Brevet FR2000062A1 — publié le 19690829

L'invention concerne un procédé visant à élever numériquement au carré le rapport d'une fréquence variable mesurée fx à une fréquence fondamentale constante f au moyen de compteurs et à l'aide d'une fréquence constante de référence f0, la fréquence 5 mesurée fx étant variable dans un intervalle compris entre la fréquence fondamentale f et £ fois cette fréquence ; elle concerne aussi un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé ainsi qu'une application du procédé à la mesure de forces, notamnent de poids, au moyen d'une corde vibrante. 10 Dans la technique des mesures, il arrive souvent que l'on détermine indirectement la valeur numérique d'une grandeur physique en passant par le rapport de deux valeurs de fréquence d'un oscillateur à fréquence variable, l'une de ces valeurs ou fréquence mesurée étant proportionnelle à la valeur numérique de la grandeur à 15 mesurer et l'autre valeur ou fréquence fondamentale étant proportionnelle à l'unité de cette grandeur. Comme oscillateur, on peut employer n'importe quel dispositif engendrant des oscillations et dans lequel la fréquence de l'oscillation est influencée par la grandeur à mesurer. Habituel-20 lement, on préfère un dispositif dans lequel le rapport de fréquences est une fonction linéaire de la valeur numérique de la grandeur, mais il arrive souvent aussi que l'on doive employer un dispositif dans lequel la valeur numérique de la grandeur est représentée par la racine carrée du rapport de fréquences, soit par-25 ce qu'on ne dispose d'aucun autre oscillateur, soit parce qu'un tel dispositif offre précisément des avantages particuliers. Un dispositif de ce genre est par exemple une corde vibrante dont la fréquence de l'oscillation propre fondamentale est conae on le sait f = k ^ionc proportionnelle à la racine car-30 rée de la tension. On connaît aussi des balances à corde dans lesquelles le poids de l'objet à peser est déterminé d'après le rapport entre.les fréquences d'oscillation de la corde en charge et sans charge. L'inconvénient de ces systèmes oscillants est que l'in-35 dication numérique de la valeur d'une grandeur ne peut être obtenue que par un détour qui consiste à élever au carré le rapport des fréquences. L'invention a pour but de fournir un procédé visant à élever au carré le rapport de deux fréquences et qui puisse être 40 mis en oeuvre au moyen d'un appareil de structure simple, peu su- bad origine 69 00123 2 2000062 jet aux perturbations et pourtant de fonctionnement satisfaisant ; elle a aussi pour but de réaliser un tel appareil. Le procédé suivant iEinvention est caractérisé par le fait que l'on engendre une suite d'impulsions électriques de mesu-5 re qui ont une fréquence d'impulsions de mesure Fx proportionnelle a la fréquence mesurée f et que l'on amène les impulsions de mesure Ix à un premier compteur afin de les compter ; que l'on engendre une suite d'impulsions électriques de référence IQ dont la fréquence FQ est n fois plus grande que la fréquence fondamentale 10 Fxq proportionnelle de la même façon à la fréquence f et que l'on amène les impulsions de référence I- à un- deuxième compteur afin de les compter ; que l'on amène à un troisième compteur, afin de les compter, pendant une première phase, les impulsions de référence IQ en surnombre par rapport aux impulsions de mesure Ix et 15 pendant une deuxièpe phase les m-ièmes impulsions de la suite d'impulsions de référence, m étant un nombre au moins approximativement égal à n ; et qu'après avoir commencé simultanément le comptage avec les trois compteurs, on fait passer le troisième compteur de la première phase à la deuxième phase au moment où le 20 deuxième compteur qui compte les impulsions de référence I a compté une valeur numérique prescrite égale à £ fois une constante K librement choisie, et on arrête le premier compteur qui compte les impulsions de mesure Ix au moment où le troisième compteur a compté une valeur numérique égale à (n-1) fois la constante K -25 choisie, le premier compteur indiquant alors un nombre d'impulsions Z^ qui est au moins approximativement égal au produit de la constante K par le carré du rapport de fréquences Q, la précision étant d'autant plus grande que l'intervalle de mesure est plus petit et que la concordance de n avec m est plus grande. 