Brevet FR2550860A1 — publié le 19850222

'5086 O Procédé et dispositif formant montage pour effectuer des mesures de dureté par la méthode à impédance de contact La présente invention concerne un procédé pour 5 effectuer des mesures de dureté par la méthode à impédance de contact au moyen d'une barre oscillante excitée de façon à osciller avec la fréquence de résonance propre, procédé dans lequel, au cours d'un premier laps de temps, les oscillations de la barre oscillant librement et, durant un 10 second laps de temps de même durée que celle du premier, les oscillations de la barre couplée avec une pièce sont comptées et la différence entre les valeurs ainsi obtenues est transformée en une valeur de dureté correspondante. On connaît des procédés et des dispositifs dans 15 lesquels une barre magnétostrictive ou piézo-électrique, munie d'une pointe en diamant et excitée de façon à osciller, est couplée sous une charge déterminée avec une pièce La différence entre la fréquence de résonance de la barre oscillante en cas d'oscillation libre et sa fréquence 20 de résonance en cas de couplage avec la pièce est représentative de la dureté de celle-ci Le principe de cette méthode d'essai de dureté est décrit dans l'ouvrage de J et H Krautkrâmer intitulé "Werkstoffprifung mit Ultraschall", 4 ème édition, Berlin, Heidelberg, New-York: 25 Springer Verlag, 1980, pages 600 à 602. Il est en outre connu grâce au brevet allemand na 2.357 033 d'effectuer les mesures de fréquence en comptant le nombre d'oscillations se produisant à l'intérieur d'un laps de temps réglable d'une fenêtre de mesure Il s'agit 30 là de mesurer, à l'intérieur du laps de temps de la fenêtre de mesure, au moyen d'un compteur-décompteur la fréquence de la barre oscillant librement et d'emmagasiner cette fréquence dans une mémoire Ces mesures s'effectuent périodiquement plusieurs fois par seconde Lorsque la barre 35 oscillante se trouve couplée avec une pièce le compteur- décompteur est préréglé avec le contenu actuel de la mémoire Au cours d'un même laps de temps subséquent de la fenêtre de mesure sont comptées les oscillations de la fréquence de résonance se présentant alors Il en résulte 5 une différence numérique puisque la fréquence de résonance à l'état couplé est supérieure à celle à l'état d'oscillation libre Cette différence est transformée à l'aide d'une mémoire morte (ROM) en une valeur de dureté et ensuite affichée. Dans le cas de cette méthode connue de mesure de dureté il est nécessaire d'ajuster le dispositif de mesure en utilisant une pièce de dureté connue (témoin) L'inconvénient de ce procédé de mesure de dureté réside dans le fait que l'ajustage est laborieux et long à effectuer Pour 15 cela il faut en plusieurs étapes d'ajustage, par réglage d'un oscillateur générant la fenêtre de mesure, changer l'intervalle de temps de la fenêtre de mesure autant de fois que nécessaire pour que l'appareil indique la valeur de dureté préétablie du témoin En effet, si la valeur de 20 dureté indiquée diffère de la valeur nominale, alors la barre oscillante doit à des fins de correction être soulevée du témoin et l'oscillateur générant la fenêtre de mesure doit être réajusté sans que l'influence ainsi produite sur la valeur de dureté indiquée puisse être lue La barre 25 oscillante doit à présent être remise en place sur le témoin et la nouvelle valeur de dureté être lue Si la nouvelle valeur de dureté ne correspond pas encore à la valeur nominale, alors l'oscillateur générant la fenêtre de mesure doit de nouveau être réajusté, la barre oscillante 30 étant relevée Ces opérations d'ajustage doivent être répétées jusqu'à ce que la valeur différentielle correcte soit obtenue et la dureté correcte du témoin soit indiquée. Cet ajustage laborieux est dû au fait que lors du réglage de l'oscillateur générant la fenêtre de mesure l'ensemble 35 de l'intervalle de temps disponible pour compter les oscil- lations des fréquences de résonance libres ainsi que celles se produisant à l'état couplé de la barre oscillante varie. La présente invention a pour but de perfectionner un procédé du genre défini plus haut de telle manière que 5 l'ajustage devant précéder les mesures de dureté puisse être effectué plus rapidement et plus facilement que dans les procédés connus L'invention concerne aussi un dispositif formant montage pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce but est atteint selon l'invention d'une part, en ce qui concerne le procédé, par le fait qu'à partir du début du second laps de temps les oscillations de la barre oscillante couplée avec la pièce ne sont comptées que jusqu'à ce que, en soustrayant