Dispositif électrique de mesures. La présente invention a pour objet un dispositif électrique de mesures; susceptible de transmettre des indications à distance, et caractérisé en ce qu'il comporte- au moins deux corps d'épreuves influencés simultané ment par le même phénomène à - mesurer, au moins deux circuits en ponts comprenant chacun un des corps d'épreuve et montés de telle sorte qu'une même variation du phéno mène à mesurer perçue simultanément par les corps d'épreuve produit une variation de courant de déséquilibre de l'un des ponts au moins,
et en ce qu'il comporte un récepteur présentant au moins deux éléments récepteurs qui répondent à l'action résultànte des cou rants de déséquilibre des ponts.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, une forme d'exécution du dispo sitif faisant l'objet de l'invention et diverses applications de celle-ci.
La fig. 1 est un schéma de la forme d'exécution de ce dispositif, Les fig. 2, 3 et 4 sont des graphiques de fonctionnement pour trois types différents de ponts ou réseaux.
La fig. 5 représente une sonde thermo métrique munie du dispositif objet de l'in vention.
Les fig. 6 et 7 montrent schématiquement l'application de l'objet de l'invention à la réalisation de pyromètres optiques.
La fig. 8 représente un schéma d'une application de ce dispositif à la réalisation d'un ampèremètre indépendant de la fré quence du courant à mesurer.
La fig. 9 représente un schéma d'une autre application à la réalisation d'un indi cateur mesurant des déplacements.
Dans\ la forme d'exécution représentée à la fig. 1, le dispositif comporte sur le lieu où agit le phénomène à mesurer, un appa reil d'épreuve A et, au lieu où la lecture est faite, un appareil de liaison B, un récepteur C et une (ou plusieurs) source D de courant. La distance entre les deux lieux peut être très grande, une ligne E de transmission étant prévue entre les appareils<I>A</I> et<I>B.</I>
L'appareil d'épreuve A comporte au mini mum deux corps d'épreuve 1 et i', reliés chacun par la ligne E, à la source D, à une partie de l'appareil de liaison B et à une partie du récepteur C de manière telle que chaque sous-ensemble ainsi constitué forme un réseau en pont, par exemple un pont de -#Vheatstone (cas du courant continu) ou d'un genre analogue.
Les différents ponts peuvent être soit to talement indépendants, ce qui implique l'uti lisation d'autant de sources électriques dis tinctes que de ponts ou réseaux, soit partiel lement reliés en vue de l'utilisation d'une seule source électrique D (cas de la fig. 1), l'agencement étant tel que chaque pont ou réseau fonctionne d'une manière autonome. La source D peut fournir du courant continu ou du courant alternatif redressé; dans ce dernier cas, on prévoira, s'il y a lieu, un dispositif redresseur entre la source et l'ap pareil.
Dans l'exemple de la fig. 1, l'appareil comporte deux ponts ou réseaux (les éléments de l'un des ponts sont affectés de chiffres ou lettres de référence, les éléments de l'au tre pont sont affectés des mêmes chiffres ou lettres munis,d'un indice <B>(</B>').
Chaque pont ou réseau comporte quatre résistances et/ou impédances 1, 2, 3, 4 ou 1', 2', 3', 4', auxquelles il convient éven tuellement- d'ajouter les résistances et'ou im pédances de la ligne F. Dans chaque pont, une résistance ou impédance (1 ou l') est placée dans l'appareil d'épreuve, les trois autres résistances 2, 3, 4 ou 2', 3', 4' sont placées dans l'appareil de liaison et peuvent être groupées symétriquement ou non suivant la nature de la mesure à effectuer et les limites de l'échelle adoptée pour les mesures.
La source D est placée dans l'une des diagonales de chacun des ponts et l'élément correspondant 5 ou 5' du récepteur C dans l'autre diagonale. Dans l'exemple de la fig. 1, les points a, <I>b, c, d</I> constituent les sommets de l'un des quadrilatères, les points<I>a', b', c', d'</I> les som mets du deuxième quadrilatère. La. source D est reliée en parallèle avec les deux ponts, son pôle fi étant relié aux points b et b', tandis que l'autre pôle est relié par le con ducteur 8 aux points<I>d</I> et<I>d'.</I> Dans cet exem ple, la, liaison de l'appareil d'épreuve A à l'appareil de liaison B est réalisée par cinq conducteurs 8, 9, 10, 9', 10'; quatre autres conducteurs 11, 12, 11', 12' relient l'ap pareil B au récepteur C.
