Brevet FR2458806A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne la détection des défauts d'homogénéité, se présentant par exemple sous forme de trous ou de variation d'épaisseur, dans une feuille de matériau diélectrique. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans le contrôle des matériaux en feuille utilisés pour la fabricatiotl de certains types de condensateurs (papiers et matériaux polymères). On sait que les propriétés électriques d'une feuille de papier sont liées à son épaisseur. Par exemple, pour un papier typique destiné à la fabrication de condensateurs, ayant une densitéde 1,2, la rigidité diélectrique en courant continu passe de 80 V/micron à 55 V/micron lorsque l'épaisseur varie de 5 microns à 30 microns. Ces variations rendent nécessaire un contrôle de l'épaisseur du papier après fabrication. De plus, le papier, ainsi d'ailleurs que les autres matériaux diélectriques en feuille, peut se-percer par endroits. I1 n'est alors plus homogène et perd localement ses caractéristiques diélectriques. L'absence de tels trous doit etre vérifiée également en fin de fabrication. La détection des trous et le contrôle d'épaisseur sont effectués actuellement par deux opérations distinctes : les trous sont détectés à l'aide d'une brosse métallique dont un fil vient en contact avec une électrode massive quand le papier interposé présente un trou ; l'épaisseur est classiquement mesurée par absorption de rayonnements B. La présente invention vise notamment à fournir un procédé de détection d'inhomogénéitésse pretant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce que la détection des trous et le contrôle d'épaisseur peuvent s'effectuer en une seule opération. Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé de détection d'inhomogénéiti dans une feuille de matériau diélectrique, caractérisé en ce qu'on fait circuler ladite feuille sur un support qui lui donne une courbure faible ou nulle sous une électrode filaire sensiblement parallèle au support et transversale à la direction de défilement, en ce qu'on établit entre support et électrode une différence de potentiel de création d'un courant par effet couronne et en ce qu'on détecte le courant de décharge couronne. On voit que le procédé utilise la conduction qui s'établit à travers le matériau diélectrique lorsque celui-ci est soumis à une décharge couronne, dont on sait qu'elle est constituée par une décharge à haute tension en milieu gazeux entre des électrodes présentant une grande différence de rayon de courbure. Pour détecter les inhomugcnéités constituées par des trous de la feuille, on constitue avantageusement le support par une barrette de contre-électrodes alignées parallèlement à l'électrode filaire, reliées par des résistances individuelles à un circuit de retour de courant, et on détecte le passage d'un courant anormalement élevé à travers l'une quelconque des résistances. Quant à la mesure d'épaisseur, elle peut s'effectuer en interposant, entre une contre-électrode unique constituant le support et le circuit de retour, un appareil de mesure de courant ; elle peut également s'effectuer, en combinaison avec la détection de trous, en mesurant le courant total qui traverse l'ensemble des contre-électrodes élémentaires alignées. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel - la figure 1 est un schéma de principe montrant la disposition relative d'organes permettant de mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention - la figure 2 montre l'allure des courbes de variation du courant I en fonction de la tension V0 dans le circuit de la figure 1, une fois apparu l'effet couronne en l'absence de feuille diélectrique (courbe A) en présence d'une feuille (courbe B) et en présence de deux feuilles superposées (courbe C). - la figure 3 montre l'allure de la variation du courant I dû à l'effet couronne en fonction de l'épaisseur e de matériau diélectrique interposé entre l'électrode et la contre-électrode ; - la figure 4 est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention permettant simultanément de mesurer l'épaisseur d'une feuille de matériau diélectrique et de détecter la présence de trous dans la feuille. Le montage illustré en figure 1 comprend un système de deux électrodes présentant des rayons de courbure très diffé rents. L'une des électrodes, 10, est constituée par un fil de faible diamètre, "l'autre, par une contre-électrode 11 plane ou de grand rayon de courbure, portant la feuille 12 de matériau à contrôler, qu'on supposera par la suite etre du papier. Un générateur haute tension 13 porte, par l'intermédiaire d'une résistance R de limitation de courant, l'électrode 10 à un potentiel Vg par rapport à la contre-électrode li Le potentiel V0 est choisi pour provoquer l'apparition d'une décharge couronne, dont l'intensité doit rester suffisamment faible pour ne pas endommager le papier. La figure 2 montre que, meme pour des champs électriques très supérieurs à celui qui provoque l'amorçage de l'effet couronne, le papier se comporte comme un décaleur de tension, l'allure de la courbe I(Vo) étant conservée. Si le papier est localement percé, on repasse de la courbe B à la courbe A localement : le trou joue un rôle de fuite de courant et l'augmentation corrélative du courant I, mesurée à l'aide d'un appareil 14 qui peut être de constitution classique, indique la présence d'un trou. La figure 3 montre par ailleurs que le courant I mesuré par l'appareil 14 varie en fonction de l'épaisseur e du papier, à tension appliquée V0 constante. On peut donc déduire, des variations du 'courant I, les variations d'épaisseur