La présente invention concerne des tranducteurs de mesure de déplacements et elle concerne également l'utilisation de ces transducteurs en vue de détecter les déplacements des suspensions de véhicules, en particulier, en vue de détecter la hauteur d'une suspension dans des véhicules comportant des éléments permettant d'en régler la hauteur.
Sous un de ses aspects, l'invention concerne
la mesure du rapport des phases entre la tension et
le courant dans un transducteur inductif de déplacement et elle est basée sur le fait que, dans des conditions correctes, ce rapport de phases peut être amené à varier progressivement en fonction de la position
de l'objet à contrôler.
Un type habituel de transducteur inductif de déplacement comprend deux bobines alignées axialement
et raccordées aux bras respectifs d'un pont à courant alternatif, le mouvement d'un noyau en ferrite d'une bobine à l'autre produisant, à la sortis de ce pont,
une tension dont l'amplitude peut être proportionnelle
au déplacement du noyau en ferrite. Un système spécifique est celui décrit dans le brevet britannique n[deg.] <EMI ID=1.1> phase encore que, bien entendu, il soit habituellement nécessaire d'utiliser, dans un circuit en pont
de ce type� un détecteur sensible aux phases afin d'établir une discrimination entre les deux composantes du signal de sortie de ce circuit en pont.
Un transducteur de mesure de déplacement a été également proposé dans le brevet britannique n[deg.]
967.581 dans lequel l'amplitude d'un condensateur ou d'une inductance faisant partie d'un circuit de contrôle varie en fonction du mouvement de l'objet contrôlé, le changement d'amplitude étant utilisé pour modifier la fréquence de résonance d'un circuit accordé au moyen d'un couplage inductif entre le circuit de contrôle et le circuit accordé. Le changement survenant dans la fréquence de résonance produit, dans le rapport tension/courant du circuit accordé, un changement de phase qui est mesuré par un discriminateur de phases, tandis que le changement de phase constitue une mesure du déplacement de l'objet contrôlé. Toutefois, on comprendra que cette suggestion n'implique aucune mesure du rapport de phases dans la relation tension/courant dans le circuit de contrôle.
De même.. un tel circuit n'est pas très approprié pour des conditions rigoureuses qui pourraient altérer l'accord du circuit accordé.
Suivant un aspect de l'invention, un transducteur de mesure de déplacement comprend une bobine.. une source de courant alternatif raccordée à cette
<EMI ID=2.1>
cer par rapport à la bobine en réponse au mouvement d'un objet contrôlé, un concentrateur de flux magnétique conçu pour accentuer la liaison par flux magnétique entre la spire de court-circuit et la bobine., ainsi qu'un élément destiné à mesurer, dans le rapport de phases entre la tension et le courant de la bobine, les changements résultant des courants de Foucault produits dans la spire de court-circuit.
Un transducteur de ce type peut être conçu pour établir une relation pratiquement linéaire entre cette phase et le déplacement de l'objet contrôlé, tandis qu'il peut être d'une construction relativement économique, mais néanmoins durable.
On comprendra la raison du changement de phase si l'on considère ce transducteur comme un transformateur dans lequel l'enroulement secondaire est
une spire de court-circuit mobile. On comprendra que la résistance réfléchie associée à la spire de courtcircuit, c'est-à-dire la résistance efficace en dérivation en travers de l'enroulement primaire, variera avec le degré de couplage entre la bobine et la spire de court-circuit. lorsque cette spire de court-circuit se déplace vers une position dans laquelle le couplage entre cette spire de court-circuit et la bobine augmente, la résistance réfléchie est réduite, si bien que le courant passant par la bobine a tendance à être déphasé vers celui de la tension passant dans cette bobine.
Le concentrateur de flux peut être fixe .par rapport à la bobine ou il peut être monté de façon
à se déplacer avec la spire de court-circuit.
Dès lors, la spire de court-circuit d'un transducteur de déplacement suivant l'invention est conçue pour donner lieu à des courants de Foucault importants comparativement à ceux produits dans des transducteurs de déplacements utilisés, conjointement avec des circuits en pont.
On a trouvé que, pour la résistance de la spire de court-circuit, il existait une valeur optimale qui, pour n'importe quel système particulier, assure le déphasage le plus important par unité de déplacement.
En règle générale, la résistance optimale de
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valeur pouvant être obtenue mais, pour un système donné, elle peut être trouvée expérimentalement en enroulant un fil de cuivre autour d'une spire de
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de cette spire, une résistance variable qui est ensuite réglée pour assurer le déphasage maximum. La résistance mesurée de cette spire de court-circuit d'essai peut alors être utilisée pour déterminer les dimensions et la ou les matières que l'on doit utiliser pour réaliser la spire de court-circuit.
Bien que le concentrateur de flux et la spire de court-circuit puissent être deux organes de matiè-
\ res différentes, ils peuvent également être constitués d'un seul organe en une matière appropriée conductrice d'électricité et concentrant le flux. On peut alors utiliser une matière ferromagnétique telle que l'acier doux.
Lors qu'on adopte deux organes, l'organe concentrateur de flux est réalisé, de préférence, en une matière à base de ferrite ou en une matière analogue concentrant le flux, mais assurant une isolation électrique, tandis que la spire de court-circuit peut être constituée d'une matière homogène de bonne conductivité électrique telle que le cuivre.
En variante, la spire de court-circuit peut être une structure composite constituée de deux matières ou plus ayant des résistivités différentes.
Par exemple, elle peut être constituée d'un tube en acier sur lequel est appliqué un revêtement électroly� tique de cuivre ou de nickel en une épaisseur prédéterminée.
Bien que la spire de court-circuit puisse être constituée d'un organe auxiliaire qui est fixé à l'organe dont on doit contrôler le déplacement, elle peut être néanmoins constituée entièrement ou partiellement d'une partie existante de l'organe ainsi contrôlé.
