Appareil pour la mesure de l'état physique d'une matière. Cette invention a pour objet un appareil pour la mesure de l'état physique d'une ma tière, tel que, par exemple, l'humidité d'un tissu, et, en particulier, un appareil qui per met d'obtenir ce résultat par l'emploi de l'ef fet des variations de l'état physique mesuré sur les pertes diélectriques d'un condensa teur, dont tout ou partie du diélectrique est formé par la matière subissant ces variations.
L'appareil selon la présente invention effectue la mesure dudit état physique par comparaison avec un étalon. Cet étalon est, de préférence, réglable, si bien que la mesure peut être effectuée selon une méthode de comparaison, l'étalon pouvant être réglé à une valeur correspondant à la valeur requise du coefficient caractérisant ledit état phy sique.
L'appareil selon la présente invention comporte deux circuits oscillants, dont l'un est le circuit étalon . Le coefficient de sur tension de ce dernier
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correspond à la valeur requise du coefficient caractérisant l'état physique. Dans cette expression, a) est la pulsation de la fréquence propre du cir cuit, L est l'inductance et R la résistance série équivalente du circuit. L'autre circuit, qui est le circuit de mesure, comporte les deux armatures d'un condensateur entre les quelles la matière à contrôler est insérée.
Les deux circuits sont accordés à des fréquences de résonance différentes, et sont excités par un oscillateur et des moyens sont prévus pour faire varier la fréquence d'excitation de façon à balayer deux plages de fréquences comprenant chacune l'une, mais non la même, des deux fréquences de résonance. L'appareil comporte, en outre, des moyens pour obtenir une tension proportionnelle à la différence des amplitudes des impulsions d'oscillations fournies par chacun des deux circuits oscil lants.
N'importe quel moyen convenable peut être employé pour indiquer la grandeur de la tension obtenue ou pour l'utiliser à la cor rection de toute différence entre la valeur requise et la valeur mesurée du degré d'hu midité ou autre état physique de la matière contrôlée. Les impulsions alternées des cir cuits oscillants peuvent être redressées, am plifiées et transformées en impulsions conti nues négatives produites par les impulsions de l'une des fréquences, et en impulsions con tinues positives produites par les impulsions de l'autre fréquence, les impulsions étant alors ajoutées pour obtenir une différence de tension.
Un des circuits oscillants (le circuit éta lon) peut comporter un élément variable par lequel la valeur du Q de ce circuit peut être modifiée selon la valeur requise du coef ficient caractérisant l'état physique mesuré. L'autre circuit oscillant (le circuit, de me sure) aura une valeur de Q variant avec les pertes diélectriques dues à l'humidité ou à tout autre état physique de la matière contrôlée.
Un oscillateur à lampe peut être prévu pour exciter les circuits oscillants, auxquels il peut être couplé par l'intermédiaire d'un tube penthode, l'anode de ce tube étant alors couplée inductivement aux deux circuits oscillants.
Une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin schématique ci-joint: La fig. 1 en est le schéma électrique, et la fig. 2 une vue en perspective montrant une partie de l'appareil.
Dans la fig. 1, la triode 10 est un tube oscillateur dont la grille est reliée à la masse à travers une résistance de fuite de grille 11 et un condensateur de découplage 12, bran chés en parallèle. L'anode est reliée à l'une des armatures d'un condensateur fixe 13; entre l'autre armature de ce condensateur et la masse se trouve un condensateur variable d'accord 14. Ce condensateur est commandé par un moteur. L'ensemble formé par ce con densateur et ce moteur sera plus amplement décrit par la suite.
L'anode est aussi reliée à un point commun de deux bobines d'induc tance 17 et 18, couplées en série et dont la seconde est reliée à l'une des armatures d'un condensateur fixe 19, dont l'autre armature est reliée à l'une des bornes de l'interrupteur 20, l'autre borne de cet interrupteur étant reliée à la masse.
L'autre bobine 17 est reliée à l'une des armatures d'in condensateur 21 dont l'autre armature est mise à la masse; cette bobine 17 est aussi reliée au pôle po sitif d'une source d'alimentation en courant continu haute tension et par l'intermédiaire d'une bobine de blocage 22, à l'anode d'un tube amplificateur penthode 24.
