Appareil pour mesurer l'état physique d'un matériel. Pour la mesure de l'état physique d'un ma tériel, par exemple de son état d'humidité, il a été jusqu'à présent proposé d'utiliser des appareils basés sur la variation de capacité d'un condensateur, ce matériel formant partie ou totalité du diélectrique dudit condensa teur. Par exemple, il a été conçu un appareil dans lequel un tel condensateur fait partie du circuit oscillant haute fréquence, la me sure étant effectuée d'après les changements de fréquence dans le circuit, ou de capacité du condensateur. De même, on connaît divers appareils dans lesquels on mesure des varia tions de fréquence ou de capacité.
On a cependant maintenant constaté que si un circuit oscillant renferme un condensa teur, dans lequel le matériel que l'on veut me surer forme partie ou totalité du diélectrique, et qu'un tel circuit est excité<B>à</B> sa fréquence de résonance, sa résistance subit des varia tions considérablement plus grandes pour une variation donnée d'humidité ou autre état physique du matériel que la capacité du con densateur, et de ce fait la sensibilité de nie- sure 'basée sur un facteur de résistance est plus grande. La variation de l'état physique entraîne une variation des pertes diélec triques; par exemple, une augmentation d'hu midité entraîne une augmentation des pertes diélectriques.
La mesure de ces pertes diélec triques peut donner une indication du degré d'humidité du matériel et nous avons trouvé qu elle peut être effectuée, même pour de petits changements, par des mesures basées sur l'amplitude des oscillations dans un eir- cuit excité sur sa fréquence de résonance (quand l'amplification est maximum), la quelle amplitude est principalement dépen dante de la résistance du circuit accordé con trairement<B>à</B> la variation de fréquence ou de capacité quien est en grande partie indépen, J. ante.
Pour éviter une incertitude des lectures ob servées, chaque lecture est faite au moment où l'amplification de l'amplificateur est maxi mum, c'est-à-dire, lorsque le circuit accordé est en résonance. Si, par exemple, l'amplifi cation pour un certain de-ré d'humidité n'est pas maximum, la lecture faite correspond<B>à</B> la lecture que l'on ferait pour un degré d'hu- inidité inférieur avec le circuit accordé en ré sonance.
ALissi est-il essentiel que la fréquence produite par l'oscillateur corresponde<B>à</B> la fré quence de résonance du circuit accordé pour chaque mesure du degré d'humidité.<B>Il</B> est donc nécessaire d'ajuster l'oscillateur réglable pour chaque lecture, de façon<B>à</B> assurer la ré sonance du circuit accordé. Ceci ne présente aucune difficulté lorsque le degré d'humidité a des valeurs sensiblement constantes sur de grandes surfaces de la matière examinée,<B>do</B> la toile par exemple. Cependant, si<B>le</B> degré d'humidité n'est approximativement constant que pour de petites surfaces le long de hi toile, il devient nécessaire d'effectuer de nom breux réglages manuels de l'oscillateur ré glable.
Le but principal de la présente invention est d'éviter de tels réglages manuels pendant la mesure de l'amplitude des oscillations du circuit accordé et excité<B>à</B> la fréquence<B>de</B> résonance.
L'appareil selon l'invention comprend un condensateur de contrôle entre les plaques<B>du-</B> quel le matériel<B>à</B> mesurer est disposé, ce con densateur étant connecté dans le circuit ac cordé d'un amplificateur, de sorte que la fré quence de résonance dudit circuit varie en re lation avec le changement de l'état physique dadit matériel<B>à</B> mesurer;
un oscillateur va riable qui donne la tension d'entrée de l'am plificateur, des circuits de commande présen tant des éléments capacitifs dans lesquels le matériel est pris comme diélectrique, de sorte que les fréquences de résonance des circuits de commande sont soumises également<B>à</B> des variations, selon les modifications de l'état physique dudit matériel, des moyens de ré glage commandés par lesdites variations et qui font varier la fréquence des oscillations dudit oscillateur variable pour maintenir automatiquement le circuit accordé susdit dans une condition de résonance, et des moyens pour mesurer l'amplitude des oscilla tions en résonance dans le circuit accordé aux différents degrés d'amplitude occasionnés par des.
pertes diélectriques différentes dues<B>à</B> des différences dans l'état physique susdit.
