Brevet FR2135404A1 — publié le 19721222

Les systèmes de mesure différentiels, fort nombreux, font appel à divers procédés électriques (exemple : voltmètre différentiel), hydrauliques, pneumatiqueE, gravimétriques, etc... Leur principe consiste à comparer deux grandeurs, et souvent après obtention d'un équilibre, à comparer une grandeur connue à une grandeur inconnue. Le présent dispositif fait appel, à la fois à une loi physique (dilatation d'un gaz), avec éventuellement transmission de la pression par un liquide, et à une loi électrique : échauffement dudit gaz par l'intermédiaire d'un élément chauffé directement (loi de Joule) ou indirectement par rayonnement infra-rouge. Le mode de réalisation permet d'observer pour l'équilibrage, soit un index qui se déplace dans un tube, soit une aiguille qui se déplace à la manière d'une aiguille de balance devant un cadran. La figure 1 illustre la réalisation du dispositif différentiel de mesure par déplacement d'un index. La figure 2 illustre la réalisation du dispositif différentiel de mesure par déplacement d'une aiguille devant un cadran. La figure 3 représente une variante du système de pivotage. La figure 4 illustre la réalisation du dispositif différentiel de mesure fonctionnant par rayonnement infra-rouge, et la figure 5, la réalisation préférentielle d'une résistance de rayonnement infra-rouge. Sur la figure 1, (7 et 2) représentent deux ampoules de verre, reliées par un tube de verre calibré (3), l'ensemble est scellé et contient un certain volume d'air; un index (4), constitué par une goutelette de mercure de grande pureté, peut se déplacer devant un cadran gradué (5). Chacune des ampoules (1 et 2) est équipée d'une résistance de meme caractéristique (6 et 7), reliée à des électrodes scellées dans l'ampoule.- La résistance (6) de l'ampoule (1) est connectée, soit à une source étalon, soit à une source ajustable qui définit un courant I1, contrS1é par exemple par un galvanomètre (8). Simultanément, on branche aux bornes X de la résistance (7) de l'ampoule (2), le circuit à contr81er. Si l'intensité I2 est inférieure à I1, la pression de l'air dans l'ampoule (1) est supérieure à celle de l'ampoule (2), et l'index (4) se déplace vers la droite. Inversement si 1a est supérieure à I1, l'index (4) se déplace vers la gauche. A égalité de I1 et I2, l'index (4) se stabilise au milieu de l'échelle du cadran (5). Ce procédé constitue donc un système différentiel de contrtle et éventuellement d'équilibrage. Pour augmenter la sensibilité, et éviter les erreurs dues au frottement de l'index (4) dans le tube (3), le schéma de la figure 2 décrit un système amélioré. Les ampoules (1 et 2) sont partiellement emplies d'un liquide volatil (9), tel que alcool rectifié, toluène, etc... Le remplissage partiel est effectué suivant un procédé connu, et les ampoules sont scellées. Le- système de chauffage, constitué par les résistances (6 et 7) reste le même, mais les amenées du courant sont réalisées à l'aide de conducteurs très souples (10). Au milieu du tube (3) est fixé un couteau (11), pouvant osciller dans une pièce (12), munie d'une gorge en V, d'angle supérieur à celui du couteau, des butées (13) limitant éventuellement le déplacement angulaire du tube (3). Une des extrémités du couteau (11) est prolongée par un axe (14), sur lequel est fixée une aiguille équilibrée (15), l'extrémité de l'aiguille se déplace devant un cadran divisé (16). Lorsque le niveau du liquide (9) se déplace sous l'action de la pression de vapeur due à l'échauffement des résistances (6 et 7), il se produit un déséquilibre, qui est accusé par le déplacement de l'aiguille (15) devant'le cadran (16). S'il y a égalité d'échauffement dans chacune des ampoules, les pressions y régnant étant les mêmes, l'ensemble se trouve en équilibre, et aiguille revient au zéro. Le système de basculement décrit sous forme de couteau peut avantageusement être remplacé par le dispositif ci-après (figure 3). Le tube (3) est solidaire par le système de fixation (collier ou ligature) d'un axe (17), terminé par deux pointes coniques ou cylindriques, pivotant dans deux crapaudines (18 et 19), réglables et fixées sur un b ti non représenté. Une bague (20), bloquée