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Appareil électrique de mesures.
La présente invention a pour objet un appareil électrique de pesures, pouvant transmettre des indications à distances, et comportant, en combinaison, d'une manière connue: un dispositif d'épreuve sur lequel agit la. veriable à r-esurer, un dispositif transmetteur relié au dispositif j'épreuve par une ligne électrique dont la longueur peut être quelconque, un dispositif récepteur actionné par le dispositif transmetteur et une source le courant.
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L'appareil selon l'invention est remarquable, notam- ment en ce que les divers dispositifs précités sont grou- pés en plusieurs ponts de Wheastone ou réseaux de Kirchoff, avec ou sans points communs, agissent chacun sur un élé- ment du dispositif récepteur, de telle sorte que ce der- nier donne une indication résultant de la combinaison des effetsde chacun desdits pontsou réseaux sur l'élé- ment correspondant de ce dispositif récepteur.
Cet appareil présente, par rapport aux montages ac- tuels, plusieurs avantages dont certains seront indiqués ci-dessous.
D'autres caractéristiques résulteront de la descrip- tion qui va suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple.
La fig. l est un schéma d'un appareil selon l'inven- tion.
Les fig. 2, 3 et 4 sont des graphiques de fonction- nement pour trois types différents de ponts ou réseaux.
La fig. 5 représente à titre d'exemple, une sonde thermométrique,
Les fig. 6 et 7 montrentschématiquement l'applica- tion de l'invention à la réalisation de pyromètres opti- ques.
La fig. 8 montre à titre d'application complémen- taire un ampéremètre indépendant de la fréquence du courant a mesurer.
La fige 9 représente un indicateur de position^
Dans l'exemple d'exécution représent à la fig, 1, l'appareil comporte sur le lieu où agit le phénomène à resurer, un dispositif d'épreuve A et au lieu où la lec- @ ture est faite, un dispositif transmetteur B, un disposi-
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tif récepteur C et une,(ou plusieurs) source D de courant.
Entre les deux lieux peut être une distance quelconque, qui peut être très grande. Les dispositifs A et B sont réunis par une ligne E.
Le dispositif d'épreuve A comporte au minimum deux corps d'épreuve 1 et 1', reliés chacun par la ligne E, à la source D, à une partie du transmetteur B et à une partie du récepteur C de manière telle que chaque sousensemble ainsi constitué forme un pont de Wheatstone (cas du courant continu) ou d'une façon générale un réseau de Kirchoff.
Les différents ponts ou réseaux peuvent être soit totalement indépendants, ce qui implique l'utilisation d'autant de sources électriques distinctes que d3 pont. ou réseaux, soit partiellement reliés en vue de l'utilisation d'une seule source électrique D (cas de la fig, 1) l'agencement étant tel que chaque pont ou réseau fonctionne d'une manière autonome. La source D peut fournir du courant continu ou du courant alternatif redressé; dans ce dernier cas, on prévoira, s'il y a lieu, un dispositif redresseur entre la source et l'appareil.
Dans l'exemple de la fig. 1, l'appareil comporte deux ponts. ou réseaux (les éléments de l'un des ponts sont affectés de chiffres ou lettres de références, les éléments de l'autre :pont sont affectés des mêmes chiffres ou lettres munis d'un (') ).
Chaque pont ou réseau comporte quatre résistances et/ou impédances-- 1-2-3-4 ou 1'-2'-3'-4'-,auxquelles il convient éventuellement d'ajouter les résistances et/ou impédances-- de la ligne E. Dans chaque pont, une résistance ou impédance (1 ou l') est placée dans le dispositif d'épreuve, les trois autres résistances 2-3-4
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ou 2'-3'-4', sont placées dans le dispositif transmetteur et peuvent être groupées symétriquement ou non suivant la nature ;le la mesure à effectuer et les limites de l'échelle adoptée pour les mesures.
La source D est placée dans l'une des diagonales de chacun des ponts et l'élément correspondant 5 ou 5' de dispositif récepteur 0 dans l'autre diagonale.
