Rappel: la technologie piézorésistive
Principe
L’élément sensible (MEMS) est un composant en silicium micro-usiné assemblé en pont de Wheatstone : une contrainte déséquilibrera le pont générant ainsi un signal proportionnel à la sollicitation.
- La dimension miniature permet une combinaison adaptée aux forts niveaux d’accélération :
faible poids, très grande fréquence de résonance, étendue de mesure élevée. - Comme il mesure autant les phénomènes hautes fréquences qu’une accélération constante,
le signal peut être intégré (énergie, vitesse, déplacement…) - Le retour à 0 après un choc est extrêmement rapide.
Pourquoi un amortissement ?
Un système dynamique de 1er ordre (construction simple des capteurs mécaniques) possède une fréquence de résonance et une bande passante « plate » utile; elle est bornée et définie en % ou dB.
L’amortissement minimise les effets et conséquences de la résonance (sur la mécanique et le signal) et augmente la résistance du capteur contre sa destruction.
Trois techniques d’amortissement étaient communément utilisées:
- Non amorti
- Amorti à air
- Amorti à huile
Ces amortissements ont des limitations: ils peuvent affecter et réduire la réponse en fréquence du système mécanique. De plus, l’amortissement à huile n’est pas approprié à des essais en température variable (viscosité).
Le filtrage (mécanique ou électrique) permet quant à lui d’éviter d’endommager l’élément sensible à sa fréquence de résonnance.
Le multimode damping, innovation technologique
Le « multimode damping » est une conception unique de la structure MEMS de l’élément sensible. Il consiste à combiner un mode de déformation différent du système initial:
- Le premier mode est semblable à un trampoline
- Le premier mode est une torsion
La combinaison de réponse en fréquence des deux modes permet ainsi d’obtenir:
- une réponse en fréquence étendue
- la suppression de la résonance