En particulier, l'organe contrôlé peut être un élément faisant partie de la suspension d'un véhicule� par exemple, une partie tubulaire d'un amortisseur de suspension. La bobine peut alors être montée sur une partie relativement fixe de l'amortisseur et pratiquement coaxialement par rapport à la partie tu- bulaire relativement mobile de façon à détecter le mouvement de cette dernière. Cette partie tubulaire fait alors office à la fois de concentrateur de flux
<EMI ID=5.1> tageusement être enroulée sur un manchon isolant tel qu'un manchon en matière plastique adapté sur une partie relativement fixe de l'amortisseur. Ce manchon en matière plastique peut également jouer le rôle d'un manchon classique protégeant les parties coulissantes de l'amortisseur contre les poussières.
Un manchon conducteur d'électricité est avantageusement prévu sur la partie tubulaire de l'amortisseur de suspension de façon à amener la spire de court-circuit à proximité immédiate de la bobine. Ce manchon conducteur a avantageusement une épaisseur suffisante et il est réalisé en une matière appropriée ou il comporte un revêtement électrolytique de cette dernière de façon à optimaliser la résistance de la spire de court-circuit. Lorsqu'on ménage un plus petit espace libre entre la bobine et la spire de court-circuit , on confère généralement une plus grande sensibilité au transducteur.
Dans des applications générales de l'invention, la spire de court-circuit a, de préférence, une forme tubulaire et elle peut comporter une base formant une cuvette dont le fond est raccordé à l'organe contrôlé.
Lorsqu'on utilise un organe concentrateur de flux indépendant, il est préférable de l'installer dans la cuvette précitée de laquelle il ressort partiellement.
Bien que le rapport de phases entre la tension et le courant passant dans la bobine varie en fonction du déplacement de l'objet contrôlé, ce rapport peut être conçu de telle sorte que l'amplitude du courant de la bobine ne varie pas fortement contrairement à de nombreux transducteurs de la technique antérieure. De la sorte, on peut raccorder plusieurs bobines en série ou en parallèle et l'on peut utiliser une source commune de courant alternatif sans qu'il en résulte d'importantes perturbations mutuel-
<EMI ID=6.1> les entre les bobines et c'est là, un facteur facili- tant l'application de l'invention à un système détecteur d'une suspension de véhicule dans lequel les différentes bobines peuvent être conçues individuellement pour détecter le déplacement des assemblages respectifs d'une suspension.
L'utilisation de bobines de mesure raccordées en série facilite l'utilisation d'un système multiplex en vue d'analyser, dans les bobines, les rapports de phases tension/courant.
On peut utiliser n'importe quel élément approprié pour mesurer les changements survenant dans le rapport des phases tension/courant des bobines. Toutefois, dans un système préféré, les deux entrées d'un comparateur qui, pour plus de commodité, sera appelé "comparateur de bobine de mesure", sont raccordées aux bornes de la bobine de mesure, tandis qu'une impédance de référence qui peut être sous forme d'une résistance mais, de préférence, sous forme d'une inductance, est raccordée en série à la bobine de mesure et à la source de courant alternatif, les deux entrées d'un autre comparateur (qui sera appelé "comparateur de référence") étant raccordées aux bornes de l'impédance de référence. Les sorties à ondes carrées du comparateur de la bobine de mesure et du comparateur de référence sont transmises aux entrées
<EMI ID=7.1>
réalisé, de préférence, sous forme d'un comparateur supplémentaire,que l'on appellera "comparateur dis-
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émises à la sortie de ce comparateur discriminateur de phases correspondant à la différence de phase entre la relation tension/courant de la bobine de mesure et celle de l'impédance de référence. La longueur de ces impulsions peut être détectée de n'importe quelle manière appropriée.
Dans un système préféré permettant une analyse multiplex des sorties de plusieurs bobines de mesure, ces dernières sont raccordées en série à une impédance de référence commune, tandis que les comparateurs respectifs de bobines de mesure sont raccordés aux sorties des bobines de mesure, un commutateur sélecteur multiplex étant monté entre les sorties des comparateurs de bobines de mesure afin de raccorder, de manière séquentielle, les sorties de ces derniers à une entrée d'un discriminateur de phases commun dont l'autre entrée est raccordée en permanence à la sortie d'un comparateur d'impédance de référence raccordé à l'impédance de référence.
Afin de réduire le nombre de comparateurs utilisés, il est toutefois préférable d'employer un assemblage de commutateurs sélecteurs afin de raccorder, de manière séquentielle, les entrées d'un comparateur commun de bobines de mesure aux bobines de mesure respectives.
Dans un système de ce type dans lequel on utilise un comparateur commun de bobines de mesure, comme décrit précédemment, les bobines de mesure sont montées en série l'une avec l'autre et avec l'impédance de référence, tandis que l'assemblage de commutateurs sélecteurs comprend un commutateur analogique bipolaire respectif pour chaque bobine.
On évite l'utilisation de commutateurs bipolaires dans un autre système préféré dans lequel chaque bobine de mesure est montée en série avec un commutateur analogique unipolaire respectif de l'assemblage de commutateurs sélecteurs, tandis que les paires en série constituées d'une bobine de mesure et d'un commutateur sont raccordées en parallèle l'une avec l'autre et en série avec une impédance de référence commune et la source de courant alternatif. Une des entrées d'un comparateur commun de bobines de mesure est raccordée à la jonction entre les extrémités raccordées des bobines de mesure, tandis que son
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séquentielle, par les commutateurs sélecteurs, aux autres extrémités des bobines de mesure respectives.
Dans ce système, les bobines de mesure sont raccordées
<EMI ID=10.1>
alternatif par les commutateurs sélecteurs.
Chacun de ces systèmes préférés est particulièrement approprié pour être installé dans un système de détection de la hauteur de la suspension d'un véhicule.
Suivant un deuxième aspect de l'invention, un système de suspension d'un véhicule comprend plusieurs assemblages de suspension conçus chacun pour être raccordés entre les parties suspendues et les parties non suspendues d'un véhicule, un transducteur respectif de hauteur de suspension associé à chaque assemblage de la suspension afin de détecter la hauteur de cet assemblage, chaque transducteur étant conçu pour émettre un signal de hauteur variant progressivement avec les déplacements de l'assemblage respectif de la suspension� ainsi qu'un assemblage de commutateurs multiplex raccordé entre les transducteurs et un circuit analyseur de signaux conçu pour analyser successivement les signaux de hauteur émis par les différents transducteurs.