Dans l'exemple de la fig, 1, les points a, b, c,d, constituent les sommets de l'un des quadrilatères, les points a', b', c', d', les sommets du deuxième quadrilatère. La source D est reliée en parallèle avec deux pontai son pale 0 étant relié aux points b et b', tandisque l'autre pôle est relié par le conducteur 8 aux points d et d'. Dans cet exemple, la liaison du dispositif d'épreuve A au dispositif transmetteur B est réalisée par cinq conducteurs 8-9-10-9'-10'; quatre autres conducteurs 11-12-11'-12' relient le trans metteur B au récepteur C. L'élément 5 est relié aux point s a et c du premier pont, tandis que l'élément 5' est relié aux points a' et c' du deuxième pont.
On comprend qu'une variation dans les propriétés de l'ensemble du dispositif A d'épreuve ainsi incorporé aux ponts ou réseaux entraîne une variation correspondante dans les propriétés du récepteur 0 lui aussi incorporé aux mêmes ponts ou réseaux. Ceci permet donc de connaître, à distance ou non, l'état du dispositif d'épreuve A, c'est-à-dire du milieu dans lequel il se trouve.
Il va de soi qu'au lieu d'être placé au poste récepteur, le transmetteur B peut, sans sortir du cadre de l'invention, être =placé.-en un point' intermédiaire quelconque et relié par une ligne au corps d'épreuve
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d'une part et au récepteur de l'autre, ou bien être agence à proximité du dispositif d'épreuve A et être relié par la ligne E au récepteur C
Une telle disposition peut être avantageuse dans certains cas en permettant de simplifier les montages.
Par exemple dans le cas de sondes thermométriques, le transmetteur B constitué par des résistances ou des impédances peut avantageusement être monté dans la tête de la sonde , conformément à la fig. 5.
L'ensemble du montage et appareillage selon l'invention jouit de propriétés nouvelles.
La mesure est indépendante des variations de tension de la ou des sources D de courant et ceci dans de très larges limites. En effet, si on multiplie la tension par un certain coefficient, on multiplie toutes les intensités par le même coefficient sans changer l'action différentielle produite sur le récpeteur 0,
Grâce au montage en pont, la mesure est indépendante de la ligne éventuelle E, de sa longueur et de l'état des milieux traversés par la ligne, dès l'instant où les différents conducteurs de la ligne présentent des variations de caractéristiques identiques.
De ce fait, une variation dans la longueur de ligne ne se traduit dans le récepteur que pax une légère modification de la puissance disponible au récepteur sans modification de l'action différentielle, donc des indications données.
Il est possible de disposer au récepteur d'une puissance considérable par rapport aux puissances obtenues dans les montages et appareillages électriques actuellement sur le marché à cause de la liberté que l'on a de choisir en conséquence les résistances et impédances constituant les pontset les tensionsdont on peut disposer.
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On va passer maintenant en revue certaines parties de l'appareil pur en indiquer divers modes de réalisation. a) Eléments d'épreuve 1-1'. Ces éléments varient suivant la nature de la ou des mesures à effectuer. Tour les basses et moyennes températures, l'on peut utiliser des résistances pures dont la résistivité varie avec la température. Pour des températures plus élevées, l'on peut utiliser des couples thermo-électriques. Pour les hautes températures, l'on peut utiliser des dispositifs optiques agissant sut couples ou résistances.
Pour la psychrométrie, l'on peut utiliser des thermomètres secs et humides.
Pour les mesures de conductibilité ionique, Ph des électrolytes, l'on peut utiliser des électrodes ap- propriées à l'élément à étudier lui-même.
Pour les mesures de niveau, l'on peut utiliser des corps d'épreuve constitués par des résistances variables actionnées par flotteurs ou des résistances plongeant directement dans le liquide. En outre, on pourra aussi utiliser des condensateurs dont l'élément fluide consti- tuera le diélectrique.
Pour les mesuresde facteursd'action électrique: tension, intensité de courant, etc... les corps d'épreuve peuvent être constitués par des résistances pures ou des impdances. On donnera plus loin un exemple d'un ampèremètre indépendant de la fréquence.
Au lieu d'être indentique, les deux parties 1, l' du corps d'épreuve peuvent présenter des propriétés physiques ou chimiques différentes. Il suffira de calculer les résistances ou les- impédances des deux parties du transmetteur, compte tenu des propriétés différentes des deux partiesdu corps d'épreuve.
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C'est ainsi, par exemple, que pour le mesure des températures, deux parties du dispositifs d'épreuve peuvent être constituées l'une par un corpsdont la résistance croît avec la température, l'autre par un corps dont la résistance décroît avec la température.
