Brevet FR2541535A1 — publié le 19840824

L'amplification de courants ou de tensions électriques est bien connue et pose de nombreux problèmes tels que l'élimination plus ou moins réussie des phénomènes parasites limitant les possibilités de gain, donc d'emploi (résidu de courants industriela, apparition d'harmoniques indésirables, auto-oscillationa, etc ...). La présente invention a pour but, non pas "d'amplifier directement" courant ou tension, mais d'augmenter au maximum la variation de ce courant ou de cette tension. Par "amplification directe", on entend que la nature du signal d'ontréc (soit continu, soit alternatif avec une fréquence donnée) se retrouve simplement amplifiée à la sortie. Par augmentation au maximum de la variation de courant ou de tension, on entend l'augmentation maximum des effets de ce courant ou de cette tension sans avoir à se préoccuper des gains fractionnaires, la gain total on l'absence de variation étant une constante qui peut, on particulier, être égale à l'unité. La présente invention est caractérisée par l'utilisation d'une chaîne de n amplificateurs montés en série, le signal d'entrée alternatif ou continu n'étant utilisé que comme référonce ; chaque étage d'amplification voit son gain modifié en fonction d'une charge variable dont la variation peut être provoquée - par une modification d'un champ magnétique extérieur si la charge est une inductance à variation renforcée, - par une variation de température si la charge est une thermiatance, - par une modification d'éclairement si la charge est une photo-résistance, - par une déformation mécanique si la charge est un condensateur à armatures mobiles ou déformables ou une jauge de contrainte, et d'une manière générale, par une modification de quelle que nature que ce soit si la charge utilisée en est modifiée. L'utilisation d'un seul étage de ce type serait d'un intérêt restreint, tandis que la mise en série de n étages identiques de ce type subissant chacur pour sa part les effets d'une modification commune et simultanée (champ magnétique, température, éclairement, déformation mécanique, etc..) la dite mise en série permet de répercuter étage en étage les modifications de gain apportes à chacun par les modifications extérieures communes; le bilan global de la chaîne de n amplificateurs se traduit par une variation vn (v étant la variation relative élémentaire de chaque étage). On se trouve donc en présence d'un système permettant la mise à la puissance n d'une variation quelconque. La stabilité du système dont le gain total par rapport au signal de référence peut être réduit, même à l'unité par l'utilisation entre chaque étage d'atténuateurs est assurée par ce principe même, principe qui exclut la possibilité dtos- cillations spontanées ou d'amplification da signaux parasites; en effet, tout amplificateur peut se transformer spontanément en auto-oscillateur si une partie de l'énergie de sortie se trouve reportée à l'entrée dans. des conditions suffisantes de niveau et de phase (théorie de NYUIST), la limitation volontaire du gain concourt donc à se préserver de cet inconvénient. Seules les variations intéressantes s'exerçant simultanément sur chaque étage (celles du champ magnétique, de la température, de l'éclairement, d'une deformation mécanique, etc...) sont prises en considération et bénéficient, par contre, d'une amplification à la puissance n) à titre d'exem- ple l'utilisation dcune grandeur extérieure telle qu'un champ magnétique stexercera sur le paramètre extérieur qui, dans ce cas, est une self à variation renforcée, soit céparément sur chaque étage par l'emploi éventuel d'un aimant individuel qui s'approchera de chaque self à l'aide d'une commande mécanique unique, soit d'une manière commune -en regroupant toutes les self en un seul lieu et en approchant un unique aimant de l'ensemble des selfs. I1 faut noter que la mesure de grandeur fixe est possible en valeur absolue: il suffit d'étalonner l'appareil à partir de son point de repos, ctest à dire en l'absence d'un quelconque effet sur ses éléments sensibles. I1 est bien entendu que dans le cas de charges réactives il y a lieu d'exercer une compensation en fréquence au niveau de chaque étage afin d'éviter l'amplification démesurée des harmoniques indésirables. Le schéma Joint explique aisément le fonctionnement. Chaque étage est constitué. dtun amplificateur (A) dont la charge est constitué d'un élément (3) (self à variation renforcée, thermistance, capacité variable, photo-résistanca, etc...) et d'un atténuateur formé des éléments (1) et (2) qui aont des résistances dans le cas général, mais qui peuvent être remplacées par des éléments réactifs dans le cas où une compensation en fréquence se révélerait nécessaire comme il a été indiqué précédemment. Le calcul d'un étage d'amplification, quel que soit le type de charge utilisée (amplificateur opérationel, résistances et capacités nécessaires) est classique, c'est à dire qu'il suffit de respecter le gain au repos que lton s'est fixé pour l'étage. L'avantage principal est d'améliorer la sensibilité spé civique et globale dans d'énormes proportions sans que évi demment la sensibilité aux autres phénomènes augmente dans les mêmes proportions; un autre avantage réside dans le fait qu'après étalonnage la mesure de grandeurs continues est possible avec le même appareil utilisé pour l'étude des variations minimes. Un autre exemple ost constitué par l'emploi de thermomètres ultra-sensibles. soit à des variations qui peuvent être faiblss et très rapides, soit après étalonnage à la mesure d'une température fixe qui est alors connue. L'intérêt industriel est donc évident, soit qu'il s'agisse de détecter des variations très faibles ou de faire une mesure absolue après étalonnage, soit encore d'utiliser le dispositif comme multiplicateur analogique (le gain relatif final étant, en effet, le produit des gains relatifs de chaque étage). R E V E N D I C A T I O N S I- Système permettant la "mise à la puissance n" des variations d'un paramètre. extérieur tel que thermistance, self à variation renforcée, capacité variable, photo-résistance, etc... caractérisé par l'emploi d'une amplification à n étages dont le gain à chaque étage varie en fonction d'une grandeur extérieure de même nature. Il Système permettant la "mise à la puissance n" des variations d'un paramètre extérieur tel que thermistancet self à variation renforcée, capacité variable, photo-résistance, etc... suivant la revendication I, caractérisé par la limitation volontaire du gain absolu de chaque étage, par exemple à 1 (un) afin d'éviter toute oscillation parasite. Système permettant la "mise à la puissance n" des variations d'un paramètre extérieur tel que thermistance, self à variation renforcée, capacité variable, photo-résistance, etc... suivant la revendication I > caractérisé par l'utilisation d'une grandeur extérieure s'exerçant soit séparément, soit d'une manière commune sur chaque étage d'une façon pratiquement identique. Iv Système permettant la "mise à la puissance n" des variations d'un paramètre extérieur tel que thermistance self à variation renforcée, capacité variable, photo-résistançe, etc... suivant la revendication It caractérisé à l'entrée soit d'un générateur à courant alternatif suivi d'étages d'amplification adaptés pour des utilisations telles que self à variation renforcée, capacité variable, soit d'une simple polarisation suivie d'étages d'amplification à courant continu pour des utilisations telles que thermistance et photo-résistance. V- Sy@tèma permettant la "mise à la puissance n" des variations d'un paramètre extérieur constitue spécifiquement d une aelf à variation renforcée suivant la revendication I, caractérisé par l'emploi d'atténuateurs compensés en fréquence. VI- Tout appareil incluant totalement ou partiellement un système dont le but est d'améliorer la variation d'une gran deur électrique ou magnétique et comprenant un moyen d'amplifi- cation, un moyen de détaction sensible à la grandeur considérée, lui atténuateur calculé d'une manière classique pour que le ai.n unitaire au repos soit déterminé.