Les transducteurs peuvent être ceux conformes au premier aspect de l'invention, cependant que l'on peut également utiliser d'autres transducteurs appropriés.
L'assemblage de commutateurs multiplex et le circuit analyseur de signaux peuvent être installés dans une unité centrale réglant la hauteur de la suspension.
L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée et uniquement à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
les figures la, lb et le sont des coupes transversales longitudinales de trois assemblages de bobines de mesure et de noyaux suivant l'invention , la figure 2 est une vue latérale d'un amortisseur de suspension d'un véhicule comportant un assemblage d'une bobine de mesure et d'un noyau analogue à celui illustré en figure le ;
les figures 3 à 5 sont des schémas synoptiques de trois circuits suivant l'invention en vue de
<EMI ID=11.1>
de leurs bobines respectives de mesure, par exemple, des amortisseurs de suspension d'un véhicule.
En se référant à la figure la, une bobine électrique classique 1 comporte des conducteurs 2 et
3 destinés à la raccorder à une source de courant alternatif. Un assemblage central formant un noyau 4 disposé coaxialement par rapport à la bobine est monté, au moyen d'éléments appropriés (non représentés) de façon à pouvoir coulisser axialement par rapport à la bobine et il comprend un cylindre plein 5 concentrant le flux magnétique et réalisé en une matière à base de ferrite, la moitié de la longueur de ce cylindre étant fixée, par exemple, par collage, à l'intérieur d'un organe en forme de cuvette 6 réalisé en une ma- tière ayant une conductivité électrique relativement élevée, par exemple, le cuivre.
Une tige de commande 7 dont les propriétés magnétiques et électriques ne sont pas importantes, est raccordée, à une de ses extrémités et par n'importe quel moyen approprié, à la base 8 de l'organe en forme de cuvette 6, tandis que son autre extrémité (non représentée) est assemblée à l'organe dont on doit contrôler le mouvement.
Si cet organe en forme de cuvette 6 faisait défaut, l'introduction du cylindre en ferrite 5 dans la bobine 1 aurait pour effet d'accroître sensiblement l'inductance de la bobine 1, ainsi qu'on pourrai!, le constater dans la source de courant alternatif, mais il n'en résulterait pas une importante modification du rapport de phases entre la tension et le courant passant dans la bobine,puis qu'aussi bien la ferrite est un mauvais conducteur d'électricité et que seuls des courants de Foucault très limités seraient induits dans le cylindre en ferrite 5, ces courants pouvant être la cause d'une résistance réfléchie en dérivation dans la bobine.
Dès lors, la tension dans la bobine continuerait à être déphasée en avance pratiquement de 90[deg.] par rapport au courant, la bobine étant choisie de façon à avoir une résistance négligeable comparativement à son inductance inhérente. Toutefois, la paroi cylindrique 9 de l'organe en forme de cuvette 6 constitue une bobine secondaire sous forme d'une spire de courtcircuit dont la liaison avec la bobine 1 varie selon le déplacement de l'assemblage formant le noyau 4.
En figure la, l'extrémité ouverte de l'organe en forme de cuvette est représentée au moment où elle va pénétrer dans la bobine, de sorte que le déplacement vers la gauche de l'assemblage constituant le noyau lors du mouvement de la tige d'entrée 7 vers la gauche a pour effet d'accroître la liaison entre la spire de court-circuit et la bobine 1 en induisant des courants de Foucault importants dans la paroi 9.
Les courants de Foucault induits dans la spire de courtcircuit ont pour effet de réduire l'accroissement escompté de l'inductance de la bobine 1 suite à l'insertion du noyau en ferrite 5 dans cette bobine 1, tout en réduisant également la résistance réfléchie en dérivation dans cette bobine 1, Cette résistance réfléchie diminue progressivement au même titre que à l'inductance efficace de la bobine 1 lorsque l'assemblage 4 du noyau est déplacé progressivement vers la gauche à partir de la position illustrée en figure la.
Il en résulte un changement progressif dans le rapport de phases entre la tension et le courant passant dans la bobine 1 en ce sens que le retard de phase du courant par rapport à la tension dans la bobine 1 est réduit progressivement à partir d'une valeur initiale pratiquement égale à 90[deg.]. On constate que le changement de phase est pratiquement proportionnel au dépla- cement de l'assemblage 4 du noyau dans un intervalle utile.
On comprendra que, dans le système illustré en figure la, la base 8 de l'organe en forme de cuvette 6 est simplement prévue pour établir un raccordement avec la tige de commande 7 et que les caractéristiques du dispositif ne seraient pratiquement pas modifiées si cet organe en forme de cuvette 6 était remplacé par un tube de la même matière.
Dès lors, l'assemblage illustré en figure la peut être utilisé pour contrôler le déplacement d'un objet assemblé à la tige 7 en contrôlant, de n'importe quelle manière appropriée, le rapport de phases entre la tension et le courant passant dans la bobine 1.
Dans l'assemblage modifié de la figure lb, on a utilisé les mêmes chiffres de référence pour désigner les éléments correspondants. Dans ce système, le noyau composite de l'assemblage illustré en figure la a été remplacé par un noyau unitaire 6 en une matière ferromagnétique conductrice d'électricité telle que l'acier doux, ce noyau ayant la forme d'une cuvette comportant une paroi latérale tubulaire 9. Dans ce cas, on a représenté une bobine relativement allongée
1 afin de démontrer que l'on peut en faire varier les proportions dans un large intervalle pour l'adapter à une application particulière. En règle générale, une bobine plus longue sera habituellement nécessaire pour contrôler de plus grands déplacements.
Dans cet assemblage, l'organe en forme de cuvette 6 joue le double rôle d'un concentrateur de flux magnétique et d'une spire de court.-.circuit. Toutefois, dans ce cas, le concentrateur de flux et la spire de court-circuit pénètrent ensemble dans la bobine, si bien que l'inductance efficace augmente et que la résistance réfléchie diminue au cours de l'introduction de l'organe en forme de cuvette 6 dans cette bobine 1.
Dès lors, l'impédance efficace de la bobine 1 ne variera pas sensiblement dans tout l'intervalle de déplacement de l'organe en forme de cuvette 6 et, ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, on peut ainsi utiliser la même source de courant alternatif pour exciter plusieurs bobines de ce type sans qu'il en résulte des perturbations mutuelles sérieuses entre elles.
