Brevet FR2133664A1 — publié le 19721201

La présente invention se rapporte à un dispositif pour- la mesure instantanée de la température d'un corps au moyen d'un élément sensible, en particulier pour le relevé de la température des pièces pendant une opération de mesure. 5 Dans la mensuration des dimensions des pièces pendant ou après l'usinage, l'appareil de mesura se trouve normalement à la température amoiante cependant que les pièces peuvent être à des températures différentes à causa de l'usinage ou de leur provenance. Ceci provoque des erreurs de mesure puisque, même si l'ap-10 pareil de mesure et la pièce sont construits avec le même type de matériau, les températures différentes provoquent en eux des dilatations différentes * A plus forte raison, ces erreurs se vérifient si l'appareil de mesure et la pièce à, mesurer sont en matériaux différents. 15 Le problème consistant à relever de façon instantanée la température des pièces pendant l'opération de mesure n'a pas encore été résolu puisque la mesure est effectuée dans un temps très bref et au moyen d'éléments sensibles suffisamment robustes pour résister aux heurts contre les pièces. 20 Le dispositif suivant l'invention résoud ce problème ; il est caractérisé en ce que cet élément sensible est disposé à l'intérieur d'un organe de mesure, cet organe étant porté sélectivement au contact avec cette pièce. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-25 tion détaillée qui suit et à l'examen du dessin annexé qui représente à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de 1'invention. La figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention ; 30 la figure 2 représenta de façon schématique mi premier cir cuit pour le relèvement de la températura par le dispositif de la figure 1 ; la figura 3 représente de façon schématique un second circuit pour le relèvement de la température par le dispositif de la fi-35 gure 1. En se référant à la figura 1, la référence 11 désigne la pièca à mesurer et la référence 12 le palpeur de l'appareil de mesure. A l'intérieur du palpeur est disposé un capteur de température 13. Celui-ci paut être un capteur quelconque dans lequel, .72 12914 2 21 par exemple, certaines caractéristiques électriques varient en fonction des modifications de température. On peut imaginer le palpeur 12 divisé par plans horizontaux en une série d'éléments 12a, 12b, 12c, ... 12n, la valeur n 5 étant choisie à volonté. Si la pièce 11 et le palpeur 12 sont à des températures différentes, la transmission de chaleur de la pièce 11 au palpeur 12 sa fera de la façon suivante. De la pièce 11, il y a une transmission de chaleur à l'élément 12a, ayant une capacité thermique Cl, à travers une résistance thermique de con-10 tact RI. De l'élément 12a, il y a ensuite une transmission de chaleur à l'élément 12b, de capacité thermique C2, à travers une résistance de conduction i-.2. De façon analogue, il.y a une transmission de chaleur entre les éléments successifs jusqu'à l'élément 12n et donc au capteur 13. On peut schématiser le fonctionnement de ce dispositif en supposant que la fonction X (t) de variation de la température de la pièce dans le temps soit une fonction à gradin, comme il advient en effet-lorsqu'on déplace le palpeur 12 sur des pièces à températures différentes. En indiquant par T(t) la température du 20 capteur 13, cette grandeur est continuellement relevable à travers la valeur de' la grandeur variable avec la température qui règne dans l'élément même ; on peut écrire ; T ( t) = (1 + Kl e — + ... + Kn e — ) -X(l) , cin al 25 où X est l'ampleur du gradin et al, Kl ; ... an, Kn sont fonction des résistances et des capacités thermiques RI, Cl ; ... Rn, Cn. En calculant la fonction : 3Q T1 (t) = T(t) + al. ^(t) (2) on obtient : Tl(t) .'