Brevet FR2643453A1 — publié le 19900824

La présente invention est relative à un appareil de mesure des pressions. Par extension, cet appareil peut être utilisé pour mesurer les températures. Il est bien connu, depuis l'invention de Toricelli, que l'on peut mesurer une pression, et plus particulièrement la pression atmosphérique, en utilisant une colonne de mercure. Tous les traités d'hydrostatique traitent de ce problème et le développer ici ne présenterait pas d'intérêt eu égard à notre invention. L'objet de la présente invention concerne une disposition particulière du tube en U de Toricelli et une méthode de réglage de l'appareil, différente des méthodes traditionnelles. Par extension, le principe développé s'applique à la détermination des températures à partir d'une mesure de la pression d'un gaz enfermé dans une enceinte dont le volume est quasi constant. Les applications visées de l'appareil concernent aussi bien des utilisations scientifiques, étant donnée la précision des réglages préliminaires, que des utilisations dans le domaine de la décoration, les principes retenus conduisant à une esthétique particulière des baromètres à mercure. La figure 1 donne un schéma de l'appareil utilisé en tant que baromètre. L'appareil, représenté sur la figure 1, est constitué de deux tubes concentriques (2) et(3) en matière transparente, ou presentant des z6nes transparentes. Le volume (I) situé entre ces deux tubes est utilisé comme l'une des branches d'une colonne barométrique, tandis que la partie intérieure du tube central (4) constitue l'autre branche. La pression atmosphérique s'applique sur la partie intérieure du tube central. La hauteur de mercure est donc beaucoup plus importante, de l'ordre de 760 mm dans l'espace annulaire. La présence de mercure dans l'espace annulaire fait penser que le tube extérieur est rempli de mercure, ce qui est, bien entendu une illusion d'optique, mais confert à l'appareil une qualité esthétique certaine. L'autre caractéristique de l'invention concerne une technique de réglage de l'appareil originale. On sait qu'à mesure que l'an s'élève, la pression atmosphérique décroit. De ce fait, l'indication d'un baromètre réglé au niveau de la mer et destine à donner une indication sur le temps escompté sera fausse et non interprétable. Pour compenser ce phénomène, les baromètres traditionnels sont équipés d'une échelle mobile en fonction de l'altitude. Cet attribut mobile est d'une esthétique discutable et son fonctionnement est assez difficile a comprendre pour un public peu averti. PlutFt que de compenser les différences de pression atmosphérique par cet artifice, le baromètre suivant l'invention en propose un autre, original, qui consiste b régler précisément le baromètre et à compenser l'altitude en versant de l'eau, ou plus généralement un liquide dans la colonne centrale Supposons que la pression mesurée soit légèrement inférieure à la valeur exacte. Si l'on ajoute une quantité d'eau suffisante dans la colonne centrale, le niveau de mercure va augmenter et la pression mesurée pourra être la pression exacte. Lorsque le baromètre est transporté en altitude, la presion atmosphérique est inférieure à celle qui règne au niveau de la mer et que l'on prend en référence pour prévoir le temps. Il suffit, en reprenant le principe de compensation ci-dessus de verser la quantité d'eau nécessaire pour compenser les effets d'altitude et ajuster le baromètre de telle sorte qu'il indique la pression au niveau de la mer. L'appareil est donc extrêmement simple à régler, qu'on l'utilise en tant que système de mesure de pression absolue ou qu'on l'utilise en tant que système de prévision du temps, selon les méthodes traditionnellement admises. On peut utiliser le même principe pour mesurer les températures. La figure 2 donne une version de l'appareil permettant de remplir cette fonction. La chambre (6) est remplie d'un gaz, par exemple de l'air ou de l'azote, dont le volume est quasi constant. Selon la loi de Mariotte, lorsque la température augmente, la pression du gaz,elle aussi, augmente. La colonne barométrique associée au volume de gaz permet de mesurer la pression de celui-ci. Connaissant cette pression, on en déduit la température du gaz et l'indication de la pression sur la colonne barométrique peut etre transcrite en mesure de