Brevet FR2388279A1 — publié le 19781117

L'invention a pour objet un procédé et un appareil pour la mesure à distance de l'intensité d'un courant électrique. Il est quelquefois souhaitable d'effectuer la mesure d'un courant électrique en un poste de mesure distant du conducteur où circule le courant et sans que la mesure fasse appel à une liaison électrique entre le poste de mesure et ledit conducteur. C'est le cas, par exemple, où le conducteur peut être à un potentiel électrique très différent de celui du poste de mesure. L'invention applique à cet égard un dispositif conducteur de lumière tel qu'un faisceau de fibres optiques pour la transmission au poste de mesure, un transducteur opto-électrique étant prévu à l'une et à l'autre extrémité dudit conducteur. L'invention est caractérisée en ce qu'un tube à décharge lumineuse, comme un tube à néon, est alimenté à partir du courant électrique avec intervention d'un circuit à résistance et capacité de sorte que la fréquence des décharges lumineuses du tube traduit l'intensité du courant électrique. Les impulsions lumineuses trans mises par le conducteur de lumière sont, l'autre extrémité de celui-ci, transformées en impulsions électriques par le transducteur et la fréquence des impulsions électriques est caractéristique du courant à mesurer. La mesure de la fréquence a alors un caractère digital qui la rend indépendante des variations éventuelles des conditions de transmission de la lumière dans le conducteur de lumière. L'invention est également caractérisée par l'application d'un tel procédé à la mesure dun courant circulant dans un conducteur électrique faisant partie d'un circuit ouvert :la présence du tube à décharge lumineuse dans le circuit ne perturbe pas alors le phénomène qui donne naissance à la circulation dudit courant. Elle trouve une utilisation avantageuse pour l'étude de phénomènes faisant intervenir des courants d'ionisation obtenus par effet de pointe, ou effet corona, la ou les pointe(s) faisant partie d'un circuit dans lequel est interposé le tube à décharge lumineuse. L'invention concerne aussi un procédé pour la mesure d'un champ électrique et elle consiste alors à plonger dans ledit champ une pointe conductrice faisant partie d'un circuit à résistance et capacité, ou circuit RC, et à tube à décharge lumineuse, à transmèttre à distance les impulsions lumineuses fournies par le tube à décharge, à transformer les impulsions lumineuses trans mises en impulsions électriques et à mesurer la fréquence desdites impulsions électriques. L'invention vise également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé et qui comprend un circuit RC à tube à décharge lumineuse et relié à une pointe plongée dans le champ électrique, un conducteur de lumière associé au tube à décharge lumineuse, un transducteur opto-électrique, comme une photodiode, à l'autre extrémité du conduit, et des moyens pour mesurer la fréquence des impulsions électriques fournies par la photodiode. Au poste de mesure peut Aetre présent un moyen de signalisation ou d'alarme opératoire lorsque la fréquence des impulsions électriques dépasse une valeur prédéterminée. Une telle installation est précieuse pour la surveillance de soutes à pétrole d'un navire en cours de dégazage. L'invention concerne également une réalisation suivant laquelle le tube à décharge lumineuse fait partie d'un circuit comprenant au moins une pointe d'un déperditeur de potentiel électrique du type de ceux qui sont utilisés sur les avions pour minimiser les effets de l'électricité statique. Elle permet alors l'étude du fonctionnement d'un ou plusieurs déperditeurs dans le but d'aboutir à un équipement d'efficacité maximale. On peut, de eette façon, comparer entre eux des déperditeurs de différents types, en vue de faire entre eux un choix, par exemple en fonction de l'adaptation à un avion d'un type détermine. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un appareil ; - la figure 2 est un schéma analogue, pour une application particulière ; - la figure 3 est une vue schématique pour une forme de réalisation ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 5, mais avec des éléments complémentaires ; - la figure 5 est un diagramme ; - la figure 6 est une vue schématique en coupe pour une autre application ; - la figure 7 est un diagramme ; - la figure 8 est un autre diagramme. 