Sur l'enregistrement de pressions au moyen d'un dispositif de mesure à distance de faibles déplacements

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Sur l’enregistrement de pressions au moyen d’un

dispositif de mesure à distance de faibles déplacements

R. Walen

To cite this version:

SUR L’ENREGISTREMENT DE PRESSIONS

AU MOYEN D’UN DISPOSITIF DE MESURE A DISTANCE DE FAIBLES

DÉPLACEMENTS

Par R. WALEN.

Sommaire. 2014

Description d’un _procédé de mesure de _pressions au _moyen d’une transmission élec-trique à distance et _répondant à certaines conditions de stabilité et de fidélité vis-à-vis des _{perturbations}

extérieures.

Position du

_{probléme. -}

Comme suite à un

travail

_précédent

fait en collaboration avec M.

Bonet-Maury

et concernant la mise au

_point

d’un

photo-mètre

_multiple

et

_enregistreur

_{pour croissance}

bacté-rienne,

la

_question

s’est

_posée

d’effectuer des mesures de

_respiration

microbienne

_présentant

le même carac-tère de commodité et de

_{multiplicité.}

Ces mesures se ramènent à un

_problème

de manomètre

enre-gistreur

et l’on sait _que la

_pression

est une

_grandeur

très déshéritée en matière

_{d’enregistrement}

commode à distance.

Je crois utile

_d’exposer

ici brièvement la solution

adoptée,

car elle

_peut,

éventuellement,

convenir pour résoudre des

_problèmes

tout différents.

Les désidérata

_auxquels

la méthode cherchée doit

répondre

sont les suivants :

- La

pression

doit être traduite _par un courant

électrique

permettant

la transmission.

- Différents

appareils

doivent

_pouvoir

se con-necter de

façon

à mesurer des sommes ou des

diffé-rences de

_pressions.

~-- On doit

pouvoir

commuter facilement les

courants mesurant des

_pressions

de

_façon

à réaliser

des mesures

multiples

au _{moyen d’un instrument de} mesure

_unique.

- Cet instrument doit avoir des

caractéristiques

telles

_qu’il

_peut

facilement être monté à la

_place

d’un

_{microampèremètre d’enregistreur}

à ruban

encreur commercial. _

-

L’ensemble,

alimenté

par

le secteur, doit donner

une mesure ne

_dépendant,

dans la mesure

_voulue,

ni de la tension ni de la

_fréquence

de ce

_secteur,

ni de la

_{température.}

- La _mesure doit être.

linéaire,

reproductible,

il ne doit y avoir ni

_traînage,

ni organes

_présentant

un frottement

_quelconque

autre _{que celui d’un}

pivot

normal.

Type

de solution

_adoptée.

- L’ensemble du

dispositif

se

_sépare

en deux

_parties

connectées entre

elles par une

_ligne

de

_{longueur quelconque :}

- Le transmetteur

qui

transforme le

_{déplacement,}

donné par une

_capsule

_{manométrique}

en différence

de

_potentiel

alternative

_{proportionnelle}

à ce

dépla-cement ;

- Le

récepteur

ou instrument de mesure,

_qui,

comme on le verra

_plus

_loin,

est voisin en tant _que

conception

du

_dynamomètre

à induction et

est,

de

_{façon générale,}

un

_logomètre.

Transmetteur. - Il se _{compose, dans} la variante décrite

ici,

d’un circuit

_{magnétique symétrique,}

à armature de fermeture

_mobile,

_comportant

_quatre

enroulements montés en

_pont

et alimentés _par une

tension alternative. La

_figure

i montre la forme

des tôles et leur

_{disposition respective,}

abstraction faite des

_procédés

de fixation et d’articulation. Cette forme n’est pas

absolue,

mais a été choisie

comme utilisant des tôles de transformateur telles

qu’il

est

_possible

de les trouver.

Fig.i.

