 2301139A FR 3145616 A1 FR3145616 A1 FR 3145616A1
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FR
France
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elastically deformable
force
accelerometer
connecting device
deformable connecting
Prior art date
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Application number
FR2301139A
Other languages
French (fr)
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FR3145616B1 (en
Inventor
Aurélien FOUGERAT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sercel SAS
Original Assignee
Sercel SAS
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Publication date
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Abstract

L'invention concerne un accéléromètre comportant un support (2), une masse sismique (1) à laquelle est associé un capteur d’accélération qui présente au moins un axe de sensibilité d’accélération (As), la masse sismique étant susceptible d'être soumise à une force induite par une accélération à mesurer, et à une force statique, telle que la force de pesanteur ou une force d’inertie ; un dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, qui relie la masse sismique (1) au support (2). L’accéléromètre comprend aussi un système de butée (5) fixe, et un dispositif de butée mobile (34) qui est fixé au dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, ou qui forme partie du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, et un système de déplacement (4) configuré pour déplacer le dispositif de butée mobile (34) contre le système de butée (5) fixe, de manière à déformer élastiquement le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable pour appliquer une force de rappel (FR) à la masse sismique (1). Figure pour l’abrégé : Fig.2 The invention relates to an accelerometer comprising a support (2), a seismic mass (1) with which an acceleration sensor is associated which has at least one acceleration sensitivity axis (As), the seismic mass being capable of being subjected to a force induced by an acceleration to be measured, and to a static force, such as the force of gravity or a force of inertia; an elastically deformable connecting device (3), which connects the seismic mass (1) to the support (2). The accelerometer also comprises a fixed stop system (5), and a movable stop device (34) which is fixed to the elastically deformable connecting device (3), or which forms part of the elastically deformable connecting device (3), and a displacement system (4) configured to move the movable stop device (34) against the fixed stop system (5), so as to elastically deform the elastically deformable connecting device (3) to apply a restoring force (FR) to the seismic mass (1). Figure for abstract: Fig.2

Description

Accéléromètre comprenant une masse et un dispositif sensible à l’accélération associé à la masseAccelerometer comprising a mass and an acceleration-sensitive device associated with the mass DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne de manière générale les accéléromètres. L’invention concerne plus particulièrement les accéléromètres miniaturisés sensibles à la pesanteur ou plus généralement à toute force statique. Plus spécifiquement, l'invention est utile pour les accéléromètres de type système micro-électromécanique, encore appelé MEMS (Micro Electro Mechanical Systems en anglais).The present invention relates generally to accelerometers. The invention relates more particularly to miniaturized accelerometers sensitive to gravity or more generally to any static force. More specifically, the invention is useful for accelerometers of the micro-electromechanical system type, also called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems in English).

ART ANTERIEURPRIOR ART

De manière générale un accéléromètre de type MEMS comprend une masse, appelée masse sismique ou masse inertielle, qui est associée à au moins un élément de détection d’accélération (capteur d’accélération).Generally speaking, a MEMS type accelerometer comprises a mass, called seismic mass or inertial mass, which is associated with at least one acceleration detection element (acceleration sensor).

La force de gravité qui s’exerce sur la masse sismique génère un décalage du signal d’accélération mesuré par le capteur d’accélération qui, si elle n’est pas compensée, nécessite de prévoir une grande plage de mesure pour le capteur d’accélération. En outre, lorsque l’accéléromètre utilise plusieurs capteurs d’accélération pour supprimer le bruit par mesure différentielle, l’effet de la force de gravité sur les signaux mesurée rend la suppression du bruit moins efficace.The gravity force acting on the seismic mass generates an offset in the acceleration signal measured by the acceleration sensor which, if not compensated, requires a large measurement range for the acceleration sensor. In addition, when the accelerometer uses multiple acceleration sensors to suppress noise by differential measurement, the effect of the gravity force on the measured signals makes the noise suppression less effective.

Pour compenser l’effet de la force de gravité sur la masse et donc sur la mesure effectuée par le capteur d’accélération, il est connu, comme illustré à la , d’attacher la masse sismique 1 à des ressorts 3 reliés à un support 2. Les ressorts sont configurés pour appliquer une force de rappel à la masse pour compenser la force de gravité à laquelle la masse sismique est soumise.To compensate for the effect of the force of gravity on the mass and therefore on the measurement made by the acceleration sensor, it is known, as illustrated in , to attach the seismic mass 1 to springs 3 connected to a support 2. The springs are configured to apply a restoring force to the mass to compensate for the gravity force to which the seismic mass is subjected.

Une telle solution est par exemple décrite dans le brevet FR2735580, dans lequel la compensation de gravité utilise des ressorts précontraints. La sollicitation (tension ou compression) des ressorts est obtenue en déposant une couche de matière sur le ressort. Une telle solution ne peut pas être modifiée dynamiquement pour s’adapter à l'orientation de l’accéléromètre qui peut être orienté verticalement dans le sens de la force de gravité ou en sens opposé, ou encore être orienté à l’horizontale.Such a solution is for example described in patent FR2735580, in which gravity compensation uses pre-stressed springs. The stress (tension or compression) of the springs is obtained by depositing a layer of material on the spring. Such a solution cannot be dynamically modified to adapt to the orientation of the accelerometer which can be oriented vertically in the direction of the gravity force or in the opposite direction, or even be oriented horizontally.

Le brevet EP0886146 propose un accéléromètre comprenant un système mécanique de réglage de la compression du ressort qui relie la masse au support, en fonction de l'utilisation qui est faite de l’accéléromètre. Cependant, une fois le réglage du ressort défini, la compensation obtenue est permanente.Patent EP0886146 proposes an accelerometer comprising a mechanical system for adjusting the compression of the spring that connects the mass to the support, depending on the use made of the accelerometer. However, once the spring adjustment is defined, the compensation obtained is permanent.

La compensation de la force de gravité que subit la masse peut également se faire comme décrit dans la demande WO2015/185222 en appliquant une force de compression à une poutre qui relie la masse sismique au support, pour amener ladite poutre en flexion. Cependant, comme cette solution nécessite des poutres en flexion, la direction de la compensation de gravité est prédéterminée par la direction de flexion de la poutre, de sorte que seuls deux états sont autorisés pour chaque poutre : un état correspondant à une absence de flexion et un état de compression correspondant à une flexion de la poutre dans un sens prédéfini. Ainsi, il est nécessaire de prévoir deux ensembles différents de poutres avec des directions de flexion opposées si l’on souhaite pouvoir compenser la force de pesanteur appliquée à la masse dans un sens ou dans l’autre suivant l’orientation du capteur. En outre, dans la solution de la demande WO2015/185222, l’obtention de l'état de flexion de la poutre nécessite d’appliquer une force de compression importante puisque la direction de la force de compression est appliquée le long de l'axe rigide de la poutre.Compensation for the gravity force on the mass can also be done as described in application WO2015/185222 by applying a compressive force to a beam that connects the seismic mass to the support, to bring said beam into bending. However, since this solution requires bending beams, the direction of the gravity compensation is predetermined by the bending direction of the beam, so that only two states are allowed for each beam: a state corresponding to an absence of bending and a compressive state corresponding to a bending of the beam in a predefined direction. Thus, it is necessary to provide two different sets of beams with opposite bending directions if it is desired to be able to compensate for the gravity force applied to the mass in one direction or the other depending on the orientation of the sensor. Furthermore, in the solution of application WO2015/185222, obtaining the bending state of the beam requires applying a significant compressive force since the direction of the compressive force is applied along the rigid axis of the beam.

A côté de ces solutions mécaniques de compensation, des développements ont conduit à l’utilisation d’une compensation dynamique via l’ajustement permanent d’une force de compensation externe de type électrostatique ou magnétique.In addition to these mechanical compensation solutions, developments have led to the use of dynamic compensation via the permanent adjustment of an external compensation force of the electrostatic or magnetic type.

Le brevet US11401160 décrit ainsi des impulsions de tension qui appliquent des forces électrostatiques sur une masse sismique pour compenser l'effet de la force de gravité. Cependant, une telle méthode nécessite un système en boucle fermée et une tension correctement filtrée pour maintenir un faible niveau de bruit, ce qui augmente considérablement la consommation d'énergie.US Patent 11401160 describes voltage pulses that apply electrostatic forces to a seismic mass to compensate for the effect of gravity. However, such a method requires a closed-loop system and a properly filtered voltage to maintain a low noise level, which significantly increases energy consumption.

La présente invention a pour but de proposer un nouvel accéléromètre permettant de pallier tout ou partie des problèmes exposés ci-dessus. Selon un aspect particulier, l’invention vise à améliorer les performances et en particulier la précision de l’accélération mesurée par l’accéléromètre.The present invention aims to propose a new accelerometer making it possible to overcome all or part of the problems set out above. According to a particular aspect, the invention aims to improve the performance and in particular the precision of the acceleration measured by the accelerometer.

A cet effet, l’invention a pour objet un accéléromètre comportant :
- un support ;
- une masse, appelée masse sismique à laquelle est associé un capteur d’accélération qui présente au moins un axe de sensibilité d’accélération, la masse sismique étant susceptible d'être soumise à une force induite par une accélération à mesurer, et à une force statique, telle que la force de pesanteur ou une force d’inertie ; et
- un dispositif de liaison élastiquement déformable, tel qu’un ressort, qui relie la masse sismique au support ;
caractérisé en ce que l’accéléromètre comprend aussi :
- un système de butée fixe, et un dispositif de butée mobile qui est fixé au dispositif de liaison élastiquement déformable, ou qui forme partie du dispositif de liaison élastiquement déformable,
- un système de déplacement configuré pour déplacer le dispositif de butée mobile contre le système de butée fixe, de manière à déformer élastiquement le dispositif de liaison élastiquement déformable pour appliquer une force de rappel à la masse sismique.
For this purpose, the invention relates to an accelerometer comprising:
- a support;
- a mass, called a seismic mass, with which is associated an acceleration sensor which has at least one acceleration sensitivity axis, the seismic mass being capable of being subjected to a force induced by an acceleration to be measured, and to a static force, such as the force of gravity or a force of inertia; and
- an elastically deformable connecting device, such as a spring, which connects the seismic mass to the support;
characterized in that the accelerometer also comprises:
- a fixed stop system, and a movable stop device which is fixed to the elastically deformable connecting device, or which forms part of the elastically deformable connecting device,
- a displacement system configured to move the movable stop device against the fixed stop system, so as to elastically deform the elastically deformable connecting device to apply a restoring force to the seismic mass.

