Brevet FR2545221A1 — publié le 19841102

CAPTEUR DE DONNEES PAR COURANT DE FOUCAULT, ET ENSEMBLE DE CONTROLE DE RESISTIVITE MUNI D'UN TEL CAPTEUR La présente invention concerne un capteur de données par courant de Foucault dans un élément métallique et un ensemble de contrôle de résistivité de cet élément métallique, muni d'un tel capteur. Un capteur connu de données dans un élément métallique par courant de Foucault comprend habituellement une bobine électrique qui, alimentée en courant alternatif à haute fréquence et disposée à proximité de cet élément, crée une induction magnétique laquelle engendre dans la masse de cet élément métallique des courants induits ou courants de Foucault. Ces courants créent à leur tour une induction magnétique de sens opposé en engendrant dans cette bobine un contre-courant induit alternatif de même fréquence mais déphasé qui modifie l'impédance de cette dernière. Cette variation d'impédance est fonction de la résistivité de cet élément métallique. Un contrôle de résistivité de cet élément métallique se traduit ainsi par un contrôle de la variation d'impédance de cette bobine. Cependant I'impédlance à vide d'une bobine varie en fonction de la température. Si la température de la bobine du capteur varie au cours d'une mesure, la variation d'impédance de cette bobine est dans ce cas une résultante d'une variation de sa température et d'une variation de résistivité de l'élément métallique soumis au contrôle. Cette variation d'impédance de la bobine ne traduit pas de ce fait, directement une variation de résistivité de cet élément métallique. La présente invention ayant pour but d'éviter cet inconvénient, permet de réaliser un capteur de données par courant de Foucault qui donne directement des informations sur la résistivité d'un élément métallique soumis à la mesure, sans être perturbé dans son fonctionnement par une variation de température de sa bobine. Cette variation de température de la bobine du capteur peut résulter du fonctionnement de ce dernier ou être entraînée par une variation de température du milieu ambiant ou de cet élément métallique. L'invention a également pour objet un ensemble de contrôle de résistivité d'un élément métallique. Selon l'invention, un capteur de données dans un élément métallique par courant de Foucault, à bobine électrique alimentée en courant alternatif à haute fréquence, et disposée dans le voisinage de cet élément métallique, comprend comme bobine électrique, deux enroulements de fil métallique ayant des caractéristiques identiques, au moins en inductance, en résistance ohmique et en température, alimentés par une même source de courant alternatif à haute fréquence, disposés en montage différentiel dans un circuit de mesure, et dont l'un des enroulements joue le rôle d'une bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault, et l'autre assure une fonction de compensation d'impédance. Pour mieux faire comprendre l'invention on en décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont - la figure 1 représente une vue schématique et partielle d'un capteur de données dans un élément métallique filiforme, par courant de Foucault, réalisé selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique d'un circuit électrique d'un ensemble de contrôle de résistivité d'un élément métallique filiforme muni d'un capteur de données de la figure 1. Dans une fabrication d'un élément métallique tel qu'un fil métallique, par exemple, un conducteur en alliage d'aluminium destiné notamment au transport de iténergie électrique, il est souvent nécessaire de soumettre ce fil à un traitement thermique ou trempe pour améliorer ses caractéristiques mécaniques et électriques. Un contrôle de traitement thermique ou trempe se traduit selon l'invention par une vérification de la résistivité du fil, obtenu par ce traitement. Cette vérification permet également une éven tuelle correction des paramètres de ce traitement thermique ou trempe en vue de ramener cette résistivité dans des valeurs limites prédéterminées. Une prise de données de résistivité sur un élément métallique se fait habituellement avec des capteurs ou sondes de mesure. Un capteur ou une sonde, appliquant le principe de mesure par courant de Foucault, comprend habituellement une bobine de fil électrique, fixée dans le voisinage de l'élément métallique soumis au contrôle et alimentée par un courant alternatif de haute fréquence fourni par un oscillateur par exemple. Lors du fonctionnement de ce capteur, il se crée une