L'élément 5 est relié aux points a et c du premier pont, tandis que l'élément 5' est relié aux points a' et c' du deuxième pont.
On comprend qu'une variation dans les propriétés de l'ensemble de l'appareil A d'é preuve ainsi incorporé aux ponts ou réseaux entraîne une variation correspondante dans les propriétés du récepteur C lui aussi incor poré aux mêmes ponts ou réseaux. Ceci permet donc de connaître, à distance ou non, l'état de l'appareil d'épreuve A, c'est-à-dire du mi lieu dans lequel il se trouve.
<B>Il</B> va de soi qu'au lieu d'être placé au poste récepteur, l'appareil de liaison B peut, sans sortir du cadre de l'invention, être placé en un point intermédiaire quelconque et relié par une ligne au corps d'épreuve d'une part et au récepteur de l'autre, ou bien être agencé à proximité de l'appareil d'épreuve A et être relié par une ligne au récepteur C.
Une telle disposition peut être avantageuse dans certains cas en permettant de simplifier les montages. Par exemple dans le cas de sondes thermométriques, l'appareil de liaison B constitué par des résistances ou des impé dances peut avantageusement être monté dans la tête de la sonde, conformément à la fig. 5.
L'ensemble du montage et appareillage constituant le dispositif, objet de l'invention, jouit de propriétés nouvelles.
La mesure est indépendante des variations de tension de la. ou des sources D de courant et ceci dans de très larges limites. En effet, si on multiplie la tension par un certain coef ficient, on multiplie toutes les intensités par le même coefficient sans changer l'action :dif férentielle produite sur le -récepteur @C.
Grâce au montage en pont, la mesura peut être indépendante de la ligne éventuelle E, de sa longueur et .de l'état des milieux traversés par la ligne, dès l'instant où les différents conducteurs ode la ligne présentent des varia tions de caractéristiques identiques.
De ce fait, une variation dans la longueur de ligne ne se traduit :dans le récepteur que par une légère- modification de la puissance disponible au récepteur sans modification de l'action différentielle, donc ,des indications données.
Il est possible de disposer un récepteur d'une puissance considérable par rapport aux puissances obtenues dans des montages et ap pareillages électriques actuellement sur le marché à cause de la liberté que l'on a de choisir en conséquence les résistances et impé dances constituant les ponts et les tensions dont on peut disposer.
On va passer maintenant en revue cer taines parties du dispositif pour en iudiquer diverses formes d'exécution.
a) Corps d'épreuve 1, l'. - Ces corps va rient suivant la nature de la ou des mesures à effectuer. Pour les basses et moyennes tem pératures, l'on peut utiliser des résistances pures dont la résistivité varie avec la tempé rature. Pour des températures plus élevées, l'on peut utiliser des couples thermoélectri ques. Pour les hautes températures, l'on peut utiliser des idispositifs optiques .agissant sur couples ou résistances.
Pour la psychométre, l'on peut utiliser des thermomètres secs et humides.
Pour les mesures .de conductibilité ionique, Pb ..des électrolytes, l'on peut utiliser des élec- trodes appropriées à l'élément à étudier lui- même.
Pour les mesures de niveau, l'on peut uti liser des corps ,d'épreuve constitués par des résistances variables :actionnées par flotteurs ou des résistances plongeant directement dans le liquide. En outre, .on pourra aussi utiliser des condensateurs dont l'élément fluide. consti tuera le diélectrique.
Pour les mesures de facteurs d'action .élec- trique: tension, intensité de courant, etc, les corps d'épreuve peuvent être -constitués par des résistances pures ou des impédances. On donnera plus loin un exemple d'un ampère mètre indépendant de la fréquence.
Au lieu d'être identiques, les deux parties 1, l' -du corps d'épreuve peuvent présenter des propriétés physiques ou chimiques diffé rentes. Il suffira de calculer les résistances ou les impédances des deux parties du trans metteur, compte tenu des propriétés diffé rentes des deux parties ,du corps d'épreuve.
C'est ainsi, par .exemple, que pour la me sure des températures, deux parties de l'appa reil d'épreuve<B>.</B> peuvent être constituées l'une par un corps dont la résistance croît avec la température, l'autre par un corps dont la ré sistance décroît avec la température.
E1 titre d'exemple, non-limitatif, les corps sensibles pourront être constitués l'un par un métal pur, :du platine par exemple, l'autre par un métallo'ide tel que -du carbone (graphite).