30 L'appareil suivant l'invention, destiné à la mise en oeu vre du procédé, est caractérisé par le fait que, dans une disposition à trois compteurs, l'entrée d'un premier compteur pouvant être arrêté par une impulsion dé mise hors d'action est reliée à la sortie d'un générateur d'impulsions qui engendre la suite d'im-35 pulsions de mesure Ix, l'entrée d'un deuxième compteur qui émet une impulsion de commande lorsqu'un compte prédéterminé est atteint est reliée a la sortie d'un générateur dlimpulsions qui engendre la suite d'impulsions de référence IQ, et 1'entrée d'un troisième compteur qui émet 1*impulsion de mise hors d'action du premier 40 compteur lorsqu'un compte prédéterminé est atteint est reliée,. BAD ORIGINAL 6? 00123 2000062 sous la dépendance d'un dispositif commutateur commandé par l'impulsion de commande du deuxième compteur, soit aux sorties des deux générateurs d'impulsions par l'intermédiaire d'un étage mélangeur qui laisse seulement passer en vue du comptage .les impul-5 sions entrantes qui sont en surnombre sur les impulsions de mesure I^, soit à la sortie du générateur qui engendre les impulsions de référence, par l'intermédiaire d'un étage démultiplicateur qui laisse seulement passer en vue du comptage ;une sur m des impulsions entrantes, le montage des compteurs et du commutateur conte-10 nant un circuit de mise en action qui met le commutateur dans une position de départ et fait commencer simultanément le comptage dans les trois compteurs. On décrira l'invention en détail ci-après à propos d'un exemple d'appareil de mesure servant à mesurer des forces, notam-15 ment des poids, et qui est représenté par le dessin annexé. La figure unique du dessin montre schématiquement une balance à corde et un exemple d'exécution d'un appareil annexé à celle-ci et servant à élever numériquement au carré deux valeurs de fréquence. 20 Comme on le sait, dans une balance à corde, on détermine le poids d'un objet à peser d'après la fréquence de la corde tendue par l'objet et mise en vibration. La corde est soumise à une tension initiale P qui résulte de la structure de la balance et qui doit être considérée comme pratiquement constante. La tension 25 supplémentaire L de la corde, engendrée par le poids de l'objet à peser quand la balance est en charge, est, de préférence, exprimée par un multiple de P (pris comme unité), soit L = xP. On appellera la fréquence de la corde soumise seulement à la tension initiale, et f la fréquence de la corde soumise en outre à 30 la charge. Pour fx, on obtient : fx = fXO • ^ 1 + X On peut compter les vibrations de la corde au moyen d'un compteur. Si l'on compte des vibrations entières de la corde en charge, le compteur indique au bout d'un temps £ la valeur : 35 Z = t.fx = t.fxo"V 1 + x (-2) et on peut calculer x = L/P d'après l'indication du compteur. Toutefois, il faut préférer une indication directe de x» On obtient cette indication directe, de la façon déjà mentionnée, en élevant numériquement au carré le rapport de fréquences fv/f„ft * car A AV t.'? 00123 2000062 2 (fx/fxo) = + x)* L'indication de valeur de comptage Z,^ devient proportionnelle à (1 + x) quand on multiplie le temps comptage parV" 1 +™'x. On obtient alors : ZM = t.f 1 + x . fx = t.fXQ . (1 + x) -(3) 5 Etant donné que f est la fréquence de la corde sous la tension initiale P et que l'on peut ainsi choisir librement, pour la bs«= lance, une constante et le temps de comptage _t, on peut faire en sorte que t.f soit un nombre simple K, par exemple 10 OOO, et l'excès de la valeur de comptage sur cette constante simple K, 10 qui est facile à calculer, est proportionnelle à x : x = (ZM - K)/K (4) Le dessin représente schématiquement une balance à corde et un dispositif de comptage. A une poutrelle 1 située dans l'enveloppe de la balance 15 sont suspendues la corde de mesure 2 et une corde de référence 3r La corde de référence est tendue par un poids 20 de sorte qu'elle peut être mise en vibration à une fréquence constante fQ. La corde de mesure 2 porte à son extrémité inférieure un poids tendeur 19 muni d'un plateau de balance 4 sur lequel doit être posé l'objet 20 à peser G. Au lieu du plateau de balance, on peut aussi fixer à la corde l'extrémité de sortie d'un fléau appartenant à une baicv. de construction usuelle. Ci-après, pour plus de simplicité, on admettra que le poids de l'objet doit être pesé directement, donc sans aucune démultiplication par un fléau. Pour imprimer aux dr-;— 25 cordes des vibrations non amorties, chaque corde est équipée d'un vibrateur 5, 6. Les vibrateurs 5 et 6 sont conçus en même temps coriKie des détecteurs de fréquence et la fréquence des vibrations des cordes