11 est un générateur haute tension interposé dans un circuit 12 (figure 1) et on souhaite mesurer l'intensité du courant, qui peut être faible, circulant dans ledit circuit. A cet effet, un tube à décharge lumineuse 13 est relié en des points 14 et 15 dudit circuit, eux-mêmes reliés aux armatures 16 et 17 d'un condensateur 18. Eventuellement, une résistance 19 est interposée sur le circuit 12 entre le générateur Il et un des points 14 ou 15, ou bien le rôle de résistance 19 est joué par la résistance interne du générateur 11. La valeur R de la résistance 19 et la valeur C de la capacité du condensateur 18 sont choisies pour que le tube 13 fournisse par relaxation des impulsions lumineuses comme schématisées par le diagramme que comprend la figure 1. Au tube 13 est associée l'extrémité 21 d'une fibre optique 22 dont l'autre extrémité 23 est associée à un transducteur optoélectrique 24 transformant l'énergie lumineuse en énergie électrique. La mesure de la fréquence des impulsions électriques fournies par le transducteur 24 donne une information sur l'intensité du courant du circuit 12. On se réfère maintenant à la figure 2. Le générateur haute tension 31 fait partie d'un circuit 32, ouvert, qui comprend un moyen 33 pour engendrer un champ électrique H par sa liaison à la sortie 34 du générateur 31, l'autre sortie 35 étant mise à la masse 36 par un conducteur 37. Dans le champ électrique H est plongée une pointe métallique 38 reliée par un conducteur 39 à une électrode 41 d'un tube à décharge lumineuse 42, comme un tube à néon, et dont l'autre électrode 43 est reliée à la masse 36 par un conducteur 44. Entre les électrodes 41 et 43 est un circuit dérivé 45 comprenant un condensateur 46.La valeur C de la capacité du condensateur 46 est choisie pour qu a partir des impulsions électriques produites dans le circuit 39 par effet de pointe et comme schématisées par t sur le diagramme associé à la figure 2, l'inté- gration de l'énergie résultant de la présence du condensateur 46 qui se charge, comme sehématisé par b sur un autre diagramme associé à ladite figure, amène le tube à décharge 42 à fournir des impulsions lumineuses comme montré en m, la période T des impulsions lumineuses étant une fonction-de l'intensité i du courant circulant dans le circuit comprenant le tube à décharge 42. La pertutbation apportée par le tube à décharge 42 est ici sans importance. Au tube à décharge 42 est associée l'extrémité 47 d'un conducteur de lumière 48 dont l'autre extrémité est associée à un transducteur 49, comme une photodiode, fournissant dans son circuit de sortie 50-des impulsions électriques dont la fréquence est une mesure du courant d'ionisation i. On se réfère maintenant à la figure 3. Une enceinte ou cuve 51 contient des aérosols chargés électriquement, comme schématisé en a. Une pointe 52 est plongée dans l'atmosphère de la cuve 51 et traverse la paroi 53 de celle-ci par un manchon isolant 54. Le corps 55 de la pointe 52 fait partie d'un circuit 56 comprenant un condensateur 57 et un tube à décharge 58 comme un tube à néon. Ledit circuit est contenu dans un boltier 59 traversé par l'extrémité 61 d'un conducteur optique 62 dont la tranche d'extrémité 63 est en regard du tube à néon 58.La tranche 64 de l'extrémité opposée du conducteur optique 62 est en regard d'un dispositif à photodiode 65 dont la sortie 66 est reliée à l'entrée d'un amplificateur 67. La sortie de ce dernier est reliée à- l'entrée 68 d'un circuit logique 69 relié à un dispositif d'affichage 72. Le fonctionnement d'une alarme 74 est ainsi déclenché lorsque la fréquence des impulsions électriques présentesà la sortie 66 du dispositif à~photodiode 65 dépasse une valeur prédéterminée, qui est celle à partir de laquelle le champ électrique présent à l'intérieur de la cuve 51 prendrait une valeur dangereuse et qui est affiché sur le dispositif d'affichage 72. Dans une variante, le boîtier 59 contenant le 'corpus 55 de la pointe 52, le tube à décharge 58, le circuit 56 comprenant le condensateur 57, et qui est traversé par le conducteur optique 62, n' est pas fixé à demeure sur la paroi 53 de la cuve 51, mais disposé sur le conduit d'amenée du fluide servant au remplissage ou au dégazage de la cuve, la pointe 52 étant plongée dans les aérosols. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 4, un détecteur à photodiode 81, dont la photodiode est en regard de ltextrémité du conduit de lumière 62, est suivi par un dispositif de mise eh forme 82 dont les impulsions électriques de sortie sont schématisées en d. La sortie 83 du dispositif de mise en forme 82 est appliquée à l'entre d'un compteur d'impulsions 84, dont l'entrée de remise à zéro 85 est reliée à la sortie 86 d'une base de temps 87 fournissant des impulsions de remise à zéro, comme schématisées en c, dont la période peut être ajustée par la mise en circuit de l'une ou l'autre de capacités 88.1, 88.2, 88.3 coopérant avec un organe sélecteur 89.La sortie 91 du compteur 84 actionne, par l'intermédiaire d'une bascule bi-stable 92 et d'un relais 93, un dispositif d'alarme 94'lorsque la fréquence des impulsions-d devient supérieure à la valeur prédéterminée sélectionnée par l'organe 89. L'alarme peut être sonore ou visuelle comme schématisé en 95, 96 respectivement. Un bouton 97 intervenant sur un circuit 98 relié à une porte ET 99, également reliée à la sortie 86, permet, par l'intermédiaire de la bascule 92, d'arrêter l'alarme. La figure 5 est un diagramme montrant par la ligne L la loi qui lie la fréquence de relaxation, portée en abscisses (en Hz), au courant dans le circuit comprenant le tube à décharge, porté en ordonnées (en SA). La loi