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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY DISPOSITIFS DE MESURE D'ENERGIE RADIANTE
La présente invention se rapporte à des dispositifs de mesure d'énergie radiante et, en particulier, mais non exclusivement, à un appareil d'essai et de contrôle destiné à indiquer ou à mesurer l'énergie d'ondes électriques développées à l'intérieur d'un résonateur creux, ou d'ondes se propageant à travers un guide d'ondes, une ligne de transmission coaxiale, ou organes analogues.
Dans les cas intéressants de ce genre, les ondes dont on désire mesurer l'énergie sont contenues à l'intérieur d'une enveloppe conductrice pratiquement close et l'un des objets de l'invention est la constitution d'un dispositif ou appareil d'essai thermo-électrique, destiné à indiquer l'énergie de l'onde, ledit dispositif pouvant être introduit à travers un petit trou de l'enveloppe et, en même temps, fer-
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mant ce trou, quand il est en position, de ièr ',i! 3, ne se pro- -T' :,
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duise aucune fuite des ondes.
Conformément à, certaines caractéristiques de l'invention, les dispositifs thermo-électriques comprennent une enveloppe de verre, ou d'autre matière fusible, scellée à. une pièce métallique qui ferme l'enveloppe, ladite enveloppe contenant un élément sensible à la chaleur connecté entre la pièce métallique et un conducteur isolé traversant l'élément métallique.
Sous un autre a,spect de l'invention, l'enveloppe contient un cadre récepteur connecté à la partie métallique, en série avec un élément thermo-sensible. Un conducteur isolé faisant partie du cadre passe au dehors à travers ladite partie méta,llique de l'enveloppe.
L'invention sera mieux comprise à. la lecture de la description suivant et à l'examen des dessins joints, qui en représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, un mode de réalisation et une variante.
La figure 1 est une vue latérale d'un appareil d'essai thermique conforme à l'invention.
Les figures 2 et 3 représentent à plus grande échelle les parties internes, de manière à en mieux montrer les détails.
La figure 2 est une coupe suivant la droite 2-2 de la figure 3 .
La figure 3 est une coupe suivant la droite 3-3 de la, fi- gure 2
La figure 4 est une vue latérale d'une va,riante de l'appareil d'essai comportant certaines caractéristiques de l'invention.
L'appareil d'essai représenté aux figures 1 à 3 comporte un disque métallique 10, de préférence en cuivre, auquel est scellé, d'un côté, un tube de verre 11 et, de l'autre côté, une calotte de verre 12 Le disque 10 comporte un trou central 13 et un tube à paroi mince 14, en cuivre, ou autre métal convenable, comportant un flasque 32, et soudé, ou fixé d'autre manière, à la fa.ce intérieure
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dudit disque, coaxialement par rapport au trou.
Le tube 14 est de diamètre légèrement inférieur à celui du trou 13 et, à son intérieur, se trouvent deux pièces 15 et 16, en cuivre, de section approximativement semi-circulaire, serrant étroitement entre elles un conducteur plat de cuivre 17, entouré de deux feuilles minces de mica 18 et 19 de part et d'autre, servant d'isolateurs. La pièce 17 est un peu moins large que le diamètre intérieur du tube 14, de sorte qu'elle ne touche nulle part ledit tube. Les pièces 15 et 16 sont, de préférence, soudées par points en un ou deux endroits, au tube 14, ou solidement fixées d'autre manière audit tube. Les pièces 15 à 19 se prolongent légèrement, à travers le disque 10, dans l'intérieur de la calotte 12 . Un fil 20 est soudé par points en 21 au tube 14 et traverse une fente 22, dans le disque 10, pour pénétrer dans la calotte 12 .
Un second fil 23 est soudé par point en 24 au conducteur plat 17 . Un couple thermo-électrique 25 est soudé par points en 26 et 27 aux fils 20 et 23, respectivement. A l'extrémité inférieure du conducteur 17 est soudé par points en 28 un conducteur de sortie 29, qui traverse le tube 11 par le scellement 30 . L'enveloppe est, de préférence, vidée et scellée au moyen du queusot 31 .