leur est appliquée continuellement par réaction, grâce à des amplificateurs 7 et 8. Chaque amplificateur 7, 8 fournit à 30 sa sortie une tension alternative dont la fréquence est égale à celle de la corde correspondante. A chaque sortie des amplifier-' teurs 7 et 8 est relié, par exemple, un transformateur d'impulsions 9, 10 qui émet une impulsion forte et brève chaque fois que la tension alternative appliquée passe par zéro, les impulsions 35 positives se succédant à la fréquence de la tension alternative appliquée, de même que les impulsions négatives. Grâce à des montages appropriés, on peut faire en sorte que, pour chaque période de la tension alternative appliquée, on obtienne deux impulsions par exemple positives, donc qu'il se produise un doublement de 40 fréquence. Ce doublement permet de donner à l'appareil de raesuxs BAD ORIGINAL 69 00123 5 2000062 un pouvoir de résolution deux fois plus précis, ou encore, si l'on n'y attache pas d'importance, un temps de mesure deux fois plus court qu'avec la fréquence simple. Les vibratéurs 5, 6, les amplificateurs 7, 8 -et les 5 transformateurs d'impulsions 9, 10 peuvent être de construction connue et ne nécessitent donc pas d'autres explications. Ainsi, à la sortie du transformateur d'impulsions 9 adjoint à la corde de référence 3, il apparaît une suite d'impulsions de référence IQ dont la fréquence Fq est proportionnelle à 10 la fréquence f de la vibration de la corde (en cas de doublement de fréquence : FQ = 2fQ). Lorsque le plateau 4 n'est pas chargé, il apparaît à la sortie du transformateur d'impulsions 8 adjoint à la corde de mesure 2 une suite d'impulsions "fondamentales" I xo qui ont la fréquence fondamentale Fxo et, lorsque le plateau est 15 chargé, il apparaît à cette sortie une suite d'impulsions de mesure ou "de charge", Ix, qui ont la fréquence Fx, ces deux fréquences Fx et Fxq étant à nouveau proportionnelles aux fréquences fx et que présentent les vibrations de la corde lorsque le plateau est respectivement chargé et non chargé. 20 Les impulsions de référence,I sont amenées à un compteur © "de temps", 11, et simultanément à un circuit-porte 12 servant de commutateur. Le compteur de temps 11 peut être un compteur usuel à préréglage qui émet une impulsion de commande quand le compte préréglé est atteint. 25 Le circuit-porte commandé 12 possède deux sorties "0" et "1" et il est commandé par une impulsion de commande du compteur de temps 11, de telle sorte que les impulsions de référence IQ amenées à son entrée A sont normalement acheminées à la sortie "1" et que, lorsqu'il apparaît une impulsion de commande, elles sont 30 acheminées à la sortie "0" jusqu'à la mise hors d'action. A chaque sortie "O" et "1" du circuit-porte 12 est relié un autre circuit-porte, 13, 14. Le deuxième circuit-porte 13, constituant un étage mélangeur, présente deux entrées C et D. A l'entrée C est reliée la 35 sortie "1" du circuit-porte de commutation 12 et à la deuxième entrée D sont amenées les impulsions de charge Ix du transformateur d'impulsions 10. Le circuit-porte mélangeur 13 possède aussi deux sorties "O" et "l", la sortie "O" étant reliée à un compteur de commande 15. 40 Les impulsions de charge Ix amenées à l'entrée D du cir BAD ORIGINAL i" 00123 2000062 cuit-porte mélangeur 13 mettent celui-ci dans la position "l" et chaque impulsion de référence I amenée à l'entrée C met le circuit-porte 13 dans la position n0". Si le circuit-porte mélangeur 13 est en position "O" et s'il arrive une autre impulsion de référence, 5 cette impulsion de référence est transmise au compteur de commande 15. De cette manière, le circuit mélangeur 13 ne transmet, parmi les impulsions de référence IQ^ que celles qui sont en surnombre sur les impulsions Ix de la suite d'impulsions de charge, 10 c'est-à-dire qu'à sa sortie nO" il apparaît une suite d'impulsions de la fréquence FQ - Fx qui, comme on l'a déjà dit, a été amenée au compteur de commande 15. Le troisième circuit-porte 14 constitue un étage démultiplicateur ; il est relié par son entrée à la sortie nO" du cir-15 cuit commutateur 12 et par sa sortie au compteur de commande 15 et il est conçu de telle sorte qu'il transmet seulement une sur m, par exemple une sur deux ou trois, des impulsions de référence IQ introduites, c'est-à-dire qu'il apparaît à sa sortie une suite d'impulsions de la fréquence FQ/m qui a été amenée au compteur de 20 commande 15. Les impulsions de charge I du transformateur d'impulsions 10 sont amenées non seulement au circuit mélangeur 13 mais simultanément à un compteur de mesure ou de charge 16. Le compteur - 16, une fois libéré par une impulsion de mise, .en action^, compte 25 les impulsions de charge I qui arrivent jusqu'à ce qu'il soit arrêté par une impulsion de mise hors d'action. Ce compteur de charge 16 constitue la partie indicatrice de l'appareil de mesure et il est conçu en conséquence. Si on le désire, on peut utiliser un compteur avec dispositif imprimant. 