Tube à décharge. La mise en évidence de faibles variations de pression, de quelque provenance qu'elle soit, est obtenue à l'heure actuelle par l'inter médiaire de systèmes mécaniques, pneuma tiques ou électriques. Le plus souvent on am plifie par voie électronique un phénomène électrique initial directement lié au mouve ment à déceler, la transformation du mouve ment en phénomène électrique étant obtenue par l'intermédiaire de systèmes mettant en jeu des variations de résistance ou de con- ductibilité, de capacité ou de self.
La présente invention a pour objet d'évi ter ces intermédiaires, en permettant au mouvement d'agir directement sur un système à décharge. A cet effet, l'invention a pour objet un tube à décharge à deux électrodes compor tant au moins une électrode mobile, caracté risé par le fait que cette électrode mobile est susceptible d'être soumise, d'une part, à une action mécanique extérieure, d'autre part, à une action d'origine électrique commandée par le courant du tube lui-même, d'où ré sulte un état de fonctionnement du tube uti lisable pour caractériser les phénomènes agis sant sur ladite électrode.
Dans une forme du dispositif suivant l'in vention, certains éléments du système électro nique sont disposés de manière à pouvoir se déplacer par liaison mécanique avec une ou des membranes soumises aux variations de pression ou des organes sensibles à des mouvements de faible amplitude, ces varia tions de position des éléments du système électronique engendrant des variations de tension aux bornes permettant de mesurer ladite variation de pression.
De préférence, les éléments mobiles du système électronique sont disposés de ma nière à produire une variation de l'espace entre deux électrodes.
On utilise la propriété qu'offre le courant d'une lampe diode, de varier en fonction de l'inverse du carré de la distance qui sépare les électrodes:
EMI0001.0006
dans laquelle C est une constante, U la ten sion entre les électrodes, a la distance entre celles-ci. Cette propriété caractéristique ré sulte de la présence de la charge d'espace.
Toutes choses égales d'ailleurs, on conçoit donc que si, par exemple, l'anode est assu jettie à suivre le mouvement à déceler, un tel tube, alimenté à tension constante, à travers une résistance de valeur déterminée, possède une tension de fonctionnement aux bornes de ses électrodes qui suit, en vertu de la loi pré cédente, les variations de distance entre ces dernières.
Par ailleurs, une diode dont l'espace inter- électrodes est variable, agit comme une résis tance variant comme le carré de cette dis- tance. Pour être plus précis, si Ri représente cette résistance, on peut poser:
EMI0002.0001
dans ces conditions tout système classique, permettant la mise en évidence des variations de résistance; permettra de déceler le mouve ment entraînant le déplacement d'une des électrodes.
Une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention est basée sur le principe suivant: Si on considère un électron issu d'une cathode plane, accéléré par un champ élec trique résultant de l'application d'une cer taine tension à une anode plane parallèle à la cathode et distante de cette dernière de (a), l'application d'un champ magnétique suivant une direction perpendiculaire aux électrodes, entraînera la naissance d'une force de dé- flection perpendiculaire à ce plan, qui aura pour conséquence de dévier les électrons et, en dehors de toute autre action,
de leur faire décrire une trajectoire qui les ramènera à la cathode.
Cette trajectoire peut être assimilée à un cercle dont le diamètre sera supérieur ou in férieur à (a), selon la valeur relative des champs magnétiques et électriques. En d'au tres ;termes, l'anode de cette diode débitera un courant lorsque ce diamètre sera supérieur à (a) et la diode ne sera absolument pas con ductrice lorsqu'il sera inférieur.
Toutefois, les électrons issus de la cathode possèdent des vitesses groupées autour d'une certaine vi tesse moyenne, de telle sorte que les orbites décrites par chacun d'eux seront de diamètres différents ou, ce qui revient au même, le faisceau électronique ainsi obtenu, aura un diamètre de section qui, pour être faible, n'en sera pas moins fini.
La conséquence sera que, dans le cas où l'on fera varier (a) à champs magnétique et électrique constants, le cou rant ne sera plus rompu instantanément, mais diminuera de faon extrêmement rapide pour finir par s'annuler. La pente de la ca ractéristique: courant, distance inter-élec- trodes, sera donc extrêmement élevée au voisi- nage de la distance de coupure.
Dans ces con ditions, un tel tube pourra être utilisé soit comme relais fonctionnant pour une varia tion déterminée de (a), soit comme système de détection de variations de (a), dans ce dernier cas, le résultat est comparable à celui que l'on recherchait avec l'utilisation d'une diode ordinaire, mais l'amplitude du phéno mène électrique sera beaucoup plus im portante.
Dans une autre forme de l'objet de l'in vention, on double la sensibilité des systèmes décrits plus haut en imposant à la cathode les. mêmes déplacements qu'à l'anode, de telle sorte que les effets de variations de l'espace inter-électrodes soient cumulés.
Le dessin annexé montre à titre d'exemple diverses formes d'exécution.
La fig. 1 est une coupe d'une diode spé ciale pour la mesure des pressions.
La fig. 2 en est une variante.
La fig. 3 en est un schéma d'une deu xième forme d'exécution, et la fig. 4 est une courbe correspondante. Les fig. 5 et 6 sont des montages du tube diode.
Les fig. 7 et 8 sont des courbes représen tant des caractéristiques.
La fig. 9 est un montage en push-pull.
La fig. 10 représente les caractéristiques correspondantes.
La fig. 11 est une variante d'exécution. La fig. 12 montre un montage en diviseur de tension.
La fig. 13 est la courbe correspondante. La fig. 14 est un montage avec deux tubes distincts.
La fig. 15 est une courbe caractéristique. La fig. 16 montre des courbes caractéris tiques avec champ incurvant les trajectoires des électrons.
La fig. 17 représente un montage d'appa reils avec champ incurvant les trajectoires des électrons.
La fig. 18 est un montage permettant d'ob tenir des oscillations de relaxation.
La fig. 19 représente une caractéristique de fonctionnement. lia fig. 20 est un montage formant redres seur de courant.
La fi,. 21 est un diagramme correspon dant.
La fig. 22 est un autre montage formant déphaseur de tension.
La fig. 23 est une coupe d'un appareil mettant en évidence des variations de pression.
La fig. 24 est une vue, partie en éléva tion, partie en coupe, montrant une variante. La fig. 25 est un plan correspondant à la fig. 24.
La fig. 26 représente une sonde annexée de l'appareil de la fi-. 23.
La fig. 27 représente une variante de cette sonde.
La fig. 28 est un appareil pour la mesure de pressions élevées.
La fig. 29 est une vue, partie en éléva tion et partie en coupe, d'un régulateur de vitesse.
La fig. 30 est un appareil pour la mesure des accélérations.
La fig. 31 montre un tube formant poten tiomètre.
La fig. 32 représente un - tube électro nique associé à une bobine électrodynamique. La fig. 33 représente une variante pou vant servir de microphone.
La fig. 34 est une disposition particulière de microphone.
Les fig. 35 et 36 sont des montages élec triques du tube en fonctionnement.
La fig. 37 est un dispositif pour la com mande de moteurs électriques.
La fig. 38 représente un montage pour l'observation de phénomènes au moyen d'un oscillateur cathodique.
La fig. 39 est un montage modulateur. La fig. 40 est une variante du dispositif de la fig. 11.
Dans la fig. 1, une plaque C représente la cathode (elle pourra être recouverte d'un oxyde de baryum ou de tout autre oxyde suscep tible d'augmenter son émission électronique). Elle est montée dans un logement ménagé à la partie inférieure d'un cylindre en stéa- tite <I>D;</I> un conducteur en tungstène <I>t</I> servira de liaison extérieure. A l'intérieur du cy lindre en stéatite, une résistance chauffante P noyée dans un matériau réfractaire est mon tée au plus près de la cathode.
Un cylindre A en cuivre électrolytique, muni d'un fond dont l'épaisseur et la forme ont été déterminées pour pouvoir subir une déformation dans le plan parallèle à la cathode, sous l'action de mouvements à faible énergie, constitue l'anode, qui est montée sur la partie extérieure du cy lindre en stéatite, de telle sorte que l'espace inter-électrodes soit réduit à un ou deux mm. L'ensemble ainsi réalisé est soudé sur un bulbe en quartz Q qui supporte les sorties d'élec trodes et qui permet de faire le vide selon les moyens habituels. Le cylindre anodique est soudé sur une couronne filetée extérieure ment B, afin de permettre le montage de la diode sur un châssis rigide fonction de son utilisation.
On comprend que si la pression extérieure agissant sur le fond F formant membrane le déplace, la distance de celeui-ci à la cathode varie, la charge d'espace varie en conséquence ainsi que la tension aux bornes tF du tube.