On comprendra que l'on pourrait obtenir, dans la résistance réfléchie et l'impédance efficace du système de la figure lb, des changements analogues à ceux obtenus dans le système de la figure la si l'on devait enlever cette partie du noyau 5 qui ressort de la cuvette 6.
On comprendra également que l'organe en forme de cuvette 6 de la figure lb peut prendre la forme d'un composant existant d'un organe contrôlé, par exemple, le corps tubulaire d'un amortisseur de suspension de véhicule.
La figure le représente schématiquement le système de l'invention appliqué à un amortisseur de suspension d'un véhicule et l'on aura recours à cette figure pour expliquer le principe de fonctionnement du transducteur incorporé à l'amortisseur de suspension illustré en figure 2. Dans cette figure le, on utilise les mêmes chiffres de référence pour désigner les éléments correspondant à ceux de la figure lb.
\ Dans le système illustré en figure le, une tige de piston fixe 12 supporte un piston d'amortisseur à soupape 11 fonctionnant dans un cylindre d'amortisseur mobile 6. La tige de piston 12 et le cylindre 6 sont réalisés en matières habituelles et, par conséquent, la tige 12 fera office de concentrateur de flux fixe� tandis que le cylindre 6 fera office de concentrateur de flux mobile. La base d'un organe en forme de cuvette 13 assurant une protection contre
les poussières et réalisé en une matière plastique isolante est fixée à la tige de piston 12 et supporte fermement une bobine 1. Etant donné que le cylindre
a un plus grand volume et est plus proche de la bobine que la tige de piston 12, l'effet exercé sur le courant de la bobine suite au mouvement de ce cylindre 6 sera analogue à celui exercé dans le système de la <EMI ID=12.1> cuvette 6. Afin de réduire l'effet exercé par la tige de piston fixe et, partant, afin que les caractéristiques du transducteur dépendent moins du diamètre de la tige de piston (variant d'un véhicule à l'autre), un manchon 10 en acier doux est pressé sur la paroi latérale 9 du cylindre 6. Ce manchon comporte un revêtement électrolytique d'une matière appropriée conductrice d'électricité telle que le nickel ou le cuivre.
Etant donné que ce manchon 10 compo rtant un revêtement électrolytique, de même que le cylindre 6 font office de spire de court-circuit, la résistance efficace de cette spire peut être réglée minutieusement en réglant l'épaisseur du revêtement électrolytique. La figure 2 illustre un assemblage d'un amortisseur classique d'une suspension d'un véhicule, qui a été modifié pour utiliser le transducteur illustré schématiquement en figure le : les mêmes chiffres de référence ont été utilisés pour désigner les éléments correspondants.
L'amortisseur de suspension comprend un assemblage d'un piston et d'un cylindre, assemblage dans lequel l'extrémité supérieure de la tige de piston 12 est fixée, par des buselures de montage en caoutchouc 14, au sommet d'une tourelle de suspension
15 d'une carrosserie d'un véhicule, tandis qu'un cylindre 6 est fixé par son extrémité inférieure à un essieu de roues (non représenté). Cet amortisseur com- porte également des éléments hydrauliques classiques
(non représentés) afin de faire varier la force hydraulique appliquée au piston et modifier ainsi la hauteur de l'amortisseur de suspension. Par exemple, la tige de piston 12 peut être creuse de façon à pouvoir modifier le volume du fluide hydraulique dans l'amortis-
<EMI ID=13.1>
Le fonctionnement de cet amortisseur est entièrement classique et l'on comprendra que; lorsque la charge du véhicule augmente ou diminue, l'amortisseur subit respectivement une contraction ou une expansion, tandis que le cylindre 6 se déplace respectivement dans ou hors de la bobine 1, ces déplacements étant détectés d'après les changements survenant dans le rapport de phases entre la tension et le courant de la bobine 1.
Le manchon 10 fait partie de l'espace libre ménagé entre le cylindre 6 et l'élément 13 de protection contre les poussières ; par ailleurs, étant donné que ce manchon est conducteur d'électricité, il constitue, en partie, la spire de court-circuit, si bien que l'espace libre "X" ménagé entre la spire de courtcircuit et la bobine de détection diminue, augmentant ainsi la discrimination établie par le transducteur.
Il est préférable d'installer un manchon 10 sur le cylindre plutôt que d'utiliser un élément de protection contre les poussières d'un diamètre plus
petit et ce, pour deux raisons : en premier lieu, ce
<EMI ID=14.1>
timaliser la résistance de la spire de court-circuit, étant donné qu'il peut être réalisé en une matière différente de celle du cylindre 6 ou, si l'on doit appliquer un revêtement électrolytique sur ce manchon
10, ce revêtement est appliqué plus économiquement et
<EMI ID=15.1>
sur un cylindre relativement plus grand. En deuxième lieu, ce manchon 10 établit une distance radiale maximum entre la bobine de détection 1 et la partie exposée de la tige de piston 12. Différentes applications de véhicules nécessitent des tiges de pistons de diamètres différents et l'on constate que des tiges de pistons de grand diamètre peuvent poser des problèmes si la bobine de détection réagit trop fortement à la tige en question qui, bien entendu, reste fixe par rapport
à l'élément de protection contre les poussières sur lequel est enroulée la bobine.
Le circuit de la figure 3 est applicable à l'analyse multiplex des rapports de phases courant/
<EMI ID=16.1>
14 associées aux organes respectifs dont on doit contrôler les déplacements. Ce circuit est particulièrement applicable au contrôle de la hauteur d'une suspension d'un véhicule pourvu d'éléments destinés à régler cette hauteur de la suspension en tenant compte des changements survenant dans la charge imposée au véhicule, améliorant ainsi la conduite de ce dernier.
<EMI ID=17.1>
peuvent être associées chacune à un amortisseur respectif de suspension adapté à une roue de véhicule
afin de contrôler les changements survenant dans la
hauteur d'une partie de chaque amortisseur de suspension.
