Accéléromètre

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Un accéléromètre est un capteur inertiel qui mesure la force spécifique, définie comme l'accélération non gravitationnelle agissant sur un objet. Contrairement à un capteur de vitesse, un accéléromètre ne mesure pas directement la vitesse ni la position. Il détecte plutôt les variations de mouvement le long d'un, deux ou trois axes orthogonaux en mesurant la force appliquée à un élément de détection interne.

Les accéléromètres modernes reposent principalement sur la technologie des systèmes Micro(MEMS). Un accéléromètre MEMS contient une masse d'épreuve microscopique suspendue par des structures flexibles. Lorsque le capteur subit une accélération, la masse d'épreuve se déplace par rapport au châssis du capteur. Des transducteurs capacitifs, piézorésistifs ou piézoélectriques convertissent ce déplacement en un signal électrique proportionnel à l'accélération appliquée.

Les accéléromètres mesurent à la fois l’accélération dynamique, générée par un mouvement ou une vibration, et l’accélération statique, résultant du champ gravitationnel terrestre. Cette capacité leur permet d’estimer les angles d’inclinaison dans des conditions statiques tout en détectant simultanément des changements rapides de mouvement. Leur plage de mesure s’étend généralement de quelques g à plusieurs centaines de g, selon l’application, tandis que des caractéristiques de performance telles que la stabilité du biais, la densité de bruit, la précision du facteur d’échelle, la bande passante et la stabilité en température déterminent la qualité de la mesure.

Dans les systèmes de navigation inertielle, les accéléromètres fonctionnent en tandem avec des gyroscopes pour estimer la vitesse et la position grâce à l’intégration continue des données d’accélération. Des algorithmes de fusion de capteurs, tels que les filtres de Kalman étendus (EKF), combinent les mesures des accéléromètres avec GNSS, des magnétomètres, des odomètres, du LiDAR ou des capteurs de vision afin d’améliorer la précision et la robustesse de la navigation dans les environnements GNSS.

Aujourd’hui, les accéléromètres sont des composants essentiels dans les domaines de l’aérospatiale, de la défense, des véhicules autonomes, de la navigation maritime, de la cartographie mobile, de l’automatisation industrielle, de la surveillance des structures et de la robotique. Leur taille compacte, leur faible consommation d’énergie et leur grande fiabilité font des accéléromètres MEMS la solution privilégiée pour les applications modernes de détection de mouvement, où des mesures précises de l’accélération constituent la base d’une navigation et d’un contrôle précis.