L' accéléromètre à quartz et l'accéléromètre à poutre vibrante à quartz partagent certaines similitudes dans leurs principes de fonctionnement, mais diffèrent fondamentalement par leur structure et leurs méthodes de mesure. Tous deux sont basés sur des capteurs en quartz, mais leur conception et leurs domaines d'application sont distincts.
Accéléromètre à quartz
Comme mentionné précédemment, l' accéléromètre à quartz utilise principalement l' effet piézoélectrique pour mesurer l'accélération. Lorsqu'un cristal de quartz est soumis à une accélération ou à une force, il subit une légère déformation, générant une charge électrique. Ces variations de charge permettent de mesurer l'amplitude et la direction de l'accélération.
Principe de fonctionnement de base :
- Lorsqu'un objet accélère, sa structure interne, composée d'un ressort et d'une masse, se déplace. Ce déplacement est détecté par le capteur piézoélectrique fixé au quartz. La charge générée par le cristal de quartz est convertie en un signal d'accélération.
- Ces signaux sont ensuite traités et convertis en sorties utilisables (généralement des signaux de tension ou de courant).
Accéléromètre à poutre vibrante à quartz
L' accéléromètre à poutre vibrante en quartz est conçu selon le principe de la poutre vibrante . Il utilise généralement une poutre vibrante en quartz (souvent de petite taille) pour mesurer l'accélération. La fréquence de vibration de la poutre varie avec l'accélération, et cette variation est détectée par un système électronique.
Le principe de fonctionnement est illustré sur la figure 1. Le circuit d'excitation applique une excitation piézoélectrique à la poutre vibrante en quartz, induisant des vibrations de flexion à sa fréquence de résonance. Le bloc de masse convertit l'accélération externe en une force axiale agissant sur la poutre vibrante. En exploitant les caractéristiques force-fréquence de la poutre, on modifie sa fréquence de résonance en faisant varier sa rigidité. La différence de fréquence entre les deux poutres vibrantes permet de déterminer l'amplitude et la direction de l'accélération.
Principe de fonctionnement de base :
- Poutre vibrante : L’accéléromètre contient une poutre en quartz fixe qui vibre à une certaine fréquence. Lorsqu’une accélération est appliquée à l’accéléromètre, le mouvement de la poutre modifie sa fréquence de vibration.
- Variation de fréquence : La fréquence de vibration de la poutre est proportionnelle à l’accélération appliquée. Lorsque l’accélération varie, la déformation de la poutre vibrante entraîne une modification de sa fréquence de vibration, détectée et convertie par le circuit électronique pour calculer l’accélération.
- Méthode de mesure : Les accéléromètres à poutre vibrante en quartz offrent généralement une sensibilité et une stabilité élevées, ce qui les rend adaptés aux mesures d'accélération de haute précision.
Principales différences :
| Fonctionnalité | Accéléromètre à quartz | Accéléromètre à poutre vibrante à quartz |
|---|---|---|
| Principe de fonctionnement | Détection des variations de charge basée sur l'effet piézoélectrique des cristaux de quartz | Détection des changements de fréquence basée sur le principe de la poutre vibrante |
| Élément de détection | Cristal de quartz (utilisant l'effet piézoélectrique) | Poutre de quartz (principe de la poutre vibrante) |
| Signal de sortie | Variation de charge (convertie en signal électrique) | Variation de fréquence (convertie en signal d'accélération) |
| Domaine d'application | Généralement utilisé pour la mesure d'accélération de haute précision et à basse fréquence | Plus adapté aux mesures de haute précision, à large plage dynamique et sensibles à la fréquence |
| Stabilité | Excellente stabilité thermique et résistance aux interférences | Très stable également, particulièrement adapté à la mesure de petites variations |
Résumé:
- L' accéléromètre à quartz repose principalement sur l' effet piézoélectrique , détectant l'accélération en mesurant les variations de charge dans le cristal de quartz. Il convient aux mesures d'accélération générales, notamment dans les gammes de basses fréquences.
- L' accéléromètre à poutre vibrante en quartz , basé sur le principe de la poutre vibrante , calcule l'accélération en mesurant les variations de fréquence de la poutre en quartz. Il offre une sensibilité accrue et est idéal pour les applications exigeant une grande précision et une large bande passante.
Bien qu'elles diffèrent par leurs principes, leur structure et leur application, toutes deux s'appuient sur les propriétés uniques des matériaux en quartz pour parvenir à une mesure d'accélération de haute précision.