30 Le compteur de commande 15 est un compteur à prérégla ge. Le comptage jusqu'au compte préréglé ZSt se fait en deux phases qui sont déterminées par la position du circuit commutateur 12. A la première phase (position "l" du circuit-porte 12), le compteur de commande 15 reçoit la suite d'impulsion FQ - Fx de la 35 sortie "O" du circuit mélangeur 13 et, à la deuxième phase, il reçoit la suite d'impulsion FQ/m de la sortie du circuit démultiplicateur 14. Quand le compte prérégi e ZSt est atteint, le compteur de commande 15 transmet une impulsion de mise hors d'action au compteur de charge 16 et au compteur de temps 11. La fin de la 40 première phase ou le début de la deuxième phase est déterminé par BÂD ORIGINAL 69 00123 2000062 le fait que le circuit commutateur 12 passe de la sortie "1" à la sortie "On et cela se produit, comme on l'a dit, lorsque le compteur de temps a atteint son compte préréglé Z^. La mise en service de l'appareil de mesure est assurée 5 par une touche 17 au moyen de laquelle on met les compteurs en position zéro et le circuit commutateur 12 en position "1H et on prépare l'appareil de mesure de sorte que, lorsqu'il arrive ensuite une impulsion des transformateurs d'impulsions, les compteurs commencent à compter. Outre la touche permettant la mise en action 10 individuelle à volonté, on peut aussi prévoir un dispositif de répétition qui amène l'appareil de mesure à exécuter une mesure à intervalles réguliers. Des dispositifs de ce genre, touche et dispositif de répétition, existent habituellement déjà dans les compteurs commerciaux. 15 Enfin, notaimient dans les appareils de mesure pour balan ces à corde, il est avantageux de prévoir un dispositif contrôleur de fréquence 18 qui, lorsqu'il se produit une variation de fréquence de la suite d'impulsions de charge I pendant la mesure, transmet aux compteurs une impulsion de remise à zéro, de sorte que la 20 mesure est arrêtée et recommencée. On signalera à nouveau que tous les composants de l'appareil décrit ci-dessus sont suffisamment connus et se trouvent dans le commerce, de sorte qu'il est superflu de les décrire en détail. La fréquence f de la corde de référence 3 détermine 25 l'intervalle de mesure de l'appareil de mesure. La corde de mesure 2 non chargée vibre à la fréquence fondamentale f et la corde de mesure chargée vibre à la fréquence de charge f qui est plus grande. La fréquence de mesure f se situe dans un intervalle de mesure f n.f i £ étant un nombre positif et on choisit la XO X XO " 30 tension initiale de la corde de référence 3 de façon telle que sa fréquence soit f = n.f . Le transformateur d'impulsions 9 ad- v XO joint à la corde de référence fournit alors une suite d'impulsions de référence IQ de la fréquence FQ = n.Fxo, FXQ étant la fréquence de la suite d'impulsions de mesure I émise par le transformateur 35 d'impulsions 10 situé du côté de la charge, quand la corde de mesure 2 n'est pas chargée. Pour faciliter la compréhension, on exposera ci-après le procédé et le mode de fonctionnement de l'appareil de mesure à propos de quelques exemples numériques. 40 On supposera que l'intervalle de mesure de la balance à BAD ORIGINAL 69 00123 2000062 corde est de O à 3 kg. La corde de mesure 2 est, par exemple, soumise à la tension initiale d'un poids de 1 kg et sous cette tension, elle a une fréquence f = 5 000 Hz. Conformément à 1'équation f = 1 + L/P, la fréquence maximale de la corde de me» 5 sure en pleine charge est fvm_v = 10 OOO Hz. La garnie de fréquences xmax F F jLri.F du transformateur d'impulsions situé du côté de XO X XO la charge s'étend de 10 OOO Hz à 20 OOO Hz lorsqu'une impulsion,, par exemple positive, est engendrée à chaque passage par zéro de la tension alternative appliquée. On choisit la tension initiale 10 de la corde de référence 3 de façon telle que le transformateur d'impulsions de référence 9 donne une suite d'impulsions de fréquence Fq = 20 000 Hz. Dans ce cas, on a donc n = 2i Pour déterminer les valeurs de préréglage du compteur de temps 11 et du compteur de commande 15, on choisit une constante K qui doit être 15 un nombre entier simple, par exemple K = 10 OOO. Le préréglage du compteur de temps représente n fois la constante K choisie, donc dans cet exemple, = n.K = 20 000 (K = 10 000, n = 2). Le préréglage du compteur de commande 15 vaut (n - 1) fois la constante K choisie, donc ici = (n-l)sK = 10 000. 