Proprietes des vibrations de flexion des poutres et des coques appliquees a la realisation d'accelerometres et de gyrometres

par HENRI FIMA

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de D. HAUDEN.

Soutenue en 1995

à Besançon .

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  • Résumé

    Les recherches et travaux exposes dans cette these ont ete effectues a la societe sextant avionique, dans le cadre de contrats dret, dans le but de developper des accelerometres et des gyrometres de precision pour des applications aeronautiques. L'ensemble de la these est divise en deux parties, la premiere relative a l'accelerometre a poutre vibrante, la deuxieme relative au gyrometre a surface vibrante. Dans la premiere partie, les vibrations de flexion des poutres sont mises a profit pour concevoir et realiser un accelerometre dont le corps d'epreuve est une lame vibrante en quartz reliee a une masse metallique. L'acceleration de la masse se traduit par une variation de frequence du resonateur, en raison de la force axiale exercee sur la lame. La lame de quartz vibre simultanement sur deux modes de flexion, ce qui permet de compenser l'influence de la temperature en regime transitoire thermique grace a un modele etabli apres calibration. Le decouplage mecanique du resonateur, ainsi que l'optimisation de la structure metallique ont fait l'objet de deux depots de brevet. Les caracteristiques metrologiques du capteur, prevues par le calcul, ont ete verifiees par des essais experimentaux. Dans la deuxieme partie, on utilise l'effet de l'acceleration de coriolis sur les vibrations de flexion d'une coque de revolution pour mesurer une vitesse de rotation. Une etude theorique detaillee des modes de flexion d'une coque hemispherique, et de l'effet gyrometrique produit par une rotation autour de l'axe, ont permis de realiser un dispositif experimental comprenant un resonateur hemispherique en silice place a l'interieur d'un boitier sous vide, et un ensemble d'electrodes d'excitation, de detection, et de compensation. Les resultats obtenus confirment les previsions theoriques sur le comportement du resonateur en rotation. Cette etude est completee par un apercu sur deux configurations possibles de gyrometres, et une comparaison de leurs caracteristiques. Le rapport se termine par une conclusion relative a l'exploitation de ces capteurs et aux perspectives futures


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Informations

  • Détails : 209 P.
  • Annexes : 35 REF.

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
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