Brevet FR2132177A1 — publié le 19721117

L'invention concerne un dispositif pour mesurer la température, dans lequel à un multiplicateur connu en soi «ont relii's respectivenent une résistance électrique constituée en un matériau choisi en fonction de la nlage de températures n mesurer, et une résistance de comparaison, variable, par l'intermédiaire d'un commutateuret d'un dispositif amplificateur connu en soi, dans lequel est situé un filtre approprié pour trier une tension de bruit fournie par la résistance de mesure sous l'influence de la température, le15 tensions de bruit amplifiées et multipliées de la résistance de mesure et de la résistance de comparaison étant fournifs,-- travers une résistance avec établissement de leurs moyennes,N deux condensateurs prévus respee-tivement pour l'emmagasinage des tensions apparaissant dans la résistance de mesure et des tensions apparaissant dans la résistance de comparaison,tandis qu'il est prévu un dispositif d'enregistrement relié aux condensateurs par i'intermédiaire d'un amplificateur différentiel et d'un intégrateur.La détermination de la température s'effectue par équilibrage des tensions fournie« aux condensateurs par modification de la résistance de comparaison, [)e tels dispositifs de mesure de la température doivent ser\ir n mesurer des températures comprises dans une plage de températures s'étendant entre approximativement 0°K et quelques 100°I\. Dans les dispositifs connus jusqu'à maintenant on a utilisé des fils minces de platine comme ré.sistances de mesure. Les dispositifs connus jusqu'à présent pour mesurer des températures en utilisant la tension de bruit a paraissant en fonction de la température dans i;n détecteur ne remplissent cependant pas les conditions q-.u sont exigées d'eux dans leur utilisation pratique. En particulier il s'avère que ces dispositifs sont tros sensibles aux perturbations» lin outre, ils présentent des erreurs si importantes lors de la mesure de la température qu'ils ne peuvent pa= être utilisés dans In pratique ■nalgré leur in^ens i bi ! i t. ■' vi---">-vis de= influences de 1 'environne 'ent. Le « di positifs utilisés .jusnn'n présent pour !.'•> mesure de 1i pé rature, tel^ que des thermo-couples, des ther omètres résistance ou des pyro" très , présentent au contraire l'inconvénient consistant en ce . n ' ils permettent de réaliser de=^ mesures avec la précision son'nitr'e unique Ment, dans des domaines relativement étroits, ou qu'ils ne ner etteni pas, comme par 72 11022 2 2132177 exemple les pyromètres, de réaliser des mesures à des endroits inaccessibles optiquementjou bien ils ne peuvent pas être placés, comme par exemple les thermo-couples et les thermotnètrès à | résistance, dan.s des conditions d'environnement telles qu'une | 5 pression élevée, un rayonnement intense ou des températures élevées, ou encore ils présentent d'importantes erreurs de mesure. L'invention a pour but de créer un dispositif pour mesurer des températures, qui doit permettre de réaliser des mesures avec une grande précision dans la plage des températures comprises 10 entre approximativement 0°K et 3000°K et plus et être en outre indépendant de toutes les influences de l'environnement telles que 1'atmosphère, le rayonnement, la pression et être de plus indépendant du matériau, avec lequel est fabriqué le détecteur, ainsi que de son traitement mécanique et thermique préalable. 15 Ce problème est résolu conformément à 1'invention grâce nu fait que la résistance de mesure et la résistance de comparaison sont reliées alternativement par l'intermédiaire d'un com -utateur âu multiplicateur ainsi qu'au dis-po = itif de calcul de la moyenne, branché en série en aval et 20 constitué par une résistance, à un second commutateur synchrone avec le premier rinsi qu'à deux condensateurs, par l'intermédiaire de deux chaînes d'amplifications branchées en parallèle . Cette disposition est avantageuse car de cette façon le bruit propre des ainplificateurs est réduit de telle "orte que la 25 précision de la mesure en est accrue. Un autre -vantage réside dan- le fait que simultanément l'exploitation des résultats de mesure est sensiblement simplifiée grâce aux mesures comparatives permises par le dispositif conforme n l'invention. En outre, la sensibilité de ce dispositif aux perturbations est très faible 30 même dans le cas d'une latilisation pendant de très longues durées. Lne forme de réalisation préférée du dispositif conforme à l'invention prévoit l'utilisation de deux transi-tors à effet de champ alternativement conducteurs comme 35 commutateur pour relier alternativement la résistance de mesure et la résistance de comparaison aux c'.aîne^ -1 ' nmpl ifisateurs branchées en parallèles. L'utilisation de transistors à effet de champ comme commutateur présente le grand avantage consistant en ce que la sensibilité aux perturbations des dispositifs connus •' 'J 72 11022 3 2132177 jusqu'à prosent pour mesurer la température en utilisant la tension de bruit d'une résistance de 'tiesure est en outre de ce fait considérablement réduite. ICn particulier l'apparition de tensions de rebondissement et de phénomènes de vieillissement, se produisant dans le cas de 1 ' ut ilisat i on de conmiitateurs électromécaniques, est réduite. Il est en outre avantageux que les inconvénients, qui apparaissaient p^r suite du fait que les résistances de contact n'étaient !