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Système amplificateur à lampes et pyromètre employant ce système d'amplification.
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La présente invention se rapporte à un système d'ampli- fication à lampes et à un pyramètre obtenu par l'emploi de ce système comme moyen d'amplification*
L'utilisation de la lampe à trois électrodes comme amplificatrice suivant les méthodes connues donne lieu aux inconvénients suivants chaque fois que l'on veut obtenir une amplification linéaire et constante, principalement dans les appareils de mesure : 1. nécessité de limiter la zone de travail des lampes à la zone de linéarité des courbes caractéristiques, ce qui entraîne la multiplication du nombre des étages lorsque l'on veut obtenir de fortes amplifications sans préjudice de la linéarité ;
2. l'amplification est fonction de la tension du courant d'alimentation, du chauffage du filament, des caractéristi- ques des lampes et de leur évolution au cours du temps..
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Pour obtenir de bonnes mesures, il faut : - réaliser un réglage très précis de la tension d'alimenta- tion et des courants de chauffage, - réaliser de très fréquents étalonnages.
La présente invention, destinée a remédier aux inconvé- nients susdits, consiste en un système amplificateur conçu d'après une méthode suivant laquelle les causes de non linéarité ou de variation de l'amplification n'interviennent plus que très accessoirement, ce système d'amplification étant appliqua suivant l'invention à un pyromètre utilisant essentiellement la mesure de la brillance monochromatique du corps chaud dans le rouge, par l'intermédiaire d'une cellule photoélectrique.
Le pyromètre faisant l'objet de cette application, tout en bénéficiant de la précision des mesures pyrométriques mono- chromatiques, permettra l'enregistrement des températures et ce, avec une inertie pratiquement nulle. Par sa simplicité, il restera cependant un appareil industrjel.
Suivant l'invention, on a recours dans le système amglificateur à une méthode d'opposition dans laquelle deux résistances sont intercalées en serie entre grille et filament de la lampe rendant ainsi possible une amplification pratiquement proportionnelle au rapport des deux résistances dans le cas d'amplification de faibles courants comme ceux des courants de cellules photoélectriques ou autres.
Cette méthode d'opposition avec ou sans étages amplifi- aateurs peut être utilisée aussi bien en courant alternatif qu'eu courant continu.. Elle peut, par exemple, être utilisée pour l'amplification des courants de fréquence acoustique dans le cinéma sonore, En courant alternatif, l'opposition
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peut se réaliser non Seulement par les chutes ohmiques mais par les dispositifs à contre-réaction utilisant des capacités qu des selfs.
Une modalité d'application de ce système amplificateur réside dans son emploi dans un pyromètre utilisant essentielle-
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ment la mesure de la brillance monoahrcmatique du corps chaud dans le rouge, par l'intermédiaire d'une cellule 1?llotoéletriq# à vide, lsamplifioateur étant placé entre la sortie de la cellule photoélectrique et les appareils indicateurs qu enregistreurs<
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D'autres partîcular-ités de l'invention apparaîtront au coure de la description des dessins annexés au prâsent mémoire donnas à titre d'exemples non limitatifs de formes particu-
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lières suivant l'invention4
Dans ces dessins :
La figure 1 donne un schéma de principe d'une méthode d'amplification par opposition.
La figure 2 donne le schéma du système amplificateur.
La figure 3 donne le schéma d'un pyromètre employant ce
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système amplifioateur.
Les mêmessignes de référence désignent les.mêmes éléments dans lesdeux dessins-
Suivant l'invention. on emploie une méthode d'opposition
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dans laquelle les causes de n4a..-linéarité ou de variation de l'amplification n'interviennent plus que très aecessQirement.
Qn sait en effet que les méthodes d'opposition éliminent ces ineonvénients.. Ces méthodes utilisent un appareil dit rtde z6ra"1 c'est par exemple souvent unjgalvanoInètrs dont la déviation s'annule lorsque l'opposition est strictement réalisée.
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Pour réaliser automatiquement cette opposition, il suffit de commander la compensation par l'appareil de zéro, à l'intervention de relais suffisamment sensibles, suivant le schéma de principe (figure 1) . pour fixer les idées, on a supposé comme appareil de zéro un galvanomètre à miroir G agissant sur ie courant I d'une source de courant B par l'intermédiaire d'un relai à cellule photoélectrique A. T est l'émetteur produisant le courant i à amplifier. R et r sont les résistances à l'inter- vention desquelles s'opposent les courants i (à, amplifier) et I (amplifia. La rapport d'amplification est donné par le rapport de ces résistances, d'autant plus rigoureusement que les relais sont plus sensibles.
