Brevet FR2477284A1 — publié le 19810904

Différents modèles d'instruments de transmission des résultats de mesures sont connus, par exemple pour mesurer la pression de l'eau d'imprégnation d'un sol à des fins géotechniques. Un type connu d'appareil de mesure de pression d'eau d'imprégnation est pourvu d'un diaphragme, dont une face est soumise à la pression d'eau à mesurer, tandis que, sur la face opposée du diaphragme est attaché un cordon d'acier. Ce cordon est maintenu à un degré déterminé de tension et il s'étend axialement à travers un corps tubulaire qui forme une partie de la tige de l'appareil destinée à être enfoncée dans le sol. L'extrémité opposée du cordon d'acier est Sscée å l'intérieur de cette tige. Lorsque le diaphragme est poussé vers l'intérieur par la pression de l'eau, la force de tension préalable appliquée au cordon se trouve réduite. En conséquence, le cordon est moins tendu et sa fréquence propre à la vibration est diminuée. Deux électro-aimants sont prévus pour maintenir le cordon en oscillation, leurs enroulements étant connectés à un oscillateur dont la fréquence est ainsi déterminée par la fréquence propre du cordon. A l'aide de la tige, l'appareil de mesure est enfoncé dans le terrain jusqu-à l'endroit Q la pression d'eau d'imprégnation doit être mesurée. L'appareil de mesure est étalonné de manière à permettre à une pression de grandeur déterminée d'agir sur le diaphragme, après quoi on note la fréquence du cordon à cet instant. La relation entre la fréquence et la pression est ainsi obtenue sous la forme d'une courbe. Lorsque les pressions qui agissent sur chacune des faces du diaphragme sont égales, le cordon oscille à une certaine fréquence choisie comme fréquence de valeur zéro. Lorsque la pression agissant sur le diaphragme croît, cette fréquence notée diminue. Plus l'écart de grandeur entre la fréquence établie et la fréquence zéro est grand, plus est grande la pression agissant sur le diaphragme. Dans la fabrication d'appareils de mesure de pression d'eau d'imprégnation de ce genre (ainsi que de tout autre instrument de mesure et de transmission de résultats), il est désirable que leurs caractéristiques, c'est-à-dire la variation de fréquence en fonction de la grandeur mesurée, par exemple la pression, soient identiques dans touts les instruments labri; qués. Cependant, il a été prouvé que la réalisation de cette condition n'était pas possible. La raison en est que, même pour de très légères différences dans la qualité du cordon, ou du diaphragme, ou dans leur tension à l'état monté, et/ou de dimensions, il en résulte un changement de la résilience ét des caractéristiques d'oscillation des parties mobiles de l'appareil de transmission. L'invention a pour but de résoudre le problème concernant l'obtention de résultats de mesure corrects avec différents appareils de mesure et de transmission de résultat, malgré des différences de résilience et de caractéristiques d'oscillation. Pour cela l'invention proprose d'établir, dans chaque appareil de transmission individuel, l'écart par rapport à la caractéristique désirée, et de pourvoir l'appareil de moyens qui sont capables d'émission vers un appareil récepteur (placé au-dessus du niveau-du sol), qui réalise une évaluation de la valeur mesurée, mais, en plus, une évaluation du degré d'écart par rapport aux caractéristiques désirées. Dans ce but, l'appareil conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens propres à l'émis- sion également d'un signal indiquant le degré d'écart par rapport aux caractéristiques désirées dans l'appareil de transmission, si un tel écart existe, 11 appareil de réception étant constitué pour pouvoir recevoir et traiter ces deux signaux séparément. Appareil de l'invention prévu pour la mesure de pression peut également être utilise' pour la mesure de volumes. L'invention est décrite ci-après à propos d'un exemple de réalisation non limitatif, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation de la tige de mesure de l'appareil introduite dans le sol ; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle à travers un dispositif de mesure de la pression d'eau d'imprégnation, qui est monté à l'extrémité inférieure de la tige de la figure 1 la figure 3 est un diagramme de connexions électriques relatives à l'instrument de transmission incorporé dans un appareil de mesure de pression la figure 4 est un diagramme des connexions électriques relatives à un instrument récepteur disposé au-dessus du niveau du sol destiné à recevoir et exploiter les