la valeur ainsi obtenue du 15 nombre des oscillations de la barre oscillant librement comptées durant le premier laps de temps, soit obtenue la valeur différentielle "nulle", et qu'ensuite, au cours de la durée restante du second laps de temps, le nombre d'oscillations présentant une durée de période préétablie 20 de manière fixe (l/f 3) est compté et d'autre part, en ce qui concerne le dispositif, par le fait que celui-ci comporte un circuit excitateur pour la barre oscillante et un oscillateur réglable générant une fenêtre de mesure, le circuit excitateur et l'oscillateur étant tous deux reliés 25 à un compteur- décompteur, et que le circuit excitateur de la barre oscillante est relié par l'intermédiaire d'une première entrée d'un commutateur électronique à une première entrée d'une porte ET à la seconde entrée de laquelle est connecté l'oscillateur générant une fenêtre de mesure 30 et présentant une fréquence réglée de manière fixe, qu'à la seconde entrée du commutateur électronique est relié un oscillateur d'ajustage réglable et qu'il est prévu un multivibrateur bistable qui est amené par l'oscillateur générant la fenêtre de mesure dans un état de base et par 35 le compteur-décompteur dans un état commuté, lequel multi- vibrateur est relié tant au commutateur électronique qu'à l'oscillateur d'ajustage. Des formes de réalisation particulièrement avantageuses de l'invention sont définies plus loin. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente sous forme de schéma-bloc un appareil de mesure de dureté comprenant un dispositif for10 mant montage qui comporte des oscillateurs, un commutateur et un multivibrateur bistable agencés selon l'invention; la figure 2 montre à titre d'exemple la façon dont selon l'invention la position du compteur varie dans le temps, en indiquant des laps de temps et des fréquences de 15 résonance; la figure 3 représente différentes variations de position du compteur se produisant conformément à l'invention en fonction de la dureté de la pièce soumise à l'essai; la figure 4 représente, en tant que sous-ensemble d'un appareil de mesure de dureté, un dispositif formant montage analogue à celui de la figure 1 mais comportant en outre un multiplicateur de fréquence et un diviseur, binaire. Sur la figure 1 est représenté le schéma-bloc d'un appareil de mesure de dureté, le montage selon l'invention étant réuni dans le bloc 25 Dans celui-ci est désigné par 12 un commutateur électronique commuté par un multivibrateur bistable 18 Par 14 est désigné un oscillateur géné30 rant une fenêtre de mesure et destiné à produire un intervalle de temps tl pour le comptage d'oscillations Par 15 est désigné un oscillateur d'ajustage réglable qui est mis en marche et arrêté par le multivibrateur bistable 18 par l'intermédiaire du conducteur 31 En outre, conformément 35 aux appareils de mesure de dureté connus, il est prévu une barre oscillante 11 qui est couplée avec une pièce sous une pression d'appui prédéterminée Cette barre oscillante est amenée par le circuit excitateur 10 à osciller avec la fréquence de résonance Par l'intermédiaire d'une porte ET 5 13 tant ces oscillations de résonance que l'impulsion pour le laps de temps tl parviennent à un compteur-décompteur 16 A ce compteur 16 est également relié un commutateur 21 qui lors de la mise en place de la barre oscillante sur la pièce amène au compteur 16 un signal correspondant Au 10 compteur 16 est connectée une mémoire 17 Une mémoire morte 19 munie d'un dispositif d'affichage numérique 20 est reliée au compteur 16 Une logique de commande 22 a pour mission connue en soi de commander le déroulement des différentes phases du processus dans le temps. Sur la figure 2, qui montre la position du compteur d'oscillations (ordonnée) en fonction du temps (abscisse), la courbe 1 représente la position du compteur qui va en croissant au cours d'un premier laps de temps tl Au moyen de la courbe 3 est représentée la position du compteur 20 allant en décroissant au cours d'un deuxième laps de temps de même durée que celle du premier Dans un but de simplification les deux courbes 1 et 3 sont représentées comme des courbes s'étendant de façon continue, bien que la variation de la position du compteur se réalise évidemment 25 par incréments Sur la figure 2 N 2 représente la position du compteur entre le premier et le second laps de temps tl utilisés à des fins de comptage Par fl est désignée la fréquence de la barre oscillant librement et par f 2 celle de la barre oscillante couplée avec une pièce, alors que 30 par f 3 est représentée la fréquence de l'oscillateur d'ajustage réglable 15 (figure 1). A