Brevet FR2470361A1 — publié le 19810529

La présente invention est relative à un appareil de me sure pour determiner la flèche d'une bande de tôle ferromagnetiqu en mouvement dans un récépient à liquide, comportant, entre le fond du récépient et la bande de tôle, une bobine d'induction reliée à un réseau d'alimentation et disposée dans une enveloppe non ferromagnétique, étanche au liquide. Dans des appareils de mesure connus de ce genre, on ti parti soit de la variation de l'inductance de la bobine d'induction, soit de la variation de la saturation du noyau de la bobine à l'approche d'une bande ferromagnétique, pour tirer une conclusion quant à la distance entre la bobine et la bande et donc quani à la flèche. Ainsi, par exemple, on relie la bobine d'induction, par l'intermédiaire d'un montage électrique en pont, à une inductance de comparaison, de sorte qu'à mesure que l'inductance varie par suite de l'approche de la bande, la tension tirée de la diagonale du pont varie.Par ronséquent, la tension du pont peut être prise comme mesure de la distance entre la bande et la bobine et être rendue disponible en tant que valeur mesurée pour la régulation de la flèche. Si l'on veut tirer parti de la saturation du noyau, on munit la bobine d'induction d'un enroulement à courant alternatif et d'un enroulement à courant continu, le champ de courant continu étant également influencé par la bande. La saturation du noyau de la bobine, dépendant essentiellement du champ de courant continu, se répercute sur la tension de l'enroulement à courant alternatif par suite de l'impédance qui dépend de la saturation, ce qui fait que l'on obtiendrait la variation désirée de la tension de la bobine d'induction en fonction de la distance de la bande. L'.inconvénient de ces appareils de mesure connus est surtout que l'étendue de mesure possible est tres limitée, de sorte qu'il faut à priori prévoir pour la bande une régulation précise de fleche, qui est relativement coûteuse. En outre, il faut constater une plus grande sensibilité aux perturbations. L'invention a donc pour but d'éviter ces inconvénients et de donner à un appareil -de mesure inductif du genre défini plus haut une constitution telle que la sensibilité aux perturbations puisse être notablement diminuee et que la sensibilité de mesure et l'étendue de mesure de l'appareil puissent être notablement accrues. Selon l'invention, le problème posé est résolu par le fait que la bobine d'induction est disposée, en tant que bobine d'excitation pure, perpendiculairement à la surface de la bande et qu'à une certaine distance de la bobine d'excitation est prévue, dans l'enveloppe, une bobine de mesure placée parallèlement à la surface de la bande et constituant un transmetteur de valeur mesurée. La disposition speciale de la bobine d'excitation et de la bobine de mesure a tout d'abord pour effet qu'en l'absence d'une bande ferromagnétique les deux bobines sont largement décou plées. Seulement lorsque le champ de la bobine d'excitation est distordu en fonction de l'approche d'une bande ferromagnétique, une tension de mesure suffisante est induite dans la bobine de mesure, de sorte que la disposition spéciale de l'appareil de mesure permet d'assurer une augmentation notable de la sensibilité. En outre, la disposition de la bobine d'excitation perpendiculairement à la bande de tôle permet de bien tirer parti du champ ma gnetique de la bobine d'excitation parce qu'une grande partie du champ pénètre dans la bande et peut donc servir de champ utile. Bien entendu, la bande de tôle ferromagnétique n'influence par seulement le champ de la bobine d'excitation, mais aussi la structure du récipient si celui-ci est formé d'un matériau ferromagnétique. Par suite, par l'intermédiaire de la structure en fer du récipent, on obtient entre les bobines d'excitation et de mesure un couplage de base dont la' grandeur est déterminée par la distance entre la structure en fer et les bobines. En outre, la distance entre les deux bobines a aussi une importance.Etant donné que la tension induite dans la bobine de mesure change de phase en fonction de la distance entre la bobine et les matériaux ferromagnétiques et que la bande de tôle ferromagnétique et la structure en fer du récipent sont situés de part et d'autre de la bobine de mesure, il se produit, par la bande de tôle, un effet de shunt agissant en sens opposé au couplage par la structure en fer du récipient. Par suite, selon la distance entre la bande de tôle et la bobine de mesure, c'est le couplage par la structure en fer du récipient ou le couplage par la bande de tôle qui prédomine, étant