La grille de contrôle de ce tube est reliée par un conden sateur fixe 25 à la cathode de la triode oscil- latrice 10, cette dernière étant aussi reliée à la masse à travers une self de blocage 26 et à l'une des armatures d'un condensateur 27, dont l'autre armature est reliée à l'anode de la triode. Cet ensemble, à l'exclusion de la pentode 24 et du condensateur 25, cons- titue l'oscillateur. La grille de contrôle et la cathode de la penthode 24 sont aussi reliées à la masse à travers des résistances 29, res pectivement 30.
L'anode de la penthode est reliée à l'une des armatures d'un condensa teur 31 dont l'autre armature est reliée à la masse à travers deux bobines d'inductance 32, 33, montées en série et couplées induc- tivement respectivement avec les bobines d'in ductance 34 et 35. Le circuit étalon com prend la bobine d'inductance 34, une résis tance variable 36 et un condensateur va riable 37, tandis que le circuit de mesure comprend la bobine d'inductance 35 et les armatures d'un condensateur 38 entre les quelles passe la matière à contrôler. Les deux circuits sont mis à la masse par la con nexion 40.
Les bobines d'inductance 32, 33, sont reliées à la cathode d'un tube détecteur diode 42 dont l'anode est reliée à la grille de contrôle d'un second tube penthode 43. La cathode de ce tube 43 est mise à la masse et sa grille de contrôle est aussi reliée à la masse à travers un condensateur 44 et une résistance 45, branchés en parallèle.
L'anode de la seconde penthode 43 est reliée au pôle positif de la source de haute tension à cou rant continu à travers une résistance 48 en parallèle avec un condensateur 49, et elle est, de plus, reliée par un condensateur 50 à la grille de contrôle d'un troisième tube pen- thode 51. La grille de contrôle du tube 51 est aussi reliée à la masse à travers une résis tance 52, la cathode du même tube étant reliée à la masse à travers une résistance.
L'anode de la troisième penthode est reliée, à travers l'enroulement primaire 53 d'un trans formateur, à la source de haute tension, une résistance 54 shuntant cet enroulement.
Des contacts 57 et 58 sont connectés aux extrémités de l'enroulement secondaire de ce transformateur; entre ces contacts se meut un contact mobile 59; ces contacts forment un commutateur qui fonctionne en synchronisme avec l'interrupteur 20 au moyen d'un relais. Le point milieu de l'enroulement secondaire 55 du transformateur est relié à la masse par , une connexion 60, de faon que les extré- mités opposées 61 et 62 du transformateur soient de polarités opposées. Le contact mo bile 59 est relié à la masse à travers un con densateur 64, d'une part, et à travers une résistance 65 et un condensateur de filtrage 66, d'autre part.
Une connexion 67, bran chée entre la résistance 65 et le condensa teur de filtrage 66 est prévue pour trans mettre à un dispositif capable d'indiquer ou de modifier l'état physique de la matière contrôlée, une tension continue proportion nelle à 1a différence des amplitudes des im pulsions d'oscillations fournies par chacun des deux circuits oscillants. Les circuits non représentés des autres grilles des tubes pen- thodes sont pourvus des éléments et des con nexions normales pour l'emploi de ces tubes comme amplificateurs. Les connexions 68 et 69 sont reliées respectivement aux pôles posi tif et négatif de la source d'alimentation en courant continu à haute tension.
La construction du condensateur 14 et la commande des contacts mobiles 20 et 59 de la fig. 1 sont illustrés de façon plus détaillée à la fig. 2. Le condensateur 14 comprend une série d'armatures fixes<B>71.</B> en forme de secteurs et une série d'armatures mobiles 72 qui sont mises à la masse par une bague de contact (non représentée) et ont une forme similaire à celle des armatures fixes. Les ar matures mobiles sont montées sur un arbre 73 et sont disposées symétriquement de façon à former deux ensembles diamétralement oppo sés. La rotation de l'arbre est assurée par un petit moteur 74.
L'arbre 73 porte un commutateur 75 qui est composé de secteurs conducteurs alter nant avec des secteurs isolants. Ce commuta teur coopère avec deux balais 80 et 81, le premier de ces balais est relié à l'enroule ment d'un relais 76 et l'antre mis à la masse. Le relais 76 commande l'interrupteur 20 et le contact mobile 59; lorsque le relais est au repos, l'interrupteur 20 est ouvert et le con tact mobile 59 est appliqué contre le con tact 57; lorsque le relais est sous tension, l'in terrupteur 20 se ferme et. le contact mobile 59 est, simultanément, appliqué contre le contact 58.