Celui-ci peut faire partie d'un montage tel que celui de la fi-. 5. Il est placé en d; P est une résistance qui permet la mise en évidence des variations de courant qui sont amplifiées par une lampe amplificatrice cc. Le circuit u est réuni à un appareil de mesure.
La fig. 2 représente une variante, dans la quelle la cathode C est rendue solidaire d'une membrane déformable @12 semblable à la membrane < 11 constituant l'anode, les deux membranes étant isolées par un cylindre de verre ou de quartz Bl dans lequel on a mé nagé une sortie pour la résistance de chauf fage.
La fi-. 3 représente la seconde forme d'exé cution de l'objet de l'invention: A et C étant l'anode et la. cathode, si<I>II</I> (perpendiculaire au plan de la figure) représente le champ magnétique et E le champ électrique, r est la force de déviation et Oc représente l'orbite d'un électron. La fig. 4 représente la varia- tion du courant en fonction de la distance inter-électrodes.
La fig. 6 représente une possibilité d'utili sation des variations de résistance interne du tube, ce dernier étant monté dans un bras de pont de Wheatstone équilibré et alimenté par une source symétrique de tension. Une lampe a permet d'amplifier les variations de tension recueillies aux bornes de la seconde diago nale. L'avantage de ce dispositif est d'éli miner l'influence des variations de tension.
Il a été dit plus haut que dans une lampe à deux électrodes planes le courant varie sui vant la formule
EMI0004.0008
Dans la plupart des cas la tension d'alimen tation U du tube ne peut être considérée comme constante. Le courant débité doit simultanément satisfaire à l'équation (1) et à la suivante: E-U=RI <I>(2)</I> E est la tension à vide de la source d'alimen tation et R la résistance de charge du tube; celle-ci pouvant comprendre à la fois la résis tance interne de la source et l'impédance du système récepteur.
Dans le but d'étudier le fonctionnement, la fig. 7 représente: 1o Les courbes<I>I = f</I> (U) avec<I>(a)</I> en paramètre.
2o Les droites représentatives de l'équa tion (2) avec R en paramètre.
Le régime de fonctionnement du tube est alors déterminé par les points de conjonction des deux séries de courbes.
La fig. 8 représente le réseau de courbes <I>I = f</I> (ca) avec<I>U</I> en paramètre.
Ces courbes représentent les caractéris tiques statiques du système. Pour tenir compte de l'effet signalé, il a été indiqué en pointillé deux courbes dites caractéristiques dyna- miques obtenues à partir d'un réseau sem blable à celui de la fig. 6, pour des valeurs particulières.
L'ensemble de ces courbes permet de définir: a) Le coefficient d'amplitude g du tube qui est le rapport des variations de tension d'anode et d'amplitude de l'espace inter-élec- trodes provoquant la même variation de cou rant d'émission.
b) La pente S du tube qui est le rapport des variations de courant anodique et d'am plitude de l'espace inter-électrodes, la ten sion d'anode restant constante.
c) La résitance interne R du tube qui est le rapport des variations de la tension ano dique et du courant d'anode, la distance inter- électrodes restant constante.
Le courant anodique étant relativement négligeable à partir de certaines valeurs de l'espace inter-électrodes, les courbes ci-dessus indiquées et les présentes définitions sont exactement semblables à celles que l'on obtient dans les tubes électroniques à trois électrodes, si on remplace la tension de grille de ces der niers par la distance inter-électrodes du pré sent système.
Cette analogie permet de déterminer le fonctionnement optimum du tube, dans les mêmes conditions que l'on détermine celles des tubes à trois électrodes; ainsi, par exem ple, on pourra admettre l'existence des trois régimes de fonctionnement, A, B, C. De plus, dans le domaine d'application, les limitations imposées par le courant-grille dans les lampes à trois électrodes n'existent pas dans le cas présent, ce qui est l'avantage du dispositif suivant l'invention.
On va voir que dans certaines applica tions particulières on pourra utiliser le mon tage push-pull , de même qu'avec un dispo sitif supplémentaire très simple, il sera aisé d'obtenir, soit un effet de réaction ou de dés amortissement, soit iui effet de contre-r@action ou d'amortissement.
Les limites imposées aux variations de l'espace inter-électrodes sont fixées par la courbure inférieure des caractéristiques de la fig. 8. Or, dans certaines applications la dis torsion correspondant à l'utilisation de la ré gion non linéaire de ces courbes entraînerait un effet incompatible avec les buts recherchés. Pour remédier à cet inconvénient, on utilise la combinaison de la fig. 9.
C'est un montage en push-pull comprenant deux tubes T1, T2 ayant une anode commune !1 et deux cathodes Cl, C2; 1 et 2 désignent les parois d'un organe à soufflet supportant deux membranes sou mises à la pression ou à l'action de forces extérieures.
La fig. 10 montre comment l'effet re cherché est obtenu. Les courbes a et b repré sentent, respectivement, les caractéristiques indiquées sur la fig. 7, pour R = 25 ohms. Si l'espace inter-électrodes au repos a été réglé à une valeur convenable, la superposition des effets agissant sur la position des électrodes communes se traduira par la courbe résul tante c sensiblement plus linéaire que les courbes<I>a et b,</I> et qui passe par l'origine des courants.
D'autre part, il est connu que dans tout système possédant des courbes caractéristiques telles que celles des fig. 7 et 8 et réalisant d'une façon générale une amplification d'éner gie, le report sur l'élément de commande d'une partie de l'énergie prélevée sur l'élément com mandé a pour résultat, sous certaines condi tions d'amplitude et de phase, d'entraîner, soit un effet de réaction ou de désamortissement, soit un effet de contre-réaction ou d'amor tissement.
Dans une forme d'exécution du dispositif suivant l'invention, une partie de l'énergie prélevée dans le circuit anodique peut être reportée sur l'anode libre en translation, à condition de lier cette dernière à un dispositif électromagnétique alimenté par la source d'énergie.
La fig. 11 représente un montage possible d'un tel système, T représente le tube dans lequel El est l'anode constituée par une mem brane reliée mécaniquement à une bobine électrodynamique b, qui peut se déplacer dans un champ magnétique H provenant, soit d'un aimant permanent, soit d'un électro aimant. Cette bobine peut être parcourue par le courant résultant des variations de l'espace inter-électrodes et transmis à travers le con densateur C1.
Une forte inductance L per met le passage du courant continu, tout en ayant un effet négligeable lors des variations rapides de courant, Un condensateur C2 shunte la source S, permettant ainsi le pas sage des variations rapides de courant.
Dans toutes les applications consistant à mettre en évidence des phénomènes méca niques ou à obtenir une amplification d'éner gie, il est nécessaire de réaliser une variation aussi importante que possible de la tension- grille. Ce résultat ne peut être atteint qu'à partir de dispositifs mécaniques destinés à produire une transformation de mouvements importants réalisant des variations sensibles de résistance, de capacité ou de self. De tels dispositifs entraînent soit une consommation d'énergie mécanique importante, soit l'utili sation de systèmes électroniques complexes.
Un des avantages de l'objet de l'invention réside dans le fait qu'il permet d'obtenir dans un circuit anodique une variation d'énergie relativement importante pour une variation relativement faible de l'espace inter-élec- trodes et, par suite, pour une dépense d'éner gie mécanique plus réduite qu'avec les sys tèmes habituels; ce résultat étant dû, d'une part, à la propriété offerte par le courant anodique de varier comme l'inverse du carré de l'espace inter-électrodes, d'autre part, à la faible résistance interne du tube, compara tivement à la pente et à la résistance interne correspondante des dispositifs utilisant une électrode intermédiaire, du genre de la grille dans les tubes à plusieurs électrodes.
D'autre part, en utilisant l'effet d'excita tion ou de réaction indiqué plus haut, il est. non seulement possible d'accroître l'effet de transformation d'énergie, mais également (le , réaliser, sur certains dispositifs mécaniques qui, en eux-mêmes, ne possèdent pas d'éner gie pratiquement utilisable mécaniquement, un effet désamortisseur qui permet audit dispo sitif de fournir directement une énergie sen siblement plus importante.
Par l'utilisation de l'effet inverse, de contre-réaction ou d'amortissement, il sera possible de rendre stables les systèmes méca niques qui, par leur nature même, présen- tent un caractère d'instabilité; notamment des systèmes qui présentent des effets de distor sion ou de résonance mécanique pourront être corrigés.
Enfin, les effets qui viennent d'être ana lysés agissant sur la valeur de l'espace inter- électrodes peuvent également être utilisés à partir de phénomènes électriques agissant sur la tension anodique.
