Brevet FR2000134A1 — publié le 19690829

L'invention porte sur un procédé de mesure continue, sans contact, des dimensions de la section transversale de barres métalliques profilées, à l'aide de micro-ondes, c est-à-dire d'ondes à longueur comprise entre 1 m et I mm, procédé qui tire parti de la relation entre le coefficient de réflexion ou le coefficient de transmission d'un montage tridimensionnel de réflexion ou d'envoi et les dimensions de la section transversale de la barre métallique profilée, placée dans ce montage, de telle sorte que l'onde électromagnétique incidente arrivant sur la barre se diffracte et se propage. L'invention concerne aussi un dispositif de mise en application de ce procédé qui sert à mesurer le coefficient de réflexion ou le coefficient de transmission du montage tridimensionnel où est placée la barre métallique soumise à l'essai. Le brevet polonais nO 54 8h8 contient la description d'un procédé de mesure continue, sans contact, des diamètres de fils et barres métalliques, qui consiste à utiliser la corrélation existant entre le coefficient de réflexion ou de transmission de l'onde électromagnétique dans le guide d'ondes où est placée la barre à examiner et la dimension de la section transversale de cette barre. Ce procédé répond en principe à toutes les exigences relatives aux mesures continues sans contact de la section transversale, dans des conditions industrielles; cependant, il requiert une analyse de la barre dans le champ de mesure, dans le guide d'ondes, ce qui peut s' avérer incommode, et parfois même, comme dans le cas de barres très fortes, impossible. L'invention a pour but de perfectionner la conduite de la mesure et du contrôle des dimensions de la section transversale des barres profilées métalliques, au cours de leur processus de fabrication, ainsi que d'élargir le champ d'application du procédé à la mesure des dimensions de barres profilées et barres laminées à chaud, en rendant possible des mesures continues sans contact dont les résultats ne dépendront pas de leur type de matière, de leur état de surface, de leur température, ni de la pression dans l'espace environnant, et qui peuvent porter sur une très large gamme de dimensions des sections transversales, y compris de très grandes dimensions transversales. Selon l'invention, on parvient à ce but en utilisant la corrélation qui existe entre le coefficient de réflexion ou de transmission dui montage tridimensionnel de réflexion on d'envot, dans lequel est placée la barre à examiner, et les dimensions de la section transversale de cette barre. La mesure du coefficient de réflexion ou de transmission du montage tridimensionnel libre où est placée la barre permet d'obtenir un signal électrique qui est proportionnel, dans une certaine mesure, à la dimension de la section transversale de cette barre. Les avantages techniques qui découlent de la mise en pratique de l'invention résident dans l'accroissement de la précision des mesures de contrôle au cours de la fabrication de barres profilées, indépendamment du type et de la qualité de leur matib- re, tout en permettant de faire une mesure continue et sans contact, ce qui est particulièrement important pour le contrôle en fabrication de barres laminées d chaud, ainsi que laminées à froid sous haute ou basse pression, ces conditions se présentant très fréquemment dans les traitements industriels modernes.La mesure de la dimension de la section transversale est immédiate et peut autre utilisée pour commander le cours de la fabrication des barres mesurées la constance de temps de l'appareil de mesure selon l'invention étant pratiquement si petite qu'on peut la négliger. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement une barre métallique placée dans un montage tridimensionnel libre industriel. La figure 2 représente le schéma fonctionnel d'un exemple de réalisation du dispositif de mise en oeuvre du procédé. Les figures 3a, 3b, 3e montrent plusieurs antennes destinées à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 4 est la courbe, tracée expérimentalement, de corrélation entre l'intensité relative du signal électrique à la sortie du dispositif et la dimension de la section transversale de la barre métallique soumise à l'essai. La figure 1 représente schématiquement la barre métallique examinée 1, placée dans un montage tridimensionnel libre d'envoi qui se compose de deux montages rayonnant de lténergie à haute fréquence, à savoir une antenne d'émission 2 et une antenne de réception 3. Quand le montage tridimensionnel est vide, l'onde électromagnétique Pi, rayonnée en direction par l'antenne 2, passe, avec de faibles pertes, à l'antenne de réception 3; par con tre, le fait de placer la barre métallique à examiner 1 sur le chemin du faisceau de rayons de l'onde électromagnétique perturbe la propagation de l'onde; étant donné que celle-ci rencontre sur son parcours la barre conductrice, elle se réfléchit en partie, se diffracte en partie et se propage sur la surface de la barre, toutes ses perturbations étant quantitativement proportionnelles à la grandeur de l'obstacle métallique, donc à la dimension de la section transversale de la barre examinée 1.Si la barre métallique est disposée parallèlement au vecteur E de la composante électrique