signaux émis par l'instrument de mesure et l'instrument de transmission la figure 5 montre une partie du signal relatif à la valeur mesurée ainsi que du signal relatif à l'écart des caractéristiques, ces deux signaux étant représentés par des courbes séparées la figure 6 est une représentation correspondante dans laquelle le second signal est superposé au premier, et la figure -7 est un schéma d'un appareil conforme à l'invention mais appliqué à des opérations de mesure de volumes. L'appareil de mesure de pression d'eau d'imprégnation dans les pores d'un terrain représenté dans les figures 1 et 2 contient un cordon d'acier 1 dont l'extrémité supérieure est fixée, au moyen d'une vis 5, au fond supérieur 2 d'un organe tubulaire b incorporé dans une tige 3 de l'appareil de mesure. L'extrémité inférieure du cordon 1 est fixé, au moyen d'une seconde vis de serrage 6, à un diaphragme 7 (ou encore un soufflet) disposé dans la tige 3 de manière à maintenir le cordon 1 sous une tension préalable déterminée. Un mouvement d'oscillation peut être imposé au cordon 1 au moyen de deux aimants permanents 8 et 9, qui sont fixés dans l'organe tubulaire 4. Chacun de ces aimants est entouré par un enroulement 11 et 12 respectivement, et ces enroulements sont connectés à un oscillateur 10 entraîné par une batterie électrique. La disposition adoptée est telle que, lorsque le cordon 1 est en mouvement oscillatoire, il oscille avec une certaine fréquence qui est déterminée principalement par le degré de tension du cordon. Lorsque cette tension du cordon diminue, la fréquence de l'oscillation diminue en correspondance. Le cordon est monté dans l'organe tubulaire 4 de telle manière qu'une pression appliquée axialement sur l'extrémité supérieure du cordon, ou sur le diaphragme 7, agisse pour réduire la fréquence du cordon. Cette pression est dérivée de l'eau d'imprégnation existant dans la portion de terrain examinée. Le diaphragme 7 est placé dans une chambre 13 dans l'organe tubulaire 4, et sa face inférieure est exposée à la pression existant dans l'eau contenue entre les particules d'argile ou de terre dans la partie de terrain située exactement au niveau atteint par la pointe de la tige enfoncée dans le sol. La chambre 13 est formée avec un canal axial 14, et avec des canaux 15 qui s'étendent en direction radiale et débouchent dans le canal central 14, et à travers lesquels l'eau d'imprégnation peut pénétrer dans la chambre 13. Les extrémités extérieures des canaux 15 sont recouvertes par un filtre cylindrique 16 qui s'oppose à ce que du sable et d'autres particules solides soient entrainés par l'eau dans la chambre 13. Toute augmentation de pression d'eau enregistrée au cours de la mesure, à l'aide de l'appareil de mesure de pression inséré dans le sol, se traduit par le fait que la portion centrale du diaphragme 7 est poussée vers le haut par l'eau introduite dans la chambre 13, ce déplacement du diaphragme étant, par exemple, de quelques centièmes de millimètre. La conséquence de ce déplacement est une réduction de la force de tension du cordon 1 et par conséquent une réduction de sa fréquence d'oscillation. Plus l'accroissement de pression d'eau est grand, plus est importante la diminution de la frequence propre du cordon. Conformément à l'invention, un diviseur de fréquence de type connu 25, 26, comportant huit bornes de sorties 17 à 24 (figure 3) est connecté à loscillateur. Un fil conducteur 27, passant de préférence à l'extérieur à travers la paroi de l'organe tubulaire 4, connecte ce diviseur de tension à un instrument récepteur 28 disposé au-dessus du niveau du sol. Les bornes 17 à 24 du diviseur, auxquelles peut être appliquéun voltage, donnent la possibilité d'étalonner l'instrument de transmission de résultats. L'instrument récepteur 28 (figure 4) comprend un filtre 29 et un dispositif de mesure defréquence 30. Dans la figure 5, la courbe représentative de la fréquence mesurée est désignée par la référence 31, tandis que la référence 32 désigne la courbe représentative du signal indiquant l'écart par rapport aux caractéristiques désirées. La figure 6 montre la courbe obtenue par superposition des courbes 31 et 32. Les signaux qui sont amenés par le fil conducteur 27 sont divisés dans la filtre 29. Les signaux représentant les résultats de la mesure sont transmis par le conducteur 34, et les signaux indiquant les écarts par rapport aux caractéristiques désirées sont transmis par le fil conducteur 35 vers l'instrument récepteur 28 dans lequel les deux signaux sont interprétés