Il a été indiqué ci-dessus qu'à tension cons tante une diode, dont l'espace inter-électrodes est variable, agit comme une résistance fonc tion du carré de cette distance. Le tube élec tronique suivant l'invention peut donc être utilisé sous forme de résistance variable, sans contact glissant ou de toute autre espèce mé canique, par le jeu du déplacement de l'une des électrodes par rapport à l'autre. Par ex tension, le tube électronique pourra être uti lisé, soit comme potentiomètre, soit comme di viseur de tension.
La fig. 12 représente le montage d'un tube en diviseur de tension; R est une résistance de valeur fixe, E la source d'alimentation, r le récepteur; U, la tension aux bornes de ce dernier est alors représentée par la courbe de la fig. 13 sur laquelle on remarque que la loi de variation s'écarte sensiblement de la linéa rité pour les faibles valeurs de l'espace inter- électrodes;
cet effet peut être corrigé par l'as sociation de deux tubes en série, l'espace inter-électrodes variant alors en sens inverse dans chacun des tubes, en partant bien en tendu d'une commande commune.
La fig. 14 indique le montage dans ce cas; Tl et T2 représentent les tubes, R1 et R2 des résistances dont la valeur élevée devant celle de la résistance interne permet de fixer les potentiels à l'origine, r représente le récep teur, G le générateur.
La fig. 15 donne le rapport des tensions aux bornes du récepteur et du générateur en fonction du déplacement des électrodes. On observe que dans ce montage la variation est sensiblement linéaire pour une large plage d'utilisation. La courbe a été tracée pour le cas où l'espace inter-électrodes à l'origine est égal dans les deux tubes. Comme il a été défini ci-dessus, dans une forme d'exécution on utilise un champ magnétique dont l'effet est d'incurver la trajectoire des électrons jusqu'à ramener ceux-ci à la cathode pour certaines conditions de fonctionnement du tube. On va préciser les conditions de ce mode de fonctionnement du tube.
Le calcul montre qu'en un point quel conque de la trajectoire un électron sur le quel agit un champ électrique u et un champ magnétique <I>H</I> rectangulaire, x étant la cote du point considéré par rapport à la cathode, on a:
EMI0006.0036
si, en particulier, l'anode recueille des élec trons, U étant sa tension d'alimentation, a l'espace inter-électrodes
EMI0006.0039
De même pour une tension et un champ magnétique donnés, il existe une distance au- delà de laquelle l'anode ne recueille aucun courant.
A la limite exacte on pourra exprimer la valeur: 1o d'une distance de coupure
EMI0006.0044
2o d'une tension de coupure U, = 45 E2a2 3o d'un champ magnétique de coupure
EMI0006.0047
On conçoit donc qu'il est possible de dé finir avec précision la distance inter-élec- trodes par la lecture de la tension d'anode correspondant à l'apparition ou à une valeur déterminée du débit anodique. De même la différence dans la lecture de deux tensions successives correspondant à deux valeurs suc cessives de la distance de coupure permet de calculer la variation de cette dernière.
D'après ces formules on pourrait d'ail leurs penser que le courant apparaît ou dis- paraît brusquement sans période transitoire, lorsque la distance inter-électrodes passe par la distance de coupure. En fait, la caracté ristique<I>I = f (a)</I> ne présente pas de branche verticale. La caractéristique<I>I</I> =--- <B><I>f</I></B> (a) est de la forme représentée fig. 16, la variation de courant en fonction de a étant caractérisée ,par la pente de la courbe au voisinage de (a,).
Une autre particularité de cette forme d'exécution réside dans le fait que l'on peut accroître ou réduire ladite pente et ceci d'une façon continue et réglable par le simple fait de lier entre eux le courant débité par le tube et le champ magnétique incurvant la trajectoire des électrons.
La fig. 17 représente le schéma d'une forme d'exécution de ce genre, T représente le tube, Bl une bobine inductrice du champ Hl initial, B2 une autre bobine inductrice qui est parcourue par le courant du tube, son champ H2 pouvant s'ajouter ou s'opposer à <I>Hl, R</I> est une résistance permettant sous ten sion d'alimentation constante de régler le débit du tube. On notera que l'effet de la chute de tension anodique résultant de l'in sertion de cette résistance est retardateur du phénomène et agit dans un sens tel qu'il tend à diminuer la pente de la caractéristique. Le phénomène ci-dessus correspond à un effet de réaction ou de contre-réaction selon que Hl et H2 sont soustractifs ou additifs.
D'une façon générale on constatera que les caractéristiques<I>I = f (a)</I> avec<I>U</I> en para mètre (fig. 16) qui étaient représentées par les courbes en pointillé pour le cas où H = 0 (forme première du tube) prennent la forme des courbes en trait plein pour H différant de C et se rapprochent ainsi des courbes habituelles aux tubes à plusieurs électrodes, en particulier, le courant s'annule pour cer taines valeurs de (a) qui correspondent alors aux tensions dites de cut-off ou de cou pure des tubes classiques.
On notera que, par rapport à la première forme du tube qui n'utilisait pas de champ magnétique déviateur, le courant s'annule pour une certaine valeur de (a) alors que dans le précédent la pente de la caractéris tique<I>I = f (a)</I> devenait très faible à partir de certaines valeurs de (a) sans que, toute fois, le courant atteigne la valeur C.
On peut, au contraire, par l'emploi du der nier dispositif décrit ci-dessus, obtenir dans cette région non seulement l'annulation du courant, mais un accroissement très sensible de la pente; cette particularité est particu lièrement avantageuse.
Enfin, la présence d'un point de cut-off , dans la caractéristique dii dernier tube dé crit, permet d'envisager la formation d'oscil lations de relaxation, ce qui est, tune autre application du principe général.
La fig. 18 montre un montage utilisé pour obtenir de telles oscillations. T représente le tube; 10 représente la bobine inductrice du champ H, 11 la bobine électrodynamique liée mécaniquement à la membrane du tube; l'en semble est monté et la tension U réglée de telle sorte que, si dans la phase initiale du fonctionnement, le tube débite, une force électrodynamique provenant dudit débit a pour effet d'augmenter l'espace inter-élec- trodes de sorte que le tube cesse brusquement de débiter à partir de la distance de coupure;
la, disparition de la force électrodynamique qui en découle permet à la membrane de revenir à la position initiale et ainsi de suite. La fréquence de telles oscillations est condi tionnée aussi bien par la constante de temps des circuits électriques que par celle de la. membrane.
Cette forme d'exécution permet la généra tion de vibrations acoustiques à spectre étendu, de timbres musicaux par exemple, aussi bien que la transformation de l'éner-*ie électrique de base prise sous forme continue, en énergie électrique d'utilisation de forme périodique. Le système correspondant à ce dernier cas constitue alors un véritable transformateur polymorphique.
D'autre part, le second type de tube élec tronique, c'est-à-dire celui de la fig. 3, pré sente la caractéristique fondamentale de pou voir constituer un véritable interrupteur ou inverseur de courant ultrasensible et ultra- rapide. La commutation du courant s'effectue sans temps mort appréciable du fait qu'elle résulte de la coupure d'un flux électronique dans le vide, aucun phénomène d'ionisation ou de décharge oscillatoire ne vient alors re tarder la disparition du courant. Tout contact métallique est supprimé.
L'effet dit magnétron qui est utilisé dans le deuxième genre de tube électronique est bien connu. Il n'avait pu jusqu'à ce jour être utilisé en -amplificateur parce que les deux paramètres susceptibles de traduire les phénomènes d'origine en vue de leur amplifi- çation ne pouvaient être contrôlés facilement.
Dans le tube suivant l'invention, un troi sième paramètre est utilisé - constitué par l'espace inter-électrodes - étant entendu que la membrane qui permet ce déplacement a suie constante de temps suffisamment faible. Celle-ci pourra être réduite au moyen du sys tème dit de réaction décrit ci-dessus qui a pour effet de provoquer un désamortisse- ment, donc une diminution de la constante de temps de la membrane.
Par ce moyen on peut étendre l'utilisation de cet amplificateur à des phénomènes plus rapides.
Lorsque les phénomènes mécaniques à traduire en énergie électrique sont de faible amplitude, il est connu que, dans ce cas, l'uti lisation des tubes électroniques à plusieurs électrodes recevant sur leur grille de com mande des tensions en rapport avec les phé nomènes en question ne permet pas d'éli miner l'effet parasite appelé bruit de fond dont l'amplitude n'est pas négligeable par rapport à celle des signaux à utiliser.
miner l'effet parasite appelé bruit de fond comme la résultante de deux effets 1o L'effet thermique.
2o L'effet de grenaille ou effet Schottky qui résulte du caractère désordonné de l'émis sion électronique de la cathode.