A titre d'exemple, non limitatif, les corps sensiblespourront être constitués l'un par un métal par , du platine par exemple, l'autre par un métalloïde tel que du carbone (graphite).
Si, des deux résistances du dispositif d'épreuve, l'une croît et l'autre décroît de quantités égales pour une même variation de température, les deux ponts du transmetteur pourront être rigoureusement symétriques électriquement.
On peut même utiliser pour l'une des parties du dispositif d'épreuve, une substance dont les propriétés restent constantes quelle que soit la valeur de la va- rihble à mesurer, par exemple un corps dont la résistance électrique nevarie pasavec la température.
On reste également dans le cadre de la présente invention en faisant la liaison des corps d'éereuve 1-1', aux réseaux par couplage électrostatique, électromagnétique, ou toute autre combinaison , b)Ponts ou réseaux - L'appareil comprend obligatoirement et au minimum deux ponts, mailles ou treillis qui peuvent être ces trois types T1, T2, T3 précisés plus loin. Ces différentes possibilités résultent du fait que les résistances ou impédances 2-3-4-2'-3'-4'peuvent être choisies librement, compte tenu Ces carac- téristiques des deux .orties 1 et l' du dispositif A d'épreuve et des caractéristiques des deux parties 5 et 5' du récepteur 0.
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Les rapports des résistances ou impédances dits de rapport peuvent être les menés ou différents dans chaune des railles. Les résistances ou impédances ad- jecnetes ou parties du dispositif d'épreuve peuvent être aussi égales ou différentes.
Ces diverses possibilités permettent une très granede élasticité pour obtenir les résultats désirés au récepteur.
Les types Tl et T2 ci-dessus de ponts ou réseaux sont caractéristiés respectivement par les graphiques des fig.2 et 3. Pour l'une des limites m de l'échelle 'le resure, le courant i issu d'un des ponts et parcourant l'élément correspondant 5 ou 5' du dispositif récepteur tandis 0 est nul,/que le courant i' issu de l'autre pont a s. valeur maximum I et inversement pour l'autre limite n de l'échelle de mesure.
Dans le type T1 (fig. 2) les maxima sont égaux, dans le type T2 (fig. 3) ils sont inégaux ce qui peut être nécessaire pour obtenir des actions égales des deux réseaux sur les deux parties 5-5' du récepteur 0 dans le cas où les deux parties dudit récepteur sont dissymétriques.
Enfin, dans le type T3 (fig. 4), les deux courants i et i' sont égaux polir la limite de l'échelle, tan- dis que pour l'autre limite .!1 ces deux courante prennent des valeurs différentes. Cette forme de réseaux est par- ticulièrement indiquée pour les mesures psychromé- triques. c) Dispositif récepteur C. Les deux éléments 5-5' de ce récepteur peuvent être constitués par des appareils différentiels.
Ils peuvent être du,type électrostatique, du type électromagnétique, ou utiliser des couplages diffé- rentiels sur grille de lampes'employées normalement en T. S.F.
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Les éléments récepteurs électrostatiques peuvent être constitués par exemple per les armatures fixes d'un électromètre et comporter un disque mobile section- né par la résultante des deux champs,
Les éléments récepteurs électromagnétiques peuvent être réalisés très simplement par l'emploi de cadres fixes, orientés à 90 , par exemple, l'un par rapport à l'autre et comportant un équipage mobile à barreaux ou à palettes magnétiques. Une autre réalisation simpled'un récepteur électromagnétique consiste en un jeu de bobines avec ou sans fer et un équipage analogue.
A la fig. 6 on a représenté, ' titre d'exemple, un pyromètre optique à radiations totales, muni d'un dispositif de mesure conforme à l'invention. Ce syromètre est basé sur la loi de Stéfan :
W = o - T4 dans laquelle %1 est la quantité d'énergie rayonnée, # la constante du corps noir et T la température.
Ce pyromètre comporte une lentille ou un groupe de lentilles déterminant un foyer ou une caustique donnée, par exemple, une lentille cylindrique 13 donnant une caustique rectiligne suivant la droite XX.
Cette lentille est montée dans un support 14, mobile par rapport à un support 15 qui porte le récepteur d'éergie rayonnante. Ce récepteur consiste en un fil fin 16, en métal simple chimiquerent pur, par exemple en platine. Ce fil est rendu absorbant pour toutes leslongueursd'onde. Il est; par exemple, enduit de noir de fumée (corps noir), Ses propriétés électriques, en particulier sa résistance, varient avec la tempé- rature. Ce fil 16 peut être monté dans l'air ou dans une enceinte close 17 dans laquelle peut régner soit
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une atmosphère gazeuse soit le vide et qui est fixée au support 15.
