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Appareil à lecture directe pour la mesure de capacités.
La présente invention concerne un appareil à lec- ture directe pour la mesure de capacités permettant, à l'opposé des appareils connus de ce genre, de donner une mesure très exacte. Avec les appareils habituels à lecture directe destinés à la mesure de capactiés, on mesure le courant envoyé par une tension alternative de valeur et fréquence connues à travers la capacité à mesurer. Cette méthode présente 1'inconvénient que, comme instrument de mesure, on doit utiliser un ampèremè- tre pour courant alternatif, qui est relativement peu sensible.
Conformément à l'invention, en série avec la capaci- té à mesurer est monté un redresseur shunté par une impédance constituée, de préference, par une résistance ohmique, le dimen-
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sionnement étant tel que l' impédance formée par le redresseur shunté par la. résistance, soit inféri@ure à l'impédance de la capacité à mesurer pour la fréquence de la tension alterna- tive qui est utilisée pour la mesure.
Pour éviter que, dans le cas d'un court-circuit acci- dentel des bornes auxquelles la capacité à mesurer est raccor- dée, il se produise une intensité de courant trop élevée, on peut connecter en série avec la tension de mesure une résistance qui empêche l'intensité du courant d'augmenter excessivement si la capacité à mesurer est court-circuitée.
En outre, pour éliminer l'influence de la capacité mutuelle des bornes auxquelles la capacité à mesurer doit être raccordée, on interpose entre ces bornes un écran relié à un point du montage situé dans la ligne reliant la source de ten- sion à l'impédance formée par le redresseur et la résistance montée en parallèle avec celui-ci, ce point étant, de préféren- ce, mis à la terre.
Ce mode de construction présente l'avantage supplé- mentaire qu'on peut mesurer simplement la capacité existant entre deux corps conducteurs entre lesquels sont interposés un ou plusieurs autres corps conducteurs, en reliant les corps dont on veut mesurer la capacité mutuelle aux bornes et les corps intermédiaires à l'écran.
En outre, l'emploi de deux systèmes et l'application du principe différentiel connu permettent de mesurer de façon simple la différence existant entre les capacités de deux conden- sateurs.
Pour de pareilles mesures, il est, en général, très important que la forme de la tension soit toujours identiquement la même. A cet effet, on peut partir d'un courant alternatif industriel qui est ensuite filtré et converti en un courant exactement sinusoïdal. Habituellement ceci nécessite, toute-
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fois., des montages assez compliqués. Conformément à l'inven- tion, on peut éviter ces complications en utilisant comme tension de mesure une tension déformée par un limiteur.
La méthode la plus simple consiste à dériver la ten- sion de mesure d'une lampe à luminescence.
On comprendra mieux 1-'invention en se référant au des- sin annexé qui en représente, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation.
La figure 1 représente un schéma du montage de mesure et la figure2 représente schématiquement le montage utilisé dans le cas où l'on désire déterminer la capacité existant entre le filament et l'anode d'un tube-triode.
Sur la figure 1. 1 et 2 désignent des bornes auxquel- les la tension de mesure est appliquée. 6 est une résistance élevée dont la valeur pour les mesures de capacités de l'ordre de 10 cm peut être de 3 à 10 mégohms environ. 7 désigne un tube-diode d'un type assez arbitraire. Au lieu d'un tube-diode ordinaire on peut aussi utiliser un tube à plus d'électrodes, par exemple un tube-triode, dont la grille est reliée à l'ano- de. 8 désigne un instrument de mesure pour courant continu, de préférence de grande sensibilité. La capacité à mesurer est rac- cordée aux bornes 3 et 4. 5 est une résistance ou, d'une façon générale, une impédance servant à empêcher l'intensité du cou- rant passant par le montage de mesure de prendre une valeur excessive si les bornes 3 et 4 sont court-circuitées.
Un écran
9, disposé entre les bornes 3 et 4, est relié au moyen du con- ducteur 10 à un point 11 situé entre la borne 2 et la résis- tance 6, ce point étant, de préférence, mis à la terre. L'écran
9 sert à éliminer l'effet exercé par la capacité mutuelle des bornes 5 et 4 sur la mesure car, du fait qu'à cause de son mode de connexion l'écran 9 possède le même potentiel que l'ex- @
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trémité de la résistance 6 qui est reliée à la, borne 2, l'ins- trurnent de mesure 8 ne peut pas ê'tre traversé par le courant lorsqu'une tension est appliquée aux bornes 1 et 2, si la con- nexion entre les bornes 3 et 4 demeure interrompue.