température. L'échelle inscrite sur le tube barométrique sera d'ailleurs préférablement graduée en unités de mesure de température, par exemple en OC. Dans d'autres versions de l'appareil, le gaz peut être remplacé par un liquide en équilibre avec sa vapeur, ce qui peut conduire à obtenir une meilleure précision sur la mesure de température. Dans cette dernière application, le ' liquide peut être du mercure, ou un liquide moins dense, par exemple de l'eau. Bien entendu, dans le cas du thermomètre, on doit tenir compte, lors du dimensionnement des dilatations du matériau constituant le thermomètre et du liquide qu'il contient. Dans le cas du baromètre, le plus simple est de réaliser les mesures dans une pièce à température ordinaire, par exemple 20 OC de telle sorte que les dilatations ne soient pas gênantes pour la qualité de la mesure. On doit également prendre en compte les contraintes dues au transport et au remplissage des appareils. Pour éviter que le mercure se vide dans la colonne intérieure, il est possible de le séparer physiquement de celle ci par une membranne détendue, un ballon de baudruche dégonflé, par exemple, qui laisse passer la pression, mais empêche le mercure de se mélanger à l'eau et à l'air contenus dans la colonne centrale. Le remplissage en mercure se fait au travers d'un orifice percé dans la paroi inférieure de l'appareil. L'appareil étant mis à l'envers, on effectue le remplissage. Cette opérartion terminée, on scelle l'orifice au moyen d'une vis ou d'un bouchon collé. Le mercure ayant une tension superficielle élevée, il et important que le jeu intertubes soit très homogène, Si n'était pas le cas, le niveau dans l'espace intertubes serait irrégulier. Por éviter ce phénomène esthétiquement gênant, unt solution possible consiste a augmenter le jeu. dans la zane de mesure, z6ne où s'établit le niveau de mercure. On peut par exemple passer d'un jeu de 300 dans la partie basse de l'espace å un jeu de 1 ou 2mm dans la zone de mesure. REVENDICATIORS. 1 Baromètre à liquide caractérise par le fait qu'il comporte deux branches, l'une (1) contenant le liquide de mesure proprement dit, l'autre (4) contenant, outre une faible quantite du liquide de mesure, un liquide d'appoint, destiné à ajuster le niveau indiquant la pression dans la colonne (I) portant les graduations de mesure. 2. Baromètre 8 liquide selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'une de ses branches (1) est constituée par l'espace annulaire ménagé entre deux tubes concentriques quasi cylindriques (2) et (3s, et que l'autre branche (4) est la partie interne du tube intérieur (3). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le liquide de mesure est du mercure. 4. Baromètre å mercure selon la revendication 1 caractériP e ce que l'ajustement du niveau indiquant la pression dans la colonne portant les graduations de mesure se fait par ajout d'une quantité d'eau (5) dans la seconde colonne. 5. Procédé selon la revendication i caractérisé en ce que la pression à mesurer n'est plus la pression atmosphérique, mais la pression d'un volume fermé (6) contenu dans le tube intérieur et emprisonnant un gaz ou un liquide en contact avec sa vapeur ou un mélange des deux, ce volume étant quasi constant, cette pression variant en fonction de la température, l'indication de pression étant reliée à la température par une fonction biunivoque, l'ensemble de l'appareil constituant un thermomètre, la colonne de mesure (1) pouvant être graduée en unités de mesure de température, les degrés Celsius par exemple. 6. Procédé selon l'une des revendications ci-dessus caractéris1 en ce que les colonnes sont e matière transparente, le plexigass ou le verre par exemple. 7 Procédé selon l'une des revendications ci-dessus carartèrise en ce que le liquide de mesure est séparé de la colonne d'air par une membranne peu tendue. 6. Procédé selon l'une des revendications ci-dessus caractérisé en ce que le remplissage en liquide de mesure se fait par la partie inférieure de l'appareil au travers d'un orifice qui sera rendu étanche après l'opération par mise en place d'un joint ou d'une pièce collée ou soudée. S. Procédé selon l'une de-revendications ci-dessus caractérisé en ce que le jeu intertubes dans la zone de mesure est supérieur à ce qu'il est dans la partie inférieure de l'espace annulaire.