Comme représenté dans cette figure, les quatre
<EMI ID=18.1>
l'une avec l'autre, ainsi qu'avec une inductance de <EMI ID=19.1>
alternatif par un amplificateur AMP à partir d'un oscillateur 17. La fréquence de cet oscillateur 17 est choisie de telle sorte que tout glissement de fréquence donne lieu à un changement minimum dans le rapport de phases mesuré de la tension/courant dans les bobines de mesure. Les entrées de chacun des comparateurs de bobines de mesure COMP 1 à COMP 4 sont raccordées aux bornes des bobines de mesure respecti-
<EMI ID=20.1>
à un commutateur sélecteur multiplex 18 dont la sortie est raccordée de manière séquentielle à une entrée 19 d'une unité de discrimination de phases 21 dont l'autre entrée 20 est raccordée à la sortie d'un comparateur de référence COMP R dont les entrées sont raccor-
<EMI ID=21.1>
La sortie de chacun des comparateurs COMP 1 à COMP 4 et COMP R sera une onde carrée, étant donné que les comparateurs établissent une connexion aux points d'intersection zéro de la forme d'onde de tension, cependant que les phases relatives des ondes carrées sont différentes. Le discriminateur de phases 21 est conçu pour comparer tour à tour la phase d'une onde carrée émise à la sortie d'un des comparateurs COMP 1
à COMP 4 avec la phase de l'onde carrée émise à la sortie du comparateur COMP R. Le discriminateur de phases 21 peut comporter un autre comparateur dont les deux entrées sont raccordées respectivement aux entrées
19 et 20. Les longueurs des impulsions émises à la sortie de ce comparateur supplémentaire correspondront alors à la différence de phase entre la tension appliquée à la bobine sélectionnée parmi les bobines
<EMI ID=22.1>
n'importe quelle manière appropriée pour fournir une mesure de la hauteur de l'amortisseur de suspension associé à la bobine sélectionnée en cause. Les mesures ainsi obtenues peuvent alors être analysées par
<EMI ID=23.1>
de contrôle de suspension qu'il convient d'entreprendre. Un ou plusieurs cycles de la forme d'onde de courant alternatif peut ou peuvent être contrôlé(s) pour fournir la valeur de phase mesurée.
L'oscillateur 17, l'amplificateur, les comparateurs COMP 1 à COMP 4 et COMP R, le commutateur sélecteur 18 et le discriminateur de phases 21 sont avantageusement combinés dans une unité centrale de
<EMI ID=24.1>
tuellement être située dans ou près d'un des amortisseurs de suspension.
Le circuit illustré en figure 4 est analogue à celui de la figure 3, avec cette exception qu'au lieu des quatre comparateurs COMP 1 à COMP 4, on utilise un comparateur COMP M commun aux bobines de mesure, la fonction de sélection étant assurée par des
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les bobines L1 à L4 respectivement aux entrées du comparateur COMP M.
La figure 5 illustre un autre circuit modifié <EMI ID=26.1>
tandis que les paires de bobines de mesure/commutateurs sont montées en parallèle l'une avec l'autre et
<EMI ID=27.1>
avantages de ce système résident dans le fait qu'une fois de plus, il ne faut qu'un seul comparateur de mesure COMP M et que l'on utilise des commutateurs unipolaires au lieu de commutateurs bipolaires. Dans ce circuit, comparativement à ceux illustrés dans les
\ <EMI ID=28.1> uniquement raccordées à l'amplificateur de courant alternatif au cours de la période pendant laquelle les mesures de phases doivent être effectuées, mini-
<EMI ID=29.1>
tion mutuelle entre les bobines de mesure.
REVENDICATIONS
1. Transducteur de mesure de déplacement comprenant une bobine à laquelle est raccordée une source de courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend une spire de court-circuit (6) pouvant se déplacer par rapport à la bobine (1) en réponse au
<EMI ID=30.1>
de flux magnétique (5) conçu pour accentuer la liaison de flux entre la spire de court-circuit et la bobine, ainsi qu'un élément destiné à mesurer, dans le rapport de phases entre la tension et le courant de
la bobine, les changements résultant des courants de Foucault induits dans la spire de court-circuit.
The present invention relates to transducers for measuring displacements and it also relates to the use of these transducers in order to detect the displacements of vehicle suspensions, in particular, in order to detect the height of a suspension in vehicles comprising elements to adjust the height.
In one of its aspects, the invention relates
the measurement of the phase ratio between the voltage and
the current in an inductive displacement transducer and it is based on the fact that, under correct conditions, this phase ratio can be made to vary gradually depending on the position
of the object to be checked.
A common type of inductive displacement transducer includes two coils aligned axially
and connected to the respective arms of an AC bridge, the movement of a ferrite core from one coil to the other producing, at the output of this bridge,
a voltage whose amplitude can be proportional
displacement of the ferrite core. A specific system is that described in the British patent n [deg.] <EMI ID = 1.1> phase which, of course, it is usually necessary to use in a bridge circuit
of this type � a phase sensitive detector in order to discriminate between the two components of the output signal of this bridge circuit.
A displacement measurement transducer has also been proposed in British patent n [deg.]
967.581 in which the amplitude of a capacitor or an inductor forming part of a control circuit varies according to the movement of the object controlled, the change in amplitude being used to modify the resonance frequency of a tuned circuit by means of an inductive coupling between the control circuit and the tuned circuit. The change in the resonant frequency produces, in the voltage / current ratio of the tuned circuit, a phase change which is measured by a phase discriminator, while the phase change constitutes a measure of the displacement of the controlled object. However, it will be understood that this suggestion does not imply any measurement of the phase ratio in the voltage / current relationship in the control circuit.
Similarly .. such a circuit is not very suitable for harsh conditions which could alter the agreement of the granted circuit.
According to one aspect of the invention, a displacement measurement transducer comprises a coil. An alternating current source connected to this
<EMI ID = 2.1>
cer with respect to the coil in response to the movement of a controlled object, a magnetic flux concentrator designed to accentuate the magnetic flux connection between the short-circuit turn and the coil., as well as an element intended to measure, in the phase ratio between the voltage and the current of the coil, the changes resulting from the eddy currents produced in the short-circuit turn.
A transducer of this type can be designed to establish a practically linear relationship between this phase and the displacement of the controlled object, while it can be of a relatively economical construction, but nevertheless durable.
