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PERFECTIONNEMENTS APPORTES :AUX METHODES 'ET AUX APPAREILS POUR LA MESURE ' ' ' ' ' DE RESISTANCES.ELECTRIQUES. '
L'invention est relative à la mesure de résistances électriques et elle a pour objet une méthode et des dispositifs propres à permettre d'ac- croitrs l'exactitude dune telle mesure.
Conformément à une caractéristique de l'invention, on groupe en série avec la résistance à mesurer, une ou plusieurs résistances addition- nelles propres à procurer à l'ensemble une résistance qui varie uniquement dans des limites restreintes ou qui reste constante, grâce à quoi l'on se trouve dans tous les cas dans une zone déterminée de fonctionnement des ap- pareils mesureurs., régulateurs ou enregistreurs et les mesures peuvent s'effec- tuer avec une précision et une-sensibilité sensiblement ou rigoureusement cons- tantes
Selon une autre caractéristique de l'invention, pour l'exécution de la méthode perfectionnée de mesure on utilise un dispositif comprenant, en même temps qu'un appareil de mesure de résistance, la résistance à mesu- rer et, en série avec elle.
une ou plusieurs résistances additionnelles, ain- si que des moyens pour mettre en et hors circuit les dites résistances addi - tionnelles, de manière que la résistance totale, de l'ensemble de la résis- tance à mesurer et de la ou des résistances additionnelles,reste comprise dans un intervalle détendue restreinte ou reste constante.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront du complément de description qui suit en regard des dessins annexés qui mon- trent, exemplativement et schématiquement, différents montages utilisables pour la mise en oeuvre de l'invention.
En référence aux dessins, la fig. 1 montre un pont de Wheatstone LMNP utilisé par la méthode du zéro, dans lequel : r1 et r2 sont les résistances fixes des bras LP et LM
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r3 est la résistance du bras NP variable entre R'0 et R'0 + R'1.
X est la résistance à mesurer placée entre N et M.
Ce montage permet de mesurer X dans un certain intervalle de va- riation R0 à R0 + R1
EMI2.1
Si l'étendue R de l'intervalle de mesure est petite ,le pont de Wheatstone fonctionne sensiblement dans les mêmes conditions dans toute l'éten- due de l'intervalle de mesure et, par suite, la précision et la sensibilité des mesures sont sensiblement constantes. En particulier, on pourra faire en sorte que le pont de Wheatstone fonctionne dans la région du maximum de pré- cision et de sensibilité.
Au contraire si l'étendue IL de l'intervalle de mesure est grande le pont de Wheatstone fonctionne dans de conditions qui varient d'autant plus d'une extrémité à l'autre de l'intervalle de mesure que cet intervalle R1 est plus grand. Corrélativement la précision et la sensibilité des mesures varient dans l'intervalle de mesure.
Pour parer à cet inconvénient, on peut adopter deux solutions qui font l'objet de la présente invention. La première permet d'utiliser le pont de Wheatstone dans des conditions qui varient peu, la seconde dans des condi- tions rigoureusement constantes.
Conformément à la première solution,fig. 3, dans la branche NM du pont on place, en série avec X, (n-1) résistances r avec des dispositifs, non illustrés, permettant de mettre en ou hors circuit chacune d'elles, r étant tel que n r = R1. Ceci étant, lors que X varie de Ro à Ro + r les (n-1) ré- sistances r son en circuit et la résistance de la branche NM varie de Ro + (n-1) r à Ro + nr ; pour X variant de R + r à R + 2r on met hors circuit la première résistance r et la résistance de la branche NM varie entre les mêmes limites R + (n-1) r et Ro + nr ;
et ainsi de suite, en sorte que X variant de Ro + (on-1) r à R + nr = Ro + R1 les (n-1) résistances r sont hors circuit et la résistance de la branche NM varie entre les mêmes limites R0 + (n-1) r et R0 + nr.
On a ainsi divisé la plage totale de mesure d'étendue R1 en n plages d'étendue Rl et dans chacune de ces plages la résistance de là bran- che NM varie entren les mêmes limites R0 + (n-l)r et R0 + nr. Ainsi il se- ra possible de se placer dans la région de précision et de sensibilité maxima pour l'utilisation du pont de Wheatstone.
Dans la pratique il est intéressant d'avoir des plages d'étendue R comportant un chevauchement = R-r de l'une sur l'autre (figure 2); # et n étant choisis, R et r sont déterminés par R = R1 + (n-1) # et r = ; # n Le même raisonnement que précédemment montre que, quelle que soit la plage en service, la résistance de la branche NM varie entre les limites R0 + (n-l)r et R0 + (n-l)r+R = R0+R1.
La figure 3 donne le schéma de montage pour n = 4.
Le raisonnement ci-dessus a supposé pour simplifier l'exposé que toutes les ré- sistances r sont égales mais ce n'est, évidemment, pas nécessaire.
