Brevet FR2475214A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne un dispositif d'étalonnage pour chaîne de mesure d'extensométrie. Elle concerne egalement un procédé d'étalonnage et une chaîne de mesure mettant en oeuvre un tel dispositif. Une chaîne de mesure d'extensométrie comprend essentiellement un pont de Wheastone dont au moins une des branches est constituée par la résistance d'une jauge de contrainte. On prélève aux bornes d'une diagonale de ce pont la variation de résistance R/R de cette résistance qui est une fonction de l'allongement de la résistance, elle-me me proportionnelle, au facteur de jauge près, à la contrainte à mesurer. Ce signal électrique est alors amplifié par tout moyen connu d'amplification. I1 est nécessaire avant chaque utilisation d'étalonner la chaîne de mesure. Pour cela on introduit une variation calibrée de résistance de valeur connue R/R et on mesure à la sortie de l'amplificateur la variation de tension qui lui fait suite. La présente invention concerne un dispositif d'étalonnage pour chaîne de mesure d'extensométrie comportant d'une part un pont de Wheastone dont les sommets sont A, B, C, D, comprenant dans au moins une de ses branches, une résistance R. de jauge de contrainte d'autre part un amplificateur destiné à amplifier le signal électrique recueilli aux bornes de la diagonale C D du pont, dite diagonale de mesure, l'autre diagonale A B de ce pont étant reliée aux bornes d'une source de tension d'alimentation, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'interruption capable de bloquer la transmission du signal vers l'amplificateur et un dispositif d'étalonnage positionné en série entre l'une des entrées de l'amplificateur et un point P commun au sommet A du pont de Wheastone et à l'une des bornes de la source d'alimentation, ce dispositif d'interruption comprenant deux contacts mobiles reliés chacun à l'une des bornes de l'amplificateur et quatre plots fixes, deux d'entre eux étant respectivement reliés à chacune des bornes de la diagonale C D de mesure, les deux autres étant chacun relié au potentiel zéro à travers une résistance r ; ce dispositif d'étalonnage comprenant une résistance R e et un contacteur monté en série entre l'une des bornes de l'amplificateur et ce point commun P. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - les figures 1 et 2 représentent deux variantes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Pour plus de clarté les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. La figure 1 représente un pont d'extensométrie constitué d'un pont de Wheastone 1 dont au moins une resistance R. est constituée par la résistance d'une jauge de contrainte, les autres résistances R c étant des résistances de complément. Une source d'alimentation 2 est prévue. Elle est branchée entre la diagonale AB du pont 1. Le signal utile qui est en fait la variation de résistance de la résistance R. en fonction de l'allongement de celle-ci proportionnelle, au facteur de jauge près, à la contrainte à mesurer est prélevée aux bornes de la diagonale CD du pont de Wheastone, dite diagonale de mesure. Ce signal est appliqué aux bornes d'entrée 3 et 4 d'un amplificateur 5.Un dispositif d'interruption 6 comportant des contacts mobiles 7 et 8 et des contacts fixes g, 10, 11, 12 permet soit d'appliquer le signal à cet amplificateur 5 soit d'interrompre la liaison électrique entre le pont g et l'amplificateur 5. Dans la configuration où des contacts mobiles 7 et 8 sont appliqués sur les plots 9 et 1 1 configuration correspondant à un état dit de mesure, il y a transmission du signal; en revanche dans la configuration où ces contacts mobiles 7 et 8 sont appliqués sur les plots 10 et 12 il y a interruption de celui-ci : chacune des bornes 3 et 4 de l'amplificateur étant alors conformément à l'invention reliée au potentiel zéro à travers une résistance r. Dans les dispositifs de l'art connu ces résistance r n'existent pas. La manoeuvre du dispositif d'interruption 6 déconnecte le pont de Wheastone 1 de l'amplificateur 5 ce qui permet de vérifier l'annulation de la tension de décalage à l'entrée de ce dernier, c'està-dire de vérifier son zéro. En revanche dans la présente invention ou introduit ces résistances r auxquelles on donne des valeurs bien déterminées. Un exemple de réalisation sera d'ailleurs décrit cidessous. Ceci permet alors de réaliser une étalonnage supplémentaire qui s'ajoute à la vérification du zéro susmentionnée. Outre ce premier dispositif d'interruption un second dispositif