Brevet FR2606146A1 — publié le 19880506

Manomètre transmetteur La présente invention concerne les, manomètres dits transmetteurs , c'est-à-dire les dispositifs qui permettent de convertir une première énergie donnée par un fluide sous pression en une seconde énergie sous forme d'un signal électrique qui peut alors être plus facilement transmis d'un point à un autre, surtout quand ceux-ci sont relativement éloignés l'un de l'autre. On connatt déjà des manomètres du type transmetteurs. Ils sont essentiellement constitués d'une chambre déformable dans laquelle est introduit le fluide sous pression. Cette chambre est conçue pour qu'au moins une partie de sa paroi se déforme ou se déplace quand la pression interne varie. A cette paroi est associé, par tous moyens de levier, de bielle..., -un potentiomètre constitué d'un curseur se déplaçant contre des enroulements de fils présentant une certaine résistance électrique.Une source d'alimentation en énergie électrique est connectée aux deux bornes du potentiomètre et on mesure la variation de la résistance entre un point fixe du potentiomètre et le point curseur, notamment au moyen d'un capteur de tension, la variation de voltage étant alors représentative de l'amplitude du déplacement de la paroi déformable, qui est elle-même une image de la variation de la pression à l'intérieur de la chambre. Le signal électrique ainsi obtenu peut être transmis à distance par tous moyens, pour pouvoir, par exemple, être converti en des informations visualisables sur un afficheur et être ainsi facilement lues par un technicien. En théorie, le manomètre transmetteur décrit ci-dessus doit donner le résultat attendu et répondre aux objectifs souhaités. Cependant, on s'aperçoit qu'il présente au moins deux inconvénients majeurs. Le premier est le fait que le frottement du curseur sur les fils résistants entraîne une contre-force de déplacement sur la paroi déformable, ce qui produit des erreurs systèmatiques dans les mesures de pression, inconvénient grave surtout dans le cas de mesures devant être faites avec de grandes précisions, ces erreurs n'étant pas toujours corrigibles du fait de leur non-linéarité et de leur non-répétitivité. Le second inconvénient est le fait que le curseur frottant sur les fils résistants se détériore rapidemment et le potentiomètre a alors une durée de vie relativement courte. Il est donc nécessaire de procéder assez souvent à son remplacement. Outre le fait de son coût, ce remplacement est parfois gênant, certains de ces manomètres transmetteurs étant situés dans des endroits difficilement accessibles. Aussi la présente invention a-t-elle pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. Plus précisément, la présente invention a pour objet un manomètre transmetteur comportant une chambre étanche avec une entrée d'alimentation en un fluide, au moins une partie de la paroi de ladite chambre étant déformable sous l'action de la pression dudit fluide, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre - une source de faisceaux lumineux d'une section déterminée associée à ladite paroi déformable, - une piste électrique comportant trois bandes juxtaposées en contact l'une contre l'autre, au moins une première bande d'une largeur déterminée étant en un matériau photoconducteur, une deuxième bande en un matériau électriquement résistant bordant un côté de ladite première bande, et une troisième bande conductrice de l'électricité bordant l'autre côté de ladite première bande, ladite piste étant disposée en coopération avec ladite source de faisceaux lumineux de façon que, d'une part la tache du faisceau lumineux suive ladite piste pendant le déplacement de ladite source avec celui de ladite partie de paroi déformable, et d'autre part la tache du faisceau lumineux sur ladite piste recouvre transversalement ladite première bande, en tous ses points, et - des moyens électriques pour mesurer la valeur de la résistance électrique entre deux points, respectivement des deux deuxième et troisième bandes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - les Figures lA et lB, 2A et 2B représentent respectivement, sous forme schématique, deux modes de réalisation d'un manomètre transmetteur selon l'invention. En revenant plus particulèrement aux Figures 1A et 1B, elles représentent un premier mode de réalisation d'un manomètre transmetteur 1 comportant une chambre 2 étanche ayant une entrée 3 d'alimentation en fluide sous une certaine pression. Cette chambre a une partie 4 de sa paroi 5 déformable élastiquement. La partie déformable 4 est essentiellement constituée par une membrane pliée cylindrique reliant deux fonds rigides 6 et 7. Sur le fond 7 sont fixés un support 8 et des moyens de source de faisceaux lumineux 9. Ces moyens de source 9 sont essentiellement constitués par une source 10 de faisceaux lumineux 11, avantageusement parallèles, donnés par exemple par une diode lumineuse associée à un dispositif de focalisation si le faisceau qu'elle émet est divergent. La source 10 est fixée à une certaine distance du support 8 et dans l'axe 12 de celui-ci.Sur l'extrémité 13 de ce support 8 est fixé un moyen de miroir 14 comme, par exemple, un prisme à réflexion totale 15, pour dévier de son chemin optique 16 le faisceau lumineux 11 émis par la