We will understand the reason for the phase change if we consider this transducer as a transformer in which the secondary winding is
a mobile short-circuit turn. It will be understood that the reflected resistance associated with the short-circuit turn, that is to say the effective resistance in shunt across the primary winding, will vary with the degree of coupling between the coil and the short-circuit turn. when this short circuit turns to a position in which the coupling between this short circuit and the coil increases, the reflected resistance is reduced, so that the current passing through the coil tends to be phase shifted towards that of the voltage passing through this coil.
The flux concentrator can be fixed relative to the coil or it can be mounted in a way
to move with the short circuit coil.
Consequently, the short-circuit turn of a displacement transducer according to the invention is designed to give rise to significant eddy currents compared to those produced in displacement transducers used, together with bridge circuits.
It has been found that, for the resistance of the short-circuit turn, there exists an optimal value which, for any particular system, ensures the greatest phase shift per unit of displacement.
In general, the optimal strength of
<EMI ID = 3.1>
value that can be obtained but, for a given system, it can be found experimentally by winding a copper wire around a turn of
<EMI ID = 4.1>
of this turn, a variable resistance which is then adjusted to ensure maximum phase shift. The measured resistance of this test short-circuit turn can then be used to determine the dimensions and the material or materials that must be used to make the short-circuit turn.
Although the flux concentrator and the short-circuit turn may be two components of material
\ res different, they can also consist of a single member in a suitable material conductive of electricity and concentrating the flow. One can then use a ferromagnetic material such as mild steel.
When two organs are adopted, the flux concentrating member is preferably made of a ferrite-based material or of a similar material concentrating the flux, but ensuring electrical insulation, while the short-circuit coil may consist of a homogeneous material with good electrical conductivity such as copper.
Alternatively, the short-circuit turn can be a composite structure made of two or more materials having different resistivities.
For example, it can be made of a steel tube to which an electrolyte coating is applied � copper or nickel tick in a predetermined thickness.
Although the short-circuit coil may consist of an auxiliary member which is fixed to the member whose movement must be controlled, it may nonetheless consist entirely or partially of an existing part of the member thus controlled.
In particular, the controlled organ can be an element forming part of the suspension of a vehicle � for example, a tubular part of a suspension damper. The coil can then be mounted on a relatively fixed part of the damper and practically coaxially with respect to the relatively mobile tubular part so as to detect the movement of the latter. This tubular part then acts as both a flow concentrator
<EMI ID = 5.1> tagably be wound on an insulating sleeve such as a plastic sleeve adapted on a relatively fixed part of the shock absorber. This plastic sleeve can also play the role of a conventional sleeve protecting the sliding parts of the shock absorber against dust.
An electrically conductive sleeve is advantageously provided on the tubular part of the suspension damper so as to bring the short-circuit turn near the coil. This conductive sleeve advantageously has a sufficient thickness and is made of an appropriate material or it has an electrolytic coating of the latter so as to optimize the resistance of the short-circuit turn. When a smaller free space is left between the coil and the short-circuit turn, the transducer is generally made more sensitive.
In general applications of the invention, the short-circuit turn, preferably, has a tubular shape and it can comprise a base forming a bowl, the bottom of which is connected to the controlled member.
When using an independent flow concentrator, it is preferable to install it in the aforementioned bowl from which it partially emerges.
Although the phase ratio between the voltage and the current passing through the coil varies according to the movement of the controlled object, this ratio can be designed so that the amplitude of the current of the coil does not vary strongly unlike many prior art transducers. In this way, it is possible to connect several coils in series or in parallel and it is possible to use a common source of alternating current without this resulting in significant mutual disturbances.
<EMI ID = 6.1> between the coils and this is a factor facilitating the application of the invention to a vehicle suspension detection system in which the different coils can be individually designed to detect the displacement of the respective assemblies of a suspension.
The use of measuring coils connected in series facilitates the use of a multiplex system in order to analyze, in the coils, the voltage / current phase ratios.
Any suitable element can be used to measure changes in the voltage / current ratio of the coils. However, in a preferred system, the two inputs of a comparator which, for convenience, will be called "measuring coil comparator", are connected to the terminals of the measuring coil, while a reference impedance which can be in the form of a resistor but, preferably, in the form of an inductance, is connected in series to the measuring coil and to the alternating current source, the two inputs of another comparator (which will be called "comparator ") being connected across the reference impedance. The square wave outputs of the comparator of the measuring coil and of the reference comparator are transmitted to the inputs
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preferably carried out in the form of an additional comparator, which will be called "available comparator
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emitted at the output of this phase discriminator comparator corresponding to the phase difference between the voltage / current relationship of the measuring coil and that of the reference impedance. The length of these pulses can be detected in any suitable way.
In a preferred system allowing a multiplex analysis of the outputs of several measuring coils, the latter are connected in series to a common reference impedance, while the respective comparators of measuring coils are connected to the outputs of the measuring coils, a selector switch multiplex being mounted between the outputs of the measuring coil comparators in order to connect, sequentially, the outputs of the latter to an input of a common phase discriminator the other input of which is permanently connected to the output of a reference impedance comparator connected to the reference impedance.
In order to reduce the number of comparators used, it is however preferable to use an assembly of selector switches in order to connect, sequentially, the inputs of a common comparator of measuring coils to the respective measuring coils.
In a system of this type in which a common comparator of measuring coils is used, as described above, the measuring coils are connected in series with each other and with the reference impedance, while the assembly of selector switches includes a respective bipolar analog switch for each coil.
The use of bipolar switches is avoided in another preferred system in which each measuring coil is connected in series with a respective single-pole analog switch of the selector switch assembly, while the pairs in series consist of a measuring coil and a switch are connected in parallel with each other and in series with a common reference impedance and the alternating current source. One of the inputs of a common comparator of measuring coils is connected to the junction between the connected ends of the measuring coils, while its
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sequential, by selector switches, at the other ends of the respective measuring coils.
In this system, the measuring coils are connected
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alternating by selector switches.
Each of these preferred systems is particularly suitable for being installed in a system for detecting the height of the suspension of a vehicle.
