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Pierre LÉGER : Ingénieur SAGEM - Ancien chef de l’unité de recherche et développement Senseurs inertiels
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les gyroscopes vibrants représentent aujourd’hui une nouvelle et importante technologie inertielle, non seulement parce que, pour certains d’entre eux, ils ont montré leur capacité à être très performants (on dit alors qu’ils sont de classe inertielle), mais que, surtout, dans les autres technologies dites « solid-state » (gyroscopes laser et à fibre optique), les gyroscopes n’ont pas la même aptitude que les gyroscopes vibrants à être miniaturisés et fabriqués à des coûts faibles.
C’est la raison pour laquelle cette technologie de gyroscopes vibrants continue de faire l’objet de recherches intensives, aux États-Unis, en Russie, en Europe et au Japon, dans le domaine des applications civiles (stabilisation d’antennes, de caméscopes, navigation automobile, etc.) et militaires (guidage d’engins, stabilisation spatiale, avionique…).
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Les deux classes de gyroscopes vibrantsArticle inclus dans l'offre
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1. Définitions et principes
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Définitions
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Un gyroscope est un appareil capable de fournir une direction physique de référence et, corrélativement, une information de rotation angulaire, sous forme d’un écart angulaire, ou d’un angle total (whole angle en anglo-saxon) compris entre 0 et 360, vis-à-vis d’un référentiel absolu ou « inertiel ».
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Un gyromètre est un appareil capable de fournir une information de vitesse angulaire, vis-à-vis d’un référentiel absolu (c’est-à-dire fixe par rapport aux étoiles).
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Dans un certain nombre de cas, un même appareil peut être capable de fonctionner en gyroscope ou en gyromètre.
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Principes utilisés en gyroscopie
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Un gyroscope (mesureur d’angle) utilise fondamentalement la propriété caractéristique d’inertialité (fixité dans l’espace absolu), totale ou partielle, de certains phénomènes physiques. À la base, c’est une mémoire de direction géométrique et matérielle dans l’espace. Avec l’utilisation d’un moyen approprié appelé détecteur angulaire, il est capable de fournir une information d’écart angulaire entre le référentiel du boîtier du gyroscope et cette direction de référence. Les phénomènes utilisés sont pour l’essentiel, de nature mécanique ou de nature optique.
En gyroscopie mécanique, depuis les démonstrations de Léon Foucault, respectivement en février 1851 et septembre 1852, on sait que le plan d’oscillation d’un pendule (on parlera plus loin d’un résonateur mécanique), ou l’axe d’une toupie en rotation rapide ont la propriété de conserver une direction fixe dans l’espace inertiel. Les appareils gyroscopiques, basés sur l’utilisation de ces principes, nécessitent généralement un moteur pour entretenir un état permanent de l’élément sensible (amplitude de la vibration, vitesse de rotation de la toupie) et compenser les pertes internes, par frottement, du dispositif. La qualité de l’appareil ainsi constitué, composé d’un boîtier, d’un élément sensible, d’un moteur et d’un détecteur angulaire, est caractérisé...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FOUCAULT (L.) - Démonstration physique du mouvement de la Terre au moyen du pendule. - C. R. Acad. Sc. Paris, vol. 32, août 1851, p. 135-138.
-
(2) - BRYAN (G.H.) - On the beats in the vibrations of a revolving cylinder or bell. - Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, vol. 7, nov. 24th, 1890, p. 101-107.
-
(3) - FRIEDLAND (B.), HUTTON (M.) - Theory and Error Analysis of Vibrating Member Gyroscope. - IEEE Transactions on Automatic Control, vol. Ac-23, n 4, août 1978, p. 545-556.
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(4) - ZHURAVLEV (V.F.) - Theorical Foundations of Solid-State Gyroscopes. - Bulletin RAN, MTT, vol. 28, n 3, 1993, p. 6-19.
-
(5) - BAKER (G.N.) - Quartz Rate Sensor from Innovation to Application. - Symposium Gyro Technology 1992, Stuttgart, Allemagne, p. 11.0-11.20.
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(6) - LYNCH (D.D.) and al - Hemispherical...
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