Brevet FR2510753A1 — publié le 19830204

La présente invention concerne le secteur des thermomètres ou des capteurs de température. Les dispositifs classiques ne permettent pas des mesures précises de température en environnement très perturbé électriquement (présence de champs électriques, magnétiques, proximité de four à arc, etc.). En effet, l'indication fournie par les thermomètres basés sur la dilatation d'un liquide est faussée par le fait que l'élément thermodilatable est chauffé par le milieu ambiant (ce qui est voulu) et par l'action directe des champs électromagnétiques. Il en est de même pour les sondes de mesure utilisant des thermocquples ou des thermistances. Elles donnent aussi une indication erronée du fait des courants induits en leur sein et créateurs de pertes Joules, lesquelles constituent un apport de chaleur supplémentaire.De plus, l'introduction de ces dispositifs, qui comportent des parties métalliques,dans un champ haute fréquence ou micro-onde crée des perturbations de la distribution du champ élec- trique. Enfin, les fils de liaison, raccordant la sonde à l'indicateur de mesure, jouent le rôle d'antennes, créant ainsi des fuites électromagnétiques. Cependant certains dispositifs, étudiés dans cette optique, permettent des mesures de température en milieu. électriquement perturbé. Ils sont en général complexes du point de vue principe, réalisation et utilisation.Citons pour exemples, l'utilisation de cristaux cholestériques dont la couleur change avec la température, ou l'emploi de fibres optiques qui permettent, par le jeu de réflexions lumineuses, de déterminer la dilatation d'un liquide diélectrique, ou encore la variation de viscosité avec la température. Les capteurs basés sur ces principes ne permettent pas de réaliser des asservissements, car leur grandeur de sortie n'est pas directement un simple signal électrique. Le dispositif suivant l'frvention possède une partie (sonde de mesure proprement dite) entièrement diélectrique réalisée dans un matériau ne s"é- chauffant pas sous l'effet des champs haute fréquence. Comme le fluide thermodilatable (un gaz) est aussi sans pertes diélectriques, la sonde ne s'échauffera pas sous 1'action des champs électromagnétiques. En conséquence, les mesures ne seront pas perturbées par un champ électrique continu,haute fréquence ou micro-ondes. Le dispositif objet de l'invention est constitué d'une ampoule (1), prolongée par un capillaire !2) fermé à son autre extrémité par un mesureur de pression(3). Le roule du capillaare est d'éloigner ce COrDpOSant, perturbé par les parasites electriques d l'environre.rnent (Figure 1). La pression d l'intérieur de l'ampoule, dont le volume est supposé constant, est une fonction linéaire de la température absolue, comme le montre la loi des gaz parfaits. PV=nRT qui s'écrit dans notre cas P = k T. La température à mesurer échauffant presque uniquement l'ampoule, il faut que le volume de celle-ci (volume utile : V) soit grand devant celui formé par le capillaire et la chambre de mesure du capteur de pression (volume mort : v). En effet, le capteur et la plus grande partie du capillaire supportent la température ambiante. Des variations de celle-ci ne nuisent pas à la précision du système, car v est bien inférieur à V. Lorsque cette condition n'est pas réalisable pour une raison quelconque (miniaturisation de la partie sensible par exemple) ou lorsqu'une grande précision est demandée, il existe au moins deux solutions pour s'affranchir des variations de la température ambiante. La première consiste à utiliser un capteur de pression muni d'un système de compensation en température externe.En dosant effet de celui-ci, il est possible d'annuler l'effet de la température ambiante sur l'électronique du capteur et sur le gaz contenu dans le volume mort. Cette solution n'est valable que pour des variations lentes de la température ; les variations rapides (courant air par exemple) produisent une erreur momentannée due aux différences entre le temps de réponse du gaz et celui de l'élément thermosensible utilisé dans le circuit compensateur. L'autre solution est basée sur l'utilisation d'un capteur de pression différentiel. Chacune de ses deux extrémités est reliée à un ensemble ampoule capillaire", le système est donc symétrique. Une des ampoules sert de sonde de mesure, l'autre est maintenue à température constante : on mesure donc la différence entre une température à déterminer et une température de référence. Les volumes morts étant égaux sur chacune des entrées différentielles, leurs effets s'annulent mutuellement. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé pour toutes mesures thermiques, mais son intérêt apparaît surtqut lorsque le corps dont on veut connaitre la température est chauffé par micro-ondes, induction ou haute fréquence. Sa sortie en tension permet de l'utiliser de nombreuses façons - en mesureur de température lorsqu'il est relié à un voltmètre - en enregistreur de température s'il est connecté à une table traçante - en capteur de température s'il est inséré dans une channe d'asservissement. CAPTEUR DE TEMPERATURE NON PERTURBE PAR UN CHAMP ELECTRIQUE CONTINU HAUTE FREQUENCEOU HYPERFREQUENCE Dispositif électronique permettant de mesurer une température dans une zone où règne un fort champ électrique pouvant être continu ou alternatif, de haute ou d'hyperfréquence. Il comprend, réalisés dans un matériau diélectrique non polaire, une ampoule (1), prolongée-par un capillaire (2) relié, par son autre extrémité, à un mesureur de pression (3). La formule des gaz parfaits P V = n R T montre que la mesure de la pression du gaz contenu dans l'ampoule permet de remonter à la température de l'ampoule. L'ampoule et le capill-aire sont réalisés dans un matériau à faible pertes diélectriques et à faible coefficient de dilatation, par exemple le quartz: L'invention peut être utilisée comme sonde de mesure de température.