Une telle architecture d’accéléromètre permet de compenser les effets d’une force statique que subit la masse sismique, notamment l’effet de la force de gravité, avec une consommation d’énergie limitée. En effet, l'invention permet d'appliquer à la masse sismique une force de rappel réglable selon des valeurs discrètes sur une masse sismique. Du fait que le réglage de la force de rappel s’effectue en commandant le déplacement d’un dispositif de butée mobile contre un système de butée fixe, il est possible d’appliquer au dispositif de butée mobile un effort de déplacement de valeur donnée vers une butée du système de butée fixe, qui est supérieur à une valeur minimale donnée nécessaire pour atteindre ladite butée du système de butée fixe, pour amener le dispositif de butée mobile en contact avec la butée fixe et la maintenir en contact avec ladite butée fixe, sans avoir à réguler l’effort de déplacement appliqué au dispositif de butée mobile pour le maintenir en position contre la butée fixe.Such an accelerometer architecture makes it possible to compensate for the effects of a static force that the seismic mass undergoes, in particular the effect of the force of gravity, with limited energy consumption. Indeed, the invention makes it possible to apply to the seismic mass a restoring force that is adjustable according to discrete values on a seismic mass. Because the adjustment of the restoring force is carried out by controlling the movement of a movable stop device against a fixed stop system, it is possible to apply to the movable stop device a displacement force of a given value towards a stop of the fixed stop system, which is greater than a given minimum value necessary to reach said stop of the fixed stop system, to bring the movable stop device into contact with the fixed stop and maintain it in contact with said fixed stop, without having to regulate the displacement force applied to the movable stop device to maintain it in position against the fixed stop.

Cette solution peut être utilisée efficacement pour toute orientation entre l'axe sensible de l’accéléromètre et la direction de la force statique, telle que la gravité, du fait que le dispositif de butée mobile peut être tiré dans un sens ou dans le sens opposé ou laissé au repos. On peut aussi prévoir que le système de butée fixe et le système de déplacement permettent de déplacer plusieurs dispositifs de butée mobile dans différents sens.This solution can be used effectively for any orientation between the sensitive axis of the accelerometer and the direction of the static force, such as gravity, since the movable stop device can be pulled in one direction or the opposite direction or left at rest. It can also be provided that the fixed stop system and the displacement system allow several movable stop devices to be moved in different directions.

Dans les solutions connues de l’état de technique qui prévoient d'annuler le décalage de signal mesuré résultant de la gravité, à l’aide d’une compensation électrostatique, il est souvent nécessaire d’effectuer une régulation en boucle fermée de la force électrostatique appliquée, ce qui augmente la consommation d'énergie. La solution selon l’invention permet d'utiliser une force électrostatique pour compenser l’effet de la force statique sur la masse sismique sans l'inconvénient d’une consommation d'énergie importante, grâce au système de butées mécaniques formé par la coopération entre le dispositif de butée mobile et le système de butée fixe.In known solutions of the prior art that provide for canceling the measured signal shift resulting from gravity, using electrostatic compensation, it is often necessary to perform a closed-loop regulation of the applied electrostatic force, which increases the energy consumption. The solution according to the invention makes it possible to use an electrostatic force to compensate for the effect of the static force on the seismic mass without the disadvantage of significant energy consumption, thanks to the system of mechanical stops formed by the cooperation between the movable stop device and the fixed stop system.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de déplacement comprend un système d’électrode qui permet de générer une force électrostatique pour déplacer le dispositif de butée mobile dans différentes configurations contre le système de butée fixe, et ainsi solliciter le dispositif de liaison élastiquement déformable selon différentes configurations pour obtenir différentes valeurs et sens de la force de rappel résultante sur la masse sismique. La force de rappel résultante peut ainsi être réglée selon la ou les forces statiques à compenser que subit la masse sismique.According to one embodiment of the invention, the displacement system comprises an electrode system which makes it possible to generate an electrostatic force to move the movable stop device in different configurations against the fixed stop system, and thus stress the elastically deformable connecting device according to different configurations to obtain different values and directions of the resulting restoring force on the seismic mass. The resulting restoring force can thus be adjusted according to the static force(s) to be compensated that the seismic mass undergoes.

L'invention permet de bénéficier des avantages d’une compensation de l’effet d’une force statique que subit la masse sismique par application d’une force électrostatique sur le dispositif de liaison entre la masse sismique et le support, du fait que cette force électrostatique est réglable et réversible, avec un bruit de signal limité et sans l’inconvénient d’une consommation électrique importante que nécessiterait une régulation de cette force électrostatique.The invention makes it possible to benefit from the advantages of compensating for the effect of a static force that the seismic mass undergoes by applying an electrostatic force to the connecting device between the seismic mass and the support, because this electrostatic force is adjustable and reversible, with limited signal noise and without the disadvantage of significant electrical consumption that regulation of this electrostatic force would require.

L’accéléromètre peut aussi comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible.The accelerometer may also include one or more of the following features taken in any technically admissible combination.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de butée mobile étant électriquement conducteur, le système de déplacement comprend un système d’électrode comprenant au moins une, de préférence au moins deux électrodes, et une unité de commande configurée pour appliquer une tension électrique à ladite au moins une électrode pour exercer une force électrostatique sur le dispositif de butée mobile entrainant son déplacement en butée contre le système de butée fixe.According to one embodiment, the movable stop device being electrically conductive, the movement system comprises an electrode system comprising at least one, preferably at least two electrodes, and a control unit configured to apply an electrical voltage to said at least one electrode to exert an electrostatic force on the movable stop device causing it to move into abutment against the fixed stop system.

Selon un mode de réalisation, l’unité de commande est configurée pour commander le système d’électrode pour appliquer à ladite au moins une électrode une tension électrique donnée, générant une force électrostatique sur le dispositif de butée mobile qui est supérieure à la force minimale nécessaire pour maintenir le dispositif de butée mobile en contact avec le système de butée fixe.According to one embodiment, the control unit is configured to control the electrode system to apply to said at least one electrode a given electrical voltage, generating an electrostatic force on the movable stop device which is greater than the minimum force necessary to maintain the movable stop device in contact with the fixed stop system.

Selon un mode de réalisation, le système d’électrode comprend une première et une deuxième électrodes réparties de part et d’autre du dispositif de liaison élastiquement déformable, et le système de butée fixe comprend deux butées réparties de part et d’autre du dispositif de liaison élastiquement déformable, de sorte que la mise sous tension d’une première électrode à une valeur donnée, entraine le déplacement du dispositif de butée mobile en butée contre une première butée du système de butée fixe, et la mise sous tension de la deuxième électrode à une valeur donnée, entraine le déplacement du dispositif de butée mobile du dispositif de liaison élastiquement déformable en butée contre la deuxième butée du système de butée fixe.According to one embodiment, the electrode system comprises a first and a second electrode distributed on either side of the elastically deformable connecting device, and the fixed stop system comprises two stops distributed on either side of the elastically deformable connecting device, such that energizing a first electrode to a given value causes the mobile stop device to move into abutment against a first stop of the fixed stop system, and energizing the second electrode to a given value causes the mobile stop device of the elastically deformable connecting device to move into abutment against the second stop of the fixed stop system.

Selon un mode de réalisation, l’accéléromètre comprenant une unité de commande et l’ensemble du dispositif de liaison élastiquement déformable, du dispositif de butée mobile, du système de déplacement, et du système de butée fixe formant un ensemble, appelé ensemble de liaison, l’accéléromètre comprend plusieurs ensembles de liaison, le déplacement en buté du dispositif de butée mobile du dispositif de liaison contre le système de butée d’un ensemble de liaison étant commandable par l’unité de commande indépendamment du déplacement du dispositif de butée mobile d’un autre ensemble de liaison.According to one embodiment, the accelerometer comprising a control unit and the assembly of the elastically deformable connecting device, the movable stop device, the displacement system, and the fixed stop system forming an assembly, called a connecting assembly, the accelerometer comprises several connecting assemblies, the abutment movement of the movable stop device of the connecting device against the stop system of a connecting assembly being controllable by the control unit independently of the movement of the movable stop device of another connecting assembly.

Selon un mode de réalisation, l’unité de commande est configurée pour commander les ensembles de liaison de manière à appliquer une valeur de force de rappel sur la masse sismique par le dispositif de liaison élastiquement déformable, qui est différente de la force de rappel appliquée sur la masse sismique par un autre ensemble de liaison.According to one embodiment, the control unit is configured to control the connecting assemblies so as to apply a restoring force value on the seismic mass by the elastically deformable connecting device, which is different from the restoring force applied to the seismic mass by another connecting assembly.

Selon un mode de réalisation, dans lequel le dispositif de liaison élastiquement déformable d’au moins un ensemble de liaison présente au moins une caractéristique physique, telle que la longueur et/ou la raideur, qui est différente de la caractéristique physique correspondante du dispositif de liaison élastiquement déformable d’un autre ensemble de liaison de l’accéléromètre.According to one embodiment, wherein the elastically deformable connecting device of at least one connecting assembly has at least one physical characteristic, such as length and/or stiffness, which is different from the corresponding physical characteristic of the elastically deformable connecting device of another connecting assembly of the accelerometer.

Selon un mode de réalisation, l’accéléromètre est un système micro-électromécanique.According to one embodiment, the accelerometer is a micro-electromechanical system.

Selon un mode de réalisation, le système de butée fixe est en tout ou partie commun avec le système d’électrode.According to one embodiment, the fixed stop system is wholly or partly common with the electrode system.

Selon un mode de réalisation, le système de butée fixe est formé d’une seule pièce avec le support.According to one embodiment, the fixed stop system is formed in a single piece with the support.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de liaison élastiquement déformable est formé d’une seule pièce avec le support.According to one embodiment, the elastically deformable connecting device is formed in one piece with the support.

Selon un mode de réalisation, l’accéléromètre comprenant une unité de commande permettant de commander le système de déplacement, l’unité de commande est configurée pour, de préférence pour chaque ensemble de liaison lorsque l’accéléromètre comprend plusieurs ensembles de liaison, permettre de commander sélectivement la position du dispositif de butée mobile parmi un ensemble discret de positions.According to one embodiment, the accelerometer comprising a control unit for controlling the movement system, the control unit is configured to, preferably for each link assembly when the accelerometer comprises several link assemblies, allow selectively controlling the position of the movable stop device among a discrete set of positions.

Selon un mode de réalisation, l’ensemble discret de positions du dispositif de butée mobile comprend les positions suivantes :
- une position dite de repos du dispositif de liaison élastiquement déformable correspondant à l’absence de commande de déplacement du dispositif de butée mobile par l’unité de commande ;
- une première position de tension dans laquelle le dispositif de butée mobile est en butée contre le système de butée fixe, de sorte que le dispositif de liaison élastiquement déformable est en tension élastique et applique sur la masse sismique une première force de rappel;
- et, de préférence, une deuxième position de tension dans laquelle le dispositif de butée mobile est en butée contre le système de butée fixe, de sorte que le dispositif de liaison élastiquement déformable est en tension élastique et applique sur la masse sismique une deuxième force de rappel, qui est différente de la première force de rappel.
According to one embodiment, the discrete set of positions of the movable stop device comprises the following positions:
- a so-called rest position of the elastically deformable connecting device corresponding to the absence of movement control of the movable stop device by the control unit;
- a first tension position in which the movable stop device is in abutment against the fixed stop system, so that the elastically deformable connecting device is in elastic tension and applies a first restoring force to the seismic mass;
- and, preferably, a second tension position in which the movable stop device abuts against the fixed stop system, such that the elastically deformable connecting device is in elastic tension and applies a second restoring force to the seismic mass, which is different from the first restoring force.