20 On supposera que le poids de l'objet à peser est de lf25 kg. Quand on charge de ce poids le plateau de balance, le généra= teur d'impulsions de mesure 10 fournit une suite d'impulsions de fréquence : Fx = Fxo ^ 1 + L/'p » 10 000 "Y2,25 = 15 000 Hz (5) 25 Le compteur de temps 11 compte les impulsions de la suite d'impulsions IQ qui se succèdent à la fréquence FQ, le compteur 16 compta les impulsions de la suite d'impulsions de mesure I de fréquence F^ et le compteur 15 compte à la première phase les impulsions de la suite d'impulsions I - I qui arrivent au compteur avec une O X 30 fréquence FQ - F . Après le commencement simultané du comptage dans les trois compteurs et lorsque le compteur de temps 11 a atteint son compte préréglé Z^ = 20 000, le compteur de mesure 16 indique uns valeur de 15 OOO (puisqu'il s'est écoulé juste une seconde depuis 35 le début du comptage et que t = Zz/Fq) et le compteur de commande 15 une valeur de 5 000. Dans ces conditions, le compteur de commande est mis en deuxième phase par l'impulsion de commande émiss par le compteur de temps 11 lorsqu'il atteint son compte préréglé et il compte alors une impulsion sur m de la suite IQ. Puisque m 40 doit être un nombre entier au moins approximativement égal à n BAD ORIGINAL 6? 00123 2000062 comme on l'a dit, on aura donc dans cet exemple numérique m = n = 2. A la deuxième phase, le compteur de commande 15 compte donc une suite d'impulsions de fréquence FQ/2, c'est-à-dire d'une fréquence de 10 OOO Hz. Le compteur de commande 15 continue de compter jusqu' 5 à son compte préréglé Zgt= 10 OOO, c'est-à-dire qu'il doit encore compter 5 OOO unités, ce qui nécessite évidemment un temps t* = 0,5 s. Pendant ce temps de 0,5 s, le compteur de mesure continue de compter de 15 OOO à 22 500 et il est arrêté dans cet état, puisque le compteur de commande 15 a atteint son compte préréglé. o 10 Cette valeur Z,, est égale au produit K.Q , de sorte que dans le cas présent on a Q = 2,25. Or, Q = F„/Fv_ = 1 + L/P, de sorte que L/P = 2,25 - 1 = 1,25 et, puisque par hypothèse P = 1 kg, le poids de l'objet est L = 1,25 kg. Ici, la signification de la valeur numérique de la constante K. devient particulièrement évidente. Si 15 l'on choisit K = 10 OOO, il devient particulièrement simple de trouver le poids de l'objet en partant de l'indication de compteur Zj£. Il est facile d'obtenir une indication directe de poids. Ainsi par exemple, on peut utiliser comme compteur d'impulsions de mesure deux compteurs en série dont le premier est à nouveau un comp-20 teur à préréglage qui déclenche le deuxième compteur lorsqu'il atteint son compte préréglé, de sorte que le deuxième compteur continue de compter à partir du compte préréglé du premier. Si le premier compteur est préréglé à la constante Ks le deuxième compteur compte simplement les impulsions excédant cette constante K, donc, 25 dans le cas présent, il compte simplement jusqu'à 12 500 et il suffit de placer la virgule pour obtenir la valeur numérique correcte de L. Naturellement, au lieu de cela, on peut aussi utiliser un montage de compteurs qui compte, par exemple, à rebours, pour revenir à zéro en partant d'un compte préréglé (K), puis compter à 30 nouveau en marche avant. Evidemment, différentes variantes sont possibles mais ne touchent pas à l'essence de l'invention. Pour le même intervalle de mesure de O à 3 kg et pour n = m = 2, on donnera un autre exemple numérique. Fréquence fondamentale Fv„ = 2 000 Hz, XO 35 fréquence mesurée Fv = 3 544 Hz, X fréquence de référence Fo = n-~Fxo = 4 000 Hz- On choisit K = 1 000 de sorte que Z^ = 2 000 et = 1 000. Quand le compteur de commande 15 passe de la première à la deuxième phase, le compte est le suivant : 40 au compteur de temps ï 2 000, 69 00123 2000062 au compteur de mesure : 1 7729 au compteur de commande : 228 (= 4 (Frt - F )). z O X Pour atteindre le compte prérégi é ZSt = 1 OOO, il faut que le compteur de commande compte encore 772 unités et alors, il met hors 5 d'action le compteur de mesure 16. Pendant cette deuxième phase du compteur de commande, le compteur de mesure-compte encore 1 368 impulsions de mesure en partant de 1 772 et indique une valeur de 3 140. Etant donné que K = 1 OOO, le poids de l'objet est donc de 2,140 kg. 10 Si, dans cet exemple numérique, on porte l'intervalle de mesure entre 1 et 8 kg, on a n = m = 3. La fréquence de référence Fq doit alors être de 6 OOO Hz et les préréglages sont = 3 OOO et Zst = 2 OOO. Si la fréquence mesurée est par exemple de 5 400 (corres-15 pondant à une charge de 6,29 kg), on obtient à la fin de la première phase de comptage î au compteur de temps Z^ - 3 OOO, au compteur de commande : 300, au compteur de mesure î 2 700. 