Brevet FR2511152A1 — publié le 19830211

La présente invention concerne un procédé d'utilisation d'un vacuomètre à conductibilité thermique de Pirani Elle concerne aussi un vacuomètre de Pirani approprié à la mise en oeuvre de ce procédé d'utili- sation. Dans les vacuomètres à conductibilité thermique de Pirani réglés, un filament est inséré dans un pont de Wheatstone La tension d'alimen- tation appliquée à ce pont est réglée de façon que la résistance et par suite la température du filament soient constantes indépendamment de la chaleur dégagée En d'autres termes, le pont est toujours équilibré Cette régulation a une constante de temps de quelques millisecondes, de sorte que les appareils réagissent très rapidement aux variations de pression. La tension appliquée au pont est une mesure de la pression, car la trans- mission thermique du filament au gaz croît avec la pression Outre un faible temps de réponse, les vacuomètres à conductibilité thermique de Pirani présentent l'avantage d'une étendue de mesure relativement grande. Par suite de ces avantages, des vacuomètres à conductibilité thermique de ce type sont utilisés de préférence pour la commande ou la surveil- lance de pressions Il est souvent nécessaire de prévoir des câbles de mesure relativement longs et différents selon les conditions locales - entre la sonde de pression (le pont de mesure avec le tube de mesure) et l'appareil d'alimentation, qui comprend notamment l'amplificateur déli- vrant la tension d'alimentation réglée du pont. Il en résulte un risque d'indication de pression faussée, car cette indication n'est pas faussée uniquement quand la résistance de ligne est faible par rapport à la résistance totale du pont de mesure. Cet inconvénient est connu et on a déjà tenté de l'éliminer en dis- posant deux lignes supplémentaires pour la mesure sous résistance élevée de la tension appliquée directement au système de mesure Un appareil- lage supplémentaire est toutefois nécessaire ainsi Cette disposition est en outre sensible aux dérangements Il est par ailleurs possible de compenser la longueur des câbles à l'aide d'un diviseur de tension dis- posé en amont de l'appareil indicateur Cette solution présente l'incon- vénient suivant: l'équilibrage ne peut ktre effectué qu'après la mise en service de l'appareil de mesure avec un câble déterminé, ce qui sup- pose la présence d'un personnel qualifié à chaque modification locale. 11152 La présente invention a pour objets un procédé d'utilisation d'un vacuomètre à conductibilité thermique de Pirani réglé et un vacuomètre approprié à la mise en oeuvre dudit procédé et dans laquel la grandeur mesurée est indépendante des résistances-de ligne et de contact. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le courant que la tension d'alimentation réglée fait circuler dans le pont est uti- lisé pour l'indication de pression Une telle grandeur mesurée est indé- pendante des résistances de ligne et de contact Cette solution ne pré- sente en outre pas les inconvénients des solutions connues précitées pour la suppression d'une indication de pression faussée. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'alimentation d'une sonde de pression, comportant au moins le tube de mesure et les composants du pont de Wheatstone et d'un amplificateur, est également assurée par le circuit d'alimentation du pont Il est ainsi possible de renoncer à un câble à quatre conducteurs séparés entre la sonde de pression et un appa- reil d'alimentation et d'indication Deux conducteurs suffisent alors pour ce cible souvent très long dans les applications de surveillance ou de commande de pression. Dans un vacuomètre de Pirani approprié à la mise en oeuvre du pro- cédé d'utilisation selon l'invention, un ampèremètre ou une résistance, à laquelle est affecté un appareil indiquant la chute de tension à ses bornes, est inséré dans la partie du circuit d'alimentation du pont située dans l'appareil d'alimentation et d'indication. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un vacuomètre de Pirani avec un amplificateur séparé; la figure 2 représente un vacuomètre de Pirani dans lequel l'amplifica- teur fait partie de la sonde de pression; et la figure 3 représente un vacuomètre de Pirani dans lequel l'amplifica- teur fait également partie de la sonde de pression et qui utilise un câble à deux conducteurs seulement. Toutes les figures très schématisées représentent chacune la sonde de pression 1 à gauche et l'appareil d'alimentation-indication 2 11152 à droite (encadré en tirets) Les deux parties sont réunies par un câble 3, de longueur variable selon l'application. Dans l'exemple de réalisation selon figure 1, la sonde de pres- sion 1 comprend le tube de mesure 4, dont l'enceinte intérieure est reliée à un récipient non représenté, dans lequel la pression doit être commandée ou surveillée par exemple. A l'intérieur du tube de mesure 4 se trouve le filament 5, inséré dans le pont de Wheatstone 6 avec les autres résistances 7, 8, 9 Les tronçons de ligne 11 et 12 situés dans la sonde de pression 1 font partie du circuit d'alimentation du pont Les tronçons de ligne 13 et 14 transmettent les fluctuations de tension du pont à l'amplificateur 15. L'amplificateur 15 (amplificateur-régulateur) fait partie de l'ap- pareil d'alimentation-indication 2 dans l'exemple de réalisation selon figure 1 C'est pourquoi le câble de liaison 3 comporte 4 conducteurs. Les tronçons de ligne 16 et 17 forment la partie du circuit d'alimenta- tion du pont située dans l'appareil d'alimentation-indication Un ampère- mètre 10 est