est très sensiblement linéaire, la ligne L étant une droite. On se réfère maintenant à la figure 6. Sur une partie d'un corps d'avion 91, par exemple au bord de fuite d'une aile, est fixé, transversalement audit corps, un boîtier cylindrique métallique 92 maintenu dans une embase 93 solidaire du corps 91. A~ltextrémité ouverte 94 du boîtier 92 est enfoncée l'embase 95 d'une tige 96 en matériau isolant qui comporte, noyée dans sa masse, une résistance électrique 97. Une extrémité 98 de la résistance est reliée à un circuit 99, intérieur au boîtier 92, et qui comprend un condensateur 101, dont une armature 102 est reliée à la résistance 97 et l'autre armature 103 est reliée à l'électrode 104 d'un tube à néon 105. L'autre électrode 106 est reliée à un circuit 107 par rapport auquel le condensateur 101 est en dérivation. Le conducteur 108 reliant l'armature 103 à l'électrode 104 est relié électriquement par un conducteur 109 au boîtier métallique 92.L'autre extrémité 111 de la résistance 97 est reliée par un conducteur 112, noyé dans l'isolant qui constitue la tige 96, et se terminant par deux branches 113 et 114 à pointes diamétralement opposées 115 et 116 faisant saillie par rapport à une partie amincie ou collet 117 de la tige 96. Deux nervures circulaires 118 et 119 de la tige 96 dépendent du collet 117 et sont de part et d'autre des pointes 115 et 116. En regard du tube à néon 105 est l'extrémité 121 d'une macrofibre 122 conductrice de lumière, logée à l'intérieur du boîtier 92 et qui pénètre dans un connecteur optique 123 logé à l'intérieur du corps 91 de l'avion. Bedit~connecteur réalise la liaison optique entre la macrofibre 122 et l'extrémité 124 d'un faisceau de fibres optiques 125 dont la longueur peut être d'une ou même plusieurs dizaines de mètres. L'autre extrémité. 126 du faisceau est placée, par l'intermédiaire d'un connecteur optique 127, en face d'une photodiode 128 dont la sortie 129 aboutit à un ensemble de mesure. La photodiode 128 est reliée par un circuit 131 à une source d'alimentation et la sortie 129 est reliée à la masse par une résistance 132. De bons résultats ont été obtenus avec une résistance 97 de 20 à 40 MA , un condensateur 101 d'une capacité de 2200 pF, une macrofibre 122 d'un diamètre de 0,6 millimètre et d'une longueur de 60 millimètres, un faisceau de fibres optiques 125 dune longueur de 10 mètres, une source d'alimentation de la photodiode de 10 volts et une résistance 132 d'une valeur de 100 kil. La figure 7 est un diagramme, obtenu à l'oscillographe, des impulsions électriques enregistrées aux bornes de la résistance 132 dans lequel les chiffres portés en ordonnée sont en mV et ceux portés en abscisses sont en ms. La figure 8 est un diagramme analogue mais dans lequel les chiffres portés en abscisses sont en etcs. REVENDICATIONS 1. Installation pour la mesure à un poste de l'intensité d'un courant électrique circulant dans un circuit distant dudit poste et susceptible d'être à un potentiel très différent de ce dernier, caractérisée en ce qu'audit circuit sont adjoints un tube à décharge lumineuse et un circuit associé dont les caractéristiques sont choisies pour que le tube fournisse des impulsions lumineuses par relaxation à partir du courant à mesurer, un conducteur de lumière étant interposé entre ledit tube et une photodiode ou analogue que comporte le poste de mesure. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit dans lequel circule le courant mesuré est un circuit ouvert. 3. Procédé pour la mesure du courant d'ionisation résultant d'un effet de pointe ou effet corona, caractérisé en ce qu'on applique ledit courant pour alimenter un tube à décharge lumineuse mis dans une condition où il fournit des impulsions de relaxation, en ce qu'on transmet à un poste de mesure les impulsions lumineuses par un conducteur de lumière et en ce qu'on transforme audit poste les impulsions lumineuses en impulsions électriques, la fréquence desdites impulsions électriques étant caractéristique de l'intensité du courant d'ionisation. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3s caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un circuit électrique comprenant une pointe d'ionisation, un tube à dé charge lumineuse en condition de relaxation, un conducteur de lumière entre le tube à décharge et une photodiode ou analogue, ainsi que des moyens pour la mesure de la fréquence des impulsions électriques fournies par la photodiode. 5. Installation selon la revendication 4, utilisable pour la surveillance du champ électrique intérieur à une cuve de stockage de combustible liquide. 6. Installation selon la revendication 4 utilisable pour la mesure du courant d'ionisation fourni par une pointe'd'un déperditeur de potentiel électrique équipant un avion. 7. Déperditeur de potentiel électrique pour avion faisant partie d'une installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'il comprend un circuit à pointe d'ionisation et à, tube à décharge associé à un conducteur de lumière.