Brevet FR2242674A1 — publié le 19750328

a présente invention concerne les capteurs de pression du genre dans lequel les dilatations d'une capsule manométrique de Vidie ou capsule anéroïde agissent sur la tension d'une corde vibrante à vibrations entretenues pour en faire varier la fréquence en fonction de la pression s'exerçant sur la capsule. On connaît déjà des instruments de ce genre, mais ils sont volumineux, lourds, et manquent de précision. De plus, ils sont relativement très sensibles aux accelérations et aux changements d'inclinaison par rapport au champ de la pesanteur, et, du fait des importantes masses de compensation qu'ils mettent en jeu, leur mise en équilibre thermique est très longue. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, et elle propose à cet effet un capteur de pression du genre comportant un moyen anéroide axialement dilatable en réponse aux variations de la pression ambiante, une corde vibrante et des moyens de transmission propres à faire varier la tension de la corde vibrante en fonction de la dilatation axiale dudit moyen anéroïde, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent une paire de leviers disposés de part et d' autre d'un plan de référence matérialisé par la zone équatoriale du pourtour dudit moyen anéroîde, chacun desdits leviers reliant l'une des extrémités axiales dudit moyen anéroïde à une extrémité correspondante de ladite corde vibrante, et en ce que les points d'appui respectifs desdits leviers sont constitués par les extrémités axiales d'un élément de jonction axialement rigide monté fixe par rapport à ladite zone équatoriale. La structure symétrique qui peut ainsi être conférée au capteur permet de faire agir additivement sur la tension de la corde vibrante des dilatations respectives des deux extrémités du moyen anéroïde précité, tout en neutralisant par symétrie l'effet des déformations et élongations dues à la pesanteur ou aux accélérations, si bien que la fréquence de réponse du capteur selon l'invention peut etre rendue pratiquement indépendante de sa position de fonctionnement, tout en restant insensible aux accélérations modérées. De préférence, le moyen anéroîde précité est une capsule métallique à flasques déformables ou capsule de Vidie dont la colle- rette médiane peut constituer, du fait de la symétrie mécanique du dispositif, le b ti-de fixation des éléments principaux du capteur, ce qui permet d'en alléger considérablement la structure, et d'en réduire d'autant le poids, l'encombrement et 1' inertie thermique, en combinant ainsi des avantages déterminants lorsqu'on a par exemple en vue des applications météorologiques, telles que l'équipement de ballons-sondes. Grâce à un choix approprié de la masse linéique et de ltélas- ticité de la corde vibrante, les élongations axiales nécessaires pour faire varier dans une mesure appréciable sa tension, et donc sa fréquence de résonance, peuvent autre très faijs4es, Dans ces conditions, la course utile de pivotement des leviers de transmission peut rester très limitée, et ces leviers peuvent parj, consé- quent être directement solidarisés, avantageusement par soudure électrique, d'une part aux extrémités de l'élément de jonctionpré- cité, qui constitue ainsi une barre d'élasticité, d'autre part aux embouts des flasques de la capsule ou à des tiges les prolongeant, ainsi qu'aux extrémités de la corde vibrante. La construction ainsi réalisée est remarquablement simple, légère, peu conteuse et fiable, et elle exclut tout risque de jeux ou frottements qui seraient susceptibles de nuire à la précision des mesures fournies par le capteur. Ainsi réalisé, le capteur selon 11 invention peut être fabriqué en série sous un prix de revient très bas qui lui ouvre un champ d'applications très étendu allant de l'instrumentation scientifique à très haute précision aux baromètres à usage domestique, en passant bien entendu par les applications industrielles courantes des capteurs de pression. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description donnée ci-après à titre d'exemple d'un mode de réalisation préféré de l'invention en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue générale agrandie en perspective illustrant un capteur de pression selon l'invention la figure 2 est une vue schématique de face du capteur de la figure 1 la figure 3 est une vue schématique de profil du capteur de la figure 1, montrant en particulier la corde vibrante et ses bobines d'entretien d'oscillations la figure 4 est une vue partielle agrandie montrant un détail de la figure 3 la figure 5 est une vue schématique de profil du capteur de la figure 1 vu dans un plan méridien perpendiculaire à celui de la figure 3 la figure 6 est une vue partielle agrandie d'un détail constructif de la figure 5 ;; la figure 7 est une vue partielle agrandie qui montre d'autres détails constructifs de la figure 5, et en particulier le dispositif de réglage de tension et de compensation thermique générale du capteur ; et la figure 8 est une vue partielle en coupe prise suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7. Suivant les dispositions illustrées par les dessins annexés, un capteur de pression selon l'invention, plus particulièrement destiné dans le cas présent à des applications météorologiques, comprend une capsule de Vidie 10 dont l'élongation axiale est transmise par une paire de leviers rigides symétriques 12a et 12b, sensiblement perpendiculaires à l'axe de la capsule, aux extrémités d'une corde vibrante 14 sensiblement- parallèle à l'axe de la capsure, La capsule 10 comprend comme connu en soi deux flasques métalliques de évolution 15 et 16 en forme de cuvette à ondulations concentriques qui sont mutuellement accolées de façon étanche sur tout leur pourtour, par exemple par soudure électrique à la molette, pour définir la collerette médiane 18.La collerette 18 définit le plan équatorial de la capsule 10 et le plan de symétrie du capteur, et elle constitue comme onle verra mieux dans la suite le bâti de fixation des principaux éléments du capteur. En son centre, le flasque 16 porte un embout cylindrique 20 qui est relié à l'une 21b des extrémités du levier 12b par une tige en invar 22. Ltune 23 des extrémités de la tige 22 est soudée au levier 12b, tandis que son autre extrémité 24, filetée, est vissée dans un trou central taraudé du flasque 16. La tige 22 est de section ronde sur la plus grande partie de sa longueur, mais elle présente au voisinage de son extrémité 23 une zone amincie 26 définissant une lame dont le plan est sensiblement perpendiculaire au plan d'oscillation du levier 12a, c'est-à-dire au plan de figure des figures 5, 6 et 7. Les dilatations axiales du flasque 15 de la capsule sont transmises au levier 12a par un embout 28 et par une tige en invar 29 de section ronde, laquelle est soudée par son extrémité 30 à 1' une 21a des extrémités du levier 12a. L'embout 28 et la tige 29 font partie d'un dispositif de réglage de tension et de compensation thermique générale qui est désigné dans son ensemble par le repere 32 et sera décrit plus en détail dans la suite. Les leviers 12a et 12b sont des lames identiques en invar de faible épaisseur disposées symétriquement par rapport au plan de la collerette 18, et ils prennent appui chacun à l2une des extrémités d'une barre d'élasticité 40 constituée par une tige en invar géodésique parallèle à l'axe de la capsule 10 et soudée en son milieu à la collerette 18. Les extrémités 42a et 42b de la barre 40 sont soudées en deux points tels que 43b (figure 6) à la tranche du levier correspondant, et elles présentent chacune au voisinage immédiat de ce dernier une zone amincie 45 qui définit l'axe d'oscillation du levier. Les extrémités de la corde vibrante 14 sont soudées au ras du bord interne rectiligne de la seconde extrémité 46a, 46b des leviers 12a et 12b par un point de soudure tel que 47b (figure 6). Les leviers 12 a et 12b étant sensiblement perpendiculaires à la corde vibrante, on peut remarquer que leur dilatation longitudinale éventuelle reste pratiquement sans effet sur la tension de la corde vibrante. Celle-ci est constituée par un ruban très mince situé dans un plan parallèle à celui contenant les leviers, ce qui permet de définir avec précision le plan de vibration transversale de la corde, lequel est perpendiculaire au plan contenant les leviers. De préférence, le ruban 14 est en invar traité thermiquement de fa çon à présenter un coefficient de dilatation nul bien stabilisé dans le temps. Afin d'éviter que les vibrations du ruban se transmettent aux leviers, deux masselottes anti-vibratoires symétriques 50 solidaires chacune de l'un des leviers sont disposées au voisinage immédiat des extrémités au ruban 14. Chacune des deux masselottes 50 est elle-meme formée de deux éléments cylindriques 51 et 52 en invar (figure 4) disposés de part et d'autre de chaque levier et réunis par une tige centrale filetée 53 qui traverse un trou 54 (figure 6) ménagé en un emplacement approprié à l'extrémité de chacun des leviers de telle sorte que, après assemblage des éléments 51 et 52, chacun des deux points de soudure terminal 47b du ruban 14 soit enserré entre l'une des faces du levier correspondant et l'un des deux éléments cylindriques de la masselotte. 