Si, des deux résistances de l'appareil d'é preuve, l'une croît et l'autre décroît de quanti tés égales pour une même variation de tempé rature, les deux ponts de l'appareil de liaison pourront être rigoureusement symétriques électriquement. Dans ce cars, on conçoit bien qu'à la suite d'une variation du phénomène à mesurer, les -deux courants de déséquilibre va rient en sens contraire.
On obtient de la sorte le maximum de sensibilité de l'appareil et on réalise ainsi la forme d'exécution préférée de l'invention; mais il est également possible d'obtenir de bons-résultats quand l'un des courants de déséquilibre, tout en variant en sens contraire de l'autre, varie peu ou, à la limite, reste constant.
Dans ce dernier cas, l'une des parties de l'appareil d'épreuve sera constituée par une substance dont les propriétés restent cons tantes :quelle ,que soit la valeur de la variable à, mesurer, par exemple un corps dont la ré sistance .électrique ne varie pas avec la tempé- rature.
,On. reste également -dans le cadre de la présente invention en faisant la liaison des corps d'épreuve 1, l' aux réseaux par un cou plage approprié (tel que couplage électrosta tique ou électromagnétique).
b) Ponts ou réseaux. - L'appareil com prend obligatoirement et au minimum deux ponts, pour courant alternatif ou courant con tinu qui peuvent être des trois types T', TZ, T3 précisés plus loin. Ces différentes possi bilités résultent du fait que les résistances ou impédances 2, 3, 4, 2', 3', 4' peuvent être choi sies librement, compte tenu des caractéris tiques des deux parties 1 et l' de l'appareil A d'épreuve et des caractéristiques des deux par ties 5 et 5' du récepteur C.
Les rapports des résistances ou impédances dits de rapport peuvent être les mêmes ou différents dans chacun des ponts. Les résis tances ou impédances adjacentes ou parties de l'appareil d'épreuve peuvent être aussi égales ou :différentes.
Ces diverses possibilités permettent une très grande élasticité pour obtenir les résul tats désirés au récepteur.
Les types T' et T2 ci-dessus de ponts ou réseaux sont caractérisés respectivement par les graphiques des fig. 2 et 3. Pour l'une des limites<I>m</I> de l'échelle de mesure, le courant<I>i</I> issu d'un des ponts et parcourant l'élément correspondant 5 ou 5' du récepteur C est nul, tandis que le courant i' issu de l'autre pont a sa valeur maximum I et inversement pour l'autre limite n de l'échelle de mesure.
Dans le type T' (fig. 2), les maxima sont égaux, dans le type TZ (fig. 3) ils sont iné gaux, ce qui peut être nécessaire pour obtenir des actions égales des deux réseaux sur les deux parties 5, 5' du récepteur C dans le cas où les deux parties Audit récepteur sont dissy métriques.
Enfin, dans le type T3 (fig. 4), les deux courants<I>i</I> et<I>i'</I> sont égaux pour la limite<I>m</I> de l'échelle, tandis que pour l'autre limite n ces deux courants prennent des valeurs diffé rentes. Cette forme de réseaux est particuliè rement indiquée pour les mesures psychomé trique. ç) Récepteur C. - Les deux éléments 5, 5' de ce récepteur peuvent être constitués par des appareils différentiels.
Ils peuvent être du type électrostatique, du type électromagnétique, ou utiliser des couplages différentiels sur grille de lampes employées normalement en T. S. F.
Les éléments récepteurs électrostatiques peuvent être constitués par exemple par les armatures fixes d'un électromètre et compor ter un disque mobile actionné par la résul tante des deux champs.
Les éléments récepteurs électromagnéti ques peuvent être réalisés très simplement par l'emploi de cadres fixes, orientés à 90 , par exemple, l'une par rapport à l'autre et comportant un équipage mobile à barreaux ou à palettes magnétiques. Une autre réalisation simple d'un récepteur électromagnétique con siste en un jeu de bobines avec ou sans fer et un équipage analogue.
A la fig. 6 on a représenté, à titre d'exem ple, un pyromètre optique à radiations totales, muni d'un dispositif de mesure conforme à l'invention. Ce pyromètre est basé sur la loi de Stéfan: <I>W -</I> 6T4 dans laquelle W est la quantité d'énergie rayonnée, a la constante du corps noir et T la température.
Ce pyromètre comporte une lentille ou un groupe de lentilles déterminant un foyer ou une caustique donnée, par exemple une len tille cylindrique 13 donnant une caustique rectiligne suivant la droite XX. Cette lentille est montée dans un support 14, mobile par rapport à un support 1.5 qui porte le récep teur d'énergie rayonnante. Ce récepteur con siste en un fil fin 16, en métal simple chimi quement pur, par exemple en platine. Ce fil est rendu absorbant pour toutes les longueurs d'onde. Il est, par exemple, enduit de noir de fumée (corps noir). Ses propriétés électriques, en particulier sa résistance, varient avec la température.