source 10, sur un deuxième chemin optique 17, pour donner naissance à un faisceau dévié 18. Sur le trajet de ce faisceau dévié 18, est disposée une piste 20. Cette piste 20 est plus particulièrement illustrée sur la Figure 1B. Cette piste 20 est constituée de trois bandes 21, 22, 23 juxtaposées en contact l'une contre l'autre. La première bande 21, celle du milieu, est constituée en un matériau photoconducteur, c'est-à-dire un matériau qui devient conducteur de l'électricité quand il est soumis à l'exposition d'un faisceau lumineux d'une longueur d'onde donnée. Ce matériau peut, par exemple, être du Cadmium-Sélénium qui réagit avec un faisceau lumineux appartenant au domaine du visible, c'est-à-dire aux alentours de 4 000 à 6 000 Angströms. Cette bande 21 a une certaine largeur e", même si elle se présente sous la forme d'ondulations 24, la largeur e représentant alors l'amplitude des ondulations. La piste 20 comporte aussi une deuxième bande 22 qui est, elle, en un matériau présentant une certaine résistance électrique. Cette bande électriquement résistante 22 borde le côté 25 de la première bande photoconductrice 21, en étant à son contact. De l'autre côté 26 de la première bande 21, et à son contact, est disposée une troisième bande 23 conductrice - de ltélectricité, réalisée dans un matériau électriquement résistant ou non. Dans tous les cas, au moins une des deux deuxième ou troisième bandes 22, 23 est en un matériau électriquement résistant et est conformée de façon que la valeur de sa résistance soit avantageusement uniforme sur toute sa longueur. Cette piste 20 est montée en coopération avec les moyens de source lumineuse 9 et plus particulièrement, dans le cas de réalisation illustré Figure 1A, avec le faisceau 18, pour que, comme il sera explicité ci-après, d'une part la tache lumineuse 30 que forme le faisceau 18 sur la piste 20 soit d'une largeur 31 au moins égale à celle "e" de la bande 21 et avantageusement légèrement supérieure, et d'autre part, quand le faisceau 18 se translate parallèlement à lui-même suivant les axes 12-16, la tache 30 reste constamment à cheval sur toute la largeur de la bande 21. L'épaisseur 32 de cette tache, dans le cas où la bande 21 comporte des ondulations comme illustré sur la Figure 1B, est égale au moins à la somme d'une épaisseur 27 de l'ondulation et de la distance 28 séparant deux ondulations. De plus, le manomètre transmetteur comporte des moyens 40 pour mesurer la variation de la résistance entre un point 41 de la bande résistante 22 et la bande 23 non résistante, ou bien un deuxième point 42 quand la bande 23 est elle-même résistante. Ces moyens sont connus en eux-mêmes et ont été très schématiquement illustrés, à titre d'exemple, par un pont de Wheatstone 43. Aux bornes 44, 45 de sortie de ce pont 43 alimenté aux bornes 46, 47 en énergie électrique, on obtient un signal électrique qui peut être transmis par tous moyens 48, fils électriques, etc..., par exemple à un appareil de visualisation 49 de toute forme. Le manomètre transmetteur décrit en regard des Figures 1A et 1B fonctionne de la façon suivante Lorsque l'on veut mesurer une différence de pression entre celle d'un fluide et la pression atmosphérique, on alimente la chambre 2 en ce fluide introduit par l'entrée 3. Sous l'action de la pression et de la contre-réaction exercée par la membrane ondulée agissant comme un ressort, si on suppose que le fond 6 est fixe, l'autre fond 7 va se déplacer d'une certaine amplitude fonction de la pression appliquée à l'intérieur de la chambre et, bien entendu, de la force de contre-réaction exercée par la membrane 4. Dans son déplacement, le fond 7 entralne le même déplacement du support 8 et donc du miroir réfléchissant 14 ou, comme mentionné ciavant, du prisme 15. Ce déplacement, du fait de la cylindricité de la membrane 4, s'effectue suivant l'axe 12 et donc colinéairement à l'axe 16 du faisceau 11 émis par la source lumineuse 10. Le miroir se déplace donc d'une certaine amplitude qui entrasse le même déplacement du faisceau 18 dévié perpendiculairement au faisceau incident 11 d'axe 16. Le faisceau 18 balaye donc la piste 20 et sa tache 30 va plus particulièrement suivre la bande 21 comme décrit ci-dessus. A l'endroit où s'arrête la tache lumineuse, du fait de la nature du matériau dans lequel est réalisée la bande 21, se crée un pontage électrique entre la bande résistante 22 et la bande 23 supposée conductrice dans le mode de réalisation décrit. Dans ces conditions, avec une telle piste 20, il est réalisé entre le point 41 généralement constitué par une électrode de sortie et l'endroit où la tache 30 s'est arrêtée, une certaine longueur de matériau électriquement résistant équivalent à une valeur déterminée de résistance électrique. Si cette résistance, comme illustré, est insérée dans un pont de Wheatstone, ce pont va se déséquilibrer du fait de la variation de la résistance électrique d'un de ses côtés, s'il avait été préalablement équilibré. Ainsi, un courant électrique prend naissance à ses deux bornes de sortie 44, 45 qui peut être transmis à distance comme, par exemple, à un indicateur 49, par une ligne de transmission 48. Les Figures 1A et 1B décrivent un premier mode de réalisation d'un manomètre transmetteur selon l'invention. Les