Transcript Capteur de pression de type piézorésistif Un capteur de pression de

TD 6 : CAPTEURS DE PRESSION
Exercice 1 :
Capteur de pression de type piézorésistif
Un capteur de pression de type piézorésistif (jauge de contrainte à semi-conducteur) est
constitué par une jauge collée sur un support qui est un corps d’épreuve déformable. Ce
capteur est placé dans une enceinte et le corps d’épreuve réalise une séparation entre deux
cavités. Lorsque la pression est la même de part et d’autre (p0 sur la figure 4.1.1.) la jauge est
au repos et sa résistance est R0.
Figure 4.1.1. Capteur de pression
1. Lorsqu’on soumet une jauge de déformation à une force de traction F celle-ci
s’allonge d’une longueur Δl à partir d’une longueur initiale l0 et on note :
l = l0 + Δl.
ε désigne la quantité (Δl / l0), ν le coefficient de Poisson, C la constante de Bridgmann
du matériau.
1.1. Montrer que l’on peut écrire que la variation relative de la résistance R est
donnée par :
∆
1.2.
.
∆
.
Exprimer K en fonction de C et ν.
2. Sous l’effet d’une différence de pression (p1 > p2) le support et la jauge se déforment
entraînant) une modification de la résistance de la jauge ; celle-ci prend alors la valeur
R. On montre alors et nous admettrons pour la suite, qu’au premier ordre :
∆
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.
.
1
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2
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2.1. En déduire que la variation relative de résistances est proportionnelle à
la différence de pression. :
∆
.
1
2
Si la pression p1 = p et si p2 ≈ 0, on obtient une mesure absolue possible de la
pression p (figure 4.1.2.), la variation relative de résistance est alors proportionnelle à
p:
∆
où
2.2.
.
k = 2,5. 10-8 Pa-1
Calculer γ si K = 168.
Figure 4.1.2.
3. Le capteur complet est constitué de quatre
jauges travaillant de façon
complémentaire. Deux varient suivant R0
+ ΔR, deux autres suivant R0 – ΔR. Le
conditionneur associé est en pont suivant
la figure :
Figure 4.1.3. Conditionneur en
pont
Le conditionneur étant alimenté sous la tension E :
3.1. Exprimer les tensions vAD et vBD en fonction de R0, ΔR et E.
3.2. En déduire l’expression de vAB en fonction de k, p et E.
3.3. calculer vAB si E = 12 V et p = 4.105 Pa.
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Exercice 2 : Etude du principe de mesure d’un capteur de pression
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