Or, dans le dispositif suivant l'invention, le premier effet n'existe pas, en raison même de l'absence de circuit d'entrée. Seul reste donc à considérer l'effet Schottky. Or, il est connu qu'à égalité de courant anodique, les fluctuations de ce dernier correspondant à l'effet Schottky sont plus faibles dans les systèmes diodes que dans les systèmes avec grilles;
de plus, pour une même amplitude du phénomène d'origine, les variations corres pondantes de courant anodique sont beau coup plus importantes qu'avec un tube à plu sieurs électrodes, si bien que de toute faon le rapport
EMI0008.0021
restera suffisamment im portant pour ne pas entraîner ici une limi tation d'emploi comme c'eût été le cas avec les méthodes et les tubes amplificateurs actuellement utilisés.
Enfin, l'effet de contre-réaction obtenu di rectement sur l'électrode mobile soumise aux phénomènes à amplifier réduit le bruit de fond interne dudit système.
Il sera donc possible de faire disparaître complètement -le bruit ,de fond pendant les phases de repos des phénomènes à amplifier, par exemple pendant les silences d'un enre gistrement sonore, si le tube électronique est utilisé comme microphone, la même caracté ristique ayant d'ailleurs pour effet de limiter la sensibilité du système aux faibles énergies et, par suite, le bruit de fond propre au phéno mène à amplifier, par exemple le bruit de fond atmosphérique.
Ce résultat est obtenu grâce à un système de tubes symétriques, dont la tension d'anode a convenablement été réglée pour qu'en posi tion de repos aucun des tubes ne débite, le courant anodique ne prenant naissance que pour une valeur du déplacement de la mem brane supérieure à celle qui correspond au niveau de bruit parasite extérieur à éliminer. Dans ces conditions, l'absence de courant élec tronique pendant les phases de repos éli mine tout effet de bruits de fond interne et externe. Bien entendu l'utilisation du sys tème symétrique est indispensable, car un seul tube, ne débitant que pour un sens de dé placement déterminé de la membrane, intro duirait un effet de distorsion important dans la forme du phénomène à traduire.
La caractéristique de fonctionnement affecte la forme indiquée fig. 19, et dans ces conditions, le tube ainsi constitué est un véri table détecteur; en particulier tout circuit à constante de temps, disposé dans l'anode ou la cathode, permettrait de matérialiser la va leur de crête d'une suite de percussions im- posées à la membrane ou encore l'intégrale des effets correspondants.
Enfin, le tube électronique peut servir de redresseur de courant ou résistance polarisée. La fig. 20 représente un montage de ce genre. Le tube double est formé de deux tubes élémentaires Tl et T2 à anode commune. L'alimentation des cathodes est assurée par un transformateur 12 dont le secondaire est symétrique par rapport à la terre prise comme potentiel de référence.
Le circuit commun au deux tubes reliés à l'anode commune A est constitué par un cir cuit antirésonnant composé d'une self L et d'un condensateur C.
Ceci étant, le potentiel de cathode de T1 est représenté par la sinusoïde I, fig. 21, celui de T2 par la sinusoïde II en opposition de phase avec I, de telle sorte que T1 et T2 ne débitent que pendant les alternances positives des tensions ci-dessus. La courbe III repré sente le courant dans le circuit d'anode com mun. On conçoit donc que tout déplacement de la membrane agissant sur l'anode puisse avoir pour effet de diminuer, par exemple, l'alternance du courant telle que 1 et d'aug menter l'autre alternance telle que 2.
Le circuit antirésonnant 10 étant accordé sur la fréquence double de la fréquence d'ali mentation des tubes, tout se passera alors comme si cette tension était modulée en am plitude, du fait des variations dissymétriques de l'espace inter-électrodes.
Or, une telle modulation est facilement décelable ou susceptible d'amplification. On notera que la phase de ladite modulation change de sens avec celui du déplacement de l'anode.
Dans l'application ci-dessus c'est le tube électronique du premier genre (charge d'es pace) qui a été utilisé. Dans une autre forme d'exécution et en utilisant cette fois le deu- xième genre du tube électronique (trajec- toire tournante des électrons) on obtiendra le mode d'utilisation suivant:
Les paramètres de fonctionnement du tube ayant été conve nablement réglés pour qu'en position de repos les diamètres des trajectoires électroniques, égaux pour chaque tube, étant légèrement plus faibles que les espaces inter-électrodes corres pondants, le débit du courant d'anode soit nul, si un effet d'origine quelconque entraîne la dissymétrie des espaces inter-électrodes, un des tubes Tl, par exemple, débitera un cou rant qui pourra être relativement important; la déviation de l'électrode commune dans l'autre sens ayant pour effet d'entraîner dans T2 la naissance d'un courant de même valeur, mais déphasé de 180 par rapport au précé dent.
Le circuit commun débitant par exem ple, dans un enroulement de moteur diphasé, on conçoit que ce moteur puisse tourner dans un sens ou dans l'autre selon que l'enroule ment est parcouru par un courant débité par T1 ou par T2. En d'autres termes, le sens de rotation du moteur pourra être assujetti au sens des déplacements de l'anode com mune. Ce système apporte donc une solution à tous les problèmes d'asservissement de mouve ment à partir d'énergies mécaniques de faible valeur. La fig. 22 représente le montage d'une paire de tubes Tl et T2 et d'une réactance JB en série, qui réalise un dispositif dépha- seur de tension.
Les deux tubes Tl et T2 sont montés de telle sorte qu'ils puissent assurer le passage des deux alternances de la tension alternative d'alimentation E. Il est bien connu que la tension U recueillie aux bornes des tubes possède un angle de phase fonction du rapport de la résistance équivalente des tubes et de la réactance JB. On conçoit que dans ces conditions les phases relatives de U et de E puissent varier selon une certaine loi avec la valeur de l'espace inter-électrodes des tubes.
Il va de soi que dans cette application particulière les deux tubes possèdent un es pace inter-électrodes de même valeur, quels que soient les déplacements qu'ils effectuent, à moins que dans certaines applications il soit nécessaire d'obtenir dans la tension TI un certain pourcentage de composante continue. .
Il est également connu que l'impédance d'en trée sous tension d'alimentation E est équi valente à une résistance et à une réactance en parallèle; cette dernière ayant notamment une valeur variable et fonction de la résis. tance équivalente des tubes. On voit donc là un moyen d'obtenir non seulement une résis tance variable mais une réactance variable également en fonction de la valeur de l'espace inter-électrodes.
Un tel résultat est particu lièrement intéressant et peut être utilisé pour obtenir la modulation. de fréquence d'un oscil lateur électronique à partir de phénomènes physiques, de nature quelconque, agissant sur la valeur de l'espace inter-électrodes, et trans mettre ainsi à distance, par exemple par ondes électromagnétiques, certaines valeurs de paramètres liées au phénomène ci-dessus étudié.
A ce propos, il est intéressant de no ter qu'un des avantages du tube suivant l'in vention, qui résulte des différentes propriétés déjà décrites, et de son utilisation dans le schéma indiqué ci-dessus, est de pouvoir assu- rer la modulation, soit d'amplitude, soit de fréquence, soit de phase d'un émetteur radio électrique, afin de transmettre à distance des valeurs mesurées en des points inaccessibles à l'opérateur;
ce pourra être le cas par exem ple, lors des essais d'aérodynes de quelque type qu'ils soient. En ce qui. concerne les forces qui, appli quées à l'électrode mobile du tube électro nique, provoquent les variations de l'espace inter-électrodes, celles-ci peuvent résulter: soit d'une action directe d'un système mé canique de nature indifférente; soit de la variation de pression exercée par un fluide quel qu'il soit, au contact de l'élec trode mobile; soit de l'action de forces d'inertie .naissant des accélérations imprimées à un mobile por tant le tube. électronique;
soit sous l'action de forces d'origine élec tromagnétique, électrostatique, piézo-élec- trique, magnétoélectrique.
La description de différentes applications qui va suivre permettra de préciser la na ture du fonctionnement et des applications correspondant aux différents genres d'action des forces appliquées.
La fig. 23 montre une réalisation pratique d'appareil -destiné à mettre en évidence une variation de pression. L'élément principal est constitué par un organe à soufflet 21 en mé tal; d'élasticité élevée tel que le tombac par exemple (alliage de cuivre et de zinc).
Cet organe est formé à sa partie supérieure par un couvercle plan A et supporte, d'une part, en une certaine région de son développement vertical une pièce 23 fixée rigidement sur elle, d'autre part, et fixée dans les mêmes condi tions, sur sa partie inférieure une pièce 24 en métal spécial, tel que le covar (alliage ferro- nickel-cobalt) dont la propriété spécifique est de permettre dans des conditions connues, la soudure d'une coupelle en verre 25;
cette der nière supporte, d'une part, une connexion de liaison à la cathode C formée par un tube en nickel recouvert à sa partie supérieure d'une couche d'oxyde de terres rares (oxyde de ba ryum par exemple), d'autre part, les conne xions 26 de liaison à la résistance de chauf fage de cette cathode.
