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Les capteurs MEMS - Principes de fonctionnement| Réf : R431 v1
Auteur(s) : Gilles Amendola, Patrick Poulichet, Laure Sevely, Laurie Valbin
Date de publication : 10 sept. 2011
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Les micro-accéléromètres utilisent généralement des structures mécaniques comportant une « masse sismique » (nom donné à la partie lourde qui sera sensible à l’accélération : figure 1). On est alors dans le cas d’une structure dite « statique ». Un second principe consiste à utiliser un mécanisme résonant constitué d’un système masse/ressort. Le dispositif verra sa fréquence de résonance changer avec l’accélération appliquée. On parle de « structure dynamique » ou « résonante » (voir figure 3).
1.1.1 Principe de la mesure par structure statique
Les micro-accéléromètres utilisent généralement des structures mécaniques de type masse vibrante ou statique.
Une accélération ax suivant l’axe x entraîne un déplacement de la masse m retenue par la force de rappel FR = − K.x du système de ressort. On a :
Ici x et K représentent respectivement le déplacement de la masse (en m) et la constante de raideur du ressort (en N.m−1).
Mise en œuvre
Une masse est réalisée au bout d’une poutre. La détection se fait à l’aide de l’effet piézoélectrique, capacitif ou piézorésistif. L’avantage des deux derniers est de pouvoir réaliser la détection d’accélérations constantes de type gravité terrestre et donc de réaliser des micro-inclinomètres.
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INSTRUMENTATION ET MÉTHODES DE MESURE
(1) - LIU (K.), ZHANG (W.), CHEN (W.), LI (K.), DAI (F.), CUI (F.), WU (X.), MA (G.), XIAO (Q.) - The development of micro-gyroscope technology - Journal of Micromechanics and Microengineering – Volume 19(1), Pages 1-29 (2009).
(2) - EATONY (W.P.), SMITH (J.H.) - Micromachined pressure sensors : review and recent developments - Smart Materials and Structures. Volume 6(5), Pages 530-539 (1997).
(3) - TRAUTWEILER (S.), MOSIER (N.), ZDANKIEWICZ (E.) - New Silicon-Based Metal-Oxide Chemical Sensors - MicroChemical Systems, http://archives.sensorsmag.com/articles/0999/109/index.htm.
(4) - TSAI (P.P.), CHEN (I.-C.), HO (C.-J.) - Ultralow power carbon monoxide microsensor by micromachining techniques - Sensors and Actuators B 76 380-387 (2001).
(5) - AIKEN (T.) - * - . – MOS Air Quality Sensors Make Vehicle Cabins Safer, http://archives.sensorsmag.com/articles/0204/40/main.shtml.
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