'l'entretien des oscillations du ruban 14 est assuré par deux bobines 56 reliées à un montage amplificateur apériodique à transistors non représenté. Les bobines 56 sont disposées de part et d'autre des deux faces du ruban 14 aux deux extrémités d'une tige de fixation 58. Vue en projection (figure 3), la tige 58 présente une forme en S dont la région centrale est soudée électriquement en quatre points 58a à l'une des faces de la collerette 18 de la capsule. Comme visible sur la figure 1, le capteur est associé à un support approprié (non représenté) par des tiges 60 réparties autour de la capsule 10 et soudées par leur extrémité à la collerette 18. On décrira à présent le dispositif 32 de réglage de la tension du ruban 14 et de compensation thermique générale du capteur, dispositif qui vise à permettre d'une part de régler la distance comprise entre l'embout 28 et l'extrémité adjacente du levier 12a en agissant sur la longueur effective de la tige 29 pour assurer ainsi le réglage de tension précité, et d'autre part de régler le coefficient de dilatation thermique axiale de la liaison formée par l'embout 28 et la tige 29 en modifiant la longueur effective relative de ces deux éléments. A cet effet, l'embout 28 comporte un prolongement axial creux 65 extérieurement fileté à l'intérieur duquel est reçue la tige 29, et sur lequel est vissé un écrou de réglage 66.T'écrou 66 est muni de deux alésages taraudés latéraux diamétralement opposés 68 et 69 dans l'un ou l'autre desquels peut autre reçue une vis de blocage latérale 70. L'extrémité de la vis 70 peut pénétrer à l'intérieur de l'embout 28 (figure 8) pour assurer par serrage la solidarisation mutuelle de la tige 29 à lzem- bout 28, dont le prolongement 65 est pourvu à cet effet d'une fen- te longitudinale 72. Quelle que soit, à un nombre entier de demi-tours près, la position de l'écrou 66 sur le prolongement 65 de l'embout 28, la tension de la corde 14 peut être ajustée en réglant la longueur ef- fective (distance séparant l'écrou 66 du levier 12a) de la tige 29 à la valeur voulue, sans affecter le réglage de compensation thermique, par coulissement de celle-ci dans le prolongement 65 et en serrant ensuite la vis de blocage 70, dont l'extrémité s' engage dans la fente 72 et empoche toute possibilité de rotation de llé crou 66. Le réglage de compensation thermique est assuré par le choix de la position axiale de 1' écrou 66 par rapport à l'embout 28. Ce dernier présente un coefficient de dilatation thermique différent de celui de la tige 29, et le coefficient de dilatation global de la liaison formée par ces deux éléments dépend donc de la longueur effective de chacun d'eux, qui est déterminée par la position de 1 écrou 66, laquelle peut varier par pas d'un demi-tour, définis par la venue de l'un ou l'autre des alésages latéraux 68 et 69 (figure 8) au droit de la fente 72. REVEND I CAT IONS 1. Capteur de pression du genre comprenant un moyen anéroïde axialement dilatable en réponse aux variations de la pression ambiante, une corde vibrante et des moyens de transmission propres à faire varier la tension de la corde en fonction de l'élongation axiale du moyen anéroïde, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent une paire de leviers disposés de part et d'autre d'un plan de référence matérialisé par la zone équatoriale du pourtour dudit moyen anéroïde, chacun desdits leviers reliant l'une des extrémités axiales du moyen anéroïde à une extrémité correspondante de la corde vibrante, et en ce que les points d'appui respectifs desdits leviers sont constitués par les extrémités axiales d'un élément de jonction monté fixe par rapport à ladite zone équatoriale. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen anéroïde précité comprend une capsule de Vidie comportant deux flasques sensiblement symétriques hermétiquement accolés suivant une collerette médiane constituant la zone équatoriale précitée, et en ce que l'élément de jonction précité est directement fixé à ladite collerette, qui forme ainsi un bâti rigide pour les éléments du capteur. 3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est supporté par des éléments de support fixés à la collerette pré- citée. 4. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un organe d'entretien des vibrations de la corde vibrante précitée, ledit organe étant fixé à la collerette précitée. 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de jonction précité est une barre d'élasticité dont chaque extrémité est angulairement solidaire de l'un correspondant des leviers précités. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la barre d'élasticité précitée présente au voisinage de chacune de ses extrémités une portion amincie propre à définir l'axe de pivotement du levier correspondant. 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des leviers précités est associé par soudure électrique à ladite capsule anéroide, à ladite barre d'élasticité et à ladite corde vibrante. 8. Capteur selon l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce que l'axe du moyen anéroide, la corde vibrante et les deux leviers forment un quadrilatère situé dans un meme plan méridien dudit moyen anéroide. 9. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le quadrilatère précité est un rectangle. 10. Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la corde vibrante précitée est un ruban plat dont les faces sont parallèles au plan méridien précité. 11. Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ruban précité est en invar traité thermiquement de façon à présenter un coefficient de dilatation nul stable dans le temps. 12. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des deux leviers précités comporte à celle de ses extrémités qui est associée à la corde vibrante une masselotte propre à empêcher la transmission audit levier des vibrations de ladite corde. 13. Capteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune des masselottes précitées comprend deux éléments cylindriques en invar disposés de part et d'autre du levier correspondant. 14. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de réglage de tension et de compensation thermique générale, ledit dispositif comportant un premier et un second éléments de liaison de forme allongée respectivement solidaires de l'une des extrémités axiales du moyen anéroïde précité et de l'extrémité adjacente de l'un correspondant des leviers précités, lesdits premier et second éléments de liaison présentant des coefficients de dilatation thermique différents et étant mutuellement solidarisables par l'intermédiaire d'un organe de jonction dont les positions relatives respectives le long dudit premier élément de liaison et dudit second élément de liaison sont réglables indépendamment l'une de l'autre. 15. Capteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le premier élément de liaison précité comprend une région cylindrique creuse filetée dans laquelle peut être reçue une portion au moins du second élément de liaison précité, et en ce que l'organe de jonction précité comprend une région formant écrou propre à coo- pérer avec ladite région cylindrique filetée pour faire varier par rotation la position longitudinale dudit organe de jonction par rapport audit premier élément de liaison, ledit organe de jonction comportant en outre au moins un alésage latéral adapté à recevoir une vis de blocage propre à coopérer avec ledit second élément de liaison. 16. Capteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la région cylindrique creuse précitée est pourvue d'une fente lon~ gitudinale propre à permettre la pénétration de la vis de blocage précitée à l'intérieur de ladite région creuse pour assurer le serrage mutuel desdits premier et second éléments de liaison au droit de ladite vis ainsi que la solidarisation angulaire dudit organe de jonction par rapport audit premier élément de liaison. 17. Capteur selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit premier élément de liaison est lun des embouts prévus à chaque extrémité axiale du moyen anéroïde précité.