Le

calcul, élémentaire,

montre

_{qu’un déplacement}

de l’armature mobile à

_partir

de la

_position

d’équi-libre _provoque

_{l’apparition,}

aux bornes

_marquées

M,

d’une tension

alternative,

_{proportionnelle}

au

dépla-cement,

proportionnelle

à et en

_phase

avec la tension

appliquée

en A

_{(alimentation)}

et

_{indépendante}

de la

_fréquence,

ceci à condition :

--

que les

déplacements

restent

petits (en

pra-tique,

20 _pour 100 de _{l’entrefer pour avoir} une

linéarité à I _pour I oo

_près),

343 -

que l’induction B reste assez faible _{pour que} la reluctance du circuit soit due surtout à

l’entrefer,

-

que la force d’attraction

magnétique

résultant

d’une

_position

_{dissymétrique}

de l’armature mobile

reste faible devant la force motrice

_(capsule).

Ces trois conditions sont

_{généralement}

aisées à

remplir,

la

_puissance

nécessaire au fonctionnement du

_récepteur

étant faible.

Récepteurs

Initialement,

le

_récepteur

était un

dynamomètre

à induction

a)

dont le circuit

-

Fig. 2.

inducteur était celui d’un

_petit

moteur

_universel,

permettant

un

_montage

facile en

_remplacement

du

galvanomètre

d’un

_enregistreur

multicourbe

Pyro-tère. Les amenées de courant au cadre étaient cons-truites au mieux pour éviter tout

_couple

de

_rappel.

Comme on le

_sait,

la déviation lue sur un tel

instrument est

_{proportionnelle}

au

_rapport

de la

composante

active de la tension

_appliquée

au

_cadre,

à la tension alimentant l’inducteur. Ici encore,

comme dans le cas du

transmetteur,

l’induction B doit rester

_,faible.

Les circuits

_{correspondants}

du transmetteur et du

récepteur

étant reliés

ensemble,

on obtient alors bien une relation linéaire entre la déviation lue

₍₀₎

et le

déplacement (à).

Le

dynamomètre peut

cependant

être

_{simplifié :}

sur la

_figure

2

_b,

le cadre bobiné est

_remplacé

_par une

spire

en court-circuit dans

_laquelle

une

_paire

de

bobines

_{supplémentaires}

induit la force électro-motrice

_{qu’auparavant}

il fallait amener _par des

connections très

_souples

et délicates. La forme la

plus simple,

finalement

_adoptée,

et

_qui

_permet

une

échelle de

_près

_{de 180°,}

est

_figurée

en 2 c. Le circuit

_magnétique

en fer à cheval

_qu’entoure

la

spire

montée sur

_pivots

est

_séparée

du circuit

principal

par un faible intervalle d’air s destiné à

éviter une variation de la sensibilité lors d’une

variation de l’induction B

_(variation

de la tension

du

_secteur).

Montage

simplifié.

- La

figure

3 montre les

deux

_principales

_façons

de connecter transmetteur

et

_{récepteur :}

a.

_montage

série de

_{l’alimentation;}

b,

_montage

_parallèle.

Dans les deux cas, pour des

déplacements

n’excédant pas 20 _pour 10o de E

(valeur

Fig. 3.

moyenne de

l’entrefer),

on constate une excellente

linéarité et la constance de la déviation lue lors des

variations dans l’alimentation.

Correction des défauts. - io Si l’on cherche à

augmenter

l’amplitude

des

_{déplacements}

A,

la déviation lue 8 n’est

_plus

linéaire,

et les termes

supérieurs

deviennent sensibles. On obtient des courbes du

_type

de la

_figure

_{4 :}

1 a.

_{montage série;}

Fig. 4.

b.

_montage

_parallèle.

Pour des raisons de

_symétrie,

ces courbes sont de la forme

avec 9

> o en a. et

_p

o en b. Au moyen d’un

montage

compound,

on

_peut

obtenir une courbe pour

laquelle

p

= _o et

qui

est linéaire _{sur un} domaine

beaucoup plus

étendu.

20 L’armature mobile du transmetteur subit une

force

_{magnétique qui}

tend à l’écarter de sa

posi-tion

_{d’équilibre.}

Cette

force,

qui

varie avec la tension

d’alimentation,

s’ajoute

à

celle,

_{mécanique, qui}

actionne l’armature

_{(capsule manométrique,}

_par

exemple).

On obtient ainsi une déviation

_qui

aug-mente d’autant

_plus

avec le courant d’alimentation que la

capsule d’attaque

est

_{plus souple.}

Dans les limites des variations normales du

secteur,

cet effet se _compense en

_réglant

l’intervalle d’air E

(fig.