Le tube C est serti sur une pièce en ma tière isolante D (quartz par exemple) fixée elle-même sur la partie inférieure de l'organe 21. Les pièces 23 et 24 comportent à leur pé riphérie une partie filetée avec, respective ment, des pas légèrement différents et réalisés en sens inverse, de telle sorte qu'un boîtier 29 en forme d'écrou, sur lequel se fixera, après montage convenablement effectué, une bague 30 filetée intérieurement, permette d'assurer des déplacements relatifs de faible ampli tude entre 23 et 24 pour des angles de rota tion relativement importants.
Cette disposi tion permet donc d'effectuer les réglages de l'espace inter-électrodes (espace défini par les positions relatives de C et de A) avec une grande précision.. Sous cette forme, on cons- tatera que seule la partie supérieure A de l'organe 21 est agissante et entraîne par son déplacement des variations de l'espace inter- électrodes. La pièce 23 comporte à sa partie su périeure un autre filetage qui reçoit une pièce en forme de coupelle constituée par une bague filetée 31 sur laquelle est fixée par soudure une bulbe à parois minces 32; une rondelle 33 formant joint assure l'étanchéité à la partie supérieure de la coupelle;
une vis 3.1 forme bouchon.
Dans cet appareil, l'enceinte ainsi eons- tituée pourra être remplie par un gaz ou par un liquide à coefficient de dilatation élevé. Un autre filetage réalisé sur la partie mé diane de 23 permet la fixation sur le bàti-sup- port. On conçoit alors que la température de l'ambiance dans laquelle est placée 32 est ca ractérisée par un certain état d'équilibre du liquide ou du gaz et de la membrane, par suite par une certaine valeur de l'espace inter-élec- trodes.
Dans un autre genre d'application, le bou chon 34 pourra être remplacé par l'orifice de sortie d'un tube flexible, fig. 26, assurant la, liaison avec une sonde P qui à une certaine distance sera plongée dans l'enceinte dont on veut mesurer la température.
Dans ce genre d'appareil, c'est le premier cas de fonctionnement du tube électronique (variation de la charge d'espace) qui sera uti lisé. Dans un deuxième genre, la bague 31 est remplacée par une bague 35, fig. 24, qui vient se fixer sur 23 dans les mêmes conditions que précédemment, mais comporte à sa partie su périeure non seulement une coupelle 32, mais une pièce Q constituée par un aimant per manent dont la forme spéciale indiquée en plan, fig. 23, assure une répartition sensible ment uniforme de :son champ magnétique dans l'espace inter-électrodes.
On obtient ainsi le fonctionnement du tube électronique sous la deuxième forme envisagée précédemment (dé viation des trajectoires électroniques par un champ magnétique). Comme il a été dit, le tube ainsi réalisé fonctionnera., entre autres, comme relais à haute sensibilité et à cet effet quasi instantané. Enfin. quel que soit le genre de fonc tionnement adopté, la coupelle 32 pourra ne pas être utilisée, de telle sorte que la posi tion de la membrane et, par suite, la. valeur de l'espace inter-électrodes ne dépendront que de la pression exercée par le liquide; cette tension pouvant être indifféremment statique ou dynamique.
Il est à noter que les fils de liaison aux sorties des connexions du tube électronique seront assujettis à passer par un presse-étoupe 36 et que le boîtier 29 assu rera la protection mécanique de la coupelle en verre. On remarquera que, par sa forme même, la surface de développement de l'or gane 21, qui supporte la membrane, est rela tivement importante et que, par suite, elle assurera largement les échanges thermiques avec l'enceinte contenant le liquide.
Il est évident que le vide aussi parfait que possible étant réalisé dans l'enceinte du tube, la pression atmosphérique, ou celle du liquide ou du gaz de l'enceinte, a pour effet de provo quer un certain écrasement de la membrane qui ne doit pas être trop considérable, afin de per mettre l'écrasement supplémentaire correspon dant à l'augmentation de pression à mesurer ou à définir. Pour qu'il en soit ainsi, un res sort 37 compensateur de l'effet de pression extérieure au repos pourra être monté à l'in térieur de l'enceinte, des précautions étant, prises afin d'éviter le dégazage des métaux.
En dehors des mesures directes de pression, l'appareil qui vient d'être décrit peut égale ment mesurer les déplacements de faible am plitude, à condition que ceux-ci soient préa lablement transformés en variation de pres sion. Pour obtenir ce résultat, la sonde ther mométrique P, fig. 26, pourra être remplacée par un réservoir cylindrique R, fig. 27, à l'in térieur duquel se ment un piston étanche S solidaire des déplacements à mesurer.
On con çoit que si le liquide contenu dans cet en semble est incompressible, tout déplacement imprimé à S se traduira. par un déplacement de la membrane, ce dernier pouvant d'ail leurs être multiplié par le rapport des sec tions du réservoir R et de la surface de la membrane soumise à la variation de pression. La fig. 28 représente un appareil particu lièrement apte à mesurer des pressions dyna miques de valeur élevée. Il est connu que la mesure de telles pressions, en particulier le relevé de cycles de fonctionnement des mo teurs à explosion à fort taux de compression, rencontre des difficultés de réalisation consi dérables qui n'ont pas été résolues jusqu'ici de manière satisfaisante.
Dans l'appareil représenté fig. 28, la mem brane est constituée par la partie supérieure 39 d'une pièce 40 en acier dur, qui a été rec tifiée à une épaisseur convenable pour que sa fréquence propre de vibration soit suffi samment élevée afin de transmettre les phé nomènes les phis rapides à contrôler, et sans que les effets de distorsion de membrane cor respondant aux partiels de cette dernière, ne puissent entraîner de fausses interprétations.
On rappellera que les partiels d'une membrane correspondent à différents modes de vibration dont les fréquences sont voisines, mais non égales à celles des harmoniques de la fré quence de vibration fondamentale. La cathode C est constitûée par une couche d'oxyde de terres rares déposées à la partie supérieure d'une pièce cylindrique 41 en quartz; une autre pièce en quartz 42 possède une forme appro priée et ides cannelures aptes à recevoir des résistances chauffantes tout en leur assurant une certaine rigidité mécanique.
La cathode et lesdites résistances chauffantes sont reliées par des connexions rigides à des prises de sortie 44 et 45 soudées à une coupelle en verre 46.
47 est ime pièce isolante assurant la liai son par douilles entre les sorties des conne xions et les câbles de liaison au système élec trique; 48 est un boîtier de protection de la coupelle en verre 46 serré sur 40 par un écrou 49. Il est à noter que 40 possède -une forme et à sa partie supérieure im filetage tels que cet ensemble puisse venir se fixer facilement sur le cylindre d'un moteur à ex plosion à la place d'une bougie d'allumage.
Ce dispositif peut recevoir d'autres utili sations notamment pour toutes les mesures d'impulsions de pression de valeur élevée de quelque nature qu'elles soient.
Il a été indiqué plus haut que les effets d'inertie pouvaient être utilisés pour obtenir des variations de l'espace inter-électrodes.
La fig. 29 montre un ensemble pouvant être utilisé comme régulateur de vitesse de ro tation; un arbre 50 d'une machine tournante quelconque supporte à son extrémité un manchon 51 en matière moulée qui comporte à sa périphérie un certain nombre de boîtes, aptes chacune à recevoir un tube électro nique. Le nombre de ces boîtes et leur dispo sitif pourront être tels qu'ils soient deux à deux dans le prolongement l'un de l'autre sur un même diamètre. Un organe à soufflet 52 du genre et de la forme déjà décrits, est muni à sa partie infé rieure d'une rondelle pesante 53 brasée à l'argent.
Une tige de guidage 54 empêche les déplacements transversaux de l'organe 52; 55, 56, 57, 58, 59 et 60 forment l'ensemble déjà décrit dans les réalisations qui précèdent; des pièces 61 et 62 assurent la protection et la fixation du tube sur le manchon 57. Les fils de connexion à la cathode et à la résistance de chauffage sont réunis respectivement à chacune des bagues 63 montées sur une ron delle isolante 64 et assureront la liaison par balais frotteur, avec les sources d'alimenta tion.
Sous l'effet de la force centrifuge et des forces de contrainte élastique, la rondelle pe sante 53 prend une position d'équilibre, de telle sorte que l'espace inter-électrodes ait une valeur inversement proportionnelle au carré de la vitesse angulaire; le courant dé bité par le tube ayant une valeur proportion nelle à la puissance quatre de cette dernière, d'où la sensibilité du système.