Pour mesu- rer de faibles capacités de l'ordre de 10 cm, on peut utiliser une fréquence de 1000 et dans ce cas la tension de mesure peut être de 400 Volts environ. Si l'on veut travailler avec une tension moins élevée, on doit augmenter la fréquence. La fré- quence de la tension de mesure peut être diminuée d'autant plus que la capacité qu'on désire mesurer, possède une valeur plus élevée. Pour mesurer des capacités de l'ordre de grandeur de 1000 cm, on peut utiliser pour une tension de mesure de 100 Volts, par exemple, une fréquence de 500, tandis que pour des capacités encore plus élevées, de l'ordre de grandeur de micro- farads, on peut utiliser une fréquence de 50.
Le dimensionnement est, de préférence, tel que la résistance totale de la résistance 6 et du tube 7 soit infé- rieure à la résistance apparente de-la capacité à mesurer. En pratique., ce rapport peut varier entre 1:3 et 1:10. Il est évi- dent, toutefois., que d'autres rapports sont également possi- bles.. La résistance 5 a, de préférence, une valeur telle que, si les bornes 3 et 4 sont court-circuitées, 1'intensité du . courant devienne au plus quatre fois plus grande que si la ca- pacité est mise en circuit. Il est évident qu'on doit prendre soin que, dans le cas d'un court-circuit, l'intensité du cou- rant reste au-dessous d'une limite de sécurité.
Pour le dimensionnement précitée l'intensité du cou- rant passant par l'ampèremètre 8 pour courant continu, est d'en- viron 10 microampères dans le cas où l'on mesure des capacités de 10 cm.
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Au lieu d'être intercalé directement dans le circuit, l'instrument 8 peut aussi être relié au montage à travers un amplificateur.
La figure 2 montre l'emploi du montage de la figure 1 pour mesurer la capacité existant entre l'anode et le fila- ment d'un tube-triode. Pour pouvoir mesurer cette capacité, on doit éliminer l'influence exercée par la grille, car il s'a- git de l'influence directetxercée par l'anode sur la filament et vice-versa. On peut effectuer ceci d'une manière simple en reliant, comme c'est représenté sur la figure 2, la grille 19 du tube-triode 16 à l'écran 9, l'anode 17 et la filament 18 étant reliés,, respectivement, aux bornes 3 et 4. La tension de mesure est fournie par une source de courant alternatif rac- cordée aux bornes 14 et 15. La borne 14 est reliée à la borne 1 à travers une résistance 13, la résistance 15 étant reliée directement à la borne 2.
Une lampe à luminescence 12 ou un autre tube à décharges à courbe caractéristique similaire est connecté entre les bornes 1 et 2. Lorsqu'on applique aux bornes 14 et 15 une tension alternative dont l'amplitude est très supérieure à la tension d'allumage de la lampe 12, la courbe de tension, c'est-à-dire la forme de la tension, est défromée, par suite des propriétés de la lampe à luminescence, de telle façon qu'on obtienne une courbe de tension à peu près rectan- gulaire. Ceci est de grande importance car la mesure dépend hau- tement de la forme de la courbe de tension. Si l'on utilise du courant alternatif industriel, on n'est nullement sûr que la forme du courant soit toujours la même.
La forme du courant est déterminée essentiellement par les harmoniques accompagnant la fréquence fondamentale, ces harmoniques dépendant à leur tour de la charge du réseau. Il est évident qu'on peut utiliser des dis- positifs permettant de purifier un courant alternatif industriel @
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pour obtenir un courant alternatif exactement sinusoïdale mais les dispositifs connus tels, par exemple,, que les filtres, les circuits accordés, sont en général assez compliques. L'emploi d'une lampe à luminescence ou d'un autre appareil limiteur per- met de donner la même forme à tout courait alternatif.
En pratique on a trouvé que le système représenté sur la figure 2, est parfaitement reproductible. En cas de rempla- cement du tube--diode 7, on n'a pas besoin de faire une nouvel- le courbe d'étalonnage de l'appareil. Il est évident que la valeur de la résistance 6 dépend de 1-ordre de grandeur des capacités à mesurer et de la fréquence des tensions de mesure.
Pour de grandes capacités, la valeur de la résistance 6 peut être de quelques milliers d'ohms et pour des capacités très faibles elle est mesurée en mégohms.
On a constaté que le dispositif représenté sur la figure 2, permet de mesurer exactement des capacités dont la valeur ne dépasse par 1 cm.
L'inventiôn peut aussi être appliquée pour mesurer la différence de deux capacités. A cet effet, on utilise, de pré- férence, un montage différentiel. Dans ce cas, on doit utiliser deux systèmes de mesure et on doit faire agir la différence des courants continus traversant .ces systèmes de mesure, sur un ins- trument de mesure pour courant continu. A cet effet, cet instru- ment peut être agencé comme instrument différentiel et il peut être muni de deux enroulements agissant en sens opposés sur l'organe indicateur.
Dans tous les cas, la tension de mesure requise peut être engendrée à l'aide d'une génératrice à tube-triode, ce qui est plus particulièrement important dans la mesure de fai- bles capacités, car dans ce cas on peut donner d'une manière très simple à la fréquence toute valeur voulue.