Il est aussi proposé un procédé de compensation au moins partielle d’une force statique, telle que la force de gravité, que subit la masse sismique d’un accéléromètre selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents, dans lequel le procédé comprend le déplacement du dispositif de butée mobile contre le système de butée fixe de sorte que le dispositif de liaison élastiquement déformable est en tension élastique et applique sur la masse sismique une force de rappel qui compense au moins partiellement ladite force statique que subit la masse sismique.There is also provided a method for at least partially compensating for a static force, such as the force of gravity, experienced by the seismic mass of an accelerometer according to any one of the preceding embodiments, in which the method comprises moving the movable stop device against the fixed stop system so that the elastically deformable connecting device is in elastic tension and applies to the seismic mass a restoring force which at least partially compensates for said static force experienced by the seismic mass.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and non-limiting and must be read in conjunction with the appended drawings, in which:

- la est une vue schématique d’un accéléromètre selon un mode de réalisation connu de l’état de la technique ;- there is a schematic view of an accelerometer according to an embodiment known from the state of the art;

- la est une vue schématique d’un accéléromètre selon un mode de réalisation de l’invention, dans une configuration de compensation de la force de gravité que subit la masse sismique à l’aide d’un système d’électrode générant une force électrostatique qui déplace des butées mobiles contre des butées fixes ;- there is a schematic view of an accelerometer according to an embodiment of the invention, in a configuration for compensating for the gravity force experienced by the seismic mass using an electrode system generating an electrostatic force which moves movable stops against fixed stops;

- la est un schéma de principe illustrant différentes positions que peut prendre un dispositif de liaison élastiquement déformable et en particulier les trois positions que peut prendre le dispositif de butée mobile entre les éléments de butée d’un système de butée fixe, pour un accéléromètre selon un mode de réalisation de l’invention;- there is a block diagram illustrating different positions that an elastically deformable connecting device can take and in particular the three positions that the movable stop device can take between the stop elements of a fixed stop system, for an accelerometer according to one embodiment of the invention;

- la est une vue schématique de l’accéléromètre de la , en l’absence de force électrostatique appliquée au dispositif de liaison élastiquement déformable;- there is a schematic view of the accelerometer of the , in the absence of electrostatic force applied to the elastically deformable connecting device;

- la est une vue schématique de l’accéléromètre de la dans un mode de fonctionnement où une force électrostatique est appliquée dans un sens à chaque dispositif de liaison élastiquement déformable supérieur, et une force électrostatique est appliquée en sens opposé à chaque dispositif de liaison élastiquement déformable inférieur ;- there is a schematic view of the accelerometer of the in a mode of operation where an electrostatic force is applied in one direction to each upper elastically deformable connecting device, and an electrostatic force is applied in the opposite direction to each lower elastically deformable connecting device;

- la est une vue schématique de l’accéléromètre de la dans un mode de fonctionnement où une force électrostatique est appliquée dans le même sens à chacun des dispositifs de liaison élastiquement déformables, dans le sens d’une compensation de la force de gravité à laquelle la masse sismique est soumise ;- there is a schematic view of the accelerometer of the in a mode of operation where an electrostatic force is applied in the same direction to each of the elastically deformable connecting devices, in the sense of compensating for the force of gravity to which the seismic mass is subjected;

- la est une vue schématique d’un accéléromètre selon un autre mode de réalisation de l’invention comprenant plusieurs, par exemple quatre, dispositifs de liaison élastiquement déformables qui relient la masse sismique au support, d’un côté de la masse sismique, et plusieurs, par exemple quatre, autres dispositifs de liaison élastiquement déformables qui relient la masse sismique au support, de l’autre côté de la masse sismique ;- there is a schematic view of an accelerometer according to another embodiment of the invention comprising several, for example four, elastically deformable connecting devices which connect the seismic mass to the support, on one side of the seismic mass, and several, for example four, other elastically deformable connecting devices which connect the seismic mass to the support, on the other side of the seismic mass;

- la est une vue schématique de l’accéléromètre de la , dans un mode de fonctionnement où, pour chacun desdits côté de la masse sismique, une force électrostatique est appliquée dans le même sens à une partie des dispositifs de liaison élastiquement déformables, dans le sens d’une compensation de la force de gravité à laquelle la masse sismique est soumise, et où une force électrostatique est appliquée à une autre partie des dispositifs de liaison élastiquement déformables, dans le même sens que celui de la force de gravité à laquelle la masse sismique est soumise (considéré en projection de la force de gravité sur l’axe de sensibilité du capteur) ;- there is a schematic view of the accelerometer of the , in an operating mode where, for each of said sides of the seismic mass, an electrostatic force is applied in the same direction to a part of the elastically deformable connecting devices, in the sense of compensation for the gravity force to which the seismic mass is subjected, and where an electrostatic force is applied to another part of the elastically deformable connecting devices, in the same direction as that of the gravity force to which the seismic mass is subjected (considered in projection of the gravity force on the sensitivity axis of the sensor);

- la est une vue schématique d’un accéléromètre selon un autre mode de réalisation de l’invention comprenant plusieurs, par exemple quatre, dispositifs de liaison élastiquement déformables qui relient la masse sismique au support d’un côté de la masse sismique, et, plusieurs, par exemple quatre autres dispositifs de liaison élastiquement déformables qui relient la masse sismique au support de l’autre côté de la masse sismique; une partie des dispositifs de liaison élastiquement déformables de chaque côté présentant une longueur différente des autres dispositifs de liaison élastiquement déformables situés du même côté de la masse sismique;- there is a schematic view of an accelerometer according to another embodiment of the invention comprising several, for example four, elastically deformable connecting devices which connect the seismic mass to the support on one side of the seismic mass, and several, for example four other elastically deformable connecting devices which connect the seismic mass to the support on the other side of the seismic mass; a part of the elastically deformable connecting devices on each side having a length different from the other elastically deformable connecting devices located on the same side of the seismic mass;

- la est une vue schématique d’un accéléromètre selon un autre mode de réalisation de l’invention pour lequel les dispositifs de liaison élastiquement déformables comprennent des mécanismes de levier permettant de déplacer le dispositif de butée mobile contre le système de butée fixe;- there is a schematic view of an accelerometer according to another embodiment of the invention for which the elastically deformable connecting devices comprise lever mechanisms for moving the movable stop device against the fixed stop system;

- la est une vue partielle d’un accéléromètre selon un mode de réalisation de l’invention, le système d’électrode et le système de butée fixe avec lequel le dispositif de butée mobile est apte à coopérer n’étant pas représenté,- there is a partial view of an accelerometer according to one embodiment of the invention, the electrode system and the fixed stop system with which the mobile stop device is able to cooperate not being shown,

- la est une vue de détail de la zone VII de la .- there is a detailed view of zone VII of the .

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

Le concept de l'invention est décrit plus complètement ci-après avec référence aux dessins joints, sur lesquels des modes de réalisation de l'invention sont montrés. Sur les dessins, la taille et les tailles relatives des éléments peuvent être exagérées à des fins de clarté. Des numéros similaires font référence à des éléments similaires sur tous les dessins. Cependant, ce concept de l'invention peut être mis en œuvre sous de nombreuses formes différentes et ne devrait pas être interprété comme étant limité aux modes de réalisation exposés ici. Au lieu de cela, ces modes de réalisation sont proposés de sorte que cette description soit complète, et communiquent l'étendue du concept de l'invention aux hommes du métier.The inventive concept is described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which embodiments of the invention are shown. In the drawings, the size and relative sizes of elements may be exaggerated for clarity. Like numerals refer to like elements throughout the drawings. However, this inventive concept may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this description is complete, and communicates the scope of the inventive concept to those skilled in the art.

Une référence dans toute la spécification à « un mode de réalisation » signifie qu'une fonctionnalité, une structure, ou une caractéristique particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la spécification ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les fonctionnalités, les structures, ou les caractéristiques particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation.A reference throughout the specification to "an embodiment" means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the occurrence of the phrase "in an embodiment" at various locations throughout the specification does not necessarily refer to the same embodiment. Furthermore, the particular features, structures, or characteristics may be combined in any appropriate manner in one or more embodiments.

En référence aux figures, on a représenté un accéléromètre comportant un support 2, et une masse sismique 1. La masse sismique 1 comprend une masse à laquelle est associé un capteur d’accélération (non représenté), i.e. un dispositif qui est sensible à une accélération selon une direction donnée. Le capteur d’accélération permet ainsi de mesurer, selon son axe de sensibilité, une accélération à laquelle il est soumis. L’axe de sensibilité du capteur est noté As. Selon différents modes de réalisation de l’invention, on peut prévoir que le dispositif sensible à l’accélération soit fixé ou non à la masse. On peut prévoir que le dispositif sensible à l’accélération soit dépourvu de liaison mécanique avec la masse. Par exemple dans le cas d'une mesure optique, capacitive, ou par effet tunnel, la mesure d’accélération peut être réalisée sans contact physique avec la masse mobile.With reference to the figures, an accelerometer is shown comprising a support 2 and a seismic mass 1. The seismic mass 1 comprises a mass with which an acceleration sensor (not shown) is associated, i.e. a device that is sensitive to an acceleration in a given direction. The acceleration sensor thus makes it possible to measure, along its sensitivity axis, an acceleration to which it is subjected. The sensitivity axis of the sensor is denoted As. According to different embodiments of the invention, it may be provided that the acceleration-sensitive device is fixed or not to the mass. It may be provided that the acceleration-sensitive device is devoid of mechanical connection with the mass. For example, in the case of an optical, capacitive, or tunnel effect measurement, the acceleration measurement may be carried out without physical contact with the moving mass.

La masse sismique 1 est susceptible d'être soumise à une force induite par une accélération à mesurer à l’aide du dispositif sensible à l’accélération.Seismic mass 1 is likely to be subjected to a force induced by an acceleration to be measured using the acceleration-sensitive device.

La masse sismique 1 est reliée au support 2 par un dispositif de liaison 3 élastiquement déformable, tel qu’un ressort. Selon un aspect particulier, le caractère élastiquement déformable se traduit par le fait que le dispositif de liaison 3 est susceptible de fléchir et/ou d’être allongé lorsqu’il est sollicité.The seismic mass 1 is connected to the support 2 by an elastically deformable connecting device 3, such as a spring. According to a particular aspect, the elastically deformable character is reflected in the fact that the connecting device 3 is capable of bending and/or being elongated when it is stressed.