induction magnétique qui engendre dans cet élément métallique des courants induits ou courants de Foucault. Ces courants créent à leur tour une induction magnétique de sens opposé, engendrant dans la bobine du capteur un contre-courant induit alternatif de même fréquence mais déphasé, qui modifie l'impédance de cette dernière. Ces courants de Foucault sont d'autant plus intenses que le fil est bon conducteur. Autrement dit, les variations de résistivité de l'élément métallique se traduisent par une variation d'impédance de la bobine du capteur. Une mesure du changement d'impédance de cette bobine permet de connattre la résistivité de cet élément métallique. Cependant l'impédance à vide de la bobine varie en fonction de la température. Si la température de la bobine vient à varier sous l'influence dsune variation de température de cet élément métallique ou du milieu ambiant, la variation de l'impédance de la bobine ne correspond plus à la seule variation de la résistivité de cet élément métallique. Dans un contrôle de résistivitié d'un élément métallique la présente invention permet d'éviter cet inconvénient. Selon l'invention, un capteur 1 par courant de Foucault comprend deux enroulements de fil électrique, 3 et 4 et un noyau métallique 6. Les enroulements 3 et 4 ont des caractéristiques identiques au moins en résistance ohmique en inductance et en température. Ces enroulements sont disposés en montage différentiel dans un circuit de mesure, I'un joue le rôle d'une bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault et l'autre assure une fonction de compensation d'impédance. Dans un exemple de réalisation schématiquement illustré dans la figure 1 le capteur comprend deux enroulements identiques 3 et 4 et un noyau métallique 6 constitué en un alliage magnétique tel que celui commercialisé sous la désignation Mumétal. Le noyau 6 comprend un corps 5 muni sur l'une de ses moitiés et sur un de ses côtés latéraux de a'eux pôles perpendiculaires espacés, un pôle central 7 et un pôle d'extrémité 8, et sur l'autre de ses moitiés et sur son côté latéral opposé deux pôles perpendiculaires espacés, un pôle d'extrémité 9 et un pôle central 10. Le noyau 6 a ainsi la forme de deux F identiques, assemblés tête-bêche et dos à dos. Les deux enroulements de fil 3 et 4 sont réalisés d'une manière identique l'un par rapport à l'autre. Chacun de ces enroulements est ensuite monté sur une moitié du corps 5 du noyau métallique 6, dans l'espace entre deux pôles de ce dernier L'enroulement 3 est encadré par les pôles 9 et 10 du noyau 6 tandis que l'enroulement 4 est disposé entre les pôles 7 et 8 de ce noyau 6.La partie du noyau 6 constituée par les pôles 7 et 8 et l'une des moitiés du corps 5, et celle formée par les pôles 9 et 10 et la deuxième moitié du corps 5, qui sont identiques dans leur matière constituante, dans leur forme et dans leurs dimensions, contribuent à donner respectivement aux enroulements identiques 4 et 3 des caractéristiques magnétiques identiques Selon cette structure les enroulements 3 et 4 ont pratiquement dans leur fonctionnement des caractéristiques identiques, et au moins une même inductance et une même résistance ohmique. Dans un montage du capteur 1 pour une mesure sur un élément métallique filiforme ou fil 11, deux pôles 9 et 10 par exemple du noyau 6 de ce capteur 1 sont disposés dans le voisinage de cet élément métallique 1 1 dont la température est susceptible de varier Les enroulements identiques 3 et 4 du capteur 1 qui se trouvent à une même distance de cet élément métallique il subissent les mêmes influences de la température de cet élément fl en résulte que les deux enroulements 3, 4 qui sont identiques dans leurs caractéristiques, notamment en résistance ohmique et en inductance, ont leurs impédances variant de la même façon en température. Dans une réalisation d'un ensemble de contrôle de résistivité 16 d'un fil métallique 11 en cours de fabrication, cet ensemble schématiquement illustré dans la figure 2 comprend comme circuit de mesure un capteur 1, un oscillateur 2 et un pont de mesure 12. Dans cet ensemble de contrôle, les deux enroulements 3 et 4 du capteur 1, en montage différentiel forment deux des quatre branches d'un pont de mesure 12 du type pont de Wheatstone par exemple dont les deux autres branches sont constituées par des résistances à valeurs ohmiques choisies constantes 13 et 14. Dans le fonctionnement de cet ensemble, les deux enroulements 3 et 4 en montage différentiel réagissent identiquement à la