La présente invention est une réalisation particulière- ment simple et efficace de cette méthode générale d'opposition, réalisation consistant essentiellement dans l'utilisation, comme appareil de zéro, de l'espace grille-filament d'une lampe à trois électrodes.
Le système amplificateur suivant l'invention comporte une lampe amplificatrice L (figure 2).
Un courant i venant d'un émetteur T destiné à être amplifié est dirigé vers la grille de la lampe L suivant schéma;
Deux résistances R et r sont intercalées en série entre grille et filament. La première est parcourue par le courant à amplifier, la deuxième par le courant amplifié, les sens de ces courants étant tels que les chutes de tension ohmiques s'opposent. L'ensemble fonctionne comme suit : - lorsque i = Q, il s'établit un courant Io et Une différence de potentiel grille filament Vo, fonction du potentiel e de
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polarisation de la grille, de la résistance r, de la tension d'alimentation E et des caractéristiques de la lampe.
- lorsqu'un courant i passe dans R, il crée entre grille et filament une chute de tension qui provoque un accroissement #I du courant de plaque, lequel, par son passage dans la résistance r, crée entre grille et filament une chute de tension opposé s à la prend ère y il s'établit donc un équilibre pour lequel Ri = r #I à une approximation près, égale à l'accroissement #v de v correspondant à #I.
Lorsque, par un choix judicieux des caractéristiques de la lampe ainsi que des résistances R et/r. il est possible de créer dans les résistances en opposition des chutes ohmiques très supérieures à l'accroissement #v. l'amplifi- cation devient pratiquement proportionnelle au rapport R/r.
C'est le cas pour l'amplification de faibles courants oréés sous-des tensions relativement élevées, par exemple, pour l'amplification des courants de cellules photoélectriques.
On peut encore noter comme avantage de ce système amplificateur que l'on travaille dans une zone de la caracté- ristique très proche de l'origine, ce qui réduit à très peu de chose le courant de grille, Il est ainsi possible de mesurer des courants de l'ordre du micro-ampère, alors que le courant de grille, dans une lampe normale à sa puissance normale est de l'ordre de 0.2 micro-ampère, soit 20% du courant à mesurer.,
Le dispositif préconise se prête particulièrement bien l'amplification et la mesure de ces courants, Outre les avantages d'une grande simplicité, il possède les avantages inhérents aux méthodes d'opposition :
1. au point de vue stabilité et fidélité de l'amplification de limiter l'action des variations de/tension d'alimentaticn,
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de la courbure de la caracteristique, du vieillissement de la lampe à une fraction très faible de la mesure, fraction donnée par le rapport # V à la chute ohmique Ri. Quant à l'action des marnes facteurs sur le courant de repos la, on l'élimine facilement en rétablissant le O. Il en résulte également : - une connaissance très approchée du coefficientd'amplifi- cation, - la possibilité de édifier facilement ae coeffjcient par le choix des résistances R et r, - la possibilité d'emploi de lampes de serie avec faculté d'interchangeablilité.
2, au point de vue résistance du circuit de mesure de rendre la mesure indépendante de cette résistance, (donc du diamètre des fils, de la température extérieure,etc..).
On pourra sans changer aucun réglage, modifier cette résistance par exemple ajouter un nouvel appareil de mesure enregistreur ou compteur à un indicateur existant.
L'opposition est d'autant plus parfaite que le rapport #v/r #1 est plus petit. On peut diminuer considérablement ce rapport en intercalant un ou plusieurs étages amplificateurs dans le circuit de plaque de la lampe. Dans ce cas, la première lampe conserve son rôle d'appareil de zéro, tandis que le ou les étapes amplificateurs fournissent la puissance, c'est-à- dire le courant qui crée la compensation, rI.
La compensation, sera d'autant plus parfaite et le coefficient d'amplification plus proche de R/r que le courant demandé à la première lampe sera plus petit.
Ce dispositif permettra l'utilisation des lampes amplifi- catrices à leur pleine puissance sans risque de distorsion. Il
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permettra donc de diminuer le nombre des étages utilisés dans les méthodes d'amplification ordinaires.