Le dispositif de liaison 3 peut être réalisé dans différents matériaux, par exemple dans le même matériau que le support 2. Selon un aspect particulier, le dispositif de liaison 3 présente une forme allongée.The connecting device 3 can be made of different materials, for example of the same material as the support 2. According to a particular aspect, the connecting device 3 has an elongated shape.

Dans les modes de réalisation de l’invention présentés ci-après, la masse sismique 1 est reliée au support 2 par plusieurs dispositifs de liaison 3 élastiquement déformables. La description réalisée pour un dispositif de liaison 3 élastiquement déformable s’applique aussi aux autres dispositifs de liaison 3 élastiquement déformables lorsqu’ils sont présents, excepté en ce qui concerne de possibles différences de caractéristiques particulières entre des dispositifs de liaison 3 élastiquement déformables lorsque cela est indiqué.In the embodiments of the invention presented below, the seismic mass 1 is connected to the support 2 by several elastically deformable connecting devices 3. The description given for an elastically deformable connecting device 3 also applies to the other elastically deformable connecting devices 3 when they are present, except with regard to possible differences in particular characteristics between elastically deformable connecting devices 3 when this is indicated.

Le support 2 est une structure de référence, fixée à ou formant tout ou partie d’un boitier ou châssis de l’accéléromètre.Support 2 is a reference structure, fixed to or forming all or part of an accelerometer housing or chassis.

La masse sismique 1, et donc le capteur d’accélération, est aussi sensible à une force statique, notamment la force de gravité Fg. La force statique peut aussi être une force d’inertie constante, telle qu’une force centrifuge constante.The seismic mass 1, and therefore the acceleration sensor, is also sensitive to a static force, in particular the gravity force Fg. The static force can also be a constant inertial force, such as a constant centrifugal force.

Selon un mode de réalisation de l’invention préféré, l’accéléromètre est un système micro-électromécanique (ou MEMS pour Micro Electro Mechanical Systems en anglais).According to a preferred embodiment of the invention, the accelerometer is a micro-electromechanical system (or MEMS for Micro Electro Mechanical Systems in English).

Le dispositif sensible à l’accélération est configuré pour mesurer l’accélération et peut utiliser différentes technologies, par exemple du type capacitive/capacité, piézoélectricité, piézorésistivité, optique, par effet tunnel ou autre.The acceleration sensitive device is configured to measure acceleration and may use different technologies, for example capacitive/capacitance, piezoelectricity, piezoresistivity, optical, tunnel effect or other.

Dans la suite de la description, la force statique considérée est la force de gravité Fg dont on cherche à compenser l’effet sur la masse sismique 1, mais l’invention et donc la description qui suit s’applique aussi au cas où la force statique est une force autre que la force de gravité, telle qu’une force d’inertie constante. Lorsque l’axe de sensibilité As du capteur d’accélération est parallèle à la verticale, le capteur d’accélération est soumis à la force de gravité. Lorsque le capteur d’accélération est orienté de sorte que l’axe de sensibilité As est incliné, le capteur d’accélération est soumis à une force correspondant à la projection sur l’axe As de la force de gravité.In the remainder of the description, the static force considered is the gravity force Fg whose effect on the seismic mass 1 is sought to be compensated, but the invention and therefore the description which follows also applies to the case where the static force is a force other than the gravity force, such as a constant inertial force. When the sensitivity axis As of the acceleration sensor is parallel to the vertical, the acceleration sensor is subjected to the gravity force. When the acceleration sensor is oriented so that the sensitivity axis As is inclined, the acceleration sensor is subjected to a force corresponding to the projection onto the axis As of the gravity force.

Le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable est muni d’un dispositif de butée mobile 34, fixé au dispositif de liaison 3 élastiquement déformable, ou formant partie du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable. Le dispositif de butée mobile 34 peut ainsi être situé entre une partie 32 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable reliée au support 2 et une partie 31 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable reliée à la masse 1.The elastically deformable connecting device 3 is provided with a movable stop device 34, fixed to the elastically deformable connecting device 3, or forming part of the elastically deformable connecting device 3. The movable stop device 34 can thus be located between a part 32 of the elastically deformable connecting device 3 connected to the support 2 and a part 31 of the elastically deformable connecting device 3 connected to the mass 1.

Le dispositif de butée mobile 34 est déplaçable par un système de déplacement 4 pour venir en butée contre un système de butée 5 fixe de manière à déformer le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable pour s'opposer à la force Fg exercée sur la masse sismique 1 par la pesanteur.The movable stop device 34 is movable by a displacement system 4 to come into abutment against a fixed stop system 5 so as to deform the elastically deformable connecting device 3 to oppose the force Fg exerted on the seismic mass 1 by gravity.

Le système de déplacement 4 permet de déplacer le dispositif de butée mobile 34 en contact avec le système de butée 5 fixe, et de maintenir ce contact pour maintenir ladite position tant que le déplacement est commandé par une unité de commande 100 comme expliqué ci-après.The movement system 4 makes it possible to move the movable stop device 34 in contact with the fixed stop system 5, and to maintain this contact to maintain said position as long as the movement is controlled by a control unit 100 as explained below.

Le système de butée 5 est fixe par rapport au support 2 auquel est relié le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable. Le système de butée 5 peut être réalisé dans le même matériau que le support 2 et peut être réalisé d’une seule pièce avec le support 2. Selon un mode de réalisation de l’invention, le support 2, le dispositif de liaison 3, et le système de butée 5 peuvent être obtenus par gravure d’un bloc de silicium.The stop system 5 is fixed relative to the support 2 to which the elastically deformable connecting device 3 is connected. The stop system 5 can be made of the same material as the support 2 and can be made in one piece with the support 2. According to one embodiment of the invention, the support 2, the connecting device 3, and the stop system 5 can be obtained by etching a block of silicon.

Préférentiellement, le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable est déplaçable selon une direction transversale à la direction longitudinale du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable considérée dans un état non déformé du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable et en l’absence de force de gravité.Preferably, the elastically deformable connecting device 3 is movable in a direction transverse to the longitudinal direction of the elastically deformable connecting device 3 considered in an undeformed state of the elastically deformable connecting device 3 and in the absence of gravity force.

L’accéléromètre comprend un système de déplacement 4 configuré pour permettre de déplacer le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable pour venir en butée par l’intermédiaire d’un dispositif de butée mobile 34, contre le système de butée 5 fixe. Le déplacement en butée du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable contre le système de butée 5 fixe entraine l’application par le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable sur la masse sismique 1 d’une force de rappel FR.The accelerometer comprises a displacement system 4 configured to allow the elastically deformable connecting device 3 to be moved to come into abutment via a movable stop device 34, against the fixed stop system 5. The movement into abutment of the elastically deformable connecting device 3 against the fixed stop system 5 causes the elastically deformable connecting device 3 to apply a restoring force F R to the seismic mass 1.

Préférentiellement, le système de butée 5 fixe comprend plusieurs éléments de butée 5A, 5B présentant différentes positions par rapport au support 2.Preferably, the fixed stop system 5 comprises several stop elements 5A, 5B having different positions relative to the support 2.

La direction, le sens et/ou la valeur de la force de rappel peuvent être définis en fonction de la localisation de l’élément de butée 5A, 5B du système de butée 5 fixe contre lequel le dispositif de butée mobile 34 est déplacé en butée.The direction, sense and/or value of the restoring force can be defined according to the location of the stop element 5A, 5B of the fixed stop system 5 against which the movable stop device 34 is moved into abutment.

Ainsi, lorsque l’axe As du capteur est orienté verticalement, la force de rappel FRexercée par le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable sur la masse sismique 1 peut être en sens opposé de la force de gravité à laquelle la masse sismique 1 est soumise ou dans le même sens que ladite force de gravité.Thus, when the axis As of the sensor is oriented vertically, the restoring force F R exerted by the elastically deformable connecting device 3 on the seismic mass 1 can be in the opposite direction to the gravity force to which the seismic mass 1 is subjected or in the same direction as said gravity force.

Lorsque le dispositif de butée mobile 34 est en butée contre le dispositif de butée fixe 5, le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable est sous tension élastique. En particulier, dans les exemples illustré aux figures, le ou chaque ressort qui forme un dispositif de liaison 3 élastiquement déformable est allongé.When the movable stop device 34 is in abutment against the fixed stop device 5, the elastically deformable connecting device 3 is under elastic tension. In particular, in the examples illustrated in the figures, the or each spring which forms an elastically deformable connecting device 3 is elongated.

Système de déplacementTravel system

Le système de déplacement 4 permet de déplacer le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable pour compenser notamment au moins partiellement la force de gravité que subit la masse sismique.The displacement system 4 makes it possible to move the elastically deformable connecting device 3 in order to compensate in particular at least partially for the force of gravity experienced by the seismic mass.

Selon différents modes de réalisation de l’invention, et comme illustré aux figures 2 à 7A, le déplacement du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable se fait par application d’une force électrostatique Fe au dispositif de butée mobile 34 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable. Le dispositif de butée mobile 34 est électriquement conducteur. Le dispositif de butée mobile 34 peut être fixé au dispositif de liaison 3 élastiquement déformable ou former une partie dudit dispositif de liaison 3 élastiquement déformable.According to different embodiments of the invention, and as illustrated in FIGS. 2 to 7A, the movement of the elastically deformable connecting device 3 is done by applying an electrostatic force Fe to the movable stop device 34 of the elastically deformable connecting device 3. The movable stop device 34 is electrically conductive. The movable stop device 34 can be fixed to the elastically deformable connecting device 3 or form a part of said elastically deformable connecting device 3.

Selon une variante de réalisation on peut prévoir que le déplacement du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable se fait par application d’une force magnétique ou via une contrainte piézoélectrique au dispositif de butée mobile 34 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable.According to an alternative embodiment, it can be provided that the movement of the elastically deformable connecting device 3 is done by application of a magnetic force or via a piezoelectric constraint to the movable stop device 34 of the elastically deformable connecting device 3.

En variante et/ou de manière combinée, le déplacement du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable peut s’effectuer de manière mécanique, par exemple à l’aide d’un mécanisme à pivot associé à un contrepoids comme illustré à la .Alternatively and/or in combination, the movement of the elastically deformable connecting device 3 can be carried out mechanically, for example using a pivot mechanism associated with a counterweight as illustrated in .

Selon un mode de réalisation de l’invention et comme illustré plus particulièrement à la , le système de déplacement 4 comprend un système d’électrode 40 et une unité de commande 100. L’unité de commande 100 est configurée pour permettre d’appliquer une tension électrique, générée ou fournie à partir d’une source d’énergie, telle qu’une batterie incluse dans l’accéléromètre, à au moins une électrode du système d’électrode pour appliquer une force électrostatique Fe au dispositif de liaison 3 élastiquement déformable.According to one embodiment of the invention and as illustrated more particularly in the , the displacement system 4 comprises an electrode system 40 and a control unit 100. The control unit 100 is configured to allow applying an electrical voltage, generated or supplied from an energy source, such as a battery included in the accelerometer, to at least one electrode of the electrode system to apply an electrostatic force Fe to the elastically deformable connecting device 3.