sur l'axe (17), est munie d'une aiguille équilibrée (15). Le fonctionnement est analogue au dispositif ci-dessus, mais la réalisation mécanique plus rationnelle. La nécessité d'une liaison telle que (10), amenant le courant sur les résistances chauffantes(7 et 8), provoque une résistance mécanique inévitable et une diminution de la sensibilité du système. La réalisation ci-après évite cet inconvénient. Les ampoules (1 et 2) (figure 4) ont un fond plat recouvert d'une couche noire (21 et 22), absorbant le rayonnement infra-rouge émis par l'échauffement des résistances (23 et 24), parcourues, l'une par le courant de la source de coiparaison, et l'autre par le courant de la source à mesurer. Le système d'indication de l'étant d'équilibre ou de déséquilibre peut entre l'un des trois systèmes décrits précédemment, mais de préférence celui de la figure 3. Les résistances (23 et 24), afin d'obtenir le rayonnement optimal, sont avantageusement constituées par une plaquette comportant un conducteur résistant ou un dépit sous forme de grecque (25), tel que schématisé sur la figure 5. La face de cette plaquette opposée au fond de l'ampoule, peut entre revêtue d'une couche réfléchissante, favorisant le rayonnement infra-rouge vers l'ampoule. Mais la sensibilité du système est telle que le rayonnement infrarouge émis par l'échauffement de résistances, peut autre remplacé par celui provenant d'une source quelconque émettant ce genre de rayonnement. Ainsi, l'action d'une ou de deux sources lumineuses peut parfaitement réaliser un tel rayonnement. REVENDICATIONS 1) Le dispositif proposé se situe dans le domaine des systèmes de mesure différentiels, et se caractérise par le fait qu'il utilise l'effet de dilatation de l'air ou d'un gaz, enfermé dans deux ampoules, reliées par un tube capillaire transparent, contenant en son milieu un index mobile en mercure. Cette dilatation est provoquée dans chaque ampoule par l'échauf- fement de résistances, l'une reliée à une source de courant étalon ou réglable de comparaison, et l'autre reliée à une source de courant à mesurer. Si le courant est le mime dans chacune des résistances, l'index mobile prend une position d'équilibre repérée sur un cadran; sinon il se déplace à droite ou à gauche de cette position. 2) Dispositif suivant la revendication 1), caractérisé par le fait que, pour augmenter la sensibilité du système, les ampoules ne contiennent plus de l'air ou un gaz, mais sont partiellement enplies d'un liquide volatil, le tube capillaire de liaison est en son centre muni d'un dispositif de pivotage sur couteau. Des amenées de courant souples assurent la liaison électrique entre les sources et les résistances. Lorsque les résistances sont parcourues par un courant, ltévapo- ration par rayonnement du liquide volatil détermine une pression sur la surface du liquide, et l'ensemble bascule dans le sens de l'ampoule où règne la plus petite pression. Â Légalité des courants dans les deux résistances, le système est en équilibre. Un index solidaire du couteau se déplace devant un cadran, et permet le repérage du mouvement angulaire de l'ensemble. 3) Dispositif suivant la revendication 2), mais le système de pivo tage est remplacé par un axe muni de pivots cylindriques ou coniques tournant dans des crapaudines. Le tube capillaire est solidaire de cet axe. Le fonctionnement est le mEme que dans la revendication 2). 4) Dispositif suivant la revendication 3), mais les amenées de courant sont supprimées; l'échauffement des ampoules est provoqué par le rayonnement infra-rouge des résistances, placées alors à l'extérieur, et parcourues par les courants de comparaison et de mesure. Ces résistances peuvent avantageusement être réalisées sous la forme de plaquette revêtue d'un conducteur résistant disposé en "grecque"; l'arrière de la plaquette est réfléchissant. Le fond plat ou une partie de la face cylindrique de chaque ampoule est de préférence revêtu d'une couche noire absorbante. 5) Dispositif suivant la revendication 4), mais les systèmes de comparaison par rayonnement infra-rouge des résistances chauffantes sont remplacés par toute autre source rayonnante de l'infra-rouge, telle qu'ante lampe ou tout autre émetteur.