On voit que les éléments portés par le tube 14 forment un ensemble complet, fabriqué séparément, et fixé en position après que les deux pièces de verre 11 et 12 de l'enveloppe ont été scellées au disque 10 . Le scellement doit d'ordinaire être exécuté en premier lieu, car la température élevée employée endommagerait les délicates pièces internes, si elles étaient en position avant ledit scellement.
De plus, les scellements du disque sont fortement oxydés en cours de fabrication et le métal à l'air libre nécessite ultérieurement un nettoyage chimique. Ainsi, après que les scellements du disque ont été faits, on met en place le système interne par l'extrémité ouverte du tube 11, la fente de passage 22 ayant été ménagée pour le fil 20, de manière à permettre cette introduction. Le scellement
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30 est alors fait, maintenant les organes à. la position convenable et le flasque 32 du tube 14 est finalement fixé au disque 10 au moyen d'un anneau de soudure à l'étain qui fond et s'écoule pendant le traitement final du tube, par exemple quand il est passé au four au cours de son vidage.
On comprendra que les pièces 15, 16 et 17 constituent, avec les feuilles de mica 18 et 19, un condensateur fonctionnant en shunt aux très hautes fréquences, de sorte qu'il est formé en fait, un cadre récepteur fermé, 20, 25, 23, 17 et 15, 16, pour ces fréquences. Quand la calotte 12 du dispositif est introduite, à, travers un trou, dans un résonateur, ( ou organe analogue ) contenant des ondes, un courant de circulation est induit dans le cadre cidessus mentionné et échauffe le contact thermo-électrique 25, produisant une force électro-motrice à la manière connue.Cette force électro-motrice, étant continue, peut être mesurée au moyen d'un millivoltmètre ou autre appareil convenable, connecté entre le disque 10 et le conducteur de sortie 29 et, de cette manière, on peut mesurer l'énergie à l'intérieur du résonateur.
Quand la calotte 12 est introduite dans le résonateur, le disque 10 est amené en contact avec l'extérieur de l'enveloppe dudit résonateur entourant immédiatement le trou d'introduction et elle peut être fixée en position au moyen d'une bague de serrage convenable, ou organe analogue, de manière à ce que la paroi du résonateur soit complétée par le disque et le condensateur et à ce que les ondes ne puissent s'en échapper. Le trou ne doit pas être plus grand qu'il n'est nécessaire pour permettre l'insertion de la calotte 12 .
Il n'est pas essentiel que les organes de passage de la. connexion isolée du couple 25 à travers le disque soit combinés au condensateur shunt, bien que cette disposition donne lieu à, un arrangement simple et peu encombrant. Par exemple, le fil 23 pourrait avoir été d'une seule pièce avec le fil 29 et ne traverser
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qu'un disque de mica, ou une petite perle de verre, au centre du disque 10 . Dans ce cas, un condensateur shunt séparé pourrait avoir été prévu à l'intérieur de l'enveloppe de verre, pour relier le disque 10 et le fil 23 . Toutefois, la disposition ci-dessus décrite est préférable, en particulier aux très hautes fréquences.
Il n'est pas non plus essentiel que le dispositif détecteur soit un couple thermo-électrique. Ainsi, au lieu du couple 25, on pourrait tendre un fil fin, ou un filament de platine, d'acier, ou de toute autre matière résistante convenable, entre les fils 20 et 23 et la variation de résistance en courant continu résultant de l'échauffement par le courant qui circule dans le cadre, mesurée d'une manière quelconque convenable entre le disque 10 et le fil 29, est alors une mesure de l'énergie de l'onde.
Un élément particulièrement convenable dans ce but serait constitué par un thermistor à chauffage direct connecté entre les fils 20'et 23 ' Par le terme de " thermistor " on entend un élément à résistance sensible à la température dont le coefficient de température de résistance est très élevé par rapport à celui des métaux, ou des alliages ou du carbone et qui peut être en sulfate d'argent, ou en certains oxydes métalliques, ou encore en mélange de tels oxydes.