20 Si alors le compteur de commande a atteint dans la deuxième phase Zgt =. 2 000, le compteur de mesure présents un compte de 2 700 + 4 590, qui correspond exactement au poids d© 6,29. Quand la balance n'est pas chargée (Fv = F ), le comp- A AU teur de temps 11 compte jusqu'au préréglage Z-, et le compteur de 25 commande 15 compte déjà, à la première phase, jusqu'à son compte préréglé Zg^.. Le compteur de mesure indique alors (à la fin de la première phase de comptage du compteur de commande) une valeur qui est égale à la constante K choisie. Il ne se produit plus de deuxième phase de comptage. Un tel pesage nul peut servir à contrôler 30 le réglage de la balance car la constante choisie est en pratique une constante d'appareil. Si, lors du pesage nul, l'indication du compteur de mesure ne correspond pas à cette constante d'appareil, on peut tarer la balance en modifiant la tension initiale de la corde de référence 3 et/ou de la corde de mesure 2. 35 Quand le plateau de balance est en pleine charge, confor mément à l'intervalle de mesure prévu pour la balance, on a Fx = n.FX0 = Fq. Quand, dans ces conditions, le compteur de temps 11 a atteint son compte préréglé Z^, le compteur de commande 15 est à zéro et le compteur de mesure à Z^. Une deuxième phase de compta-40 ge s'amorce et dure jusqu'à ce que le compteur de commande 15 ait BAD ORfâlHAL 69 00123 2000062 atteint son compte préréglé Zg^. Dans les exemples numériques ci-dessus, n était un nombre entier positif et m = n, et il est apparu que, dans ces conditions, on obtient une élévation exacte au carré du rapport de fréquences. 5 Le facteur n détermine la fréquence de référence F„ = n.F ainsi — ^ O xo que les préréglages Z^=nKet Z^ = (n-l)K. On peut choisir la fréquence de référence FQ de façon telle que n, soit un nombre décimal, par exemple que n = 2,5. Pour m, qui détermine le rapport de démultiplication dans la porte 14, on choisit normalement, pour des rai-10 sons techniques, un nombre entier qui peut être, dans le cas présent, 2 ou 3. L'exemple numérique suivant est adapté dans ses hypothèses au deuxième exemple ci-dessus, de manière à faciliter la comparaison : intervalle de mesure = 1 à 2,5 kg ; n = 2,5 , 15 fréquence fondamentale : Fxq = 2 OOO Hz, fréquence mesurée : Fx = 3 544 Hz (correspondant à une charge de 2,140 kg), fréquence de référence : Fq = 5 OOO Hz, constante : K = 1 OOO, 20 préréglage : Z^ = 2 500, préréglage : = 1 500. m = 2 A la fin de la première phase du compteur de commande 15, on a : au compteur de temps : 2 500, 25 au compteur de commande : 728, au compteur de mesure : 1 772. Jusqu'à son compte préréglé, le compteur de coranande doit encore compter 772 impulsions de plus, ce qui correspond à un comptage de 1 772 à 2 865 sur le compteur de mesure, de sorte que celui-ci 30 indique un poids de 1,865 kg. Avec m = 3. le décompte des 772 impulsions manquant encore jusqu'au préréglage de 1 500, sur le compteur de mesure, correspondrait à un comptage de 1 642 impulsions supplémentaires de sorte qu'à la fin du comptage le compteur de mesure indiquerait 35 au total 3 414, soit un poids de 2,414 kg. C'est seulement avec m = 2,5 que l'indication 3 140 serait à nouveau exacte. Evidemment, dans un intervalle de mesure donné, on obtient une élévation exacte au carré du rapport de deux fréquences, lorsque n = m ; pour n ^ m, le résultat est plus que quadratique, pour 40 n\ m, il est moins que quadratique. Pour m lui-même, coirane on l'a 69 00123 2000062 déjà dit, on adopte toujours un nombre entier pour des raisons pratiques car m détermine la démultiplication dans le circuit-porte et les montages à démultiplication entière sont notablement plus,faciles à réaliser. En principe, on pourrait naturellement choisis? aus-5 si pour m un nombre fractionnaire approprié. La fréquence de la corde de référence et les préréglages sont déterminés par n. On peut facilement faire varier la fréquence FQ de la corde de