2

c)

de

façon

_{que la sensibilité} du

récepteur

diminue

_lorsque

le courant d’alimentation

_augmente.

La correction est _{facilitée par} un circuit en fer à cheval assez mince où les

_phénomènes

de saturation

se

_produisent

_rapidement.

Bien

_entendu,

on est limité dans cette voie et la force d’attraction

magné-tique

ne doit pas excéder une certaine fraction de la force

_mécanique.

3~ Le zéro de l’instrument de mesure se trouve

_placé

344

à l’extrémité tout en

_gardant

_pour le transmetteur un zéro

_{correspondant à}

la

_{position d’équilibre,}

on

_ajoute

dans le circuit de mesure une tension auxiliaire

obtenue,

par

exemple,

en enroulant

quelques

spires

sur le

_pôle

d’excitation du

_récepteur.

Montage complet. -

D’après

ce

_qui

_précède,

on

_comprend

sans

_plus

le

_montage

réel de la

_figure

5 où l’inducteur du

_{récepteur comporte}

trois

enrou-lements.

.

Fig. 5.

1

Variantes. --1.

_Lorsque

l’on désire effectuer des

additions ou des soustractions de

_{déplacements,}

le circuit de mesure doit être

_{complètement}

isolé du

circuit d’alimentation afin de

_permettre

la mise en

Fig. 6.

série

des tensions obtenues. On a alors

_avantage

à

faire fonctionner le transmetteur comme une sorte de transformateur à tension de sortie

variable,

confor-mément à la

_figure

6.

2. On

_peut

aussi arriver à former le

_produit

ou le

_quotient

de

_{déplacements.}

Dans le

_premier

cas,

un transmetteur en alimente un second dont le

circuit M est connecté au

_récepteur.

Dans le

_second,

un transmetteur alimente l’inducteur de l’instrument de mesure. Ces

_{opérations exigent cependant}

_que

l’un des transmetteurs soit

_capable

de fournir une

puissance beaucoup plus

élevée _que

l’autre,

à moins d’avoir recours à une

_{amplification}

intermédiaire.

Précision. - A titre

d’indication,

dans le

_premier

modèle

construit,

la sensibilité était de 0 = I o00

_A,

c’est-à-dire mm de déviation de

_l’aiguille

_{pour i p.} de

_{déplacement.}

Cette sensibilité

_exigeait

certaines

précautions,

comme,

_{par exemple,}

une

_tige

de

trans-mission

_{capsule-armature}

mobile en

_alliage

tel _que

les différences de dilatation

_thermiques

entre le circuit

en fer et le bâti en laiton se trouvaient

_compensées.

Ce modèle était destiné aux mesures de variation de

_pression

découlant de la

_respiration

microbienne. A cet

effet,

les deux côtés de l’armature mobile étaient reliés à deux

_capsules

_{manométriques}

iden-tiques.

Les mesures étaient ainsi rendues

différen-tielles,

avec élimination d’un certain nombre de

perturbations possibles.

Depuis,

au Laboratoire

_Curie,

il a été mis

au

_point

un ensemble de 6 transmetteurs

iden-tiques

au

_précédent,

actionnés par 12

_capsules

manométriques

reliées à des flacons

_identiques.

Le tout est connecté à un

enregistreur

à 6 courbes où le

_{galvanomètre}

est

_remplacé

_{par le}

_récepteur

décrit

_plus

haut. La commutation des circuits

_s’y

effectue par un mécanisme

_{d’horlogerie}

inclus dans

l’enregistreur.

Conclusion. - Comme

on

_peut

le voir sur les

schémas,

transmetteurs et

_récepteurs

sont de

cons-truction relativement

_simple

et

_permettent

de mesurer à distance des

_{déplacements}

avec une

précision

de l’ordre du micron en faisant

_appel

à

un

_récepteur

_{particulièrement}

_{indéréglable}

et robuste

et dont l’encombrement

_peut

être rendu faible par suite du

_remplacement

du cadre _par une

_spire

en

court-circuit.

Je pense,

qu’en

dehors des mesures de

_pression,

cette méthode de transmission

_peut

encore être

utile dans d’autres

_problèmes

où le lieu d’une mesure

est

_éloigné

ou _{peu accessible.}