La valeur mesurée de l'amplitude peut être indiquée par uu instrument de mesure ou peut être employée<B>à</B> la commande d'un moyen de correction de l'état physique du matériel.
Cette valeur peut se déduire par la mesure du facteur d'amplification d'un tube dont la charge d'anode est le circuit accordé, l'impé dance du tube étant de préférence élevée, par rapport<B>à</B> l'impédance du circuit accordé de façon<B>à</B> déceler de petites variations d'ampli fication.
La figure unique du dessin annexé repré sente,<B>à</B> titre d'exemple, un schéma du circuit électrique d'une forme d'exécution de l'appa reil selon l'invention.
La toile<B>70</B> de matériel<B>à</B> l'essai passe entre les plaques supérieure et inférieure, respec tivement<B>71</B> et<B>72</B> d'un condensateur de con trôle;<B>il y</B> a en outre deux plaques supérieures additionnelles 74,<B>75</B> (placées dans une posi tion adjacente très rapprochée) et la plaque inférieure<B>72</B> s'étend au-dessous des plaques 74 et<B>75.</B> La plaque inférieure est mise<B>à</B> la terre et la plaque supérieure<B>71</B> est connectée par l'intermédiaire d'un condensateur 24<B>à</B> l'anode dun tube penthode 20.
Dans le cir cuit de grille de contrôle du tube 20 un en roulement<B>18</B> est couplé inductivement <B>à</B> une self-induction<B>13</B> alimentée avec du courant alternatif par un oscillateur représenté d'une façon simplifiée en<B>76.</B> La cathode de la penthode 20 est reliée au pôle négatif, con necté<B>à</B> la terre, d'une source haute tension, par une résistance de polarisation 21, et les grilles écran et de suppression sont connec tées de manière habituelle. L'anode de la penthode est branchée au pôle positif de la source haute tension<B>à</B> travers un enroule ment inductif de charge 22.
L'anode de la penthode amplificatrice 20 est connectée aLissi, par un autre condensateur<B>28, à</B> l'anode d'une redresseuse diode<B>29.</B> L'anode de cette diode est reliée par une résistance de charge <B>30 à</B> sa cathode qui est mise<B>à</B> la terre, et est de plus connectée<B>à</B> la grille de contrôle d'une triode amplificatrice de courant continu<B>31</B> au moyen de la résistance<B>32.</B> Un condensa teur de fuite<B>33</B> est connecté entre la grille de contrôle et la terre.
La cathode de ce tube est mise<B>à</B> terre et son anode est reliée par une résistance<B>de</B> charge 34 a-Li pôle positif de la source haute tension et par un milliampèremètre <B>35</B> au curseur d'un potentiomètre<B>36</B> branché sur la source haute tension qui est découplée par un condensateur<B>37</B> de la manière habituelle. Cette disposition forme tui pont de résis tances.
Le potentiomètre<B>36</B> forme deux bran ches de ce pont, la résistance réglable 34 ainsi que la résistance interne de la triode<B>31</B> for mant les deux autres branches, L'anode de la penthode 20 est reliée<B>à</B> la terre par l'enroulement inductif de charge 22 et le condensateur de découplage haute ten sion<B>37</B> forme une branche d'un circuit paral lèle pour courant alternatif. La connexion<B>à</B> la terre de l'anode (le cette penthode par le condensateur de blocage du courant continu 24 et le condensateur spécial<B>71, 72</B> forme l'autre branche de ce circuit. Ce circuit pa rallèle, qui a une fréquence de résonance ca ractéristique, est le circuit accordé de l'ap pareil décrit.
Les oscillations entretenues non modulées produites par l'oscillateur<B>76</B> sont amplifiées par le tube amplificateur penthode 20, et les oscillations amplifiées sont redressées par<B>le</B> tube redresseur diode<B>29.</B> Un potentiel con tinu est ainsi appliqué aux bornes de la résis tance de charge<B>30</B> du redresseur et par<B>là à</B> la grille de contrôle de la triode amplifica- triee courant, continu<B>31.</B> La lecture donnée par le milliampèremètre<B>35</B> est proportion nelle au courant traversant ce tube.
