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Dispositif à thermocouples de référence.
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La présente invention se rapporte à un dispositif à thermocouples de référence propre à travailler dans des con- ditions ambiantes de pression et de température sévères.
Lorsque l'on procède à des mesures thermiques préci- ses au moyen d'un thermocouple, il est nécessaire d'utiliser un thermocouple de référence connecté en série avec le ther- mocouple de mesure, le signal de sortie étant mesuré à l'aide d'un instrument de mesure de précision. Les thermocouples de référence actuellement connus ne travaillent que dans des con- ditions de température et de pression normales et ils ne peu- vent donc pas être placés à proximité des points de mesure lors- que ceux-ci sont situés dans des enceintes où règnent des con- ditions de température et de pression sévères.
On est alors obligé de prévoir des fils connexion longs et comme ceux-ci doivent être constitués du même matériau que les thermocouples pour éviter qu'il se produise des signaux parasites, de telles connexions longues entraînent des dépenses considérables, no- tamment lorsqu'il y a lieu de prévoir un grand nombre de points de mesure. De plus, la nécessité d'utiliser pour les connexions les mêmes matériaux que pou- les thermocouples empêche de faire usage de bagues de collecteurs dans les cas où le dispositif dans lequel sont prévus les points de mesure est mobile.
A ces inconvénients il faut ajouter celui de l'encombrement relative- ment important des dispositifs de référence connus, ce qui rend souvent très malpisé sinon impossible le problème de leur instal- lation à proximité des points de mesure en raison du peu d'ac- cessibilité relative de ceux-ci et du manque de place libre.
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La présente invention a pour but de procurer un dispositif à thermocouples de référence qui ne présente pas les inconvénients évoqués ci-dessus et qui peut être utilisé dans des conditions ambiantes de température et de pression variant dans des gammes étendues tout en assu- rant des mesures précises.
Le dispositif à thermocouples de référence selon l'invention se caractérise par le fait que les thermocou- ples de référence et le thermomètre sont enrobés dans une masse thermiquement stable aynt une conductance thermique élevée dans la région contenant les thermocouples de réfé- rence et le thermomètre, et une conductance thermique fPi- ble ail.leurs.
L'invention sera décrite ci-après en se référant aux dessins joints dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un circuit de mesure du dispositif selon l'invention; - la figure 2 montre un exemple de forme de réa- lisation du dispositif selon l'invention.
Le dispositif selon l'invention comporte plusieurs circuits de mesure contenant chacun un thermocouple de ré- férence, et un thermomètre à résistance de platine disposé à proximité des thermocouples de référence. Chaque circuit de mesure est accessible par une paire de bornes d'entrée et par une pPire de bornes de sortie.
La figure 1 montre schémptiquement un circuit de me- sure. Les bornes d'entrée 1 et 2 constituées des mêmes maté- riaux que les thermocouples utilisés, par exemple du constantan (borne 1) et du cuivre (borne 2), sont destinées à être connec- tées aux fils de connexion d'un thermocouple de mesure. Les
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bornes de sortie 3 et 4, constituées de cuivre, sont desti- nées à être connectées aux bornes d'un instrument de mesure ap- proprié à haute impédance. Les bornes 2 et 3, en cuivre, sont reliées entre elles par un fin fil de cuivre 5.
La connexion établie entre les bornes 1 (en constantan) et 4 (en cuivre) contient un thermocouple de référence 6, en constantrn et cui- vre dans l'exemple décrit, ce thermocouple de référence étant relié à la borne 1 pPr un fin fil de constantan 7 et à la borne 4 par un fin fil de cuivre 8.
La figure 2 montre un exemple de forme de réalisa- tion du dispositif selon l'invention. Un boîtier métallique 10 présente sur ses faces latérales des connecteurs électri- ques comportant des paires de douilles d'entrée telles que 11 et 12, et des connecteurs électriques comportant des paires de bornes de sortie telles que 13 et 14. Un circuit de mesure est représenté sur le dessin et contient le thermocouple de référence 16. A proximité du thermocouple 16 et des thermocou- ples de référence similaires, par exemple au milieu de ceux-ci comme illustré sur le dessin, se trouve un thermomètre à résis- tance de platine 19.
Celui-ci ainsi que les thermocouples de référence sont enrobés dans une masse thermiquement stable 23 emplissant l'enceinte 20 et ayant une conductance thermique élevée dans la région où sont situés les thermocouples de ré- férence et le thermomètre à résistance de platine, et une con- ductance thermique faible oille . Selon une forme de réalisa- tion svantageuse, cette masse thermiquement stable consiste en une résine époxyde, et notamment une résine époxyde conte- nent un taux élevé d'aluminium. Il s été ainsi possible de maintenir une différence de température minimum entre deux thermocouples de référence quelconques. L'enceinte 20 est
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enveloppée dans des parois isolantes 24 constituées de plu- sieurs couches d'une feuille de matière plastique revêtue d'aluminium.
Le thermomètre 19, qui mesure la température de la masse thermiquement stable contenue dans l'enceinte 20, est connecté à deux bornes de sortie 21 et 22. La résistance de platine constitue une branche d'un pont de Wheatstone dont une diagonale contient l'instrument de mesure, et le signal mesuré sur celui-ci est proportionnel à le variation de tempé- rature de la masse environnant les thermocouples de référence.
Dans tout circuit de thermocouple se composant d'un ther- mocouple de mesure et d'un thermocouple de référence, une par- tie du signal mesuré est également proportionnelle à la tem- pérature du thermocouple de référence. Il s'ensuit que, par la sommation du signal fourni par l'ensenble résistance de platine-pont de Wheatstone et du signal de sortie d'un circuit de thermocouple (thermocouple de référence et thermocouple de mesure), le résultat sera proportionnel au signal engendré par le thermocouple de mesure. Le résultat de cette sommtion est proportionnel à la température à mesurer. La température des thermocouples de mesure peut être déterminée aisément par cal- cul, soit directement par un procédé de sommation de signaux, soit au moyen d'un calculateur.
Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir des mesures précises dans des conditions d'environnement où la tem- pérature ambiante varie entre +100 C et -100 C environ et où la pression mbiante varie entre 670 millimètres de mercure ou 89,311 x 103 pascals et 10-6 millimètre de mercure ou 1,333 x 10-4 pascals.
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Il est ainsi possible de placer le dispositif de référence selon l'invention à proximité de points de mesu- re ce qui, par ailleurs, ne pose pas de problème sérieux d'encombrement étant donné les dimensions réduites du dis-- positif selon l'invention. A titre d'exemple, il ? été réa- lisé un dispositif de référence pour 140 circuits de mesure, qui est contenu dans un cube de 8 cm de côté environ. Sou- mis à des essais dans les conditions indiquées ci-dessus ce dispositif s'est avéré présenter une uniformité de tempéra- ture à 0,2 C près d'un circuit de mesure à l'autre.
Les particularités du dispositif selon l'invention le rendent propre à être utilisé non seulement dans les cas où les conditions ambientes sont très sévères (pour des équipements soumis à des cycles de température et à des essais dans des chambres à vide, par exemple), mais aussi dans les cas où l'espace libre est limité ou lorsque de nom- breux signaux engendrés par des thermocouples de mesure doi- vent être dérivés de points de circuits peu ou difficilement accessibles comme par exemple dans des équipements devant être vérifiés lorsqu'ils sont en mouvement de rotation, ce qui n'était pas possible jusqu'à présent à l'aide de thermo- couples sans introduire des signaux parasites.
REVENDICATIONS.
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