>as constantes dans le temps, soient supprimés . En outre il est approprié que les résistances des transistors à effet de champ, utilisés coMime commuta teur , soient beaucoup plus petites que la résistance de mesure et que la résistance de comparaison. Cela conduit à un nouvelle augmentation de la précision du résultat de la mesure. Si l'on prend en compte le fait que les câbles servant à relier la résistance de mesure à 1 ' a- iplif icateur ainsi que la résistance de comparaison à l'amplificnteur, possèdent une inductance propre et une capacité propre, il est en outre possible d'augmenter la précision du résultat de la mesure en réduisant par équilibrage l'erreur résultant desdites inductance et capacité propres jusqu'à ce qu'elle soit pratiquement insignifiante. Cela est obtenu suivant une forme de réalisation appropriée du dispositif conforme à l'invention grâce au fait que dans les chaînes d'amplifications on branche en parallèle avec les filtres et les amplificateurs principaux, deux amplificateurs à bande étroite, pouvant être accordés à l'intérieur d'une plage de fréquences comprise entre approximativement 500 klz et 2 MHz et possédant une 1 ardeur de bande comprise entre approximativement 20 k:iz et 50 kHz,et qu'il est prévu deux commutateurs accouplés mécaniquement entre eux et réglables à la main pour l'utilisation à volonté des amplificateurs à bande étroite ou des filtres et des amplificateurs principaux avec le Multiplicateur. Pour équilibrer 1' inductance propre et capacité propre du câble de liaison entre la résistance de mesure et l'amplificateur, une capacité réglable et une inductance réglable sont reliées à la résistance de comparaison. Une autre possibilité d'équilibrage réside dans le fait que, pour déterminer ou pour équilibrer l'inductance propre et la capacité propre de la résistance de mesure et du câble prévu pour la liaison avec l'amplificateur, il est prévu BAD ORIGINAL 72 11022 k 2132177 un pont de mesure qui peut être branché au moyen de commutateurs avec la résistance de mesure et avec le câble prévu pour relier 1- résistance de mesure à l'amplificateur, ainsi- qu'avec la résistance de comparaison et le cêble correspondant de telle manière nue la 5 résistance de mesure et le câble ainsi que la résistance de comparaison et le câble;, et une capacité ainsi qu'une inductance réglables reliées en supplément à la résistance de comparaison, -;ont situés dans le pont de mesure. Pour accroître la précision de mesure du 10 dispositif suivant l'invention, il est en outre avantageux que les condensateurs destinés à emmagasiner la tension de bruit amplifiée, multipliée et dont la moyenne a été établie, de la résistance de mesure ainsi que de la résistance de comparaison; soient reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur 15 différentiel et d'un intégrateur à un dispositif d'enregistrement connu en soi. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. 20 Comme cela est visible sur le dessin, le détecteur destiné à mesurer la température est relié à l'amplificateur VFH par l'intermédiaire d'un câble K^, qui comporte l'inductance représentée sur le dessin et la capacité C^, et d'un commutateur . Ce commutateur , qui est constitué par 25 deux transistors à effet de champ ( ce qui n'est pas représenté sur le dessin ), est destiné à relier en alternance à l'amplificateur VF!I le détecteur et une résistance de coup.' raison , qui est reliée à une capacité réglable C„ et à une inductance d. réglable pour équilibrer l'effet perturbateur sur le résultat 30 de la mesure dû à l'inductance L^ et à la capacité Cj .du câbLe de liaison entre la résistance de mesure Rj et l'amplificateur VFH. Comme cela est visible sur le dessin, l'amplificateur VFH est formé par deux chaînes d'amplifications VFH branchées en parallole et constituées respectivenent par un 35 préamplificateur V, un filtre F et un amplificateur principal !l, et il est relié à l'unité de multiplication ■: par l'intermédiaire de deux commutateurs accouplas mécaniquement entre eux. L'unité de multiplication multiplie les tensions de la résistance de mesure R^et delà résistance de comparaison Rg, qui par- ko viennent par l'intermédiaire de l'amplificateur VFfI dans l'unité S*D ORIGINAL 72 11022 5 2132177 de multiplication M. Les tensions ainsi multipliées sont alors appliquées par 1'intermédiaire de la résistance et du commutateur S„ alternativement aux condensateurs C et C, et leur 2 a b moyenne est calculée, les commutateurs S1 et S0 étant actionnés I (— de façon synchrone de sorte que la tension de bruit de la résistance de mesure R^ et 1. ten«ion de bruit de la résistance de comparaison R., ne sont délivrées re.s->ec ri.ve - 't q». ' an condensateur C ou nu condensateur C, . a b P-ur augmenter la précision de la mesure, il est prévu d'associer r-ux condensateurs C& et un amplificateur différentiel .) ainsi qu'un intégrateur I monté en série en aval, qui sont reliés à l'appareil d'enregistrementRV . Afin de réduire à un minimum les perturbations produites par l'inductance et la capacité du câble de liaison entre la résistance de mesure Rj et l'amplificateur VF'I, un amplificateur B à bande étroite est en outre branché en aval du préamplificateur V dan?