Le débit du tube étant lié à la vitesse de rotation, on cons titue ainsi un dispositif simple de régulation de vitesse tout à fait général, mais qui, ap pliqué plus particulièrement aux moteurs électriques, peut être réalisé de faon élé mentaire par la simple insertion du tube élec tronique dans le circuit d'excitation du mo teur. La régulation est quasi instantanée. Pour une puissance plus élevée, on utilise un certain nombre de tubes en parallèle, placés dans autant de cuvettes réparties à la péri phérie du manchon.
La fig. 30 représente un système à double tube électronique, adapté à la mesure des accélérateurs dans le plan. Deux organes à soufflet 71 et 72 sont montés symétriquement par brasure à l'argent sur un cylindre massif A formant anode, muni d'une collerette mé diane 74 sur laquelle est effectuée la soudure et qui, filetée extérieurement, peut recevoir un manchon massif 75. Un ensemble de quatre billes H réparties rectangulairement sur la périphérie de ce manchon limite ce dernier au seul mouvement selon l'axe de symétrie du système, tout autre mouvement étant proscrit.
Des cathodes C1 et C2 sont montées, respec tivement, sur des coupelles en verre 76 et 77 soudées sur des manchons en covar 78 et 79, eux-mêmes brasés aux membranes sur la colle rette desquelles sont fixées des bagues file tées 80 et 81 vissées, respectivement, sur deux pièces massives 82 et 83 formant bâti pour l'ensemble.
Au repos, le cylindre A prend une posi tion d'équilibre telle que les espaces inter- électrodes de chaque tube soient égaux. Toute accélération, selon l'axe de symétrie, engendre une force de sens inverse qui a pour effet de déplacer A jusqu'à obtenir l'équilibre avec les contraintes élastiques des membranes. Cette position définit alors deux espaces inter-électrodes différents. L'équilibre élec trique du système est rompu et matérialisé, par exemple, par le débit d'une diagonale dans un pont de Cheasthone, si l'ensemble ci-dessus a été inséré dans les bras.
On peut, avec un tube à simple mem brane, obtenir une sensibilité comparable à celle du tube double, à la condition de mon ter la, membrane elle-même à l'intérieur de l'enceinte sous vide.
La fig. 31 représente un tube électro nique pour montage en résistance variable ou potentiométrique. La membrane A est fixée par brasure à l'argent sur une pièce 91. Dans les mêmes conditions que précédemment, une pièce en eovar 92 est fixée à la partie oppo sée de l'organe à soufflet sur lequel on a monté la cathode C, selon le processus déjà décrit;
91 et 92 sont filetés extérieurement avec un pas inverse dont la valeur diffère d'ailleurs pour l'une et l'autre pièce d'une faible quantité, de façon que le boîtier 93 sur lequel est fixé l'écrou 94 peut assurer, par rota tion, la compression ou la dilatation de l'organe à soufflet avec des déplacements relativement faibles, eu égard aux angles de rotation rela tivement importants de 93. On remarquera que, montée sous cette forme, la membrane n'est soumise à aucune contrainte extérieure et que la valeur de l'espace inter-électrodes ne dépend que de la position respective de 91 et de 93.
Alimenté sous tension constante, un tel tube constitue une résistance variable dont la valeur pourra être représentée par la position angulaire de l'. Une telle réalisation pourra être utilisée comme diviseur de tension.
Enfin, l'utilisation du deuxième genre de tube électronique permettra, dans ce cas, d'obtenir une variation de résistance beaucoup plus rapide qu'en utilisant le premier genre de tube, en particulier, à partir d'une cer taine distance inter-électrodes, la résistance équivalente au tube pourra devenir infinie; ce dernier jouant alors le rôle d'interrupteur. Appliqué dans les mêmes conditions au tube double, on réalisera à la fois un inverseur de courant et une résistance variable dissymé trique.
La fig. 32 représente un tube électronique dont l'anode est constituée par l'ensemble du soufflet 102 et du couvercle 101 et la cathode est<B>-</B>en C. Ce tube est associé à une bobine ; électrodynamique, la partie supérieure 101 qui forme membrane 102 supporte à sa péri phérie un tube en matière isolante 103 sur lequel un enroulement de fil fin constitue une bobine électrodynamique qui se déplace dans l'entrefer d'un électro-aimant constitué par une pièce massive 104 servant de logement au bobinage inducteur 1; le circuit magnétique est complété par une couronne 105 fixée par des vis<B>1.06</B> sur 104; 104 et 105 sont réalisées en métal perméable.
La partie inférieure du tube électronique sur laquelle est fixée une bague filetée 107 est vissée à demeure sur l'embase de 104. Le tube électronique sem blable à ceux qui ont été décrits ne présente aucune particularité, sinon que l'espace inter- électrodes peut être beaucoup plus important que dans certaines applications. Le boîtier 108 se fixe à la partie inférieure de 104 et as sure la protection du bulbe en verre du tube.
Le fonctionnement est le suivant: Le cir cuit d'alimentation de la bobine 103 et celui du tube sont communs; en d'autres termes, 103 et l'espace inter-électrodes sont montés en série. La bobine 103 parcourue par le débit normal au repos du tube est soumise à une force électrodynamique résultant de sa pré sence dans le champ de l'électro et équilibre la réaction élastique de la membrane.
Le point de fonctionnement du tube électronique ayant été convenablement choisi, on conçoit que, si un déplacement initial de faible amplitude est donné à la membrane, déplacement tendant à réduire l'espace inter-électrodes, le courant électronique et, par suite, la force électro dynamique d'attraction, augmentent en ten dant à diminuer encore l'espace inter-élec- trodes, d'où augmentation du courant et de la force électrodynamique, etc.; l'effet de rap pel de la membrane vers la cathode croissant au fur et à mesure que l'on se rapproche de cette dernière.
En d'autres termes, le déplace ment initial de faible amplitude, qui corres pond par exemple à la mise en jeu d'une faible énergie, entraîne un déplacement rela tivement important de la membrane et le dé veloppement d'une énergie mécanique em pruntée à la source d'alimentation qui sera relativement importante. On aura donc ainsi réalisé un véritable amplificateur d'énergie mécanique.
Bien entendu, le mouvement se limitera par l'arrivée en butée sur la partie supérieure de 104 de la partie inférieure de la membrane. De même, toute variation de faible amplitude du courant débité par le tube aura pour effet d'engendrer une augmentation de l'effort électrodynamique exercé sur la bobine et, si cette variation est réalisée dans le bon sens, l'effet décrit précédemment se manifestera dans les mêmes conditions. On aura donc réa lisé de cette façon un amplificateur électro mécanique et, d'une façon plus générale dans les deux cas qui viennent d'être décrits,
une amplification relativement sensible du cou rant débité par le tube.
Cette réalisation est plus particulièrement applicable aux relais d'énergie à haute sensi bilité et à grande rapidité de fonctionnement.
Enfin, si l'effet de butée peut être rendu élastique, de telle sorte que la membrane après rebondissement revienne au voisinage de sa po sition première selon le processus inverse du précédent, on aura réalisé un véritable vi breur électromécanique sans rupture clé cou rant par contact métallique, avec transforma tion dans le circuit d'anode du tube de l'éner gie continue fournie par la source en énergie de forme alternative plus facilement utilisable.
La fig. 33 représente, sous forme un peu différente, une application typique du mode de fonctionnement décrit ci-dessus, à la res triction près, que les effets utilisés ne corres pondent non plus à un régime permanent du système, mais uniquement à un régime tran sitoire.
Pour ce faire, seules les composantes variables ou transitoires du courant peuvent exciter la bobine électrodynamique. Comme dans la réalisation décrite plus haut, une partie supérieure ou membrane 101 d'un or gane à soufflet est liée à une bobine électro dynamique 103, sa partie inférieure étant assujettie à des déplacements résultant de la rotation du boîtier 29, déplacements qui per mettent le réglage initial de l'espace inter- électrodes.
Ce dispositif peut être utilisé soit comme microphone à sensibilité élevée pour une ré gion privilégiée du spectre acoustique, grâce à l'utilisation d'un effet de réaction prépon dérant pour la - région envisagée, soit comme microphone à large bande de fréquence si on utilise un effet de contre-réaction dans les conditions suivantes:
L'ensemble vibrant étant réalisé pour que sa fréquence propre de résonance soit plus élevée que la fré quence supérieure à transmettre; l'absence de contre-réaction correspond à la transmis sion privilégiée de hautes fréquences par rapport aux basses fréquences beaucoup plus atténuées; par contre, l'utilisation d'un effet de contre-réaction prépondérant vers la ré gion des hautes fréquences aura pour effet de niveler la courbe de réponse du micro phone. Ce genre de réalisation est rendu pos sible par la haute sensibilité du tube électro nique, qui permet de réaliser une transfor mation d'énergie encore importante malgré l'affaiblissement mécanique dans cette région du spectre.