According to a second aspect of the invention, a vehicle suspension system comprises several suspension assemblies each designed to be connected between the suspended parts and the unsprung parts of a vehicle, a respective suspension height transducer associated with each suspension assembly in order to detect the height of this assembly, each transducer being designed to emit a height signal varying progressively with the displacements of the respective suspension assembly � as well as an assembly of multiplex switches connected between the transducers and a signal analyzer circuit designed to successively analyze the height signals emitted by the various transducers.
The transducers can be those according to the first aspect of the invention, however other suitable transducers can also be used.
The assembly of multiplex switches and the signal analyzer circuit can be installed in a central unit regulating the height of the suspension.
The invention will be described below in more detail and only by way of example with reference to the accompanying drawings in which:
Figures la, lb and the are longitudinal cross sections of three assemblies of measuring coils and cores according to the invention, Figure 2 is a side view of a suspension damper of a vehicle comprising an assembly of a measuring coil and a core similar to that illustrated in FIG.
Figures 3 to 5 are block diagrams of three circuits according to the invention for
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their respective measurement coils, for example, vehicle suspension shock absorbers.
Referring to FIG. La, a conventional electric coil 1 has conductors 2 and
3 intended to connect it to an alternating current source. A central assembly forming a core 4 disposed coaxially with respect to the coil is mounted, by means of suitable elements (not shown) so as to be able to slide axially with respect to the coil and it comprises a solid cylinder 5 concentrating the magnetic flux and made of a ferrite-based material, half the length of this cylinder being fixed, for example, by gluing, inside a cup-shaped member 6 made of a material having a relatively electrical conductivity high, for example, copper.
A control rod 7 whose magnetic and electrical properties are not important, is connected, at one of its ends and by any suitable means, to the base 8 of the cup-shaped member 6, while its another end (not shown) is assembled to the member whose movement must be controlled.
If this cup-shaped member 6 were lacking, the introduction of the ferrite cylinder 5 into the coil 1 would have the effect of significantly increasing the inductance of the coil 1, as we can see! of alternating current, but this would not result in a significant change in the phase ratio between the voltage and the current passing through the coil, since both the ferrite is a poor conductor of electricity and only eddy currents very limited would be induced in the ferrite cylinder 5, these currents being able to be the cause of a reflected resistance in derivation in the coil.
Consequently, the voltage in the coil would continue to be phase shifted in advance practically 90 [deg.] Compared to the current, the coil being chosen so as to have a negligible resistance compared to its inherent inductance. However, the cylindrical wall 9 of the cup-shaped member 6 constitutes a secondary coil in the form of a short-circuit turn whose connection with the coil 1 varies according to the movement of the assembly forming the core 4.
In Figure la, the open end of the cup-shaped member is shown when it will enter the coil, so that the movement to the left of the assembly constituting the core during the movement of the rod d input 7 to the left has the effect of increasing the connection between the short-circuit turn and the coil 1 by inducing large eddy currents in the wall 9.
The eddy currents induced in the short-circuit turn have the effect of reducing the expected increase in the inductance of the coil 1 following the insertion of the ferrite core 5 into this coil 1, while also reducing the resistance reflected in bypass in this coil 1, This reflected resistance gradually decreases in the same way as the effective inductance of the coil 1 when the assembly 4 of the core is gradually moved to the left from the position illustrated in FIG.
This results in a gradual change in the phase ratio between the voltage and the current passing through the coil 1 in the sense that the phase delay of the current with respect to the voltage in the coil 1 is gradually reduced from a value initial practically equal to 90 [deg.]. It can be seen that the phase change is practically proportional to the displacement of the assembly 4 of the core in a useful interval.
It will be understood that, in the system illustrated in FIG. 1a, the base 8 of the cup-shaped member 6 is simply provided to establish a connection with the control rod 7 and that the characteristics of the device would hardly be modified if this bowl-shaped member 6 was replaced by a tube of the same material.
Consequently, the assembly illustrated in FIG. 1a can be used to control the displacement of an object assembled to the rod 7 by controlling, in any suitable manner, the phase ratio between the voltage and the current flowing in the coil 1.
In the modified assembly of FIG. 1b, the same reference numbers have been used to designate the corresponding elements. In this system, the composite core of the assembly illustrated in FIG. 1a has been replaced by a unitary core 6 made of an electrically conductive ferromagnetic material such as mild steel, this core having the shape of a bowl having a wall tubular lateral 9. In this case, a relatively elongated coil has been shown
1 in order to demonstrate that the proportions can be varied over a wide range to adapt it to a particular application. Typically, a longer spool will usually be required to control larger displacements.
In this assembly, the cup-shaped member 6 plays the dual role of a magnetic flux concentrator and a short circuit turn. However, in this case, the flux concentrator and the short-circuit turn enter the coil together, so that the effective inductance increases and the reflected resistance decreases during the introduction of the shaped member. bowl 6 in this coil 1.
Consequently, the effective impedance of the coil 1 will not vary appreciably throughout the interval of movement of the cup-shaped member 6 and, as mentioned previously, the same source can thus be used of alternating current to excite several coils of this type without this resulting in serious mutual disturbances between them.
It will be understood that one could obtain, in the reflected resistance and the effective impedance of the system of FIG. 1b, changes similar to those obtained in the system of FIG. 1a if this part of the core 5 which were to be removed bowl spring 6.
It will also be understood that the cup-shaped member 6 of FIG. 1b can take the form of an existing component of a controlled member, for example, the tubular body of a vehicle suspension damper.
FIG. 1 schematically represents the system of the invention applied to a suspension damper of a vehicle and we will use this figure to explain the operating principle of the transducer incorporated in the suspension damper illustrated in FIG. 2. In this figure the, the same reference numbers are used to designate the elements corresponding to those of figure lb.