dit d'étalonnage 13 est inséré dans le circuit. Il s'agit d'un contacteur 14 et d'une résistance Re montés en série entre la borne 4 de l'amplificateur 5 et le point P commun à la borne A et à une des bornes de la source 2. Ce dispositif d'étalonnage est monté en parallèle avec une des branches du pont 1. La résistance R e se trouve alors en parallèle avec la résistance Rj. La variation ss R/R de valeur connue permet dans ces conditions de simuler une contrainte physique et d'étalonner la chaîne de mesure. Conformément à l'invention, ces deux dispositifs d'interruption et d'étalonnage coopèrent entre eux pour permettre un étalonnage pratique de la chaîne de mesure. Le procédé d'étalonnage conforme à l'invention consiste à manoeuvrer à la fois le dispositif d'interruption et le dispositif d'étalonnage On passe de la position (7-9) et (8-11) à la position (7-10) et (8-12) ce qui a pour effet de déconnecter les entrées de l'amplificateur 5 du pont de Wheastone 1 et de les relier au point zéro volt à travers les deux résistances r. Cellesci peuvent être de même valeur que celle de la résistance R. mais ce n'est pas obligatoire.Le contacteur du dispositif d'étalonnage est à son tour mis en position fermée ce qui provoque l'apparition aux bornes 3 et 4 de l'amplificateur 5 d'une tension qui est fonction de la valeur de la résistance R c et de la résistance r ainsi que de la tension d'alimentation. On obtient ainsi un étalonnage de la chaîne de mesure. I1 suffit lors de la mesure réelle d'une contrainte, de remettre les dispositifs d'interruption et d'étalonnage dans la position initiale dite de mesure. Dans le cas particulier ou tout ou partie du pont de Wheastone est situé loin de la source d'alimentation, une chute de tension existe aux bornes des fils d'alimentation. Celleti provoque une chute de la sensibilité de la chaîne de mesure. Dans ce cas, la jauge de contrainte R. est montée de manière classique comme le montre la figure 2. Une première borne de cette résistance Rj est reliée à la borne A du pont 1 au moyen d'un fil de résistance R1. La seconde borne de celte résistance Rj est reliée d'une part à la borne B de ce pont pont au moyen d'un fil de résistance R2 et d'autre part au plot Il par un fil de résistance R3. La source d'alimentation 2 est alors branchée aux bornes A et B du pont de Wheastone 1.On s'arrange pour que la longueur des fils soit rigoureusement identique donc pour que RI =R2 =R3. Une nouvelle mesure est effectuée avec un dispositif conforme à l'invention tel que précédemment décrit, inséré dans le circuit de la figure 2 à savoir la combinaison d'un dispositif d'interruption 6 et d'un dispositif d'étalonnage 13. La borne B est reliée à l'une des bornes de la source 2 d'alimentation. La borne A est reliée d'une part à l'autre borne de cette source 2 d'autre part au point P, à l'une des bornes du dispositif d'étalonnage 13 dont la seconde borne est reliée à l'une des entrées 4 de l'amplificateur 5. Le dispositif d'interruption et d'étalonnage sont mis comme dans le cas précédent en l'état opposé à l'état dit de mesure. Les valeurs respectives des résistances sont calculées pour que lors d'une manoeuvre des dispositifs d'éialonnage et d'interruption conjuguée, la première valeur d'étalonnage ainsi obtenue soit prati- quement indépendante de la valeur des résistances R1, R2, R3 donc de la longueur des fils. En revanche ia seconde valeur de l'étalonnage obtenue en manoeuvrant seulement le dispositif 13 d'étalonnage conduit à une valeur surévaluée d'un certain pourcentage déterminé en fonction précisément de la valeur de la résistance de ces fils. I1 suffit alors de tenir compte de cette surévaluation, c'est-à-dire de cz.r,parer czs deux mesures d'éLalon^age et de déterminer en fonction de ce résultat un coefficient à affecter à la mesure de la grandeur physique à mesurer. Un exemple numérique non limitatif est donné ci-dessous pour mieux faire comprendre l'invention. Soit RC = 350 Q = R3 r = 175,35 Q Re = 87 325. Dans la configuration correspondant à la figure 1, la manoeuvre du dispositif d'étalonnage 13 seulement provoque un R/R très peu différente de 4 x 10 3 et la tension à l'entrée de l'amplificateur est égale à 1/1000 de la tension d'alimentaion soit 10 mV si celle-ci est de 10 volts. La manoeuvre conjointe des dispositifs d'étalonnage 13 et d'interruption 6 va provoquer à l'entrée de l'amplificateur l'apparition d'une tension identique à la précédente soit 10 millivolts. Si l'on passe à la configuration représentée sur la figure 