Selon un mode de réalisation de l’invention et comme plus particulièrement illustré dans les exemples des Figures 2 à 6, le système d’électrode comprend une première et une deuxième électrodes réparties de part et d’autre du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable et le système de butée 5 fixe comprend deux butées 5A, 5B réparties de part et d’autre du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable.According to one embodiment of the invention and as more particularly illustrated in the examples of Figures 2 to 6, the electrode system comprises a first and a second electrode distributed on either side of the elastically deformable connecting device 3 and the fixed stop system 5 comprises two stops 5A, 5B distributed on either side of the elastically deformable connecting device 3.

Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque électrode du système d’électrode est dite activable/désactivable au sens où une tension électrique donnée peut être ou non appliquée à ladite électrode via ladite unité de commande 100. Ainsi, l’activation d’une première électrode 4A (i.e. l’application d’une tension donnée à ladite électrode par l’unité de commande 100), tandis que la deuxième électrode 4B est désactivée (i.e. non soumise à une tension de la part de l’unité de commande 100), entraine le déplacement de la butée mobile 34 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable en butée contre la butée fixe 5A. L’activation de la deuxième électrode 4B (la première électrode 4A étant désactivée), entraine le déplacement de la butée mobile 34 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable en butée contre la butée fixe 5B.According to one embodiment of the invention, each electrode of the electrode system is said to be activatable/deactivatable in the sense that a given electrical voltage can or cannot be applied to said electrode via said control unit 100. Thus, the activation of a first electrode 4A (i.e. the application of a given voltage to said electrode by the control unit 100), while the second electrode 4B is deactivated (i.e. not subjected to a voltage from the control unit 100), causes the movement of the movable stop 34 of the elastically deformable connecting device 3 into abutment against the fixed stop 5A. The activation of the second electrode 4B (the first electrode 4A being deactivated), causes the movement of the movable stop 34 of the elastically deformable connecting device 3 into abutment against the fixed stop 5B.

Il est également possible que les butées fixes 5A et 5B soient utilisées en tant qu’électrodes pour attirer la ou les butées mobiles. Pour éviter un courant de fuite trop fort entre une butée mobile et une butée fixe lors du contact mécanique entre elles, on peut prévoir qu’un isolant soit présent sur ou autour d’une ou des butées fixe ou mobile, ou que la surface de contact entre les butées soit réduite.It is also possible for the fixed stops 5A and 5B to be used as electrodes to attract the movable stop(s). To avoid too high a leakage current between a movable stop and a fixed stop during mechanical contact between them, it may be provided that an insulator is present on or around one or more fixed or movable stops, or that the contact surface between the stops is reduced.

Le système d’électrode 40 peut être piloté pour appliquer la force électrostatique Fe sur le dispositif de butée mobile 34 dans une direction et un sens donné, pour entrainer le déplacement du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable contre une partie du système de butée 5, et ainsi la mise en tension/déformation élastique du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable.The electrode system 40 can be controlled to apply the electrostatic force Fe to the movable stop device 34 in a given direction and sense, to cause the movement of the elastically deformable connecting device 3 against a part of the stop system 5, and thus the elastic tensioning/deformation of the elastically deformable connecting device 3.

L’unité de commande 100 permet de commander le système d’électrode 40 pour appliquer à la ou chaque électrode du système d’électrode, une tension électrique pour générer une force électrostatique de déplacement sur le dispositif de butée mobile 34 associé au système d’électrode 40, vers une partie du système de butée 5 fixe qui est supérieure à la force minimale nécessaire pour positionner le dispositif de butée mobile 34 en contact avec ladite partie du système de butée 5 fixe. L’application d’une tension électrique constante adaptée (i.e. suffisante) pour déplacer le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable en butée contre le système de butée 5 fixe fait qu’il n’est pas nécessaire de prévoir un système de boucle de régulation de la tension électrique appliquée aux électrodes.The control unit 100 makes it possible to control the electrode system 40 to apply to the or each electrode of the electrode system, an electrical voltage to generate an electrostatic displacement force on the movable stop device 34 associated with the electrode system 40, towards a part of the fixed stop system 5 which is greater than the minimum force necessary to position the movable stop device 34 in contact with said part of the fixed stop system 5. The application of a constant electrical voltage adapted (i.e. sufficient) to move the elastically deformable connecting device 3 into abutment against the fixed stop system 5 means that it is not necessary to provide a loop system for regulating the electrical voltage applied to the electrodes.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la tension donnée appliquée est dite suffisante au sens où, en l’absence de système de butée 5 fixe, le dispositif de butée mobile 34 du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable serait, depuis une position au repos définie comme étant une position du dispositif de butée mobile 34 en l’absence de tension électrique appliquée au système électrode et en l’absence de force statique subie par la masse sismique, déplacé du fait de l’application de cette tension électrique au système d’électrode sur une distance supérieure à la distance sur laquelle le dispositif de butée mobile 34 est déplacé lorsque le dispositif de butée mobile 34 est amené en butée (et donc bloqué) contre le système de butée 5 fixe par l’application de cette tension électrique.According to one embodiment of the invention, the given voltage applied is said to be sufficient in the sense that, in the absence of a fixed stop system 5, the movable stop device 34 of the elastically deformable connecting device 3 would, from a rest position defined as being a position of the movable stop device 34 in the absence of electrical voltage applied to the electrode system and in the absence of static force experienced by the seismic mass, be moved due to the application of this electrical voltage to the electrode system over a distance greater than the distance over which the movable stop device 34 is moved when the movable stop device 34 is brought into abutment (and therefore blocked) against the fixed stop system 5 by the application of this electrical voltage.

En variante, on peut prévoir d’appliquer une force plus faible mais de l'appliquer sinusoïdalement à la fréquence de résonance du système formé par le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable et le dispositif de butée mobile correspondant. En effet, dans un environnement sous vide, l'oscillation va entrainer un déplacement de plus en plus important du dispositif de butée mobile 34, et lorsque le déplacement amène le dispositif de butée mobile 34 en contact avec le dispositif de butée fixe, l’espace entre l’électrode et le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable est réduit, de sorte que la force électrostatique est plus importante pour une tension donnée. La force électrostatique appliquée lorsque le dispositif de butée mobile 34 est en butée avec le système de butée fixe 5 doit être supérieure à la force de rappel de l’ensemble du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable et du dispositif de butée mobile 34 pour permette au dispositif de butée mobile 34 de rester en butée contre le système de butée fixe 5 lorsque la masse est en outre soumise à une accélération.Alternatively, it is possible to provide for applying a weaker force but to apply it sinusoidally at the resonance frequency of the system formed by the elastically deformable connecting device 3 and the corresponding movable stop device. Indeed, in a vacuum environment, the oscillation will cause an increasingly significant displacement of the movable stop device 34, and when the displacement brings the movable stop device 34 into contact with the fixed stop device, the space between the electrode and the elastically deformable connecting device 3 is reduced, so that the electrostatic force is greater for a given voltage. The electrostatic force applied when the movable stop device 34 is in abutment with the fixed stop system 5 must be greater than the restoring force of the entire elastically deformable connecting device 3 and the movable stop device 34 to allow the movable stop device 34 to remain in abutment against the fixed stop system 5 when the mass is further subjected to acceleration.

Une telle combinaison du système d'électrode 40 avec le dispositif de butée mobile 34 lié au dispositif de liaison 3 élastiquement déformable et le système de butée fixe 5 permet d'appliquer sur la masse sismique 1 une force de rappel qui est réglable selon des valeurs discrètes en utilisant une force électrostatique pour tirer le dispositif de butée mobile 34 contre le système de butée 5 fixe. Cela crée une force de rappel réglable (selon les électrodes activées) sur la masse 1 qui permet de compenser la force de gravité.Such a combination of the electrode system 40 with the movable stop device 34 connected to the elastically deformable connecting device 3 and the fixed stop system 5 makes it possible to apply to the seismic mass 1 a restoring force which is adjustable according to discrete values by using an electrostatic force to pull the movable stop device 34 against the fixed stop system 5. This creates an adjustable restoring force (depending on the activated electrodes) on the mass 1 which makes it possible to compensate for the force of gravity.

Le dispositif de butée mobile 34 est arrêté mécaniquement par le système de butée 5 fixe. Le bruit total de l’accéléromètre n’est pas affecté par le bruit de la force électrostatique.The movable stop device 34 is mechanically stopped by the fixed stop system 5. The total noise of the accelerometer is not affected by the noise of the electrostatic force.

En fonction de la direction et du sens de la traction électrostatique, la force de rappel peut ainsi compenser une force statique que subit la masse et qui peut présenter différentes valeurs et directions ou sens. En particulier, la force de rappel peut compenser la force de gravité que subissent la masse et le capteur d’accélération lorsque l’axe de sensibilité est orienté verticalement. On peut aussi prévoir d’appliquer une force de rappel totale nulle lorsque l’accéléromètre est positionné de sorte que l’axe de sensibilité du capteur est orienté horizontalement.Depending on the direction and sense of the electrostatic traction, the restoring force can thus compensate for a static force that the mass undergoes and which can have different values and directions or senses. In particular, the restoring force can compensate for the gravity force that the mass and the acceleration sensor undergo when the sensitivity axis is oriented vertically. It is also possible to provide for applying a total restoring force of zero when the accelerometer is positioned so that the sensitivity axis of the sensor is oriented horizontally.

Préférentiellement et comme illustré plus particulièrement aux Figures 2 à 6, la force électrostatique que permet de générer le système d’électrode est réversible, la force de rappel FRrésultante qui s’applique à la masse 1 est réversible et peut être modifiée ultérieurement si l'orientation du capteur d’accélération par rapport à la gravité est modifiée.Preferably and as illustrated more particularly in Figures 2 to 6, the electrostatic force that the electrode system can generate is reversible, the resulting restoring force F R that is applied to the mass 1 is reversible and can be modified subsequently if the orientation of the acceleration sensor relative to gravity is modified.

Ensembles de liaisonLinking sets

Selon différents modes de réalisation de l’invention et comme illustré et détaillé ci-après aux Figures 2 à 6, l’accéléromètre peut comprendre plusieurs ensembles appelés ensembles de liaison, composés chacun d’un dispositif de liaison 3 élastiquement déformables, d’un dispositif de butée mobile 34 associé, d’un système de butée 5 fixe et d’un système de déplacement 4. Les ensembles de liaison peuvent comprendre des parties en commun.According to different embodiments of the invention and as illustrated and detailed below in Figures 2 to 6, the accelerometer can comprise several assemblies called connecting assemblies, each composed of an elastically deformable connecting device 3, an associated mobile stop device 34, a fixed stop system 5 and a displacement system 4. The connecting assemblies can comprise parts in common.