\ In the system illustrated in FIG. 1 a, a fixed piston rod 12 supports a valve damper piston 11 operating in a movable damper cylinder 6. The piston rod 12 and the cylinder 6 are made of usual materials and, therefore rod 12 will act as a fixed flux concentrator # while cylinder 6 will act as a mobile flux concentrator. The base of a bowl-shaped member 13 providing protection against
dust and made of an insulating plastic material is fixed to the piston rod 12 and firmly supports a coil 1. Since the cylinder
has a larger volume and is closer to the coil than the piston rod 12, the effect exerted on the current of the coil following the movement of this cylinder 6 will be similar to that exerted in the system of the <EMI ID = 12.1> cup 6. In order to reduce the effect exerted by the fixed piston rod and, therefore, so that the characteristics of the transducer are less dependent on the diameter of the piston rod (varying from one vehicle to another), a sleeve 10 made of mild steel is pressed onto the side wall 9 of cylinder 6. This sleeve comprises an electrolytic coating of an appropriate electrically conductive material such as nickel or copper.
Since this sleeve 10 comprising an electrolytic coating, as well as the cylinder 6 act as a short-circuit turn, the effective resistance of this turn can be adjusted minutely by adjusting the thickness of the electrolytic coating. FIG. 2 illustrates an assembly of a conventional shock absorber of a vehicle suspension, which has been modified to use the transducer illustrated diagrammatically in FIG. 1a: the same reference numbers have been used to designate the corresponding elements.
The suspension damper comprises an assembly of a piston and a cylinder, assembly in which the upper end of the piston rod 12 is fixed, by rubber mounting nozzles 14, to the top of a turret suspension
15 of a vehicle body, while a cylinder 6 is fixed by its lower end to an axle of wheels (not shown). This shock absorber also includes conventional hydraulic elements
(not shown) in order to vary the hydraulic force applied to the piston and thus modify the height of the suspension damper. For example, the piston rod 12 can be hollow so as to be able to modify the volume of the hydraulic fluid in the shock absorber.
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The operation of this damper is entirely conventional and it will be understood that; when the load of the vehicle increases or decreases, the shock absorber respectively undergoes a contraction or an expansion, while the cylinder 6 moves respectively in or out of the reel 1, these displacements being detected according to the changes occurring in the ratio of phases between the voltage and the current of the coil 1.
The sleeve 10 is part of the free space provided between the cylinder 6 and the element 13 for protection against dust; moreover, since this sleeve is electrically conductive, it constitutes, in part, the short-circuit turn, so that the free space "X" formed between the short-circuit turn and the detection coil decreases, thus increasing the discrimination established by the transducer.
It is better to install a sleeve 10 on the cylinder rather than using a dust protection element with a larger diameter
small, for two reasons: first,
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timalize the resistance of the short-circuit turn, since it can be made of a material different from that of cylinder 6 or, if an electrolytic coating has to be applied to this sleeve
10, this coating is applied more economically and
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on a relatively larger cylinder. Secondly, this sleeve 10 establishes a maximum radial distance between the detection coil 1 and the exposed part of the piston rod 12. Different vehicle applications require piston rods of different diameters and it can be seen that rods of large diameter pistons can cause problems if the sensor coil reacts too strongly to the rod in question which, of course, remains fixed relative to
to the dust protection element on which the coil is wound.
The circuit of FIG. 3 is applicable to the multiplex analysis of the current / phase ratios
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14 associated with the respective organs whose movements must be controlled. This circuit is particularly applicable to the control of the height of a suspension of a vehicle provided with elements intended to adjust this height of the suspension by taking account of the changes occurring in the load imposed on the vehicle, thus improving the handling of the latter. .
<EMI ID = 17.1>
can each be associated with a respective suspension damper adapted to a vehicle wheel
in order to control changes occurring in the
height of part of each suspension shock absorber.
As shown in this figure, the four
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with each other, as well as with an inductance of <EMI ID = 19.1>
alternating by an AMP amplifier from an oscillator 17. The frequency of this oscillator 17 is chosen so that any frequency slip gives rise to a minimum change in the measured phase ratio of the voltage / current in the coils of measured. The inputs of each of the comparators of measuring coils COMP 1 to COMP 4 are connected to the terminals of the respective measuring coils.
<EMI ID = 20.1>
a multiplex selector switch 18 whose output is connected sequentially to an input 19 of a phase discrimination unit 21 whose other input 20 is connected to the output of a reference comparator COMP R whose inputs are connection
<EMI ID = 21.1>
The output of each of the comparators COMP 1 to COMP 4 and COMP R will be a square wave, since the comparators establish a connection at the zero intersection points of the voltage waveform, while the relative phases of the square waves are different. The phase discriminator 21 is designed to compare in turn the phase of a square wave emitted at the output of one of the comparators COMP 1
at COMP 4 with the phase of the square wave emitted at the output of the comparator COMP R. The phase discriminator 21 may include another comparator, the two inputs of which are connected respectively to the inputs
19 and 20. The lengths of the pulses emitted at the output of this additional comparator will then correspond to the phase difference between the voltage applied to the coil selected from the coils
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any suitable way to provide a measure of the height of the suspension damper associated with the selected coil in question. The measurements thus obtained can then be analyzed by
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suspension control that should be undertaken. One or more cycles of the AC waveform can or can be controlled to provide the measured phase value.
The oscillator 17, the amplifier, the comparators COMP 1 to COMP 4 and COMP R, the selector switch 18 and the phase discriminator 21 are advantageously combined in a central processing unit.
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be located in or near one of the suspension shock absorbers.
The circuit illustrated in FIG. 4 is similar to that of FIG. 3, with the exception that instead of the four comparators COMP 1 to COMP 4, a comparator COMP M common to the measurement coils is used, the selection function being ensured by of
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the coils L1 to L4 respectively at the inputs of the comparator COMP M.
Figure 5 illustrates another modified circuit <EMI ID = 26.1>
while the pairs of measuring coils / switches are connected in parallel with each other and
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Advantages of this system are that once again, only one COMP M measurement comparator is required and that unipolar switches are used instead of bipolar switches. In this circuit, compared to those illustrated in the
\ <EMI ID = 28.1> only connected to the AC amplifier during the period during which the phase measurements are to be made, mini-
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mutual tion between the measuring coils.
CLAIMS
1. Displacement measurement transducer comprising a coil to which an alternating current source is connected, characterized in that it comprises a short-circuit turn (6) which can move relative to the coil (1) in response to the
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magnetic flux (5) designed to accentuate the flux connection between the short-circuit turn and the coil, as well as an element intended to measure, in the phase ratio between the voltage and the current
the coil, the changes resulting from the eddy currents induced in the short-circuit turn.