donne que la distance entre la bobine de mesure et la structure en fer du récipient est donnée et constante. Ainsi, la tension de mesure induite dans la bobine de mesure n'est pas une fonction linéaire de la distance à la bande de tôle et, etant donné l'effet de court-circuit, sa variation, en fonction de la distance entre bobine de mesure et bande de tôle, presente un maximum et un minimum prononcés. Ainsi la variation de la tension induite en fonction de la distance de la bande de tôle présente deux branches dont l'une ou l'autre est utilisée selon 1 'étendue de mesure dont on a besoin, la branche inutilisée étant simultanément supprimée. Par suite, l'étendue de mesure possible est d'autant plus grande. Selon un mode d'exécution de l'invention, un condensateur est branché en série avec la bobine d'excitation et un autre en parallèle à la bobine de mesure et les deux circuits oscillants ainsi obtenus sont accordés ou peuvent être accordés entre eux; on obtient alors une sélectivité de fréquence, ce qui permet de supprimer des influences perturbatrices. En outre, grâce à ces mesures, on obtient une energie relativement faible pour la constitution du champ nécessaire. Si la bobine d'excitation est alimentée par une fréquence de résonance appropriée, par l'intermédiaire d'un oscillateur, on peut se passer de l'amplificateur de puissance, nécessaire autrement.Etant donné que la bobine d'excitation a seule pour rôle d'engendrer un champ approprié, on peut aussi, en ce qui concerne ses dimensions géométriques, la matière de son noyau et son mode d'enroulement, lui donner une conception orientée sur ce rôle. Pour cette raison, elle forme aussi, avec le condensateur adjoint, un circuit oscillant en série. De façon correspondante, on optimise la bobine de mesurE en fonction de la tension induite et on la réunit au condensateur adjoint, en un circuit oscillant en parallèle. Pour pouvoir assurer dans chaque cas les conditions les plus avantageuses, la distance entre bobine d'excitation et bobine de mesure peut aussi être réglable. Enfin, en vue d'un couplage particulièrement bon à la bande ferromaçnetique, on peut~ munir les bobines d'un noyeau de fer. Un exemple dexécution de l'objet de l'invention est représenté schématiquement par les dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un bain décapant destiné à une bande de tôle ferromagnétique qui passe de façon continue; La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de l'enveloppe logeant l'appareil de mesure- servant à déterminer la flèche de la bande, et La figure 3 est un schéma par blocs de l'appareil de mesure fondamental. La bande de tôle ferromagnétique 1 qu'il s'agit de traiter en continu passe entre un entraînement à rouleaux d'entrée 2 et un entraînement à rouleaux de sortie de meme constitution, non représenté, en traversant un récipient à liquide 3, en plusieurs tronçons 4 et la bande 1 pend dans le bain entre les points où elle s'appuie contre les parois intermédiaires 5. Pour la détermination de cette flèche est prévu, au moins dans un tron çon 4, un appareil de mesure essentiellement forme d'une bobine d'excitation 6 et d'une bobine de mesure 7 qui sont logées dans un tube 8 en céramique qui sert d'enveloppe et les protège du bain décapant.Pour assurer un bon couplage entre le champ magnétique engendre par la bobine d'excitatio-n 6 et la bande de tôle ferromagnétique 1, la bobine d'excitation 6 est disposée perpendiculairement à la surface de la bande comme on peut lavoir nettement par la figure 2 . Toutefois, la bobine de mesure 7 est placée parallelement à la surface de la bande, donc perpendiculairement à la bobine d'excitation 6, ce qui signifie que les deux bobines 6 et 7 sont largement découplées lorsqu'il ne se produit pas de distorsion du champ par des pièces ferromagnétiques. Toutefois, une telle influence est obligatoirement exercée sur le champ de la bobine d'excitation 6 par le fond ferromagnetique 9 du récipient, de sorte que, de façon usuelle, il se produit un couplage fondamental.La distorsion de champ causée par la bande de tôle ferromagnétique 1 cause un couplage supplémentaire et ces couplages par la bande 1 et par le fond 9 du récipient ont des effets opposés. Etant donné que la distance entre la bobine de mesure 7 et le fond 9 du récipient est donnee et invariable, on peut, d'apres la tension induite dans la bobine de mesure 7, tirer une conclusion sur la distance entre la bobine de mesure 7 et la bande de tôle 1. Si, comme indiqué dans l'exemple d'exécution, le tube 8 en céramique comportant la disposition de mesure est disposé transversalement à la