Mesures physiques
Capteurs inertiels vibrants miniatures
Principes physiques
Les capteurs inertiels vibrants, accéléromètres à lame vibrante et gyromètres à effet Coriolis, constituent une technologie de rupture par rapport aux capteurs inertiels classiques (accéléromètres de type pendulaire, gyro-optique à effet Sagnac ou gyro-mécanique basé sur la conservation du moment cinétique).
Ces capteurs possèdent des avantages considérables pour l’industrie. En effet, les principes physiques mis en jeu dans les capteurs vibrants permettent de concevoir des éléments sensibles à partir d’un seul bloc et sans assemblage, et ce par des procédés d'usinage collectif, ce qui les rend relativement facile à produire et à miniaturiser.
Les capteurs sont aujourd'hui réalisés en quartz, cristal piézoélectrique aux excellentes propriétés mécaniques et dont le caractère piézoélectrique permet de réaliser très facilement les excitations et les détections des vibrations utiles mises en jeu dans ce type de capteurs (les zones dorées sur le cristal correspondent aux électrodes d'excitation et de détection des vibrations).
Principes physiques des capteurs inertiels vibrants
- accéléromètre à lame vibrante
L'élément sensible de l'accéléromètre est une lame vibrant en flexion et excitée continûment à sa fréquence de résonance au moyen d'un circuit électronique oscillateur. L'accélération appliquée sur une masse d'épreuve génère des contraintes axiales dans la lame vibrante modifiant ainsi sa fréquence de résonance (principe similaire à la corde de guitare qui voit sa fréquence varier lorsque l'on modifie sa tension). Le signal de sortie des accéléromètres à lame vibrante est donc une fréquence dont les variations sont représentatives de l'accélération appliquée.
- gyromètre vibrant à effet Coriolis
Ces gyromètres mesurent les accélérations de Coriolis 
qui apparaissent lors d’une rotation. Dans ce but, on excite continûment à sa fréquence de résonance (mode pilote de pulsation 
et d'amplitude X) un résonateur, au moyen d'un circuit oscillateur. Ces accélérations de Coriolis sont alors alternatives à la pulsation et excitent en vibration forcée un mode transverse (de pulsation 
) dont l'amplitude Y est proportionnelle à la vitesse de rotation 
subie.
Pour les gyromètres fonctionnant en boucle ouverte, la mesure de l'amplitude du mouvement transverse permet de déterminer la vitesse de rotation subie. En fonctionnement en boucle fermée, ce mouvement transverse est asservi à 0 et la mesure de la force d'asservissement est représentative de la vitesse de rotation subie.