.il + K2 (1- fi 3 g + ... + Kn(ï- fi)e =§.X (3) Cette expression est tout à fait analogue à l'équation (1), à 35 part l'absence du terme relatif au premier e exponentiel. En calculant successivement e avec les mêmes critères et les fonctions T2(t), T3(tJ, ... -Tn(t), on obtiant que dans la fonction Tu (t) les exponentiels du orei-ier jusqu'au nième ordre restent absents et il en résulta donc Tn(t) = X. 72 12914 3 2133664 La figure 2 représente un circuit en mesure de réaliser la fonction qui a été décrite. A l'entrée 21 est envoyée la fonction T(t), c'est-à-dire la température du capteur 13. Le bloc 22 est un réseau dérivateur pour 5 la fonction T(t) et est en outre en mesure de multiplier la grandeur al. Le bloc 23 représente un réseau sommateur à la sortie duquel se trouve la fonction T1(t). En posant en cascade un nombre n de ces groupes, on trouve à la sortie 24 de la nième somme la fonction Tn(t) = X, c'est-à-dire une grandeur proportionnelle à la 2 0 température de la pièce. Ce raisonnement peut être étendu au cas général dans lequel il est tenu compte de la distribution de la capacité thermique et du fait que la conduction est variable sur les différentes sections du palpeur 12. Dans ce cas, la loi de variation de la tempê-15 rature X(t) de la pièce 11 est donnée par la solution d'une équation différentielle linéaire non homogène à coefficients constants d'ordre n du type : X(t) = HO.T(t) + Hl. + ... + Hnd (4) dt dtn 20 25 30 35 Cette relation est valable quelle que soit la loi de variation tnerraique de la pièce 11. Il en résulte donc qu'il est possible de remonter à la température X(t) de la pièce 11 en connaissant la loi T(t) de variation de la température du capteur 13 et sa dérivée jusqu'à 1'ordre nième. Sur la figure 3 est représenté un circuit électrique qui réalise cette fonction. A l'entrée 31 est envoyée la fonction T'(t) prélevée par le capteur 13. De l'entrée 31 la fonction T(t) passe à un bloc 32 qui la multiplie par HO et à un bloc 33 qui en fait la dérivée et qui la multiplie par Hl. La sortie des deux blocs 32 et 33 est ensuite envoyée à une sortie 34. La sortie du bloc 33 est envoyée aussi à un bloc 35 an mesure d'en faire la dérivée et de la multiplier par K2/H1. Zn répétant un procédé analogue jusqu'à un bloc nième, à la sortie 34, on a la fonction X(t} comme exprimé par l'équation 4. En prenant l'approximation désirée pour base, on peut choisir le nombre n minimum. Il est an effet évident que l'approximation est d'autant meilleure que sont plus petites les épaisseurs des éléments 12a, 12d, ... 12n. 72 12914 4 2133664 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, aile est susceptible de nombreuses variantes accessibles à 1'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de 1'invention. 72 12914 5 2133664 jreV£i3DICATI(HS 1.- Dispositif de mesure instantanée de la température d'un corps au moyen d'un capteur, en particulier pour relever la température des pièces pendant une opération de mesure, caractérisé 5 en ce que ce capteur est disposé à l'intérieur d'un organe de l'appareil de mesure, cet organe étant sélectivement porté au contact avec la pièce. 2.— Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par des moyens électriques de réduction de l'inertie thermique du 10 système constitué par ce capteur et par cet organe de contact. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens de réduction de l'inertie thermique comprennent des moyens de relèvement de la loi de variation dans le temps de la température du capteur, des moyens pour effectuer la dérivée 15 jusqu'à un ordre nième préfixé et des moyens pour combiner ces fonctions, cette combinaison déterminant de façon univoque la loi de variation de la température du corps à examiner. 4.- Dispositif suivant la revendication 3? dans laquelle la loi de variation de la température à mesurer est donnée par 2Q une fonction à gradins, caractérisé par une pluralité de circuits électriques disposés en série à l'entrée desquels est portée la fonction de la température provenant du capteur, chacun de ces circuits étant apte à effectuer une combinaison linéaire de la fonction à l'entrée et de la dérivée de cette fonction. 25 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, cet organe de contact est subdivisé en n éléments, aussi petits que désiré, de chacun desquels la capacité thermique et la résistance de conduction sont déterminables, la température de cette pièce étant dëterminable par la connaissance de la loi 30 de variation de la température du capteur et de ses dérivées jusqu'à l'ordre nième, les coefficients de la combinaison de cette fonction étant mie combinaison de la capacité et de la résistance thermique des n éléments. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 35 que cet organe de contact est en même temps apte à effectuer la mesura d'un côté de la pièce à. examiner.