direction de passage de la bande de tôle 1, il faut faire en sorte que la bobine de mesure 7 soit encore couverte par la bande de tôle 1. Etant donné que des largeurs dif ferentes de la bande ont des effets sur la tension de mesure induite, on peut appliquer à la tension de mesure une tension correc tri ce dépendant de la largeur de la bande.Si la bobine de mesure 7 est disposée transversalement à la direction longitudinale de 1 bande, il faut que sa distance à la bobine d'excitation 6 soit au grande que possible.Pour permettre de régler cette distance, comma le montre la figure 2, dans le tube 8 en ceramique passe, parallé lement à l'axe, une tige filetee 10 qui coopère avec un taraudage 11 de la bobine de mesure 7, montée de manière à pouvoir coulissei axialement sur une tige de guidage 12. Il est ainsi possible de régler dans chaque cas la distance optimale. On peut ainsi assurer l'alignement de la bobine d'excitation 6 relativement à la bande de tôle 1 par une rotation à l'intérieur du tube 8 en cramique. Si toutefois l'appareil de mesure est logé dans une enveloppe située dans la direction longitudinale de la bande, il faut renoncer à ces possibilités de reglage simple; Comme le montrent les figures 1 et 2, l'appareil de mesure logé dans l'enveloppe tubulaire peut sans difficulte s'appuyer sur la maçonnerie 13 du récipient. En vue d'un meilleur couplage, les bobines 6 et 7 sont munies de noyaux de fer correspondants 14 et 15. Si l'on veut diminuer l'influence de la structure en fer du récipient 3 sur la mesure de la fleche, le récipient peut, bien entendu dans la régio de l'appareil de mesure, être construit en tôles non ferromagnétiques. toutefois, cela n'est pas absolument nécessaire. Afin de pouvoir supprimer les influences perturbatrices on complète de préférence la bobine d'excitation 6 par des condensateurs en série 16, pour former un circuit oscillant en série, et la bobine de mesure 7 par un condensateur en paralle~;e 17, pour fo un circuit oscillant en parallèle qui peut être accordé sur le cir cuit oscillant en série. A l'aide d'un condensateur commandé 18, o peut accorder exactement le circuit oscillant en parallèle sur le circuit oscillant en série. L'alimentation de la bobine d'excitation 6 est assurée selon la figure 3 par un oscillateur 19 qui, par l'intermédiaire d'un amplificateur 20, alimente en énergie le circuit oscillant en série 6, 16. Par suite de la distorsion de champ causée par la bande ferromagnétique 1, le circuit oscillant en parallèle entre la bobine de mesure 7 et le condensateur 17 est déclenché, de sorte que la tension induite dans ce circuit oscillant peut être amenée, en tant que valeur mesurée, à un amplificateur de mesure 21 et à un limiteur 22. Pour permettre de tenir compte de la largeur de la bande 1, on a prévu un dispositif de mesure de largeur 23 qui, par une séparation galvanique 24, agit sur un organe correcteur 25 dans lequel la tension correctrice, résultant de la largeur différente des bandes, est supe-rposee à la tension de mesure. Le signal de sortie de cet organe correcteur 25 correspond alors à la flèche de la bande 1 et peut servir à indiquer la flèche et à la régler. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure pour déterminer la flèche d'une bande de tôle ferromagnétique en mouvement dans un récipient à liquide , comportant, entre le fond du récipient et la bande de tôle, une bobine d'induction reliee à un réseau d'alimentation et disposée dans une enveloppe non ferromagnétique, étanche au liquide, appareil caractérisé par le fait que la bobine d'induction est disposée, en tant que bobine d'excitation pure (6), per pendiculairement à la surface de la bande et qu'à une certaine distance de la bobine d'excitation (6) est prévue, dans l'enveloppe, une bobine de mesure (7) placée parallèlement à la surface de la bande et constituant un transmetteur de valeur mesuree. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un condensateur (16) est branché en série avec la bobine d'excitation (6) et qu'un autre condensateur (17) est branché en parallele -à la bobine de mesure (7), et que les deux circuits oscillants ainsi obtenus sont accordés ou peuvent être accordes entre eux. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la bobine d'excitation (6) peut être alimentée par l'inter mediaire d'un oscillateur (19). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la distance entre la bobine d'excitation et la bobine de mesure est reglable. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la bobine d'excitation (6) et la bobine ae mesure (7) sont munies d'un noyau de fer (14, 15).