Les thermistors peuvent être faits avec des dimensions extrêmement faibles, ( par exemple à peu près de la dimension d'une tête d'épingle ) et l'un de ces organes peut être connecté, au moyen de fil fin, aux connexions 20 et 23 ' Il est à noter que, si un vide très poussé est nécessaire, un getter convenable ( non représenté ) peut être disposé dans le tube 11 . L'élément thermique dans la calotte 12 est alors protégé par le disque du getter, de sorte que, lorsque ce dernier est vaporisé, il n'y a aucun danger d'endommagement de l'élément thermique. De plus, le getter est à l'extérieur du champ électrique dont l'énergie est à mesurer, de sorte qu'il n'a aucune influence sur ledit champ.
La figure 4 représente une variante d'appareil d'essai
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thermique. Dans ce cas, une calotte de verre 40 est scellée d'un côté d'un disque annulaire de métal 41 . Un fil 42 est soudé par points,ou fixé d'autre manière en 43 sur un disque de métal séparé 51 et un second fil 44 est scellé à travers le disque 51, à l'aide d'une perle de verre 45 ' Le couple thermo-électrique, le thermis- tor, ou le fil résistant 46 est soudé par points a.ux fils 42 et 44, de la même manière que précédemment décrite.
Le disque 51 sur lequel sont montés le dispositif thermique et ses connexions, est alors soudé, tout autour de son bord en 52, au disque 41, ce qui ferme l'enveloppe, laquelle est vidée en 53 .
L'appareil d'essai tel que décrit jusqu'à présent peut être introduit à travers un trou dans un guide d'ondes, ou organe analogue, et fixé tout autour des bords des disques 41 et 51, au moyen d'un anneau de serrage convenable. Toutefois, avec ce type d'appareil d'essai, un condensateur shunt très simple peut être formé, au moment du serrage, en prévoyant un autre disque métallique 47, serré sur le disque 51, avec interposition d'une feuille isolante de mica 48, entre les deux . Des trous de passage convenables pour la perle 45 sont prévus en 49 . Un ressort 50, fixé en 54 au disque 47, assure le contact avec le fil 44 . De cette manière, le condensateur formé entre les disques 47 et 51 est connecté aux bornes de l'élément thermique.
La matière du disque 41 peut être l'un des alliages nickel-fer adapté au scellement sur du verre d'un côté seulement.
Un alliage préféré est celui ayant la, composition suivante
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<tb> Fer <SEP> 53,8 <SEP> % <SEP>
<tb> Nickel <SEP> 29 <SEP> %
<tb> Cobalt <SEP> 17 <SEP> %
<tb> Manganèse <SEP> 0,2 <SEP> %
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L'appareil d'essai thermique, sous l'une quelconque des formes qui ont été décrites, est particulièrement adapté aux mesures
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de comparaison, mais il nécessite un étalonnage dans les conditions réelles de mesure, lorsque des mesures absolues sont nécessaires.
Il est néanmoins très utile, pour indiquer la présence, ou la constance, d'ondes électriques dans un guide ou dans un résonateur et, même sans un étalonnage soigné, il permet souvent d'obtenir une idée approximative de l'énergie présente.
Il peut être intéressant d'indiquer que, dans le cas d'un appareil d'essai particulier réalisé conformément aux figures 1 à 3, l'enveloppe de verre avait environ 9,5 mm. de diamètre et environ 43 mm. de longueur, le diamètre du disque de cuivre étant d'environ 22 mm .
On remarquera que, bien que des matières particulières telles que le cuivre et le verre aient été spécifiées, d'autres matières convenables pourraient être utilisées. Par exemple, le disque et une ou plusieurs parties de l'enveloppe pourraient être en un métal convenable et en une matière fusible susceptible d'assurer entre eux un scellement satisfaisant. De même, les détails de construction et la manière de fixer ensemble les éléments sont susceptibles de multiples variantes sans sortir de la portée de l'invention.