variation de la température du fil 11 mais seul l'enroulement 3 encadré par les pôles 9 et 10 du noyau 6 disposées à proximité du fil Il qui a un circuit magnétique de fermeture sur ce fil et joue le rôle d'une bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault réagit également à la variation de la résistivité de ce fil et l'enroulement 4 assure seulement une fonction de compensation d'impédance.Les variations d'impédance dans les enroulements 3 et 4 provoquées par la variation de la température du fil 1 1 se compensent ainsi dans cet ensemble, seule une tension de déséquilibre résultant d'une différence de variation d'impédance des enroulements 3 et AL, et receuillie à la sortie 15 du pont 12 traduit la résistivité du fil métallique à mesurer. A l'aide du capteur 1, des variations de températures de 200C à 90"C n'entraînent pas de perturbations dans l'enregistrement de la variation de résistivité du fil métallique à contrôler 11. Selon une variante de réalisation de l'invention, pour faciliter le rangement du fil constituant les enroulements 3 et 4 sur le noyau métallique 6 lors de la constitution du capteur 1, deux guides de rangement du fil 16 et 17 représentés en traits discontinus dans la figure l sont ajoutés à ce noyau 6. Ces guides de rangement 16 et 17 ayant une forme et des dimensions identiques à celles des pôles 7, 8, 9, 10 de ce noyau 6 sont constitués en une matière amagnétique telle qu'une matière plastique et fixés perpendiculairement sur le corps 5 de ce noyau 6, dans l'alignement des pôles d'extrémité 8 et 9, pour prolonger ces dernières dans des sens opposés à ceux de leur orientation par rapport à ce corps 5 du noyau 6. Les deux guides de rangement 16 et 17 contribuent également avec les quatre pôles 7, 8, 9, 10 du noyau 6, à la protection et au maintien en position des enroulements 3 et 4 du capteur 1. REVENDICATIONS 1 Capteur de données (1) dans un élément métallique (11) par courant de Foucault, à bobine électrique, alimentée en courant alternatif à haute fréquence et disposée dans le voisinage de cet élément métallique (11), caractérisé en ce qu'il comprend, deux enroulements de fil métallique (3, 4) ayant des caractéristiques identiques, au moins en inductance, en résistance ohmique et en température, alimentés par une même source (2) de courant alternatif à haute fréquence, disposés en montage différentiel dans un circuit de mesure, et dont l'un (3) des enroulements joue le rôle d'une bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault et l'autre (4) assure une fonction de compensation d'impédance. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que seul l'enroulement (3) jouant le rôle de bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault dans un élément métallique (ll) comprend un circuit magnétique se fermant sur cet élément métallique. 3. Capteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un noyau métallique (6) muni, sur l'une des moitiés et l'un des côtés latéraux de son corps (5), de deux pôles perpendiculaires espacés, un pôle central (7) et un pale d'extrémité (8), et sur l'autre moitié et le côté latéral opposé de ce corps (5), de deux pôles perpendiculaires espacés, un pôle d'extrémité (9) et un pôle central tel0), et d'autre part deux enroulements identiques de fil (3 et 4) montés chacun sur une des moities du corps (5) de ce noyau (6), entre un pôle central (7, 10) et un pôle d'extrémité (8, 9) de ce dernier 4.Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau métallique (6) est réalisé en un alliage magnétique. 5. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux guides de rangement du fil (16, 17) en une matière amagnétique, ayant une forme et des dimensions identiques à celle des pôles (7, , 9, $, 10) du noyau (6), fixés perpendiculairement sur le corps (5) de ce noyau, dans le prolongement des pôles d'extrémité (8, 9) de ce dernier, du côté de ce corps (5) opposé à celui de ces pôles d'extrémités 6. Ensemble de contrôle dè résistivité électrique d'un élément métallique filiforme (Il), caractérisé en ce qugil comprend un capteur de données (1) selon l'une des revendications 1 à 42 dont les deux enroulements identiques de fil (3, 4) en montage différentiel forment les deux branches d'un pont de mesure (12) à quatre branches du type pont de Wheatstone, alimenté en courant alternatif à haute fréquence par un oscillateur (2), les deux autres branches de ce pont de mesure étant constituées par des résistances (13, 14) à valeurs ohmiques choisies constantes.