On a obtenu de bons résultats avee des lampes de sortie forte pente. Il est évident que les résultats seront d'autant meilleurs que la pente de la lampe sera plus forte à l'origine même de la caractéristique-(On ne demande généralement à la lampe'qu'une très faible partie de sa puissance norma le).
Des résultats plus parfaits seront obtenus par l'emploi d'une tétrode ou d'une pentQde dans laquelle la tension de grille-écran sera donnée par une source indépendante, inter- calée entre cette grille et la cathode : On élimine de cette façon la chute de tension. grille-écran due au passage du courant amplifié dans la résistance r, chute de tension qui équivaut à une diminution de la pente. Il n'est cependant pas nécessaire, pour les applications courantes, de recourir à ce dispositif qui entraîne une complication plus grande de 1'amplificateur.
Les résistances sont à étudier dans chaque cas particu- lier. A titre d'exemple et seulement pour fixer les idées, voici les divers éléments utilisés pour l'amplification du. courant d'une cellule photo-électrique à vide, aourant de l'ordre du .micro-ampère.
R = 40 Mégohms r = 40.000 Ohms
1 amplifié : de l'ordre du milliampère
Lampe : tension de plaque, 300 volts polarisation de grille, -10 volts
Tension, appliquée à la cellule : 150 volts. ' L'amplificateur décrit ci-dessus peut, par exemple, être employé, dans un pyromètre à cellule photoélectrique.
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Il est reconnu que la meilleure méthode de mesure des températures élevées résulte de la mesure du rayonnemetn mana chromatique du corps chaud dans la partie visible du spectre.
C'est ainsi que la Conférence Générale des Poids et mesures a eu recours au pyromètre mono chroma tique ( # 0,66 micron) pour définir l'échelle des températures au dessus de 1.100 C.
Ce pyromètre ne se prête malheureusement ni à l'enregis- trementf. ni à la mesure de variations rapides de température*
Le pyromètre à radiation totale se prête à l'enregistre- ment, mais ses indications sont facilement entâchées d'erreurs graves par suite :
des pertes caloriques de l'jnstrument, de l'echauffement de celui-ci, de l'impossibilité de réaliser une mise au point parfaite de toutes les radiations omises, de l'absorption importante des radiations infra-rouges par certains gaz, des variations de la résistance des connexions entre le pyromètre et son voltmètre.. En outre, ce pyromètre ne permet pas la mesure de variations très rapides, par suite de l'inertie thermiquedu couple*
Le pyromètre faisant l'objet d'une application de la présente invention est basé sur la mesure par cellule photo- électrique, de la brillance du corps ohaud dans le rouge.
L'application de la cellule photoélectrique à la mesure des te pératures a donné lieu jusqu'à présent à beaucoup de difficultés, du fait du peu de sensibilité des cellules à vide, lesquelles sont seules à présenter une constance suffisante vis-à-vis des variations de température et de tension. L'emploi de ces cellules pose un problème d'amplification difficile. tandis que l'emploi des cellales à gaz beaucoup plus sensibles necessite des dispositifs compliqués pour remédier à la grande sensibilité de ces cellules aux variations de température et
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de tension.
L'emploi du procédé d'amplification suivant la présente invention permet l'utilisation de la cellule à vide, même lorsque sa sensibilité, est encore réduite par l'interpositon de l'écran rouge.
Le pyromètre comporte :(figure 3) A) la lunette pyrometrique comprenant : - une cellule photoélectrique à vide 6, sensible aux rayons rouge s, - un filtre rouge 1, (verre rouge), - un système optique, lentille au miroir 3 permettant de concentrer les rayons de la source sur la fenêtre de la cellule 6, - un dispositif de mise au point 5, - un dispositif à diaphragme 3 pour rendre la mesure inde- pendante de la distance, - un dispositif correcteur 4 pour compenser le vieillissement de la cellule ou d'autres facteurs susceptibles de varia- tions avec le temps , - un viseur 10.
B) un appareillage amplificateur 7 comme décrit ci-dessus.
C) un ou des ampèremètres indicateurs 8 au enregistreurs 9.
Pour la mesure de variations rapides de température, il faudra que ces appareils aient une inertie suffisamment faible.
Pour des phénomènes très rapides, on remplacera l'ampèremètre par le tube à rayons cathodiques
REVENDICATIONS.
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