Le rejet de la fréquence de résonance à l'extérieur du spectre transmis a pour effet d'éliminer tous les effets de distorsion linéaire, dont sont responsables les différents partiels d'une membrane ordinaire. D'autre part, si on assure l'alimentation. de la bobine électrodynamique à partir de phénomènes électriques périodiques, on pourra également utiliser les dispositions envisagées ci-dessus et constituer de cette manière un haut-parleur à contre-réaction dont la courbe de réponse sera sensiblement uniforme.
On notera qu'en raison de la baisse de sensibi lité vers les basses fréquences et de l'utilisa tion d'un effet de eontre-réaction pour ni veler la courbe de réponse, l'énergie néces saire à l'excitation d'un tel haut-parleur devra obligatoirement être plus élevée que dans les systèmes classiques. Toutefois, il est bon de remarquer que la membrane vibrant, dans la partie plane supérieure, assure un rayonnement correspondant à l'effet de pis ton plat de la théorie et ne présente aucun rayonnement sur sa face postérieure en rai son du vide réalisé à l'intérieur du tube.
Dans ces conditions, les effets d'interférence entre le rayonnement des faces avant et ar rière d'une membrane qui, comme on le sait, entraînent dans les systèmes classiques un af faiblissement des basses fréquences, seront ici sans objet.
Enfin, si au lieu d'utiliser dans le genre de microphone décrit plus haut l'effet de charge d'espace, on réalise le genre de fonctionne- ment décrit précédemment pour le deuxième type de tube électronique (effet de rotation. de la trajectoire des électrons), si, d'une part, on s'arrange pour que le diamètre de l'or bite électronique soit très légèrement infé rieur à l'espace inter-électrodes et si, d'autre part, on assure au système un effet de réac tion particularisé à une fréquence déter minée et telle que le système mécanique ainsi constitué présente une très forte sensibilité dès qu'apparaît le débit électronique,
on con- @oit que l'excitation de la membrane, sous l'effet d'un phénomène mécanique, électrique ou acoustique à faible niveau d'énergie, mais suffisant pour amener la naissance du débit électronique, puisse entraîner la naissance d'un phénomène d'autooseillation possédant une énergie relativement élevée.
Vu sous cet aspect, on aura réalisé un dé tecteur sensible de tout phénomène eorres- pondant à la fréquence de réglage de l'effet de réaction.
lia fig. 31 représente une forme de réa lisation de microphone. Elle correspond au système de la fi-. 2 et a pour objet l'accu mulation des effets agissant simultanément sur l'anode et sur la cathode. On a deux membranes Q11 et 112 dont l'une constitue l'anode, l'autre étant solidaire du support de cathode, formant ainsi le dispositif de ré glage initial.
de L'espace inter-électrodes. Ces deux membranes sont solidaires de bagues en covar 131 et 132 soudées à un tube en verre 133, la partie médiane de la membrane .12 est solidaire d'une bague filetée 13.1 qui, par le boîtier fileté 135 et une bague 136 qui en est solidaire, assure le réglage initial de l'es pace inter-électrodes. <B>C</B> est la cathode liée rigidement à la membrane t12 par un tube <B>1.37.</B> Le chauffage indirect de cette cathode est.
assuré par une résistance chauffante 138 reliée à la source d'alimentation par une con nexion 139 passant dans les conditions habi tuelles à travers le tube, 11 est un boîtier assurant la protection mécanique du sys tème, 111 un écran qui permet la séparation acoustique des phénomènes agissant sur l'une ou l'autre membrane. Sous cette forme, les effets agissant en phase sur chacune des membranes entraînent des variations ciumllatives, additionnelles de l'espace inter-électrodes, alors que les effets agissant en opposition de phase réalisent des variations différentielles.
Un tel résultat peut trouver son application dans un certain nom bre de réalisations d'électro-acoustique, mais l'on n'est pas limité à l'utilisation en micro phone et l'on peut envisager toutes les appli cations prévues lorsqu'il s'agit, par exemple, de mesurer des variations de pression à l'in térieur d'une ambiance. L'avantage immédiat est de doubler toutes choses égales d'ailleurs, la sensibilité du dispositif -utilisé.
La fig. 35 représente un montage élec trique réalisé à l'aide de deux tubes électro niques, afin d'assurer certaines conditions de fonctionnement particulières. Les tubes sont représentés en T1 et T2. Le chauffage des cathodes est assuré par une source d'alimen tation commune,- de telle sorte que les varia tions du courant de chauffage affectent à la fois les deux tubes. R1 et R2 sont deux ré sistances permettant de réaliser l'équilibre du pont. E est la source d'alimentation placée symétriquement par rapport au point (0) à la masse.
Les deux tubes sont en tout point semblables, sauf en ce qui concerne l'effet transmis par le phénomène à étudier; ainsi par exemple, s'il s'agit de mesurer un effet de pression, la membrane du tube T2 sera isolée dans une enceinte close, de telle sorte que les effets de pression agissant sur la membrane de Tl ne puissent être communi qués à la membrane de T2. Par contre, tous les effets dits parasites agiront simultané ment sur les deux tubes, de telle sorte qu'ils ne puissent entraîner aucun déséquilibre du pont.
Si l'enceinte fermée de T2 possède une surface d'échanges thermiques avec l'am biance de Tl suffisamment importante, le montage décrit réalise, dans le cas des me sures de pression, 1a correction de tempéra ture. La tension apparaissant sur la diago nale OP traduit comme habituellement le déséquilibre du pont. Dans un autre genre d'application, un tel montage permet, d'une faon tout à fait gé nérale, de comparer les valeurs des espaces inter-électrodes de chacun des tubes si, par exemple, celui de T2 est pris comme référence, on pourra vérifier si celui de T1 possède la même valeur ou des valeurs en deçà ou au delà. Un tel système constitue une véritable balance qui peut être utilisée pour comparer des longueurs ou des masses.
La fig. 36 représente un autre genre de montage en pont, dans lequel on utilise un tube double T dont les éléments sont montés dans deux bras adjacents du pont, de telle sorte que les déplacements de l'électrode com mune, entraînant une augmentation de l'es pace inter-électrodes d'un élément et une di minution de l'autre, apportent un effet cu mulatif de déséquilibre du pont. Des résis tances Rl et R2 assurent l'équilibrage, d'au tres B1 et B2 permettent de fixer les poten tiels à l'origine.
La fig. 37 représente un montage typique qui pourra être utilisé pour réaliser l'asser vissement de mouvement d'un moteur élec trique. T1 et T2 représentent les éléments d'im tube double à électrode commune, les cathodes C1 et C2 sont alimentées par des tensions symétriques et des champs magné tiques H1 et H2 de valeur fixe et convena blement réglée permettent d'obtenir pour chacun des tubes des trajectoires tournantes électroniques 151 telles que leur diamètre reste légèrement inférieur à l'espace inter- électrodes.
L'enroulement d'excitation 152 d'un mo teur 11l est inséré dans le circuit commun à la cathode de T1 et à l'anode de T2. En po sition de repos, le courant d'excitation est nul, le moteur reste au repos. La diminution de l'espace inter-électrodes du tube T1, par exemple, a pour effet de permettre le pas sage, dans l'enroulement d'excitation, d'un courant dont le sens est indiqué par la flèche <B><I>f l.</I></B> De même un déplacement en sens inverse, entraîné par la diminution de l'espace inter- électrodes de T2, permet le passage du cou rant d'excitation dans le sens de<B>f2;</B> le mo- teur tourne alors soit dans un sens, soit dans l'autre.
On peut envisager un fonctionne ment sensiblement semblable en utilisant, non plus une source d'alimentation à courant continu, mais une source d'alimentation alter native symétrique. Dans ce cas, il apparaî tra, dans un enroulement qui pourra être un des éléments constitutifs d'un moteur di phasé, un courant dont la phase tournera de 1800 selon le sens de déplacement de l'anode commune, ce qui, dans le cas du moteur di phasé et à condition que l'autre enroulement soit excité par un courant de phase conve nable, entraînera la rotation du champ et par suite celle de l'induit dans un sens ou dans l'autre.