Ce fil 16 peut être monté dans l'air ou dans une enceinte close 17 dans la quelle peut régner soit une atmosphère ga- 2éuse soit le vice et qui est fixée au Support 15. Un .déplacement relatif du support 15 par rapport au support 14 permet d'amener le fil 16 en coïncidence avec la caustique du dispo sitif optique 13, c'est-à-dire sur la ligne XX dans l'exemple représenté, ce que l'on vérifie à l'aide d'un. oculaire 18.
A noter que dans le tas d'une caustique courbe, le fil 16 sera courbé pour épouser exactement la forme de cette caustique. Le fil pourra éventuellement être replié une ou plu- sieurs fois sur lui-même, sous la seule condi tion qu'il se trouve exactement couvert par la caustique.
Un conducteur 8 est soudé au centre géo métrique 19 du fil 16 le divisant ainsi en deux conducteurs rigoureusement égaux, qui forment les deux parties 1, l' du corps d'é preuve, et qui sont reliés chacun à une partie de l'appareil de liaison 13 par un conducteur 9 ou 9' et par le conducteur commun 8.
L'appareil de liaison 13 est constitué par deux ponts -de Wheatstone constitués chacun par quatre résistances. Dans chacun des ponts, la résistance variable est constituée par le segment du fil du récepteur 16 (entre une extrémité et le conducteur central 8). Les autres résistances (2, 3, 4, 2', 3', 4') des ponts sont fixes.
Ces ponts, équivalents, sont montés en opposition, c'est-à-dire que pour des variations positives ou négatives des résistances du fil récepteur 16, les courants dans les diagonales des ponts qui comportent les éléments réeep- +.,eurs 5, 5' varient en sens inverse l'un de l'autre: l'un ales courants est nul lorsque l'autre est maximum et réciproquement.
Le récepteur C peut être constitué par deux bobinages 5, 5' provoquant des champs magnétiques lors du passage du courant de chacun des ponts et pouvant avantageusement être calés à 90 l'un de l'autre. Les champs magnétiques des bobinages s'ajoutent et leur résultante agit sur une palette ou une aiguille magnétique qui entraîne dans son mouvement une aiguille de repère 20 se déplaçant sur un cadran divisé. Le récepteur C peut être placé à l'intérieur du pyromètre ou à une distance quelconque.
A la fig. 7, on a représenté la partie op tique d'un spectropyromètre qui comporte d'une manière -connùë en soi un dispositif ana lyseur du rayonnement à mesurer, avec ses accessoires de repère et d'étalonnage (fente 21 avec sa vis. de.
réglage 22, prisme rotatif 23 avec sa vis de réglage 24, micromètre 25), de sorte que le fil 16, placé suivant la causti que du système optique 13, reçoit l'énergie rayonnée correspondant à une radiation de longueur d'onde donnée. On peut également, au lieu d'avoir les deux- parties du corps d'épreuve identiques, les rendre différentes, soit que le point 19 ne soit pas au centre géométrique du fil 16, soit que le fil lui-même soit constitué, de part et d'autre du point 19, de deux substances dif férentes.
Dans. ce cas, les .deux ponts ou ré seaux du transmetteur ne sont pas équivalents.
Dans le cas de la fig. 8 qui représente un ampèremètre (indépendant de la fré quence), les éléments 1, l' du corps d'épreuve sont ici constitués par des= couples thermo électriques en croix t, t', dont les soudures s, s' sont au centre et sont ainsi montées en série dans l'un des conducteurs de la ligne l dont on veut mesurer le courant.
La circulation de -ce courant dans les cou ples thermoélectriques détermine une éléva tion de température (effet Joule) qui provo que une variation de la force électromotrice aux soudures (effet Peltier).
Cette variation de force électrotmotrice qui passe de 0 à une température T à E à une température Tx est équivalente à une variation négative de résistance et c'est cette variation. négative de résistance qui est mise à profit pour mesurer l'intensité cherchée.
Le dispositif servant à mesurer des varia tions d'angles ou de position montré fig. 9 comporte des résistances ou impédances varia bles r, <I>r',</I> dont les parties mises en services par, les curseurs: u,. u' jouent le râle des élé ments 1, l' précédemment définis. Ces cur- seurs sont reliés par une transmission appro priée au mobile dont on veut mesurer les dé placements.