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Selon la deuxième solution, on place la résistance à mesurer X dans la branche NP du pont en série avec les (n-1) résistances r et la résis- tance variable R (figure 4 pour n = 4). On voit immédiatement, par un raison- nement analogue au précédent, queX variant de Ro à Ro + (n-1) r + R = Ro + R1, on peut maintenir la résistance de la branche NP constante et égale à R + (n-1) r + R = Ro + R1 dans tout l'intervalle de mesure R0 à R0 + R1.
Par suite le pont de Wheatstone fonctionne toujours dans des con- ditions rigoureusement identiques et la précision et la sensibilité sont cons- tantes ; en particulier, on pourra se placer dans les conditions de précision et de sensibilité maxima.
Ainsi cette deuxième solution est particulièrement intéressante et ce quelle que soit l'étendue totale de l'intervalle de mesure ; elle reste intéressante même pour n = 1.
Dune façon générale a) la première solution est applicable dans toutes les mesures de résistances, quil s'agisse d'une méthode de zéro : pont de Wheatstone montage potentiométrique. ou d'une méthode de déviation : logomètres de tous types., pont de Wheatstone utilisé par méthode de déviation ; b) la deuxième solution est applicable dans toutes les mesures de résistances par méthode à zéro.
En particulier, ces deux solutions trouvent leur application dans la construction des appareils indicateur, régulateur, ou enregistreur d'une grandeur dont la détermination repose sur une mesure de résistance ou de va- riation de résistance - par exemple, température déterminée au moyen d'un ther- momètre T à résistance. Les deux solutions indiquées permettent de prendre com- me origine de la plage de mesure R en service une quelconque des n valeurs R , R0+r ...........,R + (n-l)r de l'intervalle total de mesure R , R + (n -1) r0+ R . ler exemple numérique : R = 12,5 ohms r = 10 ohms , n 12 2e exemple numérique : (R = 5' ohms r = 1 ohm (n = 200 ( 9 résistances d'un ohm et 19 résistances de 10 ohms).
La figure 5 donne le schéma d'un montage logométrique utilisant la première solution avec n = 4. Dans cette figure;, 0 désigne l'axe de rota- tion, perpendiculaire au plan de figure et C1,C2 les cadres du galvanomètre fixes l'un par rapport à l'autre.
Les figures 6 et 7 donnent, toujours pour n=4, le schéma d'un montage connu en pont de Wheatstone (avec r2/r1 = 1 ) utilisant la liaison r1 trois fils type Siemens entre le thermomètre T et l'appareil de mesure et mo- difié suivant les données ci-dessus. Le montage de la figure 6 utilise la pre- mière solution ; le montage de la figure 7 utilise la deuxième solution.
Dans ce cas particulier, les points P et L étant variables, la précision et la sensibilité ne sont pas rigoureusement constantes même dans le montage de la figure 7 mais on voit immédiatement, sur la figure 6, que, la résistance à mesurer variant de +R, la résistance des bras NM et NP varie de +R ; celle des bras LP et LM de R. a Au contraire, dans la figure 7, la ré- sistance à mesurer variant de +R, 2 résistance des bras NM et NP ne varie pas; celle des bras LM et LP varie de + R ; donc la deuxième solution est plus intéressante. 2
On pourra comparer avec le montage décrit par Daniel R.STULL dans The Review of Scientific InstrumentsVolume 16, Number 11, p.318 - 321, November 1945.
Les deux solutions décrites dans ce brevet sont utilisables dans
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les appareils du type galvanométrique comme dans les appareils du type élec- tronique.
Dans tous les cas, la mise en ou hors circuit des résistances r peut se faire, soit manuellement, soit au moyen de dispositifs automatiques de commande à chaque extrémité du cadran de l'appareil de mesure, soit des deux façons à la fois. Les commandes manuelles et les commandes automatiques peuvent être indépendantes; par exemple, on peut réaliser le montage suivant:
R = 5 ohms ( r = 1 ohm passages manuels ( n = 200 ( 9 résistances de 1 ohm et 19 résis- tances de 10 ohms) passages automatiques ( r' = 4 ohms indépendants ( n' = 5 ( 5 résistances de 4 ohms) ce qui donne,en série avec la résistance à mesurer ,
5 résistances de 4 ohms, 9 résistances de 1 ohm. ,et
19 résistances de 10 ohms;
On peut faire remarquer que l'adoption d'un appareil à plusieurs plages plutôt que celle d'un appareil à une seule plage de même étendue totale ne présente, avec les montages décrits, que des avantages.
Bien que dans la description ci-dessus la résistance X ait été considérée comme variable, il est apparent que la méthode de l'invention s'ap- plique également à la mesure de résistances dont la valeur est constante.
REVENDICATIONS
1. - Une méthode pour accroitre l'exactitude des mesures de résis- tances électriques, qui consiste à grouper en série avec la résistance à me- surer une ou plusieurs résistances additionnelles propres à procurer à l'ensem- ble une résistance qui varie uniquement dans des limites restreintes ou reste constante, grâce à quoi l'on se trouve toujours dans une zône déterminée de fonctionnement des appareils mesureurs, régulateurs ou enregistreurs et les mesures peuvent s'effectuer avec une précision et une sensibilité sensiblement constantes ou rigoureusement constantes.