La plaque supérieure 74 forme, avec la surface adjacente de la plaque inférieure<B>72,</B> l'élément capacitif principal d'un circuit oscil lant de commande dont l'élément inductif est une self-induction<B>77,</B> comportant, branché en parallèle, un condensateur de compen sation ou trimmer<B>78.</B> lia plaque supérieure <B>75</B> et la surface adjacente de la plaque infé rieure<B>72</B> formant de faqon semblable<B>l'élé-</B> ment eapacitif principal d'un autre circuit oscillateur de commande comprenant une self- induction <B>79</B> et un autre condensateur de compensation ou trimmer<B>80.</B> Ces deux cir cuits de commande sont couplés par des selfs-
inductions <B>81</B> et<B>82,</B> respectivement<B>à</B> un cir cuit discriminateur du type connu indiqué d'une faq.on schématique en<B>83.</B> Ce circuit forme avec un circuit<B>à</B> tube une commande automatique de fréquence du type connu. Le circuit<B>85</B> est,<B>à</B> son tour, connecté<B>à</B> l'oscilla teur principal<B>76.</B> Ce dernier est réglé de telle manière qu'en l'absence d'une tension de com mande provenant du discriminateur, il fasse osciller le circuit oscillateur principal com prenant le condensateur<B>71, 72</B> et l'indue- tance 22,<B>à</B> sa fréquence de résonance lorsque le matériel a le degré désiré d'humidité.
Les fréquences de résonance des circuit-, oscil- 1 ants comprenant les éléments 74,<B>77</B> et<B>75, 79,</B> dépendent respectivement de l'accord des con densateurs trimmer<B>78</B> et<B>80</B> et de la cons tante diélectrique du matériel disposé entre les plaques de condensateurs 74,<B>72</B> et<B>75, 72.</B> Les condensateurs trimmer<B>78</B> et<B>80</B> sont ré- gjés de telle manière que lorsque le matériel a le degré désiré d'humidité, sa constante di électrique est telle qu'elle oblige un de, ces circuits oscillants de commande d'avoir une fréquence de résonance<B>à</B> une certaine valeur au-dessous de,
et l'autre<B>à</B> avoir une fré quence de résonance<B>à</B> une valeur égale au- dessus <B>de</B> la fréquence de résonance du circuit.
Pendant le fonctionnement, une marge suffisante existe entre la plaque supérieure<B>71</B> et les plaques supérieures 74 et<B>75</B> pour per mettre<B>à</B> l'oscillateur principal d'agir sur les deux circuits oscillants de commande, la fré quence dans tous les trois circuits étant celle déterminée par l'oscillateur<B>76.</B> Sous le de.-ré désiré d'humidité, cette fréquence est moyenne entre les fréquences de résonance des deux circuits de contrôle et aucune ten sion de commande n'est développée.
On suppose maintenant que l'humidité du matériel, et par<B>là,</B> sa constante diélectrique, soit différente de la valeur désirée. Les fré quences de résonance des deux circuits de commande changent du fait de la capacité modifiée des condensateurs 74,<B>72</B> et<B>75, 72,</B> les deux étant déplacées vers le haut. ou vers le bas<B>de</B> l'échelle de fréquences alors que l'on maintient approximativement la même dis tance de séparation.
Le résultat de ce<B>dé-</B> placement est que la fréquence du courant in jecté dans les deux circuits<B>à</B> partir du cir cuit principal, n'est plus située<B>à</B> mi-chemin, entre leurs fréquences de résonance; un po tentiel de commande est par conséquent déve loppé, et le résultat est que le circuit<B>85</B> mo difie ainsi l'accord de l'oscillateur<B>76,</B> tendant <B>à</B> régler sa fréquence<B>à</B> la nouvelle fréquence de résonance du circuit oscillateur principal (due <B>à</B> la capacité modifiée du condensateur <B>71</B> et<B>72),</B> c'est-à-dire tend<B>à</B> déplacer la fré quence d'oscillation vers le haut ou vers le bas de l'échelle de fréquences, vers une nou velle position moyenne entre les fréquences de résonance des circuits de contrôle.
Dans le présent système, la fréquence<B>dé-</B> sirée et par<B>là,</B> les fréquences de résonance des deux circuits oscillants de commande, est variable, dépendant de l'humidité dit maté riel, tandis que dans d'autres, la fréquence<B>dé-</B> sirée et de<B>là,</B> l'accord des circuits de contrôle, est fixe.