inséré dans le tronçon de ligne 17 Des variations de pres- sion à l'intérieur du tube de mesure 4 font varier le courant qui circule dans le circuit d'alimentation du pont, est indiqué par l'ampèremètre 10 et constitue une mesure directe de la pression régnant dans le tube de mesure. L'exemple de réalisation selon figure 2 diffère de celui selon figure 1 en ce que l'amplificateur 15 fait partie de la sonde de pression 1 Il est certes plus nécessaire alors de transmettre les fluctuations de tension du pont à l'extérieur de la sonde de pression Le câble 3 est toutefois de nouveau constitué par quatre conducteurs, car l'alimentation de l'amplificateur 15 (source de tension 21) se trouve dans l'appareil d'alimentation-indication La source de tension 21 est reliée à l'amplifi- cateur 15 par le câble 3 et les tronçons de ligne 22 et 23 Une autre différence par rapport à la figure 1 réside dans le remplacement de l'ampèremètre 10 par la résistance 18 avec un voltmètre 19 en dérivation. L'appareil 19 indique la chute de tension aux bornes de la résistance 18. Cette indication correspond également au courant circulant dans Le tron- Con de ligne 17 et peut donc servir de mesure de la pression. Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, l'amplificateur 15 fait également partie de la sonde de pression 1 Afin de pouvoir utiliser un câble de liaison 3 à deux conducteurs seulement, des parties au moins du circuit d'alimentation du pont et du circuit d'alimentation sont iden- tiques. Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, l'appareil d'alimenta- tion-indication 2 contient un circuit 25 dans lequel sont insérées la résistance 18 et la source de tension d'alimentation 21 Ce circuit se prolonge dans la sonde de pression 1 par les tronçons de ligne 26 et 27. Ces derniers sont shuntés par un stabilisateur de tension 28, dont la sortie est reliée par le tronçon de ligne 29 à l'amplificateur 15 et lui délivre une tension constante. L'exemple de réalisation selon figure 3 comprend en outre un tran- sistor 31 inséré dans le circuit d'alimentation du pont et dont la base est reliée par la ligne 32 à la sortie de l'amplificateur 15 Le transistor 31 constitue la résistance variable dans le circuit d'alimentation du pont, permettant l'équilibrage permanent du pont de Wheatstone 6 Les fluctuations de courant que des pressions différentes à l'intérieur du tube de mesure 4 font apparaître dans le circuit d'alimentation du pont, constitué par les tronçons de ligne 25, 26 et 27, produisent des chutes de tension diffé- rentes aux bornes de la résistance 18, de sorte que la pression désirée peut être lue sur l'indicateur 19 Ce dernier peut évidemment être remplacé par. des moyens électroniques produisant des commandes ou régulations quelconques. Dans l'exemple de réalisation selon figure 3, le circuit d'alimen- tation du pont contient en outre des barrières de protection 33 et 34, qui font également partie de la sonde de pression 1 Elles assurent une protection contre l'explosion de la sonde de pression en service Ces élé- mènts de protection peuvent être constitués par exemple par des diodes Zener qui ont la propriété de limiter vers le haut d'éventuelles fluctu- ations de puissance, produisant des étincelles Il est également possible de monter ces éléments de protection 33 et 34 dans la partie du circuit d'alimentation du pont extérieure à la sonde de pression 1, soit par exemple dans l'appareil 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non'limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 11152 Revendications 1 Procédé d'utilisation d'un vacuomètre à conductibilité thermique de Pirani, comportant un filament placé dans un pont et une régulation de la tension d'alimentation du pont telle que la résistance et par suite la température du filament sont constantes, indépendamment de la chaleur dégagée (vacuomètre de Pirani réglé), ledit procédé étant caractérisé par l'utilisation du courant que la tension d'alimentation réglée fait circu- ler dans le circuit d'alimentation du pont comme mesure pour l'indication de la pressio'. 2 Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation d'une sonde de pression, comportant au moins le tube de mesure et les com- posants du pont de Wheatstone et d'un amplificateur, est également assurée par le circuit d'alimentation du pont. 3 Vacuomètre de Pirani approprié à la mise en oeuvre du procédé de l'utilisation selon une des revendications 1 ou 2, comprenant une sonde de pression et un appareil d'alimentation-indication, et caractérisé en ce qu'une résistance, à laquelle est affecté un appareil indiquant la chute de tension à ses bornes, est insérée dans la partie du circuit d'alimen- tation du pont située dans l'appareil d'alimentation-indication. 4 Vacuomètre selon revendication 3, caractérisé en ce que la sonde de pression contientde façon connue les composants du pont de Wheatstone, y compris le tube de mesure, et en outre les composants d'un amplificateur. Vacuomètre selon revendication 4 pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 2, caractérisé en ce que la sonde de pression contient des moyens électroniques qui maintiennent constante la tension d'alimenta- tion de l'amplificateur. 6 Vacuomètre selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la sortie de l'amplificateur est reliée à la base d'un transistor inséré dans le circuit d'alimentation du pont. 7 Vacuomètre selon une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que des barrières de protection sont insérées dans le circuit d'ali- mentation du pont.