Un déplacement relatif du support 15 par rapport au support 14 permet d'amener le fil 16 en coïncidence avec le caustique du dispositif optique 13, c'est-à-dire sur la ligne XX dans l'exemple représenté, ce que l'on vérifie à l'aide d'un ooulaire 18.
A noter que dans le cas d'une caustique courbe, le fil 16 sera courbé pour épouser exactement la forme de cette caustique. Le fil pourra éventuellement être replié une ou plusieurs fois sur lui-même, sous la seule condition qu'il sé trouve exactement couvert par la caustique.
Un conducteur 8 est soudé au centre géométrique 19 du- fil 16 le divisant ainsi en deux conducteurs rigoureusement égaux, qui forment les deux parties 1, 1' du corps d'épreuve, et qui sont reliés chacun à une partie du transmetteur B par un conducteur 9 ou 9' et par le conducteur commun 8.
Le transmetteur B est constitué par deux ponts de Wheatstone constitués chacun par quatre résistan- ces. Dans chacun des ponts, la résistance variable est constituée par le segment du fil du récepteur 16 ( entre une extrémité et le conducteur central 8). Les autres résistances (2,3, 4,2', 3', 4') des ponts sont fixes.
Ces ponts, équivalents, sont montés en opposition c'est-dire que pour des variations positives ou négatives des résistances du fil récepteur 16, les courants dans les diagonales des ponts qui comportent les éléments récepteurs 5, 5' varient en sens inverse l'un de l'autre; l'un des courants est nul lorsque l'autre est maximum et réciproquement, @
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Le récepteur 0 peut être constitué par deux bobinages 5, 5' provoquant des champs magnétiques lors du passage du courant de chacun des ponts et pouvant avantageusement être calés à 90 l'un de l'autre. Les champs magnétiques des bobinages s'ajoutent et leur résultante agit sur une palette ou une aiguille magnétique qui entraîne dans son mouvement une aiguille de repère 20 se déplaçant sur un cadran divisé.
Le récepteur 0 peut être placé à l'intérieur du pyromètre ou à une distance quelconque. à la fig, 7, on a représenté la partie optique d'un spectropyromètre, selon l'invention, qui comporte d'une manière connue en soi, un dispositif analyseur du rayonnement àmesurer, avec ses accessoires de repère et d'étalonnage (fente 21 avec sa vis de réglage 22, prisme rotatif 23 aves sa vis de réglage 24, micromètre 25), de sorte que le fil 16, placé suivant la caustique du système optique 13, reçoit l'énergie rayonnée correspondant à une radiation de longueur d'onde donnée.
On peut également, au lieu d'avoir les deux parties du corps d'épreuve identiques, les rendre différentes, soit que le point 19 ne soit p as au centre géométrique du fil 16, soit que le fil lui-même soit constitué, de part et d'autre du point 19, de deux substances différentes. Dans ce cas, les deux ponts ou réseaux du transmetteur ne sont pas équivalents.
Dans le cas de la fig. 8 qui représente un ampéremètre (indépendant de la fréquence), les éléments1, 1' du corps d'épreuve sont ici constitués par des couples thermo-électriquesen croix t, t', dont lessoudures s, s' sont au centre et sont ainsi montées en série dans l'un des conducteurs de la ligne 1 dont on veut mesurer le courant.
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La circulation de ce courant dans les couples thermo-élecriques détermine une élévation de température (effet Joule) qui provoque une variation de la force électromotrice aux soudures (effet Peltier). Cette variation de force électromotrice qui passe de 0 à une t empérature T à + Eàune température Tx est équivalente à une variation négative de résistance et c'est cette variation négative de résistance qui est mise à profit pour mesurer l'intensité cherchée.
Le répétiteur d'angles ou de position montré fig. 9 comporte des résistances ou impédances variables r, r' dont les partiesmises en service par les curseurs v, v1 jouent le rôle des éléments 1, l' précédemment définis.
Ces curseurs sont reliés par une transmission appropriée au mobile dont on veut répéter la position.
Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux modesd'exécution représentéset décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
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