Brevet FR2192414A1 — publié le 19740208

La présente invention a pour objet un dispositif oscillateur plus particulièrement apte à etre utilisé dans une méthode de mesure à distance et sans intervention manuelle, d'une capacité électrique en vue de l'exploitation in-situ des capteurs capacitifs de mesure de la teneur en eau. En effet, la partie sensible du capteur dans un sol humide est représentée, du point de vue électrique par une capacité C et une résistance R en parallèle et la méthode a pour objet d'effectuer une mesure de la capacité C au moyen d'un circuit résonnant, inclus dans le capteur capacitif. Lorsque la teneur en eau du matériau environnant les électrodes du capteur varie, la capacité du dispositif oscillateur change et, de ce fait, modifie la fréquence de résonance. La résisr tance " R " équivalente représente une valeur indésirable parce qu'elle dépend de paramètres qui peuvent être indépendants de la teneur en eau du matériau où se situe le capteur ; exemple : la conductivité, la température, etc... Du fait de la présence de cette résistance dans le circuit résonnant, on a une dissipation d'énergie qui entraîne l'amortissement de l'oscillation. Pour entretenir celle-ci à la fréquence de résonance du circuit à partir de variations de laquelle on détermine les variations de la capacité dudit circuit résonnant, il est nécessaire de compenser à chaque instant les pertes par une source d'énergie adéquate. A cet effet, on a essayé d'utiliser un oscillateur comprenant un amplificateur caractérisé par un gain G1 et un déphasage 01 un circuit résonnant caractérisé par un déphasage 93 et un circuit de couplage ou de réaction interposé entre le circuit résonnant et l'amplificateur et caractérisé par un gain G2 et un déphasage O2 . Dans ce type d'oscillateur, l'amplificateur amplifie l'amplitude d'un signal électrique moyennant l'énergie empruntée à une source de courant continu extérieure. Cette énergie compense les pertes qui se produisent dans le circuit résonnant et permet ainsi l'entretien des oscillations. Dès lors, on conçoit aisément que l'oscillateur cesse de fonctionner lorsque l'énergie fournie n'est plus suffisante pour compenser les pertes. Malgré l'influence de la résistance sur la limite de fonctionnement du circuit oscillant, la mesure de la capacité reste indépendante de la résistance " R " équivalente jusqu'à une valeur limite R min. La présente invention présente un oscillateur dont la fréquence d'oscillation est indépendante de la résistance du capteur capacitif, condition qui est remplie quand on a Q1 +0 2 = 2 Kfr 1 2 - A cet effet, l'oscillateur qui est du type comportant un amplificateur, un circuit résonnant et un circuit de couplage entre l'amplificateur et le circuit résonnant est caractérisé en ce que l'amplificateur est constitué par un transistor à effet de champ relié aux entrées d'un circuit résonnant constitué par une self et une capacité dont les sorties sont reliées au circuit de couplage qui est constitué par deux selfs en mutuelle induction. Le transistor utilisé est à effet de champ. Il possède une grande impédance d'entrée, un gain élevé et une capacité de réaction interne réduite. De plus, les deux selfs en mutuelle induction constituant le circuit de couplage permettent à ce dernier d'être peu capacitif afin de ne pas diminuer la sensibilité et de présenter un déphasage constant dans une large gamme de fréquences. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture de la description donnée ci-dessous à titre indicatif, mais non limitatif, ainsi que du dessin annexé sur lequel la figure unique représente un schéma du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention. Si l'on considère les conditions de fonctionnement d'un oscillateur, la résistance du circuit résonnant diminue lorsque les pertes augmentent. De plus, lorsqu'il y a oscillation, et que le déphasage total des trois éléments de l'oscillateur est égal à 2 K # cela signifie que i1 + #2 O t = 2 K?r. Or 1 2 3 cette égalité peut être obtenue : soit en réalisant #1 + #2 # 2 Kt et #3 # 0,mais alors la fréquence d'oscil- lation dépend de la résistance du circuit résonnant, c'est-à-dire de la résistance " R " équivalente du capteur capacitif auquel l'oscillateur est destiné, soit en réalisant #1 +#2 = 2 K# et #3 = 0. C'est cette dernière égalité que l'oscillateur selon l'invention se propose de réaliser. L'oscillateur comporte un amplificateur 1 constitué par un transistor à effet de champ à une grille isolée, 3 polarisée indirectement par le circuit de source 2, constituée par la résistance 10, découplée par un condensateur 11. On utilise un transistor à effet de champ qui présente un gain important afin d'avoir une résistance minimale de décrochage la plus faible possible ; de plus, les liaisons électriques avec les autres éléments constitutifs de l'oscillateur permettent de préciser le déphasage dudit amplificateur 1 à une valeur très proche de t. Le circuit résonnant est constitué par une self 12 et la capacité entre plaques @@ @@ égale à la somme des capacités propre au circuit et de la capacité inter-électrode de mesure qui apparaissent branchées aux bornes de ladite self 12. Le circuit de couplage est constitué par les deux selfs 8 et 12 branchées en mutuelle induction. Ce couplage, obtenu à l'aide de selfs à peu de spires donc, peu capacitif, permet de ne pas diminuer la sensibilité. Du fait de la grande résistance d'entrée du transistor, le déphasage de circuit de couplage reste égal à lr dans la gamme des fréquences utilisées. Ainsi, on a un oscillateur dont la somme 1 + 1 2 est égale à 2 k t de façon à obtenir une fréquence indépendante de la résistance entre plaques du capteur capacitif utilisé qui, dans le mode de réalisation de la figure, est constitué par la capacité 13. Un filtre 14, 15 évite le rayonnement d'une tension haute fréquence par le fil d'alimentation relié à la tension d'alimentation 16. Le signal haute fréquence est recueilli en 17 à travers un diviseur servant de séparateur résistif constitué par deux résistances 18 et 19. Bien entendu, la présente invention n'est-pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que l'oscillateur, objet de l'invention n'est nullement limité au seul capteur capacitif in-situ dans le sol, mais peut être utilisé chaque fois qu'il sera nécessaire de mesurer une capacité d'un capteur de type quelconque. REVENDICATIONS 1. Dispositif oscillateur du type comportant un amplif - cateur, un circuit résonnant et un circuit de couplage entre l'amplificateur et le circuit résonnant, caractérisé en ce que l'amplificateur est constitué par un transistor à effet de champ, relié aux entrées du circuit résonnant constitué par une self et une capacité dont les sorties sont reliées au circuit de couplage qui est constitué par deux selfs en mutuelle induction. 2. Dispositif oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la somme des déphasages de l'amplificateur et du circuit de couplage est égale à 2 k t. 3. Dispositif oscillateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le déphasage du circuit de couplage est constant. 4. Dispositif oscillateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le transistor à effet de champ est à simple grille isolée polarisée indirectement par le circuit de source constitué par un condensateur. 5. Dispositif oscillateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal haute fréquence est recueil li à travers un atténuateur résistif.