- chaque chaîne d'amplifica tions VFII, l'équilibrage au moyen de la capacité Cg et de l'indue tance LQ pouvant être enregistré à l'aide des commutateurs accouplés mécaniquement entre eux. On suppose que la plage de fréquence de l'amplificateur à bande étroite s'étend entre approximativement 500kHz et 2 MHz. Une autre possibilité de réaliser- l'équilibrage, non représentée sur le dessin, consiste à brancher la résistance de mesure R^ et le câble de liaison reliant cette dernière à l'amplificateur VFFI; ainsi que la résistance de comparaison R^, la capacité réglable ©"t l'inductance réglable L^ ,dans un pont n courant alternatif. La température est donnée par la formule suivante : dans laquelle mesure Rj et comparaison R0>, T., = R2 ° TV 'M R7 est la température de la résistance de Ty est la température de la r»si^tance de 72 11022 6 2132177 r r v k n d i c a t ions 1. Dispositif pour mesurer la terippr^ture, dans lequel à un multiplicateur connu en soi sont reliés respectivement une résistance électrique constituée en un matériau choisi en fonction de la plage de température à nesurer, et une résistance de comparaison, variable, par 1'intermédiaire d'un commutateur et d'un dispositif amplificateur connu en soi, dans lequel est situé un filtre approprié pour trier une tension de bruit fournie par la résistance de mesure sous l'influence de la température, les te'isions de bruit amplifiées et multipliées de la résistance de mesure et de la résistance de comparaison étant fournies,n travers une résistance avec établissement de leurs moyennes,à deux condensateurs prévus respectivement pour 1'emmagasinage des tensions apparaissant dans la résistance de tesure et des tensions apparaissant dans la résistance de comparaison, tandis qu'il est prévu un dispositif d'enregistrement relié aux condensateurs par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel et d'un intégrateur, caractérisé par le fait que le commutateur (s^) est relié au multiplicateur (m) par deux chaînes d'amplifications (VFH) branchés en parallèle. 2„ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le com-.utateur (S ^) destiné à relier alternativement la résistance de mesure (R^) et Ta rés i ^tarce de comparaison ^2^ aux ''eux c'iaînes d'amplifications ( V'FH) branchées en parallèle est constitué par deux transistors à effet de cha'np alternativement conducteurs. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les résistances des transistors à effet de champ utilisés comme commutateur ( 6^ ) sont '■ eaucoup plus petites que la résistance de mesure ( Rj )et que la résistance de comparaison ( R). 't. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que, pour réaliser l'équilibrage de l'inductance propre (Lj) et de la capacité propre ( C j ) de la résistance de mesure (Rj) et du câble ( ) , prévu pour relier la résistance ( Rj ) à l'amplificateur ( VFH ), à l'aide d'une capacité ( ) et d'une in ductance ( Lg ) réglables reliées à la 72 11022 7 2132177 résistance de comparaison (R^), un amplificateur (b) à bande étroite, dont la largeur de bande est comprise entre approximativement 20 kHz et 50 kHz et qui peut être accordé à l'intérieur d'une plage de fréquences s'étendant entre approximativement jOOkllz 5 et 2 M'iz, est branché en parallèle avec le filtre (s) et 1 ' amplifient pur principal (il) dans chacune des deux chaînes d'amplification (VFIl), des com utateurs (S^) régi bles à la main et accouplés mécanique"!,-"!'t entre eux étant "revus pour relier au choix les amplificnten (b) n bande étroite : le filtres (f) et les 10 amplificateurs principaux (h) au multiplicateur (m). 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que pour déterminer ou pour équilibrer l'inductance propre (iL^ ) et la capacité propre (C^) de la résistance de mesure (R^) et du câble (K^) prévu 15 pour relier la résistance (Rj) à l'amplificateur (VFIl) , il est pré\u un pont de mesure qui peut être branché à l'aide d'un commutateur à la résistance de mesure (R^ ) et an c~blr ainsi qu'à la résistance de comparaison (R0) et au câblf (^2) prévu pour relier la résistance (R0) à l'amplificateur (VFH), 20 de manière que la résistance de mesure (R^)et le câble (K^) ainsi que la résistance de comparaison (R0) et le câble (Kg) et une capacité (C0) et une inductance (L^) réglables, reliées en supplément à la résistance de conparnison (R^) , soient disposés dans le pont de mesure, 25 6. Dispositif suivant l'une des revendica tions 1, 2, 3» k ou 3, caractérisé par le fait que les condensateurs (C et C^), qui emmagasinent les tensions de bruits ampli-fiéee, multipliées et dont la Moyenne est déterminée, de la résistance de mesure (n,) ainsi que de la résistance de comparaison 30 ( R,, ) , se: reliés par 1 ' interméilinire d'un amplificateur différentiel \IV et d'un intégrateur {1 un dispositif d'enregistrement ( ii V connu en soi. BAD ORIGINAL