Brevet FR2566894A1 — publié le 19860103

PROCEDE DE MESURE DU DIAMETRE D'UN FIL La présente invention s'applique à des procédés de mesure de divers paramètres géométriques de produits longs, et, plus particulièrement à un procédé de mesure du diamètre d'un fil. L'invention peut s'utiliser en laboratoire, pour contrôler le diamètre d'un fil et, industriellement, par exemple en metallurgie, en radio-électricité, dans les industries électroniques, pour mesurer le diamètre d'un fil conducteur au cours de sa fabrication. A l'heure actuelle, la mesure du diamètre d'un fil à partir d'un diamètre de quelques micronS s'effectue par une méthode consistant à peser un segment de fil de longueur déterminée sur une balance de torsion puis à déterminer son diamètre a partir de la densité spécifique du matériau le constituant. A partir de 300 um et au-delà, le diamètre d'un fil se détermine par un procédé de contact à l'aide de micro-indicateurs et de microme- tres. La détermination du diamètre d'un fil par pesage exige la connaissance précise de la densité spécifique du matériau qu'on ne détermine actuellement que dans la structure en lingots ce qui ne correspond pas à la densité du matériau constituant effectivement le fil. Le procédé de mesure par contact peut s'effectuer avec une erreur d'environ 0,05 um, mais elle conduit à une déformation du fil à mesurer qui est pratiquement impossible à déterminer. Il existe un procédé de mesure capacitive de l'humidité d ' un matériau en tôles ou en feuilles à partir de sa perméabilité diélectrique consistant à mesurer la capacité d'un transducteur réalisé sous la forme d'un condensateur plan entre les électrodes duquel est placé l'échantillon de tôle ou de feuille à étUdier, à enlever ensuite l'échan- tillon et à approcher progressivement l'une des électrodes du transducteur de l'autre jusqu'à retrouver la capacité initiale égale à la capacité du transducteur en présence de l'échantillon, l'humidité du matériau étant alors évaluée en fonction de la distance des électrodes (cf. Mesure de l'humidité" par Berliner M.A., Moscou, Editions "Energia", 1973, p.86). Ce procédé est utilisable également pour la mesure du diamètre d'un fil, mais cette mesure présente l'inconvénient d'engendrer des erreurs considérables dues à la capacité initiale élevée du transducteur, augmentée par la non-linéarité de sa caractéristique à mesurer, d'où il s'ensuit une précision insuffisante de la mesure du diamètre d'un fil. Il existe également un procédé de mesure du diamètre de produits laminés consistant à comparer les capacités partielles du matériau d'un produit laminé placé entre les électrodes d'un transducteur à la capacité primaire de celui-ci (cf. brevet de la République Démocratique Allemande n" 32032). Ce procédé peut aussi être utilisé pour la mesure du diamètre d'un fil. Cependant, dans ce cas, les mesures sont sujettes à des erreurs importantes dues à la nécessité de mesurer la capacité du transducteur et à la non-linéarité de la caractéristique à mesurer du transducteur, responsable de la mauvaise précision de mesure du diamètre d'un fil. Il existe par ailleurs un procédé de mesure du diamètre d'un fil qui consiste à le placer entre les deux électrodes identiques, reliées entre elles, d'un transducteur de façon qu'il soit disposé symétriquement par rapport à ces électrodes avec lesquelles il forme un condensateur venant constituer à son tour avec le secondaire d'un transformateur l'une des branches du pont et à déterminer par l'un des paramètres du pont le diamètre du fil (cf. recueil "Mesures, contrôles, automatisation", Moscou, 1978, n" 3, pp. 19 à 24, "Moyens modernes de mesure des dimensions tranversales des filaments conducteurs de courant" par Grokholsky A.L., Gorbov M.M., Strunsky M.G., Fedotov V.K.). Ce procédé, en plus du fait qu'il entraine des erreurs considérables de mesure du diamètre d'un fil causées par la mesure de la capacité du tranducteur, fait apparaître une non-linéarité de la caractéristique à mesurer du transducteur qui se révèle néfaste à la precision de mesure du diamètre d'un fil. La présente invention vise à proposer un procédé de mesure du diamètre d'un fil dans lequel le pont est équilibré de façon à permettre d'améliorer la précision de mesurer du diamètre d'un fil et à linéariser la traduction en diamètre du fil de la capacité mesurée du condensateur Cet objet posé est atteint par le fait que dans le procédé de mesure du diamètre d'un fil consistant à placer entre les deux électrodes identiques du transducteur, reliées électriquement entre-elles, un fil à mesurer de façon qu'il soit disposé symétriquement par rapport aux électrodes et forme avec celles-ci, un condensateur pour constituer à son tour avec le secondaire d'un transformateur la branche d'un pont, selon l'invention, avant de disposer entre les électrodes du transducteur le fil à mesurer, on y place, de façon symétrique, un fil étalon de diamètre donné formant avec lesdites électrodes un condensateur, qu'on equilibre le pont, qu'après avoir placé entre les électrodes du transducteur le fil à mesurer on rééquilibre le pont de mesure en déplaçant les électrodes du transducteur ou l'une des électrodes de celui-ci et-le fil a mesurer et qu'on détermine le diamètre du fil à mesurer en fonction de la distance entre les électrodes. De cette façon, le procédé de mesure du diamètre d'un fil selon l'invention permet d'augmenter la précision de mesure du diamètre d'un fil et d'améliorer la qualité du fil fabriqué. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description d'un mode de mise en oeuvre du procédé à titre non limitatif et faite en référence au dessin annexé où la figure unique représente le schéma electrique de principe d'un dispositif pour la mesure du diamètre d'un fil mettant en application un procédé de mesure du diamètre d'un fil selon l'invention. Le dispositif de mesure du diamètre d'un fil mettant en oeuvre le procédé de mesurer du diamètre d'un fil selon l'invention comporte deux électrodes de transducteur 1 et 2, identiques et reliées electriquement entre elles, dont l'une, 2, est reliée à un indicateur de zéro 3 et à un condensateur d'appoint réglable 4 reliés à leur tour au secondaire d'un transformateur 5 dont le primaire est réuni à un générateur 6 de la tension alternative. On place, entre les électrodes l et 2, un fil étalon 7 de diamètre donné relie electriquement au secondaire du transformateur 5 ou un fil à mesurer 8 symbolisé sur le dessin par un trait discontinu et relie électriquement, lui aussi, au secondaire du transformateur 5. On a ainsi un pont dont l'une des branches est composé des électrodes 1 et 2 du transducteur formant avec le fil étalon 7 ou le fil à mesurer 8, un condensateur et du secondaire du transformateur 59 l'autre branche du pont est constituée par le condensateur d'appoint 4 et le secondaire du transformateur 5, l'indicateur de zéro 3 servant de diagonale. Le procédé de mesure du diamètre d'un fil selon l'invention consiste à placer, symétriquement entre les électrodes 1 et 2 du transducteur, le fil étalon 7 de diamètre donné de façon qu'il forme, avec ces électrodes, un condensateur. Ensuite, on équilibre le pont en réglant la capacité du condensateur d'appoint 4. Ensuite, on place de manière symétrique entre les mêmes électrodes 1 et 2, le fil à mesurer 8 formant, avec celles-ci, un condensateur. Le pont est de nouveau equili- bré par déplacement des électrodes 1 et 2 du transducteur et le diamètre du fil à mesurer 8 est fonction de la distance entre les électrodes 1 et 2. Suivant une autre forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention, on équilibre le pont en faisant déplacer l'une des électrodes du transducteur, par exemple l'électrode 1 et le fil à mesurer 8, et on détermine le diamètre du fil à mesurer 8 également à partir de la distance entre les électrodes. On va maitenant examiner plus en détail les critères de mesure du diamètre d'un fil selon l'invention. La capacité du condensateur du transducteur en présence du fil etalon 7 a pour expression: où: E est la constante diélectrique; 2l1 est la distance séparant les électrodes 1 et 2 du transducteur; 2r1 est le diamètre du fil étalon 7. Après l'équilibrage du pont et la mise dans le transducteur du fil à mesurer 8, la capacité du condensateur s'exprime par la formule: où: 212 est la distance entre les electrodes 1 et 2 du transducteur; 2r2 est le diamètre du fil à mesurer 8. On rééquilibre le pont en faisant déplacer les électrodes 1 et 2 du transducteur, ou l'une des électrodes 1 du transducteur et le fil à mesurer 8, jusqu'à obtenir C1 = C2. Le diamètre du fil 8 est ensuite déterminé en fonction de la distance entre les électrodes 1 et 2 à partir de l'expression. Le procédé de mesurer du diamètre d'un fil selon l'invention permet d'améliorer la précision de mesure du diamètre d'un fil. Par exemple dans la plage des diamètres compris entre 1 pm et 300 um, l'erreur relative de mesure du diamètre d'un tel fil ne dépasse les 0,2%, et pour un diamètre du fil de 300 pm et au-del elle est de 0,07%. Ainsi l'erreur absolue de la mesure d'un fil de 10 um de diamètre est de 0,02 um. La grande rapidité de mesure, associée à une précision élevée, permet d'abandonner le procédé de pesage utilisé actuellement pour la mesure du diamètre d'un fil, d'améliorer sensiblement la qualité du fil fabriqué, de réduire le temps de mesure, d'augmenter la productivité de l'équipement, de remplacer en temps utile les filières au cours du tréfilage car l'usure d'un filière peut se juger sur le diamètre de fil. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS Procédé de mesure du diamètre d'un fil consistant à placer symétriquement entre deux électrodes identiques et reliées électriquement entre elles d'un transducteur, un fil à mesurer formant, avec celles-ci, un condensateur venant constituer à son tour, avec le secondaire d'un transformateur, une branche d'un pont de mesure, caractérisé par le fait qu'avant de disposer entre les électrodes (1 et 2) du transducteur le fil à mesurer (8), on place entre ces électrodes (1 et 2) de facon symétrique par rapport à celles-ci un fil étalon (7) de diamètre donné formant avec ces électrodes un condensateur, qu'on équilibre le pont de mesure, qu'on place entre les électrodes (1 et 2) du transducteur un fil à mesurer (8), qu'on rétablit l'équilibrage du pont par déplacement des électrodes (1 et 2) du transducteur, ou de l'une des électrodes (1) du transducteur et du fil à mesurer (8), et qu'on détermine le diamètre du fil à mesurer (8) en fonction de la distance séparant les électrodes.