Les ensembles de liaison sont répartis à différentes positions par rapport à la masse 1 ou au support 2, pour pouvoir générer la force de rappel résultante souhaitée en termes de direction, sens et de valeur, en particulier en fonction de l’orientation, du sens et de la valeur de la force statique, telle que la force de gravité, à compenser.The connecting assemblies are distributed at different positions relative to the mass 1 or the support 2, in order to be able to generate the desired resulting restoring force in terms of direction, sense and value, in particular depending on the orientation, sense and value of the static force, such as the force of gravity, to be compensated.

Selon un mode de réalisation de l’invention et comme illustré plus particulièrement aux Figures 3A et 4A, le déplacement en butée du dispositif de butée mobile 34 du dispositif de liaison 3 contre le système de butée 5 fixe d’un ensemble de liaison est commandable par l’unité de commande 100 séparément d’un autre ensemble de liaison, de manière à régler la force résultante de compensation appliquée à la masse.According to one embodiment of the invention and as illustrated more particularly in Figures 3A and 4A, the movement in abutment of the movable abutment device 34 of the connecting device 3 against the fixed abutment system 5 of a connecting assembly can be controlled by the control unit 100 separately from another connecting assembly, so as to adjust the resulting compensation force applied to the mass.

Unité de commandeControl unit

L’unité de commande 100 permet de commander le système de déplacement 4 pour pouvoir déplacer le dispositif de butée mobile 34 en butée contre le système de butée 5 fixe.The control unit 100 makes it possible to control the movement system 4 in order to be able to move the movable stop device 34 into abutment against the fixed stop system 5.

Comme illustré de manière schématique à la , l’unité de commande 100 est configurée pour permettre de commander sélectivement la position du dispositif de butée mobile 34 parmi un ensemble de plusieurs positions discrètes qui comprennent une position de repos et une ou des positions définies par une ou des butées du système de butée 5 fixe.As schematically illustrated in the , the control unit 100 is configured to allow selective control of the position of the movable stop device 34 among a set of several discrete positions which include a rest position and one or more positions defined by one or more stops of the fixed stop system 5.

Selon un mode de réalisation de l’invention, les positions discrètes que peut prendre le dispositif de butée mobile 34 comprennent:According to one embodiment of the invention, the discrete positions that the movable stop device 34 can take include:

-une position de repos correspondant à l’absence de commande de déplacement du dispositif de butée mobile 34 par l’unité de commande 100. La position de repos correspond à l’absence d’application de tension électrique sur le système d’électrode associé au dispositif de butée mobile 34 ou à l’application d’une différence de potentiel nulle entre le système d’électrode et la butée mobile 34, ce qui se traduit par l’absence d’application de force de déplacement (force électrostatique) sur le dispositif de butée mobile 34 et donc l’absence d’application d’une force de rappel supplémentaire sur la masse sismique par déplacement du dispositif de butée mobile 34,- a rest position corresponding to the absence of any command to move the movable stop device 34 by the control unit 100. The rest position corresponds to the absence of any application of electrical voltage to the electrode system associated with the movable stop device 34 or to the application of a zero potential difference between the electrode system and the movable stop 34, which results in the absence of any application of any displacement force (electrostatic force) to the movable stop device 34 and therefore the absence of any application of an additional restoring force to the seismic mass by moving the movable stop device 34,

- une première position de mise en tension élastique du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable dans laquelle le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable applique une première force de rappel sur la masse sismique 1. La première position correspond à la position obtenue par l’application d’une tension électrique au système d’électrode qui génère une force électrostatique dans un sens sur le dispositif de butée mobile 34 et ainsi l’application d’une première force de rappel correspondante sur la masse sismique 1.- a first position of elastic tensioning of the elastically deformable connecting device 3 in which the elastically deformable connecting device 3 applies a first restoring force to the seismic mass 1. The first position corresponds to the position obtained by the application of an electrical voltage to the electrode system which generates an electrostatic force in one direction on the movable stop device 34 and thus the application of a corresponding first restoring force to the seismic mass 1.

Préférentiellement, les positions discrètes que peut prendre le dispositif de butée mobile 34 comprennent: aussi une deuxième position de mise en tension élastique du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable dans laquelle le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable applique une deuxième force de rappel sur la masse sismique 1. La deuxième position correspond à la position obtenue par l’application d’une tension électrique au système d’électrode qui génère une force électrostatique en sens opposé (par rapport au sens correspondant à la première position) sur le dispositif de butée mobile 34 et ainsi l’application d’une deuxième force de rappel correspondante, de sens opposé à la première force de rappel, sur la masse sismique 1.Preferably, the discrete positions that the movable stop device 34 can take include: also a second position of elastic tensioning of the elastically deformable connecting device 3 in which the elastically deformable connecting device 3 applies a second restoring force to the seismic mass 1. The second position corresponds to the position obtained by applying an electrical voltage to the electrode system which generates an electrostatic force in the opposite direction (relative to the direction corresponding to the first position) on the movable stop device 34 and thus the application of a corresponding second restoring force, in the opposite direction to the first restoring force, on the seismic mass 1.

Les différentes positions discrètes que peut prendre le dispositif de butée mobile 34 dépendent de la configuration du système de butée 5 fixe.The different discrete positions that the movable stop device 34 can take depend on the configuration of the fixed stop system 5.

L’unité de commande 100 est alors configurée pour permettre de commander sélectivement la position du dispositif de butée 34 mobile de chaque ensemble de liaison parmi ledit ensemble de positions discrètes. Il est ainsi possible en commandant indépendamment les unes des autres la position de chaque dispositif de butée mobile 34 pour obtenir l’une des positions discrètes disponibles pour le dispositif de butée mobile 34 correspondant, d’appliquer des forces de rappel (locales) sur la masse sismique 1 dont certaine(s) peuvent présenter différentes caractéristiques (sens, valeur, orientation) de manière à obtenir une force de rappel globale appliquée par l’ensemble des dispositifs de butée mobile 34 sur la masse sismique 1 qui est réglable selon la combinaison de position des dispositifs de butée mobile 34 sélectionnée.The control unit 100 is then configured to allow selectively controlling the position of the movable stop device 34 of each connection assembly among said set of discrete positions. It is thus possible by controlling independently of each other the position of each movable stop device 34 to obtain one of the discrete positions available for the corresponding movable stop device 34, to apply (local) restoring forces to the seismic mass 1, some of which may have different characteristics (direction, value, orientation) so as to obtain an overall restoring force applied by all of the movable stop devices 34 to the seismic mass 1 which is adjustable according to the combination of positions of the movable stop devices 34 selected.

A la , les différentes positions que peut prendre le dispositif de butée mobile 34 sont représentées de manière superposée sur le même schéma, mais sont bien entendu obtenues sélectivement.To the , the different positions that the movable stop device 34 can take are shown superimposed on the same diagram, but are of course obtained selectively.

La description réalisée ci-dessus, en particulier en lien avec la dans le cas simplifié d’un ensemble de liaison formé d’un système de butée fixe 5, d’un dispositif de liaison 3 élastiquement déformable, d’un dispositif de butée mobile 34 et d’un système de déplacement 4 (non représenté), est aussi applicable dans le cas où l’accéléromètre comprend plusieurs ensembles de liaison répartis à différentes localisation par rapport à la masse, comme illustré de manière schématique plus particulièrement aux Figures 2 et 3 à 6.The description given above, in particular in connection with the in the simplified case of a connecting assembly formed by a fixed stop system 5, an elastically deformable connecting device 3, a mobile stop device 34 and a displacement system 4 (not shown), is also applicable in the case where the accelerometer comprises several connecting assemblies distributed at different locations relative to the mass, as illustrated schematically more particularly in Figures 2 and 3 to 6.

L’unité de commande 100 peut ainsi être configurée pour commander les ensembles de liaison de manière à appliquer une force de rappel sur la masse sismique 1 par le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable, qui est différente de la force de rappel appliquée par un autre ensemble de liaison, par sa direction, son sens et/ou sa valeur selon la configuration de l’ensemble de liaison et de la butée du système de butée fixe contre laquelle le dispositif de butée mobile est déplacé.The control unit 100 can thus be configured to control the connecting assemblies so as to apply a restoring force on the seismic mass 1 by the elastically deformable connecting device 3, which is different from the restoring force applied by another connecting assembly, by its direction, its sense and/or its value according to the configuration of the connecting assembly and of the stop of the fixed stop system against which the movable stop device is moved.

La différence entre deux forces de rappel peut être une différence de sens de déplacement du dispositif de butée mobile contre une butée du système de butée fixe et/ou une différence de valeur selon la configuration de l’ensemble de liaison, telle que la raideur (qui dépend de la longueur, de la largeur, de la hauteur et du module d'Young du matériau utilisé) du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable et/ou la distance (considérée en position de repos) entre le dispositif de butée mobile 34 et le système de butée fixe 5 (en particulier la distance entre le dispositif de butée mobile 34 et la ou les butées 5A, 5B du dispositif de butée fixe 5).The difference between two restoring forces may be a difference in the direction of movement of the movable stop device against a stop of the fixed stop system and/or a difference in value depending on the configuration of the connecting assembly, such as the stiffness (which depends on the length, width, height and Young's modulus of the material used) of the elastically deformable connecting device 3 and/or the distance (considered in the rest position) between the movable stop device 34 and the fixed stop system 5 (in particular the distance between the movable stop device 34 and the stop(s) 5A, 5B of the fixed stop device 5).

La commande des ensembles de liaison par l’unité de commande 100 permet ainsi d’obtenir différentes valeurs discrètes de force de rappel globale résultant des positions des dispositifs de butée mobile 34 commandée par l’unité de commande.The control of the connecting assemblies by the control unit 100 thus makes it possible to obtain different discrete values of overall restoring force resulting from the positions of the movable stop devices 34 controlled by the control unit.

Une telle conception de l’accéléromètre permet d’adapter la force de rappel globale appliquée à la masse en fonction de l’orientation de l’accéléromètre. En particulier, l’accéléromètre (plus particulièrement l’axe de sensibilité du capteur d’accélération) peut être orienté verticalement vers le bas ou vers le haut, ou horizontalement ou encore être incliné. Lorsque le capteur d’accélération est incliné par rapport à la direction de la force statique à compenser, la direction de la force statique à compenser est par exemple verticale dans le cas de la force de gravité. Dans ce cas, la valeur de force statique à compenser correspond à la valeur de la force statique projetée sur l’axe de sensibilité As.Such a design of the accelerometer makes it possible to adapt the overall restoring force applied to the mass according to the orientation of the accelerometer. In particular, the accelerometer (more particularly the sensitivity axis of the acceleration sensor) can be oriented vertically downwards or upwards, or horizontally or even be inclined. When the acceleration sensor is inclined relative to the direction of the static force to be compensated, the direction of the static force to be compensated is for example vertical in the case of the gravity force. In this case, the static force value to be compensated corresponds to the value of the static force projected onto the sensitivity axis As.