du champ électromagnétique, dans l'espace situé entre les deux antennes 2 et 3, deux ondes se forment dans le montage l'onde réfléchie P et tonde transmise Pt, dont les valeurs dé r pendent de la dimension de la section transversale de cette barre, La mesure du coefficient de réflexion, qui est le rapport de lton- de réfléchie Pr à l'onde incidente Pi, ou bien du coefficient de transmission, qui est le rapport de Tonde transmise Pt à l'onde incidente Pi, pour le montage tridimensionnel libre contenant la barre métallique, permet d'obtenir des informations sur la dimension de la section transversale de cette barre, dimension exposée à l'action du faisceau d'ondes électromagnétiques, perpendiculai -re au sens de propagation de l'onde, indépendamment, dans une certaine mesure, du déplacement de cette barre par rapport au montage de mesure, de l'état de sa surface et deE conditions ambiantes. La figure 2 présente le schéma fonctionnel simplifié d'un pont de micro-onde qui est un exemple de réalisation du dispositif de mise en oeuvre du procédé de mesure selon l'invention. Le signal de micro-onde, dont l'amplitude est modifiée par le signal acoustique fourni par un générateur 4, se divise dans le diviseur 5 en deux signaux dont l'un est soumis à un changement de phase dans un dephaseur variable 6 ainsi qu'à un changement d'amplitude, dans un atténuateur variable 7, alors que le deuxième signal passe par le montage tridimensionnel libre de mesure qui se compose d'une antenne 8 rayonnant l'onde électromagnétique et d'une antenne 10 recevant cette onde, la barre examinée étant placée entre les deux antennes. Les deux signaux se réunissent dans une jonction ll; ils sont démodulés dans un démodulateur 12 et, ensuite, amplifiés dans un amplificateur acoustique 13 et affichés sur un indicateur 14. Si les signaux fournis par les deux branches du pont et arrivant à la jonction ll ont la même amplitude et des phases opposées, le pont se trouve en équilibre et le signal paraissant sur l'indicateur 14 sera égal à zéro. Le changement de la section transversale de la barre 9 qui passe par le dispositif perturbe l'équilibre du pont et il apparatt alors sur l'indicateur 14 un signal de déséquilibre qui est la mesure de la section transversale de la barre métallique examinée 9 et peut servir à commander le cours de fabrication de cette barre. La mesure conforme à l'invention des dimensions de la section transversale de barres profilées métalliques consiste ainsi à déterminer le coefficient de réflexion ou de transmission du montage tridimensionnel libre où a été placée la barre à examiner. La connaissance d'une de ces grandeurs permet de déterminer la valeur des dimensions de la section transversale, en se fondant sur une courbe d'étalonnage établie au préalable, pour laquelle les dimensions de la section transversale de la barre profilée ont été définies par une méthode mécanique classique. Cet étalonnage peut être réalisé dans le pont à micro-onde qui est représenté sur la figure 2 comme exemple d'exécution. A titre d'illustration, les figures 3a, 3b, 3c montrent trois antennes rayonnant un faisceau d'ondes magnétiques, qui peuvent être utilisées comme antennes formant un montage tridimensionnel libre d'envoi, la figure 3a présentant une-antenne 15 sous forme de tube pyramidal contenant une lentille convergente 16, la figure 36 une antenne diélectrique 17 et la figure 3c une antenne 18 formée par un tronçon convenablement coupé de guide d'ondes rectangulaire La figure 4 présente la courbe B d'étalonnage du signal A, mesuré à la sortie du montage à pont que représente la figure 2 en fonction du diamètre D de la barre d'acier, cette courbe étant tracée expérimentalement par le procédé selon l'invention, pour une barre à diamètre d'environ 9 mm, déterminé par mesure à l'aide d'une vis micrométrique. La figure 4 présente également les changements du signal A dus au déplacement X de la barre examinée, par rapport au dispositif, dans le sens perpendiculaire au sens de propagation du faisceau. - REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure des dimensions de la section transversale de barres profilées métalliques, caractérisé par le fait qu'on met en place une barre métallique (l) dans un montage tridimensionnel libre d'envoi ou de réflexion, ce qui provoque la perturbation dtun champ électromagnétique présent dans ce montage et donc le changement des conditions de propagation-des ondes dans ledit montage, changement qui est proportionnel à la valeur de la dimension de la section transversale de cette barre, et que, ensuite, on mesure le rapport de l'onde réfléchie (pst) par la barre métallique à l'onde incidente (Pi) arrivant sur cette barre, ou le rapport de l'onde (Pt) ) passant par le montage tridimension- nel qui contient la barres à l'onde incidente (Pi) ces rapports étant proportionnels aux dimensions de la section transversale de cette barre en constituant le critère de ses dimensions, utilisé pour les mesures. 2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le montage tridimensionnel libre, d'envoi ou de réflexion, par lequel passe librement la barre métallique examinée, est constitué par une antenne (8) rayonnant l'onde électromagnétique et par une antenne (10) qui reçoit cette onde.