Si vous vous posez la question du principe de fonctionnement d’un accéléromètre ou capteur de choc et de vibration ou tout simplement « comment fonctionne un accéléromètre ? », cet article va vous apporter toutes les réponses.
- Principe de fonctionnement d’un accéléromètre
- Les principales caractéristiques d’un accéléromètre
- Comment fonctionne un accéléromètre piézoélectrique ?
- Comment fonctionne un accéléromètre piézorésistif ?
- Comment fonctionne un accéléromètre capacitif ?
- Comment choisir un accéléromètre par application ?
Principe de fonctionnement d’un accéléromètre
Un accéléromètre, aussi appelé détecteur de chocs, mesure une accélération selon une ou plusieurs directions. Cette accélération est mesurée de manière indirecte en mesurant :
- soit le déplacement de la masse sismique du capteur (quelques µm).
- soit la force inertielle induite par l’accélération de la masse sismique du capteur.
Les principales caractéristiques d’un accéléromètre
Ses caractéristiques principales sont :
- Sa pleine échelle : niveau mini et maxi d’accélération que le capteur est capable de mesurer
- Sa bande passante : plage de fréquence pour laquelle le capteur est utilisable (environ 1/3 de la fréquence de résonnance)
- Sa sensibilité : le capteur « amplifie » t’il beaucoup l’accélération
- Sa masse : doit être faible par rapport à la pièce sur laquelle se fait la mesure
- Son nombre d’axes de mesure : généralement 1 ou 3 axes (plus rarement 2 axes)
- Sa résistance à l’environnent : température, humidité, pollution, radiations, etc.
Quelles sont les applications pour un accéléromètre ?
Choisir un bon accéléromètre c’est choisir l’accéléromètre qui convient à son application.
Il existe 3 grandes familles d’applications pour les accéléromètres.
Mesure des vibrations
Excitation moyenne fréquence (de quelques Hz à quelques KHz)
Mesure des chocs
Excitation haute fréquence / haut niveau d’accélération (plusieurs kHz avec des niveaux > 100g)
Mesure du déplacement
Excitation basse fréquence (jusqu’à quelques Hz)
Quelle technologie d'accéléromètre choisir ?
Il existe 3 technologies d’accéléromètres qui sont principalement utilisées :
Les accéléromètres piézoélectriques
Les accéléromètres piézorésistifs
Les accéléromètres capacitifs
Chaque technologie ayant des points forts et des points faibles, nous allons voir en détails quel est le fonctionnement de ces types d’accéléromètres et leur principales caractéristiques.
Comment fonctionne un accéléromètre piézoélectrique ?
Les accéléromètres piézoélectriques mesurent l’accélération en détectant la force inertielle induite par un cristal piézoélectrique.
Principe physique : On mesure la force inertielle induite par la masse inertielle sur un cristal (élément piézoélectrique).
Principales caractéristiques de l'accéléromètre piézoélectrique
- Les plus utilisés pour la mesure de chocs moyens et de vibration
- Grande bande passante mais ne passe pas le continu (0.2Hz-30KHz)
- Plage de température disponible très grande pour les versions en « sortie charge » (- 200;+650°C), moins pour les versions IEPE cependant celles-ci sont moins sensibles aux parasites externes.
- Taille très variable, adaptée à la configuration d’essai (0.2g pour le plus petit)
- Technologie robuste, mature
Comment fonctionne un accéléromètre piézorésistif ?
Les accéléromètres piézorésistifs mesurent l’accélération en détectant le déplacement d’une masse inertielle à l’aide de jauges de déformations.
Principe physique : On mesure le déplacement de la masse inertielle à l’aide de jauges de déformations.
Principales caractéristiques de l'accéléromètre piézorésistif
- Faible sensibilité : idéal pour la mesure de chocs longue durée, beaucoup moins utilisé pour le test et mesure
- Grande bande passante et passe le continu
- Facile à conditionner (pont de jauges)
- Faible tolérance à la surcharge mécanique (fragile)
- Dérive notable en température
Comment fonctionne un accéléromètre capacitif ?
Les accéléromètres capacitifs mesurent l’accélération en détectant le déplacement d’une masse inertielle à partir de la variation de capacité entre deux électrodes.
Principe physique : On mesure le déplacement de la masse inertielle en mesurant la variation de capacité entre deux électrodes
Principales caractéristiques de l'accéléromètre capacitif
- Grande sensibilité : idéal pour les mesures de déplacement ou vibrations basses fréquences
- Bande passante limitée mais passe le continu (0Hz-1KHz)
- Peu de dérive en température
- Technologie robuste (jusqu’à 20000g pour un 10 g d’EM)
- Facile à conditionner
- Peu sensible aux parasites externes
Comment choisir un accéléromètre selon son application ?
Mesure de vibration
L’accéléromètre fonctionne-t-il dans un environnement dont la température est comprise entre -55° C et +175° C ?
OUI ? Choisir un accéléromètre piézoélectrique IEPE.
NON ? Choisir un accéléromètre piézoélectrique en sortie « charge ».
Mesure des chocs
Selon le niveau de choc attendu :
Si inférieur à 500 g, choisir un accéléromètre piézoélectrique IEPE.
Si de très haut niveau, soit supérieur à 1000 g, choisir des accéléromètres spéciaux permettant de résister à ces hauts niveaux d’énergie : Piézorésistif (pour les chocs longs avec déformation) ou Piézoélectrique IEPE
Mesure en déplacement
Possédez-vous déjà des conditionneurs à jauges ?
OUI ? Choisir un accéléromètre piézorésistif (raison économique).
NON ? Choisir un accéléromètre capacitif.
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