A la , on a représenté un mode de réalisation de l’accéléromètre, de manière simplifiée, dans une configuration où les dispositifs de butée mobile 34 sont en position de repos correspondant à une absence de force électrostatique appliquée au dispositif de liaison 3 élastiquement déformable correspondant et donc à une absence de force électrostatique appliquée aux dispositifs de butée mobile 34.To the , an embodiment of the accelerometer has been shown, in a simplified manner, in a configuration where the movable stop devices 34 are in the rest position corresponding to an absence of electrostatic force applied to the corresponding elastically deformable connecting device 3 and therefore to an absence of electrostatic force applied to the movable stop devices 34.

Dans l’exemple de la , l’accéléromètre est dans une configuration où le capteur d’accélération est orienté horizontalement, i.e. que l’axe As est horizontal. Ainsi, en position horizontale de l’accéléromètre, on peut prévoir que l’unité 100 soit configuré pour commander les système de déplacement 40 de sorte que les dispositifs de butée mobile 34 sont tirés en sens opposés pour maintenir une force de rappel globale nulle sur la masse sismique.In the example of the , the accelerometer is in a configuration where the acceleration sensor is oriented horizontally, i.e. the axis As is horizontal. Thus, in the horizontal position of the accelerometer, it can be provided that the unit 100 is configured to control the displacement system 40 so that the movable stop devices 34 are pulled in opposite directions to maintain a zero overall restoring force on the seismic mass.

Selon la configuration de l’accéléromètre, on peut aussi prévoir que certains ou tous les dispositifs de butée mobile 34 restent en position de repos.Depending on the configuration of the accelerometer, it can also be provided that some or all of the movable stop devices 34 remain in the rest position.

Dans l’exemple de la , l’accéléromètre est dans une configuration où le capteur d’accélération est orienté verticalement, i.e. que l’axe As est vertical. Ainsi, en position verticale de l’accéléromètre, on peut prévoir que l’unité 100 soit configurée pour commander les système d’électrode 40 de sorte que les butées mobiles 34 sont tirées dans les mêmes directions et en sens opposé de la force de gravité qui s’applique sur la masse sismique, pour venir contre les butées fixes 5A.In the example of the , the accelerometer is in a configuration where the acceleration sensor is oriented vertically, i.e. the axis As is vertical. Thus, in the vertical position of the accelerometer, it can be provided that the unit 100 is configured to control the electrode system 40 so that the movable stops 34 are pulled in the same directions and in the opposite direction of the force of gravity which is applied to the seismic mass, to come against the fixed stops 5A.

Selon un mode de réalisation l’accéléromètre comprend au moins trois ensembles de liaison, ce qui permet d’appliquer plusieurs valeurs de force de rappel selon la position qu’occupe le dispositif de butée mobile 34 pour chacun des ensembles de liaison.According to one embodiment, the accelerometer comprises at least three connection assemblies, which makes it possible to apply several return force values depending on the position occupied by the mobile stop device 34 for each of the connection assemblies.

Selon un mode de réalisation de l’invention, il est prévu que chacun de deux côtés opposés de la masse sismique 1, soit muni d’au moins trois ensembles de liaison, par exemple quatre ensemble comme dans l’exemple de la .According to one embodiment of the invention, it is provided that each of two opposite sides of the seismic mass 1 is provided with at least three connecting assemblies, for example four assemblies as in the example of the .

Comme illustré à la pour une orientation de l’accéléromètre où celui-ci présente un axe de sensibilité As incliné par rapport à la force de gravité g, de sorte que seule la valeur du projeté de la force de gravité g sur la direction As a besoin d’être compensée, l’unité de commande 100 peut être configurée pour obtenir une force de rappel globale sur la masse sismique compensant la gravité, en commandant pour chaque côté de la masse sismique 1, le déplacement d’une partie des dispositifs de butée mobile 34 contre une butée 5A du système de butée 5 fixe, par exemple les trois dispositifs de butée mobile 34 les plus haut et le déplacement d’une autre partie des dispositifs de butée mobile 34, par exemple le dispositif de butée mobile 34 le plus bas, contre une butée 5B du système de butée 5 fixe.As illustrated in the for an orientation of the accelerometer where the latter has a sensitivity axis As inclined relative to the gravity force g, so that only the value of the projected gravity force g on the direction As needs to be compensated, the control unit 100 can be configured to obtain an overall restoring force on the seismic mass compensating for gravity, by controlling for each side of the seismic mass 1, the displacement of a part of the movable stop devices 34 against a stop 5A of the fixed stop system 5, for example the three highest movable stop devices 34 and the displacement of another part of the movable stop devices 34, for example the lowest movable stop device 34, against a stop 5B of the fixed stop system 5.

L’unité de commande 100 se présente par exemple sous la forme d’un microprocesseur et d’une mémoire de données dans laquelle sont stockées des instructions informatiques exécutables par ledit microprocesseur, ou encore sous la forme d’un microcontrôleur.The control unit 100 is, for example, in the form of a microprocessor and a data memory in which computer instructions executable by said microprocessor are stored, or in the form of a microcontroller.

Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mise en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l’unité de commande pour la commande du système de déplacement du ou de chaque dispositif de liaison élastiquement déformable, ou l’unité de traitement pour la mesure de l’accélération, peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type circuit logique programmable (ou FPGA qui est l’acronyme de l’anglais field-programmable gate array, ce qui correspond littéralement à réseau de portes programmable in-situ) ou de type circuit intégré propre à une application (ou ASIC qui est l’acronyme de l'anglais application-specific integrated circuit, ce qui correspond littéralement à circuit intégré spécifique à une application). Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.In other words, the functions and steps described can be implemented in the form of a computer program or via hardware components (e.g. programmable gate arrays). In particular, the functions and steps performed by the control unit for controlling the movement system of the or each elastically deformable connecting device, or the processing unit for measuring the acceleration, can be performed by instruction sets or computer modules implemented in a processor or controller or be performed by dedicated electronic components or components of the programmable logic circuit type (or FPGA which is the acronym for field-programmable gate array) or of the application-specific integrated circuit type (or ASIC which is the acronym for application-specific integrated circuit). It is also possible to combine computer parts and electronic parts.

L’unité de commande ou de traitement est ainsi une unité électronique et/ou informatique. Lorsqu’il est précisé que ladite unité est configurée pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l’unité comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l’unité comprend des composants électroniques correspondants.The control or processing unit is thus an electronic and/or computer unit. When it is specified that said unit is configured to perform a given operation, this means that the unit comprises computer instructions and the corresponding execution means which make it possible to perform said operation and/or that the unit comprises corresponding electronic components.

Modes de réalisation particulierSpecial embodiments ss

On peut prévoir que le dispositif de liaison 3 élastiquement déformable d’un ensemble de liaison présente au moins une caractéristique physique, telle que la raideur pour un ressort, qui est différente de celle du dispositif de liaison 3 élastiquement déformable d’un autre ensemble de liaison. Ainsi dans le cas où les dispositifs de liaison 3 élastiquement déformables sont des ressorts, on peut prévoir qu’un ou plusieurs ressort présente(nt) des caractéristiques techniques différentes d’un ressort à un autre de manière à obtenir différentes valeurs d’effort de rappel locales résultant de la sollicitation de ces ressorts. Une telle configuration permet d’obtenir un réglage encore plus fin de la force de rappel globale appliquée sur la masse mobile.It may be provided that the elastically deformable connecting device 3 of a connecting assembly has at least one physical characteristic, such as the stiffness for a spring, which is different from that of the elastically deformable connecting device 3 of another connecting assembly. Thus, in the case where the elastically deformable connecting devices 3 are springs, it may be provided that one or more springs have different technical characteristics from one spring to another so as to obtain different local restoring force values resulting from the stress on these springs. Such a configuration makes it possible to obtain an even finer adjustment of the overall restoring force applied to the moving mass.

On peut calculer la force de rappel FRd’un ressort comme étant égale à K*x, avec K la raideur du ressort et x le déplacement de la butée mobile 34 depuis la position de repos jusqu’à la mise en contact avec une butée du système de butée fixe 5.The restoring force F R of a spring can be calculated as being equal to K*x, with K the stiffness of the spring and x the displacement of the movable stop 34 from the rest position until it comes into contact with a stop of the fixed stop system 5.

Ainsi, on peut prévoir selon des modes de réalisation de l’invention, que la force de rappel FRde chaque ressort soit ajustée par des modifications de conception sur la dimension des ressorts (épaisseur/longueur/largeur/ressorts pliés…), ou en ajustant l'écart entre une butée mobile 34 et une butée du système de butée fixe 5 ou en changeant le matériau utilisé pour les ressorts. La illustre un exemple avec une longueur différente pour un ressort de chaque côté de la masse de sorte que la force de rappel FR’ locale exercée par le ressort le plus long sur la masse sismique est plus faible que la force de rappel FRexercée sur la masse sismique par un ressort plus court.Thus, it can be provided according to embodiments of the invention that the restoring force F R of each spring is adjusted by design modifications on the dimension of the springs (thickness/length/width/folded springs, etc.), or by adjusting the gap between a movable stop 34 and a stop of the fixed stop system 5 or by changing the material used for the springs. illustrates an example with a different length for a spring on each side of the mass so that the local restoring force F R ' exerted by the longer spring on the seismic mass is smaller than the restoring force F R exerted on the seismic mass by a shorter spring.

Selon un autre mode de réalisation de la solution et comme par exemple illustré en , on peut prévoir que le système de déplacement 4 comprend un système de levier configuré pour permettre de déplacer les dispositifs de butée mobile 34 contre des butées 5A ou 5B du système de butée fixe 5 en utilisant pour chaque ensemble de liaison de la masse 1 au support 2, un contrepoids 46 (telle qu’une petite masse par comparaison avec la masse sismique) fixé à un levier 36 lui-même relié au dispositif de butée mobile 34 de sorte que, par libération du déplacement du contrepoids par gravité, le levier 36 pivote autour d’un axe pivot A36 en entrainant en déplacement le dispositif de butée mobile 34 contre une butée fixe du système de butée fixe 5.According to another embodiment of the solution and as for example illustrated in , it can be provided that the displacement system 4 comprises a lever system configured to allow the moving stop devices 34 to be moved against stops 5A or 5B of the fixed stop system 5 by using for each assembly connecting the mass 1 to the support 2, a counterweight 46 (such as a small mass compared to the seismic mass) fixed to a lever 36 itself connected to the moving stop device 34 so that, by releasing the movement of the counterweight by gravity, the lever 36 pivots about a pivot axis A36 by causing the moving stop device 34 to move against a fixed stop of the fixed stop system 5.