et exploités. La marge opérationnelle des signaux de résultats de mesure est de préférence fl= 1000 à 2000 Hz. La marge de fréquence relative aux signaux indiquant les écarts de c-aractéristiques est f2 = 10 000 à 16 000 Hz. A l'aide du diviseur de fréquence représenté dans la 8 figure 3, on dispose de 28= 256 possibilités de couplage Le tableau ci-dessous montre que, en changeant de fréquence, différentes valeurs des signaux amenes au filtre 29 sont possibles. Tableau f2 10 000 --- 0.000 10.050 --- O.OQ1 10 100 --- 0002 10 150 --- 0.003 14 950 --- 0.098 15 000 --- 0.099 etc... Parmi les nombres de la seconde colonne du tableau ci-dessus, la valeur des deux premiers chiffres, c'est-à-dire 0.0, peut correspondre à des valeurs fixes dans la mesure de fréquence 30, tandis que les deux chiffres suivants, c'est-àdire 01, 02, 03 98 et 99, indiquent des valeurs variables. Pour réaliser l'étalonnage de l'appareil de mesure de pression, on établit l'écart par rapport à la caractéristique désirée et on donne aux interrupteurs 17 à 24 une position de réglage, en accord avec le tableau ci-dessus, correspondant à l'écart établi, après quoi on procède à l'assemblage de l'appareil de mesure de pression. Dans son interprétation des signaux provenant de l'appareil de mesure, l'instrument récepteur 28 tient compte automatiquement de l'écart de caractéristique. Ainsi il devient possible d'interpréter, à l'aide d'un seul et même instrument récepteur 28, les résultats de mesure provenant de plusieurs appareils de mesure de pression, même lorsque les caractéristiques de ces appareils diffèrent entre elles. La figure 7 est un schéma d'un dispositif destiné à la mesure de volumes. Dans l'exemple représenté, le problème est supposé être de dimensionner un conteneur 26 pour un volume de 1 litre. Une fois fabriqué, le conteneur montre savoir une capacité par exemple de 1,1 litre, la valeur étant déterminée par la position du piston mobile 37. L'appareil de mesure est alors étalonné de manière à émettre un signal indiquant la valeur de l'excès incorrect, c'est-à-dire 0,1 litre. La valeur mesurée est transmise par le fil conducteur 38, et la valeur de l'écart par rapport au volume désiré est transmise par le fil conducteur 39 à l'instrument récepteur 40 dans lequel les deux signaux sont interprétés. I1 affiche alors la relation 1.1 = 1 litre, ce 1 + 0.1 qui signifie que l'instrument 40 a tenu compte de l'écart de capacité. Des diviseurs de fréquence tels que 25, 26, sont connus en soi et sont disponibles sur le marché. I1 en est de même pour l'oscillateur 10 qui peut être un cristal de quartz ayant une périodicité de 4 MHz. - R E V E N D I C A I 0 N S - 1. Appareil de transmission de résultats de mesures, dans lequel sont incorporés des moyens pour émettre un signal représentatif de la valeur mesurée vers un instrument récepteur (30, 40), appareil caractérisé en ce que ces moyens sont prévus pour émettre également un signal indiquant la grandeur de l'écart, s'il existe, par rapport à la caractéristique désirée de l'appareil de transmission, l'instrument récepteur étant conçu pour traiter et interpréter séparément ces deux signaux. 2. Appareil suivant la revendication 1, dans lequel la valeur mesurée émise par l'instrument de transmission est dérivée sous la forme d'un signal électrique d'une certaine fréquence, caractérisée en ce que l'écart de cet instrument indicateur par rapport à la caractéristique désirée est émis sous la forme d'un signal électrique ayant une fréquence différente de la fréquence du signal représentatif de la valeur mesurée. 3. Appareil suivant la revendication 2, dans lequel est prévu un dispositif de mesure de pression agencé pour affecter un organe de mesure de force entraîné électriquement qui est couplé à un oscillateur électrique (10) lequel est monté sur l'extrémité inférieure d'une tige (3) destinée à être enfoncée dans le sol, le déplacement d'un diaphragme ou soufflet (7) commandant la fréquence de l'oscillateur par l'intermédiaire d'un cordon oscillant (1) qui est monté axialement à l'intérieur de la tige, la fréquence de ce cordon étant déterminée par la pression qui est appliquée à un instant donné sur le dispositif de mesure de pression, appareil caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour transmettre à l'instrument récepteur (30), d'une part, des signaux représentatifs de la pression mesurée, et, d'autre part, des signaux représentatifs de l'écart, s'il existe, par rapport à la caractéristique désirée, par exemple, du cordon oscillant (1).