Brevet FR2216555A1 — publié le 19740830

La présente Invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la mesure des contraintes mécaniques dans une pièce à l'aide d'au moins une jauge d'extensométrie. On sait que si on soumet une pièce à des efforts, les contraintes internes qui en résultent provoquent une déformation de la pièce. Pour mesurer ces contraintes, on peut fixer une jauge d'extensométrie sur la pièce que l'on veut tester. Les déformations de la pièce se transmettent à la jauge dont la résistance varie en fonction de sa modification de ses caractéristiques géométriques. I1 suffit donc de mesurer à l'aide d'un pont la variation de la résistance de ladite jauge pour déterminer la contrainte à laquelle est soumise la pièce. Une des principales qualités de l'extensomètre est sa sensibilité. I1 existe des appareils d'extensométrie de grande sensibilité qui permettent la mesure de très faibles déformations Ils nécessitent l'équilibrage d'un pont de mesure dans un des bras duquel est insérée la jauge, suivi d'une très grande amplification du signal traduisant la faible variation de résistance de la jauge. Une grande amplification présente l'inconvénient majeur de superposer au signal de mesure des bruits parasites fortement amplifiés. En outre, les appareils d'extensométrie très sensibles pour la mesure de faibles contraintes sont des apparei de laboratoire, inutilisables tant par le procédé que par le dispositif à l'échelle industrielle. Dans un extensomètre, le signal de déséquilibre du pont est proportionnel à la variation relative de la résistance de la jauge multipliée par la tension d'alimentation E du pont de mesure. Pour une jauge de caractéristiques électro-mécaniques données, le signal est d'autant plus important que la tension d'alimentation E est plus grande. On a donc intérêt, pour augmenter le rapport signal/bruit, à donner à E une valeur aussi grande que possible. Toutefois, dans les extensomètres à courant continu ou alternatif de type connu, on ne peut dépasser une certaine puissance, c'est-a-dire une tension d'alimentation E maximale qui correspond à l'échauffement iimite que peut supporter la résistance de la jauge sans se détériorer. Cette puissance est donnée par la formule où l'on appelle Pmax la puissance maximum dissipable dans la résistance de la jauge avant destruction de celle-ci, R la résistance de ladite jauge, et E l'amplitude de la tension max électrique maximum E. On ne peut donc, pour une jauge donnée, dépasser une valeur de E maximale, ce qui correspond à une faible tension de déséquilibre du pont. La présente invention a précisément pour objet un procédé et un dispositif qui permettent de supprimer les inconvénients ci-dessus et, tout au moins, d'obtenir une augmentation de sensibilité de 10 fois au minimum par rapport aux appareils existants. Le procédé de mesure des contraintes mécaniques dans une pièce à l'aide d'au moins une jauge d'extensométrie se caractérise en ce qu'on place la ou les jauges dans un pont de mesure, ledit pont étant alimenté par des créneaux de tension de largeur fixe et de fréquence fixe, et en ce qu'on mesure le signal de déséquilibre du pont de mesure dû aux changements de longueur de la ou les jauges sous l'action des contraintes. Selon une caractéristique particulière, on ne laisse passer le signal de déséquilibre que pendant des temps inférieurs à la largeur de chaque créneau du signal d'alimentation du pont de mesures. La présente invention a également pour objet un dispositif qui se caractérise en ce qu'il comprend un pont de mesure de type connu dans lequel on place la ou les jauges d'extensométrie, des moyens pour alimenter ledit pont avec des créneaux de tension de largeur fixe et de fréquence fixe, et des moyens pour filtrer le signal de déséquilibre prélevé à la sortie dudit pont pour l'amplifier et le stocker en mémoire. De toutes façons, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, un schéma de réalisation du dispositif de mesure, - sur la figure 2, des courbes représentant les différents signaux intervenant dans la mesure. Comme on l'a déjà indiqué, le procédé consiste à alimenter le pont avec des créneaux de tension d'amplitude constante E de largeur fixe t, et de période fixe T. La puissance dissipée dans la jauge vaut alors E2 x t P = x R T on voit ainsi que, pour la puissance maximale, on peut multiplier la tension E par un coefficient X égal à sans modifier la puissance par rapport au mode