Pont de mesures d'impédances. Dans la technique des courants électriques alternatifs de faible intensité et plus parti culièrement dans la technique des télécom munications, il est souvent utile de pouvoir mesurer, à diverses fréquences, des impé dances susceptibles de varier dans de larges limites en module et en angle de phase, en fonction de la fréquence de mesure.
Il est habituel, dans la pratique, d'avoir recours pour de telles messires à des ponts de Wheatstone dont les diagonales sont munies de deux paires de bornes respectivement reliées lime à un générateur à fréquence réglable et l'autre à un récepteur de courant alternatif, ces ponts comprenant quatre bras dont l'un est constitué par l'impédance à me surer et dont les trois autres sont avanta- geusement constitués par des résistances et des capacités variables étalonnées.
Dans la plupart des types usuels de ponts de Wheatstone à courant alternatif, deux des bras sont constitués par deux impédances qui demeurent fixes au cours d'une messire et les deux autres par l'impédance à mesurer et par une impédance réglable dont l'ajustement permet d'obtenir la condition d'équilibre du pont qui correspond à l'annulation. du cou rant dans le circuit du récepteur.
Cet ajuste ment du bras comportant l'impédance réglable devant agir à la fois sur le module de cette impédance et sur son angle de phase, ce bras doit comporter deux impédances variables étalonnées. L'usage à cet effet d'inductances variables n'est pas recommandé du fait que leur résistance effective varierait en fonction de la fréquence et du courant les parcourant;
la pratique est donc d'utiliser des capacités et des résistances comportant chacune un élé ment variable de manière continue et des élé ments fixes associés suivant le principe bien connu des décades.
La présente invention a pour objet un pont de mesures en courant alternatif per mettant la mesure d'impédances variant, en fonction de, la fréquence, dans de larges limites en module et en angle de phase.
Un des buts que la présente invention per met d'atteindre est d'éviter, dans un pont de mesures dans lequel le module de l'impédance à mesurer peut varier dans -de très larges limites, l'emploi de résistances étalonnées de valeurs très élevées, résistances qui sont diffi ciles à construire pratiquement avec précision.
Le pont de mesures, selon la présente invention, est un pont dans lequel l'impé dance à mesurer se trouve dans un des bras du pont, tandis que les deux autres bras du pont adjacents à ladite impédance à mesurer comprennent respectivement une première résistance fixe et une impédance-étalon, le quatrième bras du pont comprenant une capa cité réglable, et dans lequel une source de courant alternatif et un récepteur de courant alternatif sont respectivement reliés à chacune des diagonales du pont.
Ce pont est caracté- risé en ce que ladite capacité réglable est con nectée à un montage en étoile comportant trois résistances reliées à un. point commun, dont deux sont réglables et la troisième est fixe et a la valeur Ro, ces deux résistances réglables étant mécaniquement jumelées entre elles de manière à varier simultanément, leurs valeurs respectives étant.
égales à (Ro-2r) et r, r -étant une quantité pouvant varier, par le réglage, depuis zéro jusqu'à suie valeur maxima R, en ce que celui des sommets de l'étoile qui correspond à ladite troisième résistance fixe de valeur Ro est relié à l'une des bornes de ladite capacité réglable, en ce que le second sommet de l'étoile, correspondant à la résistance réglable de valeur (Ro-2r),
est relié à l'autre borne de cette même capacité et en ce que le troi sième sommet est relié au point commun à l'impédance à mesurer et à ladite première résistance fixe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du pont selon l'invention.
La fig.1 montre le schéma d'un pont de mesures constituant ladite forme d'exécution. Les fig. 2 et 3 sont des schémas illustrant le fonctionnement d'une partie du montage de la fig.1.
La fig. 4 illustre schématiquement un mode de réalisation pratique d'un montage en étoile que comprend le pont de la fig.1.
A la fig.1 est représenté schématiquement un pont de mesures; il comporte quatre bras <I>AB, BC, CD, DA.</I> Le premier bras<I>AB</I> est constitué par l'impédance à mesurer X, tandis que le second<I>BC</I> comprend une résistance fixe étalonnée Q;
le troisième <I>CD</I> comprend un condensateur variable étalonné K1 que l'on peut mettre éventuellement en parallèle, par un commutateur Si, avec un condensateur fixe étalonné K et également, par in commu tateur S2, avec une résistance fixe Ri.
Le quatrième bras DA du pont comprend essen tiellement une résistance fixe étalonnée P et un condensateur fixe K2 que l'on peut mettre respectivement en service à volonté par des interrupteurs S3 et S4. Un générateur de courant alternatif G est relié à la diagonale AC, tandis qu'un récepteur téléphonique T est.
relié à la diagonale<I>BD.</I> Le pont de mesures représenté comprend, en outre, un montage en étoile formé de trois résistances étalonnées reliées à un point commun 0, ledit montage comprenant une résistance fixe étalonnée Ro et deux résistances réglables étalonnées de va leurs respectives (Ro-2r) et r, respective ment connectées entre le point 0 et les trois sommets<I>L,</I> 1y1, <I>N</I> de l'étoile. Comme on le voit sur la fig. 1, L est directement relié à D, tandis que III est relié à C et<I>N à B.</I>
Les conditions d'équilibre d'un pont ainsi constitué seront expliquées ci-après, en se réfé rant aux propriétés bien connues de la trans formation étoile - triangle d'un réseau et aux fig. 2 et 3 illustrant cette transformation.