L'invention n’est pas limitée aux modes de réalisation illustrés dans les dessins.The invention is not limited to the embodiments illustrated in the drawings.

De plus, le terme « comprenant » n’exclut pas d’autres éléments ou étapes. En outre, des caractéristiques ou étapes qui ont été décrites en référence à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus peuvent également être utilisées en combinaison avec d’autres caractéristiques ou étapes d’autres modes de réalisation exposés ci-dessus.Furthermore, the term "comprising" does not exclude other elements or steps. Furthermore, features or steps that have been described with reference to one of the embodiments set forth above may also be used in combination with other features or steps of other embodiments set forth above.

Claims (14)

Accéléromètre comportant :
- un support (2) ;
- une masse, appelée masse sismique (1) à laquelle est associé un capteur d’accélération qui présente au moins un axe de sensibilité d’accélération (As), la masse sismique étant susceptible d'être soumise à une force induite par une accélération à mesurer, et à une force statique, telle que la force de pesanteur ou une force d’inertie ; et
- un dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, tel qu’un ressort, qui relie la masse sismique (1) au support (2) ;
caractérisé en ce que l’accéléromètre comprend aussi :
- un système de butée (5) fixe, et un dispositif de butée mobile (34) qui est fixé au dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, ou qui forme partie du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable,
- un système de déplacement (4) configuré pour déplacer le dispositif de butée mobile (34) contre le système de butée (5) fixe, de manière à déformer élastiquement le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable pour appliquer une force de rappel (FR) à la masse sismique (1).
Accelerometer comprising:
- a support (2);
- a mass, called seismic mass (1) with which is associated an acceleration sensor which has at least one acceleration sensitivity axis (As), the seismic mass being capable of being subjected to a force induced by an acceleration to be measured, and to a static force, such as the force of gravity or a force of inertia; and
- an elastically deformable connecting device (3), such as a spring, which connects the seismic mass (1) to the support (2);
characterized in that the accelerometer also comprises:
- a fixed stop system (5), and a movable stop device (34) which is fixed to the elastically deformable connecting device (3), or which forms part of the elastically deformable connecting device (3),
- a displacement system (4) configured to move the movable stop device (34) against the fixed stop system (5), so as to elastically deform the elastically deformable connecting device (3) to apply a restoring force (F R ) to the seismic mass (1).
Accéléromètre selon la revendication 1, dans lequel, le dispositif de butée mobile (34) étant électriquement conducteur, le système de déplacement (4) comprend un système d’électrode (40) comprenant au moins une, de préférence au moins deux électrodes, et une unité de commande (100) configurée pour appliquer une tension électrique à ladite au moins une électrode pour exercer une force électrostatique (Fe) sur le dispositif de butée mobile (34) entrainant son déplacement en butée contre le système de butée (5) fixe.Accelerometer according to claim 1, wherein, the movable stop device (34) being electrically conductive, the displacement system (4) comprises an electrode system (40) comprising at least one, preferably at least two electrodes, and a control unit (100) configured to apply an electrical voltage to said at least one electrode to exert an electrostatic force (Fe) on the movable stop device (34) causing it to move into abutment against the fixed stop system (5). Accéléromètre selon la revendication 2, dans lequel l’unité de commande (100) est configurée pour commander le système d’électrode (40) pour appliquer à ladite au moins une électrode une tension électrique donnée, générant une force électrostatique sur le dispositif de butée mobile (34) qui est supérieure à la force minimale nécessaire pour maintenir le dispositif de butée mobile (34) en contact avec le système de butée (5) fixe.Accelerometer according to claim 2, wherein the control unit (100) is configured to control the electrode system (40) to apply to said at least one electrode a given electrical voltage, generating an electrostatic force on the movable stop device (34) which is greater than the minimum force necessary to maintain the movable stop device (34) in contact with the fixed stop system (5). Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le système d’électrode (40) comprend une première et une deuxième électrodes (4A, 4B) réparties de part et d’autre du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, et le système de butée (5) fixe comprend deux butées (5A, 5B) réparties de part et d’autre du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, de sorte que la mise sous tension d’une première électrode à une valeur donnée, entraine le déplacement du dispositif de butée mobile (34) en butée contre une première butée (5A) du système de butée (5) fixe, et la mise sous tension de la deuxième électrode (4B)à une valeur donnée, entraine le déplacement du dispositif de butée mobile (34) du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable en butée contre la deuxième butée (5B) du système de butée (5) fixe.Accelerometer according to any one of claims 2 or 3, in which the electrode system (40) comprises a first and a second electrode (4A, 4B) distributed on either side of the elastically deformable connecting device (3), and the fixed stop system (5) comprises two stops (5A, 5B) distributed on either side of the elastically deformable connecting device (3), such that energizing a first electrode to a given value causes the movement of the movable stop device (34) into abutment against a first stop (5A) of the fixed stop system (5), and energizing the second electrode (4B) to a given value causes the movement of the movable stop device (34) of the elastically deformable connecting device (3) into abutment against the second stop (5B) of the fixed stop system (5). Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, l’accéléromètre comprenant une unité de commande (100) et l’ensemble du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, du dispositif de butée mobile (34), du système de déplacement (4), et du système de butée (5) fixe formant un ensemble, appelé ensemble de liaison, l’accéléromètre comprend plusieurs ensembles de liaison, le déplacement en buté du dispositif de butée mobile (34) du dispositif de liaison (3) contre le système de butée (5) d’un ensemble de liaison étant commandable par l’unité de commande (100) indépendamment du déplacement du dispositif de butée mobile (34) d’un autre ensemble de liaison.Accelerometer according to any one of the preceding claims, wherein, the accelerometer comprising a control unit (100) and the assembly of the elastically deformable connecting device (3), the movable stop device (34), the displacement system (4), and the fixed stop system (5) forming an assembly, called a connecting assembly, the accelerometer comprises several connecting assemblies, the abutment movement of the movable stop device (34) of the connecting device (3) against the stop system (5) of a connecting assembly being controllable by the control unit (100) independently of the movement of the movable stop device (34) of another connecting assembly. Accéléromètre selon la revendication 5, dans lequel l’unité de commande (100) est configurée pour commander les ensembles de liaison (3) de manière à appliquer une valeur de force de rappel sur la masse sismique (1) par le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable, qui est différente de la force de rappel appliquée sur la masse sismique (1) par un autre ensemble de liaison.Accelerometer according to claim 5, wherein the control unit (100) is configured to control the connecting assemblies (3) so as to apply a restoring force value on the seismic mass (1) by the elastically deformable connecting device (3), which is different from the restoring force applied to the seismic mass (1) by another connecting assembly. Accéléromètre selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable d’au moins un ensemble de liaison présente au moins une caractéristique physique, telle que la longueur et/ou la raideur, qui est différente de la caractéristique physique correspondante du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable d’un autre ensemble de liaison de l’accéléromètre.Accelerometer according to claim 6, wherein the elastically deformable connecting device (3) of at least one connecting assembly has at least one physical characteristic, such as length and/or stiffness, which is different from the corresponding physical characteristic of the elastically deformable connecting device (3) of another connecting assembly of the accelerometer. Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’accéléromètre est un système micro-électromécanique.An accelerometer according to any preceding claim, wherein the accelerometer is a micro-electromechanical system. Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le système de butée fixe (5) est en tout ou partie commun avec le système d’électrode (40).Accelerometer according to any one of the preceding claims, taken in combination with claim 2, in which the fixed stop system (5) is wholly or partly common with the electrode system (40). Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de butée fixe (5) est formé d’une seule pièce avec le support (2).Accelerometer according to any one of the preceding claims, in which the fixed stop system (5) is formed in one piece with the support (2). Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable est formé d’une seule pièce avec le support (2).Accelerometer according to any one of the preceding claims, in which the elastically deformable connecting device (3) is formed in one piece with the support (2). Accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, l’accéléromètre comprenant une unité de commande (100) permettant de commander le système de déplacement (4), l’unité de commande (100) est configurée pour, de préférence pour chaque ensemble de liaison lorsque l’accéléromètre comprend plusieurs ensembles de liaison, permettre de commander sélectivement la position du dispositif de butée mobile (34) parmi un ensemble discret de positions.Accelerometer according to any one of the preceding claims, wherein, the accelerometer comprising a control unit (100) for controlling the displacement system (4), the control unit (100) is configured to, preferably for each link assembly when the accelerometer comprises several link assemblies, allow selectively controlling the position of the movable stop device (34) among a discrete set of positions. Accéléromètre selon la revendication précédente, dans lequel, l’ensemble discret de positions du dispositif de butée mobile (34) comprend les positions suivantes :
- une position dite de repos du dispositif de liaison (3) élastiquement déformable correspondant à l’absence de commande de déplacement du dispositif de butée mobile (34) par l’unité de commande (100) ;
- une première position de tension dans laquelle le dispositif de butée mobile (34) est en butée contre le système de butée fixe (5), de sorte que le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable est en tension élastique et applique sur la masse sismique (1) une première force de rappel;
- et, de préférence, une deuxième position de tension dans laquelle le dispositif de butée mobile (34) est en butée contre le système de butée fixe (5), de sorte que le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable est en tension élastique et applique sur la masse sismique (1) une deuxième force de rappel, qui est différente de la première force de rappel.
Accelerometer according to the preceding claim, in which the discrete set of positions of the movable stop device (34) comprises the following positions:
- a so-called rest position of the elastically deformable connecting device (3) corresponding to the absence of movement control of the movable stop device (34) by the control unit (100);
- a first tension position in which the movable stop device (34) is in abutment against the fixed stop system (5), so that the elastically deformable connecting device (3) is in elastic tension and applies a first restoring force to the seismic mass (1);
- and, preferably, a second tension position in which the movable stop device (34) abuts against the fixed stop system (5), so that the elastically deformable connecting device (3) is in elastic tension and applies to the seismic mass (1) a second restoring force, which is different from the first restoring force.
Procédé de compensation au moins partielle d’une force statique, telle que la force de gravité, que subit la masse sismique (1) d’un accéléromètre selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend le déplacement du dispositif de butée mobile (34) contre le système de butée fixe (5) de sorte que le dispositif de liaison (3) élastiquement déformable est en tension élastique et applique sur la masse sismique (1) une force de rappel (FR) qui compense au moins partiellement ladite force statique que subit la masse sismique (1).Method for at least partially compensating for a static force, such as the force of gravity, experienced by the seismic mass (1) of an accelerometer according to any one of the preceding claims, in which the method comprises moving the movable stop device (34) against the fixed stop system (5) so that the elastically deformable connecting device (3) is in elastic tension and applies to the seismic mass (1) a restoring force (F R ) which at least partially compensates for said static force experienced by the seismic mass (1).
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