d'alimentation habituel. I1 suffit de donner à t une valeur suffisamment faible par rapport à T pour obtenir ainsi une amplification X importante du signal. On a représenté sur la figure 1 un mode de mise en oeuvre du procédé. I1 comprend un générateur de tension continue 2 et d'amplitude réglable. Ce générateur 2 alimente le pont de mesure 4 ( par exemple pont de Wheahstone) aux points 6 et 8 par l'intermédiaire d'un interrupteur 10. L'interrupteur 10 est commandé par un générateur d'impulsions 12. Le pont 4 comporte dans une de ses branches au moins une jauge d'extensométrie 13 de type connu. Le signal de sortie prélevé aux bornes 14 et 16 du pont 4 est introduit dans un circuit de mise en forme 18 comportant essentiellement une porte analogique. L'ouverture du circuit analogique 18 est commandée par le générateur d'impulsions 12 à travers un dispositif a retard 20.Le signal à la sortie du circuit 18 est introduit dans un amplificateur 22 dont la sortie attaque un dispositif de mémorisation 24. Ce circuit de mémori- sation est relié à un amplificateur 26 d'adaptation d'impédance, dont la sortie 28 constitue la sortie du dispositif Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Le générateur 2 délivre une tension continue constante d'amplitude E. Le générateur d'impulsion 12 commande l'interrupteur 10 de telle façon que celui-ci soit fermé pendant le temps t, et ouvert pendant le temps T - t. On applique donc entre les bornes 6 et 8 du pont 4 des créneaux de tension de période T et de durée t (figure 2, courbe a). Le signal de sortie du pont 4 correspondant au déséquilibre introduit par les variations de résistance de la jauge 12 est représenté sur la figure 2b. On constate que pour chaque impulsion (30, 30'...) du signal de réponse on a apparition de signaux transitoires parasites. Le système analogique 18 a pour but de prélever sur le signal de réponse la partie non entachée de signaux transitoires. Pour cela, le dispositif analogique 18 est ouvert avec un retard T par rapport au front de montée du signal E, et la porte 18 reste ouverte pendant un temps tel qu'elle soit refermée avant le front de descente du signal E. On a représenté sur la figure 2c le signal de commande du dispositif analogique 18 qui représente donc le temps d'ouverture de la porte analogique 18. A la sortie du dispositif 18 on obtient le signal S représenté sur la figure 2d dont l'amplitude est égale à l'amplitude du signal de réponse du pont débarrassé des transitoires. Ce procédé étant un procédé discontinu, il nécessite la mise en mémoire du signal de sortie entre deux mesures successives, cela est obtenu à l'aide du dispositif 24 de type connu. Une amplification est cependant nécessaire, elle est obtenue par l'amplificateur 22, dont le gain est environ de 100, au lieu du gain de l'ordre de 1000 à 5000 utilisé pour les ponts d'extensométrie de type connu. L'amplificateur 26 a un gain unité et une grande impédance d'entrée permettant la lecture du dispositif de mémorisation 24. I1 va de soi que l'alimentation du pont pourrait se faire directement par un générateur de fonctions délivrant un signal ayant la forme représentée sur la figure 2a. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure des contraintes mécaniques dans une pièce à l'aide d'au moins une jauge d'extensométrie, caractérisé en ce qu'on place la ou les jauges dans un pont de mesure, ledit pont étant alimenté par des créneaux de tension élevée, de largeur constante et de fréquence constante, et en ce qu'on mesure le signal de déséquilibre du pont de-mesure du aux changements de longueur de la ou des jauges sous l'action des contraintes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ne laisse passer le signal de déséquilibre que pendant des temps inférieurs à la largeur de chaque créneau du signal d'alimentation du pont de mesure. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: - un pont de mesure de type connu dans lequel on place la jauge d'extensométrie, - des moyens pour alimenter ledit pont avec des créneaux de tension élevée de largeur fixe et de fréquence fixe, - des moyens pour filtrer le signal de déséquilibre prélevé à la sortie dudit pont, pour l'amplifier et le stocker en mémoire. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation dudit pont sont constitués par un générateur de tension continue élevée et un interrupteur électronique dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un générateur d'impulsions.