2 avec les mêmes paramètres mais avec en plus des fils de résistances R1 = R2 = R3 = 7 Q soit 2 % de RC (ceci correspond à environ 55 mètres de cable tels que couramment utilisé en extensométrie), la manoeuvre des dispositifs d'étalonnage 13 va provoquer une variation de tension de 10,599 mV. La manoeuvre conjointe des dispositifs d'interruption et d'étalonnage 6 et 13 va provoquer une variation de tension très peu différente de iO mV (9,9996 mV). Dans ces conditions le résultat est presque indépendant de la résistance des fils. Par contre la mesure réelle d'une contrainte physique identique à celle qui dans la configuration de la figure 1 provoquait une variation de tension de 10 mV ne va plus provoquer qu'une variation de tension de 9,8 mV. On voit qu'une désensibilisation provoquée par des fils de longueur rencontrée couramment en pratique se traduit par un AR/R simulé plus important que celui provoqué par un effet physique : ici la surévaluation est de 6 % pour une résistance des fils égale à 2 % de la résistance du pont. Or nous avons vu que la désensibilisation réelle est de 2 % environ. I1 s'ensuit que connaissant: 1") la valeur de l'étalonnage obtenue par la seule manoeuvre du dispositif d'étalonnage 13 (surévaluée avec des fils longs); 2") la valeur de l'étalonnage obtenue par la manoeuvre conjuguée des dispositifs d'étalonnage et d'interruption 13 et de 6: pratiquement indifférente à la longueur des fils, il suffit de rajouter à la valeur de la mesure, le tiers de l'écart entre les deux étalonnages ci-dessus pour annuler les effets de la désensibilisation. I1 s'agit ici du montage le plus utilisé à savoir : 1 jauge à 3 fils mais ceci peut être généralisé à tout montage d'extensométrie pour lequel ou détermine alors la formule de correction. L'invention s'applique notamment aux chaînes de mesure d'extensométrie. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étalonnage pour chaîne de mesure d'extensométrie comportant d'une part un pont de Wheastone dont les sommets sont A, B, C, D, comprenant dans au moins une de ses branches, une résistance R. de jauge de contrainte d'autre part un amplificateur destiné à amplifier le signal électrique recueilli aux bornes de la diagonale C D du pont, dite diagonale de mesure, l'autre diagonale AB de ce pont étant reliée aux bornes d'une source de tension d'alimentation, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'interruption capable de bloquer la transmission du signal vers l'amplificateur et un dispositif d'étalonnage positionné en série entre l'une des entrées de l'amplificateur et un point P commun au sommet A du pont de Wheastone et à l'une des bornes de la source d'alimentation ; ce dispositif d'interruption comprenant deux contacts mobiles reliés chacun à l'une des bornes de l'ampli ficateur et quatre plots fixes, deux d'entre eux 9 et 11 étant respectivement reliés à chacune des bornes de la diagonale C D de mesure, les deux autres 10 et 12 étant chacun relié au potentiel zéro à travers une résistance r; ce dispositif d'étalonnage comprenant une résistance R e et un contacteur monté en série entre l'une des bornes de l'amplificateur et ce point commun P. 2. Dispositif d'étalonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre trois fils d'égale longueur, de même résistance, l'un reliant une première extrémité de la résistance R. de la jauge au sommet A, le second reliant la seconde extrémité de la résistance R. au sommet D, le troisième reliant cette seconde extrémité de la résistance rj au plot 11 du dispositif d'interruption, le dispositif d'étalonnage étant relié entre l'une des bornes d'entrée de l'amplificateur et le point commun P. 3. Procédé d'étalonnage caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 pour fournir une première valeur d'étalonnage obtenue par la manceuvre conjuguée des dispositifs d'étalonnage et d'interruption. 4. Procédé d'étalonnage, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif selon l'une des revendications 1, 2, pour fournir une seconde valeur d'étalonnage obtenue par la manceuvre seule du dispositif d'étalonnage. 5. Procédé d'étalonnage selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il consiste à comparer entre elles les premières et secondes mesures d'étalonnage ainsi obtenues et à affecter d'un coefficient, fonction de cette comparaison, la mesure de la grandeur physique à mesurer. b. Appareil de mesure d'extensometrie, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'étalonnage selon l'une des revendications 1 et 2.