l'aide des figures 1 et 2 seront décrits ci-dessous, en ce qui concerne un exemple de réalisation, le procédé de mesure de dureté selon l'invention et le mode de 35 fonctionnement du dispositif formant montage selon l'invention Pour cela il est nécessaire de se référer au procédé connu correspondant à l'état de la technique Dans les appareils de mesure de dureté de ce genre la barre oscillante 11 est de manière connue, au moyen d'un circuit 5 de réaction, amenée par le circuit excitateur 10 à osciller avec la fréquence de résonance fl On admet qu'il s'agit là de l'état d'oscillation libre A l'intérieur d'un laps de temps tl de préférence fixe, c'est-à-dire non réglable, qui est produit par l'oscillateur 14 générant une fenêtre de 10 mesure dans le temps et réglé de manière fixe, les oscillations de la fréquence de résonance fl sont comptées avec le compteur-décompteur 16 (courbe 1 sur la figure 2). Au terme du laps de temps tl il est mis fin au processus de comptage, la position N 2 que présente alors le compteur est 15 introduite dans une mémoire 17 et le compteur est remis à zéro Ce processus de comptage se répète plusieurs fois par seconde Ainsi la valeur de comptage actuelle se trouve avantageusement sans cesse mise en mémoire Des variations de la fréquence de résonance dues à des influences de la 20 température ou à d'autres phénomènes de dérive sont donc constamment prises en compte Si à présent la barre oscillante 11 est mise en place sur une pièce le compteur 16 est amené, sur le signal du commutateur de contact 21, à retenir la dernière valeur numérique N 2 provenant de la 25 mémoire 17 Dès le début d'un laps de temps suivant, c'està-dire d'un second laps de temps tl, le compteur 16 décompte à présent les oscillations présentant la fréquence de résonance f 2 accrue par le couplage de la barre oscillante ll avec le témoin (courbe 3) Durant ce laps de temps tl se 30 produira à un instant t O ( 0-t O oscillations de l'oscillateur d'ajustage réglable 15. Au terme de ce laps de temps tl se présente donc une différence numérique ND 3 La valeur de cette différence numérique IND 31 est transformée dans la mémoire morte 19 en valeurs de dureté et affichée sur le dispositif d'affichage numérique 20 Tant que la barre oscillante 11 reste couplée 10 avec la pièce ce processus de comptage se répète plusieurs fois par seconde Pour le démarrage de l'oscillateur d'ajustage 15 il est avantageux que le multivibrateur bistable 18 soit chaque fois amené par l'intermédiaire du conducteur 32, au moyen des flancs de la fenêtre de mesure 15 correspondant à la fin des laps de temps tl, dans un état de base et par l'intermédiaire du conducteur 30, au moyen de l'impulsion de passage par zéro délivrée par le compteur 16, dans un état commuté Lors du passage de l'état de base à l'état commuté le multivibrateur bistable 18 met alors en 20 marche en même temps, c'est-à-dire à l'instant t O, par l'intermédiaire du conducteur 31 l'oscillateur d'ajustage 15 Ceci offre l'avantage, par rapport à des oscillateurs oscillant constamment, que par des procédés de synchronisation connus l'oscillateur d'ajustage peut être synchronisé, 25 de façon rigidement, en phase. La présente invention permet avantageusement un ajustage rapide de l'appareil de mesure de dureté Lors de l'opération d'ajustage la barre oscillante est mise en place sur un témoin de dureté connue et on fait varier la 30 fréquence f 3 ou la durée de période l/f 3 des oscillations de l'oscillateur d'ajustage réglable 15 de manière à obtenir la valeur numérique ND 3 correcte qui, transformée par la mémoire morte 19, indique sur le dispositif d'affichage numérique 20 la valeur de dureté correcte. La mesure de la dureté est décrite ci-après en se référant à la figure 3 qui, comme la figure 2, montre la position du compteur d'oscillations (ordonnée) en fonction du temps (abscisse) Apres l'opération d'ajustage effectuée sur un témoin la barre oscillante 11 est mise en place sur 5 la pièce Dans la mémoire 17 se trouve la valeur de comptage actuelle N 2 obtenue à partir de l'oscillation libre de la barre 11. Si la pièce est moins dure que le témoin alors la fréquence de résonance correspondante s'accroît de façon à 10 être portée par exemple à la valeur f 4 (f 4 > f 2) Lors du comptage la "différence nulle" est atteinte plus tôt que dans le cas de l'opération d'ajustage (courbe 4) Au cours du temps restant t 4 sont comptées les oscillations de l'oscillateur d'ajustage 15 réglé lors de l'opération 15 d'ajustage et on obtient en tant que résultat du comptage la valeur différentielle ND 4 Si, par contre, lors d'une mesure la barre