du papier si l'on fait circuler celui-ci sur la contre-électrode 11, sous l'électrode 10. En général, on obtiendra des résultats satisfaisants en utilisant un générateur haute tension de quelques KV et une résistance Rcde quelques dizaines de Mohms, le diamètre de l'électrode filaire 10 et la distance D entre électrode 10 et contre-électrode 11 étant prévus pour qu'un courant de quelques par centimètre de longueur d'électrode circule lorsque la feuille de papier 12 est dans un état normal. Le dispositif suivant l'invention peut être prévu pour, à la fois, déceler les trous dans une feuille ou bande de papier et mesurer l'épaisseur de cette bande. I1 suffit pour cela de prévoir dans le support une série de contre-électrodes alignées, suffisamment rapprochées les unes des autres pour qu'un trou éventuel se trouve au droit d'au moins l'une d'entre elles. La mesure du courant traversant l'ensemble des contre-électrodes fournit une indication sur l'épaisseur du papier. La présence d'un trou se traduit par un accroissement local du courant au droit du trou et elle peut être décelée en mesurant le maximum de densité de courant sur les contre-électrodes. Dans le mode de réalisation montré schématiquement en figure 4 (où les-éléments correspondant à ceux déjà montrés en figure 1 portent le même numéro dc référence), la bande de papier à contrôler est mise en déplacement sur le support 11, transversalement au plan de la figure. Au-dessous de l'électrode 10 sont prévues une série de contre-électrodes 15 rapprochées, alingées transversalement au sens de circulation et dont seules quelques unes sont représentées. Le courant total traversant l'ensemble des contreélectrodes 15 et se refermant à la masse est déterminé par un circuit qui comporte un organe de mesure et éventuellement d'enregistrement. Sur la figure 4, il comprend un amplificateur opérationnel 16 qui attaque un enregistreur 17. Le circuit de mesure du maximum de densité de courant comprend, dans le cas de la figure 4, un circuit de mesure de la tension maximum parmi toutes celles aui règnent aux bornes d'une impédance r'de valeur élevée (quelques mégohms) intercalée entre les contre-électrodes et le circuit de mesure du courant total. Toutes les contre-électrodes sont reliées par des diodes respectives 18 à un organe de mesure qui peut etre un voltmètre 19 (en tirets sur la figure 4) ou un circuit d'alarme comprenant un amplificateur opérationnel 20 et un circuit de mise en forme, tel qu'une bascule de Schmitt. On voit que le voltmètre 19 ou le circuit d'alarme détecte la tension qui apparait aux bornes de la résistance R qui débite le plus.Le voltmètre 19 ou le circuit 20, 21 peut avoir une consommation négligeable par rapport au courant qui circule dans le circuit de mesure du courant total pour ne pas troubler la mesure d'épaisseur. On voit que la tension mesurée est faible si la répartition de courant est uniforme. Elle augmente notablement dès qu'une des contre-électrodes débite un courant important par suite de la présence d'un trou dans le papier. L'ensemble des composants peut etre constitué par des organes classiques d'électronique : le système de contreélectrodes peut etre réalisé en utilisant la tranche métallisée d'une carte de circuit imprimé qui sert elle-même de support pour les composants (résistancesr, diodesl8 et éventuellement boitier d'amplificateur et circuit de mise en forme). L'invention ne se limite évidemment pas au mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple et il doit etre entendu que la portée du présent brevet s'étend à toutes variantes restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de défaut d'homogénéité dans une feuille de matériau diélectrique, caractérisé en ce qu'on fait circuler ladite feuille sur un support qui lui donne une courbure faible ou nulle sous une électrode filaire sensiblement parallèle au support et transversale à'la direction de défilement, en ce qu'on établit entre support et électrode une différence de potentiel de création d'un courant par effet couronne et en ce qu'on détecte le courant de décharge couronne. 2. Dispositif de détection de défaut d'homogénéité dans une feuille de matériau diélectrique, comprenant un support destiné à recevoir la feuille, une électrode filaire sensiblement parallèle au support, de courbure très supérieure à celle donnée à la feuille par le support, des moyens pour établir, entre support et électrode, une différence de potentiel de création d'un courant par effet couronne à travers la feuille et des moyens de détection du courant de décharge couronne. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le support comporte une barrette de contre-électrodes alignées parallèlement à l'électrpde filaire, reliées par des résistances individuelles à un circuit de retour de courant dans lequel sont placés les moyens de mesure de courant. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par des moyens pour mesurer la tension la plus élevée parmi celles qui règnent aux bornes desdites résistances. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de tension comportent un amplificateur opérationnel suivi d'un circuit de mise en forme ou de comparaison, tel qu'une bascule de Schmitt. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, comprenant des moyens pour faire défiler la feuille transversalement à l'électrode filaire et des moyens pour mesurer les variations de courant dans ledit circuit de retour. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit support est constitué par la tranche métallisée d'une carte de circuit imprimé qui porte les autres composants.