Figures 2A et 2B en illustrent un autre mode de réalisation dans lequel le capteur de pression est constitué par un tube connu sous la dénomination de "tube de Bourdon". Dans ces conditions, l'extrémité libre 51 du tube de Bourdon 50 est reliée par une biellette 52 à un arbre'de rotation central 53, au moyen d'un engrenage 54, qui permet de faire pivoter un support 55 dont l'extrémité 56 décrit ainsi un arc de cercle d'une amplitude qui sera fonction de la pression appliquée à l'entrée du tube de Bourdon. L'arbe de rotation 53 comporte une percée 57 dans laquelle se propage un faisceau lumineux 58 émis par une source lumineuse 59, la propagation de ce faisceau se faisant suivant l'axe 60 de l'arbre 53.Le fond 61 de l'arbre comporte un premier miroir de renvoi 62 qui dirige le faisceau 58 vers un second miroir 63 situé au fond d'un logement 64 réalisé dans le support 55. Le faisceau 65 dévié par le second miroir 63 tombe sur une piste 70 identique dans sa structure à la piste telle que décrite en regard de la Figure 1B, mais de forme circulaire comme représenté sur la Figure 2A, pour que la tache que forme le faisceau 65 sur cette piste suive la bande photoconductrice centrale 71. Les deux bandes latérales 72 et 73 sont reliées, comme décrit précédemment, à des moyens de mesure de variation de résistance, pour donner naissance à un signal électrique transmissible, notamment, à distance. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus en regard des Figures 2A et 2B se déduit très facilement de celui décrit en regard des Figures 1A et 1B. I1 ne sera donc pas plus amplement explicité. Ce deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention a été donné dans le but de montrer qu'il existe plusieurs moyens pour transformer une variation de pression d'un fluide en un déplacement d'éléments mécaniques associés à une source alumineuse, et plusieurs formes possibles de pistes de réception des faisceaux lumineux adaptées à ces moyens. Dans un mode de réalisation possible, la piste 20, 70 peut être consituée de deux bandes distantes de quelques dixièmes de millimètre déposées sur un substrat céramique préalablement recouvert d'une couche photoconductrice. Un tel manomètre transmetteur permet donc d'éliminer les inconvénients des frottements des contacts mécaniques mentionnés en préambule. De plus, la durée de vie d'une telle piste photoconductrice est très grande, ce qui permet de placer de tels manomètres dans des endroits très difficilement accessibles comme, par exemple, les milieux sous-marins, les puits de forage, etc... REVENDICATIONS 1. Manomètre transmetteur comportant une chambre étanche (2, 50) avec une entrée d'alimentation (3) en un fluide, au moins une partie (4) de la paroi (5) de ladite chambre étant déformable sous l'action de la pression dudit fluide, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend, en outre - une source (9, 10, 59, ...) de faisceaux lumineux (11, 18, 58, 65) d'une section déterminée associée à ladite paroi déformable, - une piste électrique (20, 70) comportant trois bandes juxtaposées (21,22,23-71,72,73) en contact l'une contre l'autre, au moins une première bande (21, 71) d'une largeur déterminée (e) étant en un matériau photoconducteur, une deuxième bande (22, 72) en un matériau électriquement résistant bordant un côté (25) de ladite première bande, et une troisième bande (23, 73) conductrice de l'électricité bordant l'autre cté (26) de ladite première bande, ladite piste étant disposée en coopération avec ladite source de faisceaux lumineux, de façon que, d'une part la tache (30) du faisceau lumineux suive ladite piste pendant le déplacement de ladite source avec celui de ladite partie de paroi déformable, et d'autre part la tache du faisceau lumineux sur ladite piste recouvre ladite première bande transversalement, en tous ses points, et - des moyens électriques (40) pour mesurer la valeur de la résistance électrique entre deux points (41, 42), respectivement des deux deuxième et troisième bandes. 2. Manomètre selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite source est consituée par une diode électroluminescente (10, 59), des moyens de miroirs (14, 62, 63), et des moyens de support (8, 52, 55,...) desdits moyens de miroirs sur ladite partie (4) de paroi déformable. 3. Manomètre selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens de miroirs sont constitués par un prisme à réflexion totale (15). 4. Manomètre selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite piste ést constituée de deux bandes (22,23-72,73) distantes de quelques dixièmes de millimètre déposées sur un substrat céramique préalablement recouvert d'une couche photoconductrice. 5. Manomètre selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte un pont de Wheatstone (43). 6. Manomètre selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite première bande (21) présente des ondulations (24). 7. Manomètre selon la revendication 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la section de ladite tache lumineuse (30) sur ladite première bande (21) a une largeur (31) au moins égale à l'amplitude (e) desdites ondulations et une épaisseur (32) au moins égale à la somme de l'épaisseur (27) d'une ondulation et de l'espace (28) séparant deux ondulations.