La fig. 38 représente un montage élec trique qui pourra être utilisé pour permettre l'observation, sur l'écran d'un tube catho dique, d'un phénomène variable, par exemple le cycle de fonctionnement d'un moteur à ex plosion. Le tube T utilisé pour traduire les phénomènes à enregistrer est alimenté par une source de tension alternative de valeur E, son circuit de cathode est constitué par une résistance R aux bornes de laquelle naît une tension, fonction de la valeur de l'espace inter-électrodes et par suite de celle du phé nomène à mesurer.
Cette tension excite la grille d'une lampe amplificatrice 161 par l'intermédiaire d'un circuit de détection (re). Un circuit d'autopolarisation convenable ment réglé est introduit dans la cathode de 161. Les variations de tension qui appa raissaient sur l'anode de 161 sont transmises à une des paires de plaques d'un oscillateur cathodique 162. Bien entendu, la tension apparaissant sur la cathode de T pourra tout aussi bien être utilisée pour moduler en am plitude un émetteur radioélectrique permet tant ainsi de transmettre à distance l'allure et la valeur des phénomènes à étudier.
La fig. 39 représente un montage pour moduler en fréquence ou en phase un oscilla teur électronique. Les tubes T1 et T2, mon tés en opposition pour permettre le passage des deux alternances du courant, sont ali mentés à partir de la grille C d'un oscilla- teur par une inductance L. Une capacité C en dérivation assure l'accord du circuit ainsi constitué.
On a déjà indiqué que les variations de l'espace inter-électrodes des tubes peuvent avoir pour effet d'introduire aux bornes du circuit un effet de réactance variable; si la fréquence d'oscillation électronique est ca ractérisée par la fréquence propre de ce cir cuit, il est clair que les déplacements com muns de l'espace inter-électrodes des tubes entraîneront la modulation de fréquence de cette oscillation. Si, par ailleurs, l'oscillateur constitue le pilote d'un émetteur radioélec trique, on trouvera là un procédé facile de transmission à distance des valeurs et de la forme de phénomènes à étudier en des en droits inaccessibles aux opérateurs.
La fig. 40 représente un montage corres pondant à une application particulière du tube à bobine électrodynamique déjà décrit fig. 11. Ce montage s'applique plus particu lièrement à la réalisation d'un dispositif de transmission électroacoustique, dans lequel on utilise un effet de contre-réaction. Un tube T, dont la membrane est munie d'une bobine électrodynamique 171 placée dans l'entrefer d'un électro-aimant 105 et ali mentée à fréquence acoustique par un trans formateur 172 excité au primaire par une lampe à plusieurs électrodes 173, traduit dans son circuit d'anode, et en particulier aux bornes de la résistance (r), les varia tions de l'espace inter-électrodes qui résultent du mouvement de la bobine 171.
Le circuit de liaison (RC) introduit en série dans le primaire du transformateur une certaine partie de la tension naissant aux bornes de (r), ce qui a pour effet de provoquer un effet de contre-réaction plus particulièrement poussé pour la fréquence correspondant à la constante de temps du circuit de liaison.
Le fonctionnement d'un tel dispositif a déjà été décrit, d'une faon tout à fait géné rale. Les fréquences de résonance de la membrane et de la bobine ont été convena blement choisies, pour être reportées en de hors du spectre acoustique, et utilisées de telle sorte qu'aucune fréquence de réso- nance correspondant aux partiels de la mem brane ne vienne déformer la courbe de ré ponse. L'accentuation de la contre-réaction pour les fréquences élevées a pour effet de ramener le niveau acoustique de ces fré quences à la même valeur que celui des fré quences plus basses, ces dernières étant atté nuées à l'origine du fait du report de la fré quence de résonance. vers les parties élevées du spectre.
Un tel dispositif pourra être utilisé dans les applications infra- ou ultra-acoustiques et l'effet de contre-réaction pourrait être rem placé par un effet de réaction particularisé à telle fréquence plus spécialement choisie.
Dans tout ce qui précède, le tube électro nique, objet de l'invention, avait été consi déré comme fonctionnant dans -une enceinte au sein. de laquelle un vide aussi parfait que possible devait être réalisé.
On peut aussi utiliser une enceinte au sein de laquelle le vide n'a pas été poussé au- delà d'une pression correspondant à quel ques millimètres de mercure ou dans la quelle on pourra introduire un ou plusieurs gaz très purs; le tout de telle sorte que le courant anodique ne soit plus uniquement de nature électronique, mais également de na ture ionique; en d'autres termes le courant anodique, toutes choses égales d'ailleurs, pourra atteindre une intensité plus élevée que dans le genre de fonctionnement jus qu'alors envisagé.
Vue sous cette forme, la cathode pourra être froide ou chaude selon le genre d'exci tation utilisé.
Dans un premier genre de fonctionne ment, le courant anodique est inversement proportionnel à la distance inter-électrodes si l'état de saturation n'est pas atteint, dans ce cas, les électrons restent libres ce qui im plique l'utilisation de gaz très purs (gaz rares, azote, hydrogène).
Dans un second genre de fonctionne ment, les électrons sont susceptibles de for mer les ions négatifs par fixation sur les molécules du gaz (oxygène, vapeur d'eau), le courant anodique devenant alors inverse- ment proportionnel au cube de la distance inter-électrodes, la sensibilité du système est alors accrue.
Le tube peut être établi de telle sorte que, la décharge luminescente (utilisation de gaz rares par exemple) étant obtenue, la varia tion de l'espace inter-électrodes réalise une variation de l'éclat lumineux qui pourra être utilisée directement pour l'enregistrement photographique du phénomène ayant provo qué le déplacement de la membrane ano dique.
Dans une autre application, on utilise le principe de fonctionnement suivant Si entre deux électrodes planes distantes de x, on établit une tension alternative de fré quence<I>f</I> et d'amplitude<I>v,</I> les centres chargés issus de l'une des armatures sont soumis, de la part du champ électrique, à des mouve ments alternatifs de fréquence f, dont l'am plitude dépend de la mobilité K des centres chargés,
et ils n'arriveront à l'autre arma ture que si v dépasse une certaine valeur cri tique vo donnée par la relation
EMI0018.0015
Tout se passe donc comme si le courant ob- précédente et atteignait brusquement une valeur limite do satisfaisant à la relation précédente et atteignait brusquement une certaine valeur lorsque l'espace inter-élec- trodes devient inférieur à do; en d'autres termes, le tube électronique jouera le rôle d'une soupape commandée par la position de la membrane anodique.
Au processus du fonctionnement interne près, on retrouve donc les mêmes manifestations physiques que dans le fonctionnement avec orbites électro niques circulaires déjà décrit, si bien que tous les modes d'utilisation prévus pour ce dernier s'appliquent intégralement à ce mode de fonctionnement.
D'après ce qui précède, on voit que les possibilités d'utilisation du tube suivant l'in vention sont nombreuses dans toutes les tech- nipes qui exigent la transmission et l'am plification instantanée de certains phéno- mènes physiques, qui en eux-mêmes ne pos sèdent pas d'énergie sensible.
Dans une première catégorie d'applica tions, le tube électronique, objet de l'inven tion, s'applique à toutes les mesures de pres sion.
De même, on pourra obtenir des jaugeurs de volumes et de débit sur le principe de la mesure de pression.
Dans une deuxième catégorie d'applica tions, le tube électronique, objet de l'inven tion, s'applique à toutes les mesures thermo métriques et à tous les systèmes de régula tion de température du genre des ther mostats. Dans la troisième catégorie d'appli cations, le tube électronique s'applique à toutes les mesures résultant des effets d'iner tie par suite: 1o à celle des accélérateurs; 2o à celle des vitesses angulaires (tachy mètre) et à la régulation de cette vitesse; 3o par intégration des accélérations à la mesure des vitesses et des déplacements linéaires.
Dans une quatrième catégorie d'applica tions, de nature plus particulièrement élec trique, le tube électronique, objet de l'inven tion, peut être utilisé comme résistance ou réactance variable sans effet de contact, il est aussi applicable plus particulièrement aux dispositifs potentiométriques et diviseurs de tension, à la modulation d'amplitude, de fré quence et de phase; cette dernière possibilité permettant la retransmission radioélectrique de tous les éléments de fonctionnement d'un engin inaccessible. Il trouve également son application comme régulateur de tension, de courant, de fréquence et de phase et comme limiteur des mêmes éléments en utilisant le tube du deuxième genre.
L'utilisation des effets de réaction et de contre-réaction per met de réaliser, d'une faon tout à fait géné rale, des oscillations électromécaniques.
D'une faon tout à fait générale, les deux genres de tubes décrits peuvent être utilisés comme amplificateur d'énergie mécanique, comme élément désamortisseur ou stabilisa teur de systèmes mécaniques, comme relais ultra-rapide ou à grande sensibilité et comme transmetteur d'ordres ou indicateur de posi tion à distance.