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N° d’ordre :
´THESE
´ ´PRESENTEE A
´UNIVERSITE BORDEAUX 1
´ ´ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES PHYSIQUES ET DE L’INGENIEUR
Par ARRIJURIA Olivier
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR
´ ´ ´SPECIALITE :Electronique
` ´CONTRIBUTION A L’INTEGRATION DE CENTRALES
INERTIELLES:
` `OUTILS D’AIDE A LA CONCEPTION ET A L’OPTIMISATION
These` dirigee´ par PELLET, Claude
et co-encadree´ par BRIAND, Renaud
Soutenue le 24 novembre 2008
Devant la commission d’examen formee´ de :
M.DEVAL, Yann Professeur des Universites,´ ENSEIRB Bordeaux President´ du Jury
M. BASROUR, Skandar des Universites,´ Polytechnique Grenoble Examinateur
M.BRIAND, Renaud Enseignant-chercheur, ESTIA-Recherche Co-directeur
M. MARTINEZ, Augustin Professeur des Universites,´ INSA Toulouse Rapporteur
´M. NOUET, Pascal des Universites, Polytechnique Montpellier
M. PELLET, Claude Professeur des Universites,´ IMS-IUT Bordeaux1 Directeur de these`
Universite´ Bordeaux 1 - Les Sciences et les Technologies au service de l’Homme et de l’environnement2Remerciements
En premier lieu, je tiens a remercier mes parents qui m’ont appris ce qu’est le travail.
Je remercie egalement mes freres avec lesquels je partage de nombreux souvenirs comme
la fusee de soda et les nombreuses parties de jeu video au milieu de la nuit.
Je remercie les quelques enseignants qui ont reussi a me transmettre leur passion,
notamment les professeurs du lycee professionnel et technique de Saint Joseph situe a
Hasparen qui, malgre les dicultes a enseigner, nous ont transmis un grand savoir.
Je tiens egalement a saluer tous mes collegues de l’ecole d’ingenieur ESTIA a Bidart
avec lesquels j’ai passe de tres bons moments. J’ai apprecie tout particulierement les soi-
rees d’origami et les sorties au cinema qui se terminent par une corvee de vaisselle. Je
remercie egalement Jean Roch Guiresse qui m’a aide a poursuivre cette these.
Je remercie tous mes amis, aussi bien proches que lointains, que j’ai eu le privilege
de rencontrer lors de mes etudes sans oublier tous les membres du football club de Saint
Esprit a Bayonne.
Enn, je remercie les hasards de la vie qui m’ont fait croiser le chemin d’une petite
comedienne, du moins en taille, dont la specialite est de parodier Mickael Jakson (Beat
it). Elle est, selon le cas, mon Ying ou mon Yang. Elle est surtout ma condente, mon
eternel soutien sans qui je n’aurais su^rement jamais soutenu ces travaux. Avec elle, j’ai
eu la joie de realiser mon r^eve le plus cher, celui de donner la vie.
Je tiens egalement a dedier ces quelques mots a notre lle Emma qui nous procure
tant de bonheur ainsi qu’a nos prochains enfants pour toutes les joies a venir.
iiiTable des matieres
Introduction 1
1 La centrale inertielle et les capteurs associes (etat de l’art) 3
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 La centrale inertielle et ses capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Capteurs inertiels de type accelerometre . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1.1 Accelerometre capacitif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1.2 Accelerometre optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1.3 Accelerometre piezoresistif . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.1.4 Accelerometre piezojonction . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.1.5 Accelerometre piezoelectrique "Electrostatically levitated" 7
1.2.1.6 Accelerometre thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1.7 Accelerometre a e et tunnel . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1.8 Accelerometre vibrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1.9 Accelerometre a e et magnetique . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.2 Capteurs inertiels de type gyroscope . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.2.1 Gyroscopes vibrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.2.2 Gyroscopes optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Interface et electronique de traitement pour capteurs inertiels . . . . . . . 11
1.3.1 Interfaces capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.1 Amplicateur a trans-impedance . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1.2 Amplicateur de charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.1.3 Interface a reseau d’impedance . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.1.4 Pont de Wheatstone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.2 Traitement electronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3.2.1 Traitement electronique d’accelerometres et gyrometres . . 17
1.3.3 Conversion analogique numerique et particularite d’une cha^ne de
traitement sigma delta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.3.1 L’echantillonneur bloqueur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.3.2 Le quanti