Cet agencement est disposé de manière que l'ensemble d'armatures 72 se dé place d'environ 90 pendant que l'interrup teur 20 est fermé, la bobine d'inductance 18 et le condensateur 19 étant ainsi reliés au circuit oscillant 13, 14, 17 de la triode oscil- latrice 10, l'oscillateur balayant alors une plage de fréquences comprenant la fréquence de résonance du circuit étalon, et une impul sion de polarité négative est recueillie au con tact 58 de l'extrémité du secondaire 55 du transformateur;
sur quoi, le commutateur 75 provoque, par l'intermédiaire du relais 76, l'ouverture de l'interrupteur 20 et le renverse ment du contact mobile 59, de sorte que, pen dant les 90 de rotation suivants, la bobine d'inductance 18 n'est plus reliée audit cir cuit oscillant, et l'oscillateur balaie, de ce fait, une plage de fréquences différente, com prenant la fréquence de résonance du circuit de mesure. Une impulsion de polarité posi tive est recueillie au contact 57 de l'extré mité du secondaire du transformateur. Du rant les 180 suivants de la rotation de l'arbre 73, le cycle ci-dessus est répété par l'autre ensemble d'armatures mobiles du con densateur.
Le condensateur d'accord est calé de façon à présenter une valeur maximum (ou minimum) à l'instant où la bobine d'in ductance 18 est reliée (ou séparée) du cir cuit de l'oscillateur, de façon que chaque plage de fréquence soit explorée à partir d'une fréquence minimum (ou maximum) jusqu'à une fréquence maximum (ou mini mum).
Dans l'arrangement décrit ci-dessus, des tensions sont fournies par le circuit étalon et par le circuit de mesure, qui sont excités par les oscillations fournies par l'oscillateur. L'amplitude est maximum dans chacun des circuits oscillants lorsque la fréquence de l'oscillateur eoïneide avec la fréquence de ré sonance dudit circuit. Ces tensions sont appli quées à un redresseur diode qui les détecte.
Le signal résultant a une forme d'impulsion pulsatoire; il est amplifié par la seconde penthode, après quoi les impulsions fournies , par un des cirenits sont rendues négatives et celles fournies par l'autre circuit sont ren dues positives au moyen de l'inverseur 57, 58, 59, qui les ajoute de manière à en obtenir la différence arithmétique.
Dans ce but, les impulsions sont appliquées à la grille de con trôle du tube penthode dans le circuit d'anode duquel se trouve le transformateur 53, 55 dont, ainsi qu'il a été dit, le point milieu de l'enroulement secondaire est relié à la masse, de façon que les impulsions fournies par chacun des deux circuits oscillants donnent lieu à des impulsions de polarités oppo sées aux bornes de la moitié de secondaire mis en service par l'inverseur 57, 58, 59. Par conséquent, le condensateur 64 reçoit alter nativement des charges positives et négatives. Les impulsions sont filtrées au moyen du condensateur 66 et de la résistance 65, four nissant ainsi une tension continue correspon dant à la différence des amplitudes des im pulsions.
La forte inductance du secondaire 55 em pêche le condensateur 64 de se décharger à travers ce secondaire entre les impulsions.
Si la tension de sortie est négative, la va leur Q du circuit de mesure est trop faible et la matière est, par exemple, trop humide. Si la tension de sortie est positive, la valeur Q du circuit de mesure est trop grande et la matière est, par exemple, trop sèche. Si la tension de sortie est nulle, les deux valeurs de Q des deux circuits sont égales et la ma tière a l'état physique requis.
La différence entre les tensions peut servir à faire fonctionner un relais qui commande la vitesse avec laquelle la matière passe, par exemple, à travers un four, ou le chauffage du four, dans lequel peut se trouver le con densateur du circuit de mesure.
Au lieu de balayer les plages de fré quences au moyen d'un condensateur va riable, on peut procéder d'autres manières, par exemple en faisant varier l'inductance 17 ou par des moyens électroniques tel qu'un tube dit à réactance , disposé de façon- à présenter une impédance réactive qu'on mo difie en changeant la tension de polarisation d'une électrode de commande de ce tube.