référence 3 en modifiant la tension initiale. En outre, n détermine les préfé-glages du compteur de temps et du compteur de commande. Etant don-10 né que ces préréglages déterminent la durée totale de comptage, ils ont une plus grande importance pour le résultat de la mesure qu'une variation de fréquence de-la corde de référence. Qiiand m est donné? on a la possibilité, par de petites modifications de la fréquence de référence et/ou des préréglages, de donner à l'appareil dè me-15 sure des caractéristiques qui s'écartent plus ou moins de la courbe exactement quadratique, vers le haut ou vers le bas. On peut en tirer parti pour compenser les défauts systématiques que présente le système de mesure. Dans une balance à corde, ces défauts systématiques se produisent particulièrement lorsqu'on utilise, par exemples 20 des cordes très courtes et très rigides à la flexion, fixées aux deux extrémités. Une déformation élastique subie par la corde en charge ainsi que le décalage des noeuds de vibration quand la charge augmente ont pour effet que la fréquence mesurée reste inférieur re à la valeur exacte, dans une mesure croissante dans l'intervalle 25 de mesure de la balance. La balance donne une indication trop faible et on peut compenser ce défaut systématique quand l'appareil de mesure donne une indication trop forte d'autant, donc des résul= tats plus que quadratiques. Pour la constante K, on choisit, de préférence, une va-30 leur numérique égale à la puissance de dix contenue comme facteur dans la valeur numérique de la fréquence fondamentale Fxq de la suite d'impulsions Ix, ainsi pour une fréquence fondamentale Fx0 =2,4.10^, on prendra 1.10^, donc 1 OOO. Si K est plus petit que cette valeur, par exemple 100, le résultat devient plus ine-35 xact avec le temps de mesure raccourci. Au lieu de poids, l'appareil décrit ci-dessus permet aussi de mesurer des forces, les forces àmesurer s'appliquant à la corde de mesure et tendant celle-ci. En outre, le procédé et l'appareil de mesure sont applicables avantageusement dans tous les 40 cas où, dans une mesure, il faut indiquer directement sous fomse BAD ORIGINAL 69 00123 2000062 numérique le carré d'un rapport de fréquences. Comme on peut le voir par l'exemple d'application et d'exécution décrit plus haut, le procédé donne des résultats exacts et l'appareil destiné a la mise en oeuvre du procédé est de structure simple et n'est prati-5 queraent pas sujet aux perturbations et malgré cela,, fonctionne de façon satisfaisante. BAD ORIGINAL £9 00123 14 2000062 REVENDICATIONS 1. Procédé visant à élever numériquement au carré le rapport d'une fréquence variable mesurée f à une fréquence fondamentale constante f au moyen de compteurs et à l'aide d'une fréquen- 5 ce constante de référence f , la fréquence mesurée 'f étant variable dans un intervalle compris entre la fréquence fondamentale f „ xo et n fois cette fréquence, procédé caractérisé par le fait que l'on engendre une suite d'impulsions électriques de mesure I qui ont une fréquence d'impulsions de mesure proportionnelle à la fré-10 quence mesurée f et que l'on amène les impulsions de mesure I à un premier compteur afin de les compter ; que l'on engendre une suite d'impulsions électriques de référence I dont la fréquence Fo est n fois plus grande que la fréquence fondamentale Fxo proportionnelle de la même façon à la fréquence f et que l'on amè-15 ne les impulsions de référence I à un deuxième compteur afin de les compter ; qu'on amène à un troisième compteur, afin de les compter, pendant une première phase les impulsions de référence I en surnombre par rapport aux impulsions de mesure I et pendant A une deuxième phase les m-ièmes impulsions de la suite d'impulsions 20 de référence, m étant un nombre au moins approximativement égal à n ; et qu'après avoir commencé simultanément le comptage avec les trois compteurs, on fait passer le troisième compteur de la première phase à la deuxième p$iase au moment où le deuxième compteur qui compte les impulsions de référence I a compté une valeur numéri-25 que prescrite égale à n fois une constante K librement choisie et on arrête le premier compteur qui compte les impulsions de mesure I au moment où le troisième compteur a compté une valeur numé- A rique égale à (n-1) fois la constante K choisie, le premier compteur indiquant alors un nombre d'impulsions Z^ qui est au 30 moins approximativement égal au produit de la constante K par le carré du rapport Q des fréquences F>r et Fxq, la précision étant d'autant plus grande que l'intervalle de mesure est plus petit et que la concordance de n avec m est plus grande. 