A la fig.2, on a représenté l'étoile<I>LOIN</I> formée par les trois résistances Ro, (Ro-2r) et r, tandis que sur la fig. 3, on a représenté le triangle <I>LOIN</I> équivalent.
Des formules de calcul bien connues montrent que l'étoile LHN est équivalente au triangle L31N, <I>à</I> condition que dans ce dernier: la résistance connectée entre L et 111 soit égale à
EMI0002.0068
la résistance connectée entre !11 et N soit égale à
EMI0002.0070
la résistance connectée entre<I>N</I> et<I>L</I> soit égale à
EMI0002.0071
Revenant. maintenant.
au schéma de la fig.1, il est facile de voir que, dans ce schéma, tout se passe 1 comme si une résistance de valeur
EMI0002.0074
était connectée entre<I>C et D,</I> en parallèle avec les condensateurs (K, Ki). La valeur de cette résistance apparente, entre les points<I>C et D,</I> est très élevée si le rapport Rolr est grand;
2 comme si une seconde résistance de valeur
EMI0003.0007
était connectée en parallèle avec le récepteur téléphonique T, et finalement comme si une troisième résistance de valeur
EMI0003.0010
était connectée entre les points B et C, en parallèle avec la branche du pont constituée par la résistance Q.
Si l'on suppose maintenant r beaucoup plus petit que Ro, on peut, avec tune approxi mation satisfaisante, remplacer la valeur de la résistance équivalente connectée entre C et <I>D</I> par R02/r, et celle de la résistance con nectée entre B et C, en parallèle avec Q, par Ro. Pour le voir, il suffit de considérer un exemple numérique.
Si l'on prend par exem ple R0=10000 ohms et r variable de zéro à une valeur maxima R égale à 100 ohms, l'er reur relative maxima ainsi commise sur la valeur de la résistance équivalente connectée entre<I>L</I> et<B>31</B> est:
EMI0003.0017
c'est-à-dire
EMI0003.0018
De même, l'erreur relative ainsi commise sur la résistance équivalente connectée entre <B>31</B> et N est:
EMI0003.0022
On voit que cette dernière erreur est également très petite et que les conditions sont sensiblement les mêmes que si une résis tance fixe de valeur Ro était connectée en parallèle avec la résistance Q, ce dont on peut tenir compte dans la valeur de Q, lors du calcul des éléments du pont.
En ce qui concerne la résistance équiva lente entre les points <I>L</I> et<I>N,</I> sa valeur peut varier dans une mesure un peu plus grande avec celle de r, mais cela est sans importance car cette résistance est en parallèle sur le récepteur téléphonique T et n'intervient pas dans l'équilibre du pont.
Par contre, du fait que la résistance équi valente entre les points L et 111 est sensible ment égale<I>à</I> R02/r, on voit que son domaine de variation est très étendu. Avec les valeurs numériques données ci-dessus, et pour la va leur maxima<I>R de r,</I> on trouve que la valeur de cette résistance équivalente est-de 1. mégohm et est même plus grande pour les valeurs plus faibles de r. On obtient donc, avec le schéma de la fig.1, l'équivalent d'un pont de mesures comprenant des résistances étalonnées de valeurs très élevées.
La fig.4 illustre un mode de réalisation pratique du montage en étoile. Sur la fig. 4, trois branches foi-ment l'étoile LAIN, la pre mière aboutissant à la borne L et comportant une résistance fixe Ro, la seconde aboutissant à la borne 111 et comportant une résistance fixe de valeur (Ro-2R) en série avec deux résistances variables identiques à variation continue par contacts mobiles, de même va leur (R-r)
. Ces deux résistances peuvent être constituées à partir de deux potentio mètres identiques Pi et P2 à variation linéaire de résistance en fonction du déplace ment desdits contacts mobiles qui sont méca niquement jumelés. La troisième branche de l'étoile aboutit à la borne N et comporte la résistance variable r de valeur variant entre zéro et R et constituée par -une partie du potentiomètre Pi.
L'élément équivalent de résistance va riable ainsi constitué entre L et M fournit une résistance variant, avec les valeurs numé- riques ci-dessus mentionnées, de 1 mégohm à l'infini suivant le réglage des potentiomètres jumelés.
Pour constituer, une résistance sus ceptible d'assiuner des valeurs plus faibles, on peut associer à cet élément des résistances fixes assemblées en décades et dont les va leurs peuvent s'étager par exemple depuis 1 mégohm jusqu'à 1000 ohms. Une de ces résistances, représentée sur la fig.1 en R1,
peut être connectée ou déconnectée à volonté par le commutateur S2. L'association d'une telle résistance réglable disposée en parallèle avec un condensateur susceptible de varier de manière continue entre zéro et un millième de microfarad et éventuellement avec des ca pacités .additionnelles fixes, variant par dé cades, depuis un millième de mierofarad jus qu'à dix microfarads, permet de constituer une impédance dont le module et l'angle de phase sont réglables dans un très large do maine.
Ire dispositif décrit est également prévu de telle façon que pour pouvoir mesurer des impédances inconnues d'angle de phase de signe quelconque, on puisse utiliser dans la branche DA du pont soit une résistance P si l'angle de phase de l'impédance X à me surer est positif, soit une capacité E2 si cet angle de phase est négatif.
Comme il est connu, on pourra donner aux éléments tels que P, Q, K2 du pont plusieurs valeurs fixes parmi lesquelles l'opérateur çhoi- sira la p1-Lis favorable avant d'effectuer Lune mesure, afin d'accroître les domaines de mo dules et d'angles de phase de l'impédance à mesurer dans lesquels il est possible d'obtenir l'équilibre du pont.