oscillante 11 est placée sur une pièce plus dure alors on obtient pour les mêmes raisons par exemple la courbe 5 au 20 cas o f 5 valeurs de dureté à indiquer. En ce qui concerne les opérations de comptage il 25 est avantageux pour des raisons de précision que les oscillations à compter soient transformées en ce qui concerne leurs fréquences, de façon à présenter des valeurs de mêmes ordres, c'est-à-dire qu'elles soient adaptées les unes aux autres Comme représenté sur la figure 4, les 30 fréquences de résonance de la barre oscillante, à savoir tant fl que f 2, sont dans ce but aux fins de comptage une fois multipliées, par exemple doublées, au moyen d'un multiplicateur de fréquence 24 Les fréquences de résonance sont situées aux environs de 78,00 k Hz ou de 78,50 k Hz et 35 sont en vue du comptage, durant le laps de temps tl, portées respectivement à 156, 0 ou à 157,0 k Hz, c'est-à-dire doublées Le laps de temps tl de 355 ms par exemple est avantageusement produit par un oscillateur à quartz (par exemple de 1,8 M Hz) et porté à 355 ms par un diviseur 5 binaire 23 Par ce moyen sont comptées durant ce laps de temps de 355 ms pour la barre oscillant librement 55 380 oscillations et pour la barre oscillante couplée avec la pièce ( 157,0 k Hz) le passage par zéro est atteint pour f O = 1 55 380 = 352,74 ms. 157 103/s Durant le temps restant t 3 = 2,26 ms sont comptées les oscillations présentant la durée d'oscillation l/f 3 de l'oscillateur d'ajustage 15 réglable en ce qui concerne sa fréquence f 3 et qui lors de l'opération d'ajustage a été 15 réglé de façon qu'après la transformation en valeurs de dureté la valeur de dureté correcte soit affichée. REVENDICATIONS 1 Procédé pour effectuer des mesures de dureté par la méthode à impédance de contact au moyen d'une barre oscillante excitée de façon à osciller avec la fréquence de 5 résonance propre, procédé dans lequel, durant un premier laps de temps, les oscillations de la barre oscillant librement et, durant un second laps de temps de même durée que celle du premier, les oscillations de la barre oscillante couplée avec une pièce sont comptées et la différence 10 entre les valeurs ainsi obtenues est transformée en une valeur de dureté correspondante, caractérisé en ce que: à partir du début du second laps de temps les oscillations de la barre oscillante couplée avec la pièce ne sont comptées que jusqu'à ce que, en soustrayant la 15 valeur ainsi obtenue du nombre des oscillations de la barre oscillant librement comptées durant le premier laps de temps, soit obtenue la valeur différentielle "nulle"; et ensuite, au cours de la durée restante de ce second laps 20 de temps, le nombre d'oscillations présentant une durée de période préétablie de manière fixe (l/f 3) est compté. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée de période préétablie (l/f 3) est fixée de manière à obtenir lors de la mesure effectuée sur une 25 pièce de dureté connue, pour la durée restante du second laps de temps, une valeur numérique qui, après transformamation, correspond à la valeur de dureté connue. 3 Dispositif formant montage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un 30 circuit excitateur pour une barre oscillante, et un oscillateur réglable générant une fenêtre de mesure, le circuit excitateur et ledit oscillateur étant tous deux reliés à un compteur-décompteur, caractérisé en ce que: le circuit excitateur ( 10) de la barre oscillante ( 11) 35 est relié par l'intermédiaire d'une première entrée d'un 1 1 commutateur électronique ( 12) à une première entrée d'une porte ET ( 13) à la seconde entrée de laquelle est relié un oscillateur ( 14) générant une fenêtre de mesure et présentant une fréquence réglée de manière fixe; à la seconde entrée du commutateur électronique ( 12) est relié un oscillateur d'ajustage réglable ( 15); il est prévu un multivibrateur bistable ( 18) qui par l'oscillateur ( 14) générant la fenêtre de mesure est amené par l'intermédiaire d'un premier conducteur ( 32) dans 10 un état de base et par le compteur-décompteur ( 16) par l'intermédiaire d'un second conducteur ( 30) dans un état commuté; et le multivibrateur bistable ( 18) est relié tant au commutateur électronique ( 12) qu'à l'oscillateur d'ajustage 15 ( 15). 4 Dispositif formant montage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'en aval du circuit excitateur ( 10) est monté un multiplicateur de fréquence ( 24). Dispositif formant montage selon la revendica20 tion 3, caractérisé en ce que l'oscillateur ( 14) générant une fenêtre de mesure est un oscillateur à quartz en aval duquel est monté un diviseur de fréquence binaire ( 23).