Pour l'étalonnage, un échantillon du ma tériel hygroscopique du type<B>à</B> examiner, pré <B>s</B> sentant un degré d'humidité connu, est placé entre les plaques parallèles du condensateur composé, c'est-à-dire entre les plaques<B>71,</B> 74 et<B>75,</B> et la plaqLie,72. L'indication<B>du</B> milli ampèremètre est notée, ou si l'on préfère,
l'in dication du milliampèremètre peut être réglée <B>à</B> zéro en faisant varier le potentiomètre<B>36.</B> D'autres échantillons du même matériel hy- 01roscopique ay <B>CI .</B> ant chacun un degré d'humi dité connu, sont disposés<B>à</B> leur tour entre les plaques et chacune des indications du milli ampèremètre est notée.
Le milliampèremètre est ainsi étalonné par rapport au degré d'humidité du matériel hy- groscopique, et l'appareil peut être employé pour la détermination du degré d'humidité de toiles de matériel hygroscopique similaire ou pour mesurer des variations du degré d'hu midité d'une toile de matériel hygroscopique mobile, le mouvement étant continu ou inter mittent.
Des pertes se produiront dans le circuit accordé si le tissu contient davantage d'hu midité qu'un certain étalon. Le facteur d'am plification<B> < Q )</B> du circuit accordé est dans ce cas réduit, de même que l'amplitude de l'os cillation appliquée<B>à</B> la diode<B>29.</B> En consé quence, la tension négative appliquée<B>à</B> la grille<B>de</B> la triode amplificatrice de courant continu<B>31</B> est réduite et le courant d'anode plus élevé, de sorte que l'indication du milli ampèremètre ne sera plus zéro. La mesure. de l'amplitude d'oscillation ou facteur d'ampli- fication Q du tube 20 dépend essentielle ment de la résistance du circuit accordé.
L'amplification du tube 20, qui est de très haute impédance par rapport<B>à</B> l'impédance
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dans lequel G est la conductance mutaelle du tube, en milliampères par volt. La mesure dépend donc aussi bien de la capacité<B>C</B> dui circuit que de sa résistance R, mais pour une variation don née du degré d'humidité du matériel, la ré sistance varie davantage que la capacité, et la mesure varie donc principalement avec la résistance du circuit qui donne une mesure des pertes diélectriques.
Pour un travail continu, lorsqu'on désire observer et mesurer des modifications du de gré d'humidité, on dispose une toile de ma- t6riel absorbant dans laquelle on désire avoir un degré d'humidité constant, de telle ma nière qu'elle passe tour<B>à</B> tour<B>à</B> travers un bain d'humidification, un four de séchage, et entre les deux plaques.
L'indication de Fins- trument courant alternatif est notée et si celle-ci est plus basse que l'indication pour la valeur constante désirée, le matériel est trop sec et la vitesse avec laquelle la toile se<B>dé-</B> place est augmentée, ou bien le degré de chauffage est diminué; si l'indication est pl-Lis élevée que l'indication pour la valeur cons tante désirée, le matériel est trop humide et la vitesse est diminuée, ou le degré de chauf fage est augmenté.
Dans une autre forme d'exécution de, l'ap pareil suivant l'invention, donnée également <B>à</B> titre d'exemple, destinée<B>à</B> la mesure de l'état physique d'une toile mobile, un méca nisme dont la mise en mouvement est déter minée par les modifications d'une caractéris tique électrique dépendant des pertes diélec triques consécutives<B>à</B> -un changement de de gré d'humidité de ladite toile mobile, est prévu de manière<B>à</B> rétablir le degré d'hu midité de cette toile; l'actionnement de ce mé canisme par un changement de la valeur de la caractéristique électrique amène un chan gement de l'une des conditions déterminant le degré de l'humidité.
Par exemple, le degré d'échauffement peut être changé, ou la mo dification peut être faite sur la vitesse avec laquelle la toile se déplace.
L'appareil décrit pourrait également être utilisé pour mesurer la température du ma tériel d'essai puisque les pertes diélectriques de matières isolantes varient avec la tempé rature aussi bien qu'avec lhumidité.