2. Procédé selon la revendication 1, visant à élever exac-35 tement au carré un rapport de fréquences, caractérisé par le fait que l'on choisit m égal à n. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on choisit pour m = n un nombre entier positif. 4. Procédé selon la revendication 1, visant à obtenir un 40 résultat qui s'écarte du carré exact, caractérisé par le fait que BAD ORIGINAL 69 00123 2000062 l'on choisit m inégal à n, que pour m^n on obtient un • résultat plus que quadratique et pour m ^n, un résultat moins que quadratique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé.par le 5 fait que l'on choisit pour m un nombre entier positif et que l'on choisit en conséquence n^m. 6. Procédé selon une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on effectue le comptage des impulsions de mesure Ix dans le compteur de mesure en deux phases suc- 10 cessives, qu'à la première phase on compte jusqu'à la valeur numérique de la constante K choisie et qu'à la deuxième phase, en commençant par l'unité, on compte de la valeur de K jusqu'à la fin du comptage, et que la valeur finale de comptage de la deuxième phase est seule indiquée. 15 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la valeur numérique de la constante K est égale à la puissance de 10 contenue comme facteur dans la fréquence fondamentale F XO • 8. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon 1, carac térisé par le fait que, dans une disposition à trois compteurs, 20 l'entrée d'un premier compteur pouvant être arrêté par une impulsion de mise hors d'action est reliée à la sortie d'un générateur d'impulsions qui engendre la suite d'impulsions de mesure I , A l'entrée d'un deuxième compteur qui émet une impulsion de commande lorsqu'un compte prédéterminé est atteint est reliée à la sor-25 tie d'un générateur d'impulsions qui engendre la suite d'impulsions de référence IQ et l'entrée d'un troisième compteur qui émet l'impulsion de mise hors d'action du premier compteur lorsqu'un conqpte prédéterminé est atteint est reliée, sous la dépendance d'un dispositif commutateur commandé par l'impulsion de commande 30 du deuxième compteur, soit aux sorties des deux générateurs d'impulsions par l'intermédiaire d'un étage mélangeur qui laisse seulement passer en vue du comptage les impulsions entrantes qui sont en surnombre sur les impulsions de mesure Ix, soit à la sortie du générateur qui engendre les impulsions de référence, par l'inter-35 médiaire d'un étage démultiplicateur qui laisse seulement passer en vue du comptage une sur m des impulsions entrantes, le montage des compteurs et du commutateur contenant un circuit de mise en action qui met le commutateur dans une position de départ et fait commencer simultanément le comptage dans les trois compteurs. 40 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le L9 00123 2000062 fait que le circuit de mise en action de l'appareil de mesure contient une touche pouvant être actionnée manuellement. 10. Appareil selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que le circuit de mise en action contient un dis- 5 positif répétiteur qui assure la mise en action à des intervalles qui se succèdent régulièrement. 11. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'à la sortie du générateur d'impulsions qui engendre les impulsions de mesure est relié un appareil contrôleur de fréquence 10 qui transmet au dispositif de compteurs une impulsion de remise à zéro lorsqu'il se produit une variation de fréquence pendant la mesure. 12. Application du procédé selon la revendication 1 à la iris-sure de forces, notamment de poids, caractérisée par le fait que 15 la fréquence F de la suite d'impulsions électriques de mesure I X X est déterminée par les vibrations d'une corde de mesure soumise à une tension initiale par l'unité de force et pouvant être tendue par la force à mesurer et que la fréquence Fq de la suite d'impulsions électriques de reference est détermines par les .vi— 20 brations d'une corde de référence soumise à une tension initiale. 13. Application selon la revendication 12, caractérisée par le fait que la corde de mesure et la corde de référence sont mises en vibration chacune par une tête de vibrateur, les têtes constituant en même temps des détecteurs de fréquence et étant aliment 25 chacune par un amplificateur à la sortie duquel est relié un transformateur. BAD ORIGINAL