Procédé pour mesurer une grandeur physique et installation
pour la mise en oeuvre de ce procédé.
De nombreux appareils de mesure sont basés sur la réalisation d'un équilibre statique de forces, parmi lesquelles interviennent des forces de frottement, l'organe mobile de l'ap- pareil s'immobilisant pour une grandeur déterminée à mesurer, non pas toujours au même point précis, mais en un point quelconque d'une zone dite de sensibilité comprise entre deux limites plus ou moins rapprochées selon la sensibilité de l'appareil, la position de ce point étant prise comme indiquant le résultat de la mesure.
Plus un appareil est soigné, plus les forces ; te frottement sont faibles et plus l'organe mobile est long à s'immobiliser au point indiquant le résultat de la mesure. Dans ce cas, on peut dire que plus l'appareil est sensible, plus la mesure est longue à effectuer.
Par contre, si ces forces sont. plus importantes, soit en raison d'un défaut de construc- tioii de l'appareil, soit grâce à la mise en jeu c1'nn dispositif de freinage, on obtient plus rapidement l'équilibre statique, mais la précision de la mesure est affectée du fait de l'in- certitude de l'action de ces forces de frottement, action qui peut varier d'un moment à l'autre d'une façon imprévisible ou inconnue. Ces forces de frottement diminuent en outre la sensibilité de l'appareil.
Il est connu, d'autre part, que pour améliorer la sensibilité de l'appareil, indépendamment de certaines conditions mécaniques de réalisation, il peut être utile d'introduire de légères percussions qui ont pour effet de rapprocher l'équilibre réel de l'équilibre idéal à l'intérieur de la zone de sensibilité, mais ces percussions sont le plus souvent irrégulières et inégales et apportent également une certaine incertitude sur la légitimité du résultat de la mesure, c'est-à-dire sa précision. Autrement dit, on augmenterait la sensibilité, mais aux dépens de la présision.
La présente invention a pour but de fournir un moyen permettant de conserver et même d'augmenter la précision d'un appareil de mesure à organe mobile, tout en augmentant en même temps sa sensibilité.
L'objet d'invention est un procédé pour mesurer une grandeur physique et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Selon l'invention, le procédé pour mesurer une grandeur physique se distingue par le fait qu'on soumet l'organe mobile d'un appareil de mesure non seulement aux actions susmentionnées mais encore à l'action supplé- mentaire d'un moyen développant une force dont l'intensité augmente, respectivement diminue en fonction du temps, selon que ledit organe mobile se trouve dans l'un ou l'autre de deux états spatiaux contigus de son champ de mouvement, l'inversion du sens des variations susdites de l'intensité de cette dernière force étant commandée par un dispositif comprenant un organe détectant l'instant du passage de l'organe mobile par la limite desçdeux états susdits,
ces derniers et la direction d'action de la force supplémentaire étant choisis de façon que l'organe mobile oscille continuellement dans une zone englobant ladite position d'équilibre normale, en passant au cours de chaque demi-période d'oscillation d'un desdits états dans l'autre, la position moyenne dans le temps de cet organe oscillant fournissant dans ces conditions une mesure de la grandeur à mesurer.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend ledit appareil de mesure, ledit moyen, un instrument d'enregistrement pour déterminer ladite position moyenne, et ledit dispositif de commande, ce dernier étant constitué par un servo-mécanisme destiné à commander automatiquement, non seulement l'inversion des variations d'intensité de la force développée par ledit moyen, mais encore les variations elles-mêmes, le tout étant agencé de manière que l'organe mobile de l'instru- ment de mesure oscille dans les conditions susdites et que sa position moyenne fournisse ainsi une mesure de la grandeur à mesurer.
Au dessin annexé, on a représenté deux installations pour la mise en pratique du procédé.
La fig. 1 représente très schématiquement une installation comprenant une balance.
La fig. 2 représente une coupe verticale d'une installation comprenant une balance pour mesurer les variations de densité d'un gaz.
La fig. 3 représente une coupe suivant
III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en élévation latérale d'un détail de la balance à gaz représentée sur les fig. 2 et 3.
A la fig. 1, l'appareil de mesure repré- senté schématiquement est une balance comportant un fléau 1 et deux plateaux 2 et 3.
Sur le plateau 2 on place des poids représentés en 5 pour équilibrer le poids d'un corps 4.
Le fléau 1 porte une chaînette 6 attachée en 9 et dont la longueur peut être modifiée à volonté. La chaînette est attachée, à son autre extrémité 7, à un cordonnet s'enroulant sur un tambour 11 monte sur un axe 12, lequel peut être entraîné dans un sens 13 ou dans l'autre 14 par l'un des deux moteurs 15 et 1. 6, les enroulements de ces moteurs étant de sens contraire. Ces moteurs son alimentés par une source électrique 17 par l'intermédiaire d'un interrupteur 18 mettant en circuit soit l'un, soit l'autre de ces deux moteurs selon qu'il est dans la position 19 ou la position 20.
Cet interrupteur est, au repos, maintenu dans la position 19 par un ressort 21 et est susceptible d'être placé dans la position 20 par l'attraction d'un électro-aimant 22 quand celui-ci est excité par un courant qui le traverse. Le courant provenant de la même source 17, réduit par un transformateur 23 et redressé par la cellule 51, traverse l'électroaimant 22 quand un interrupteur, constituant l'organe détecteur du dispositif de commande et formé par deux contacts 24 et 25, est fermé.
Le contact 24 est fixe et le contact 25 est lié au fléau 1 de la balance. Enfin, l'axe 12 porte un tambour 26 sur lequel s'enroule un cordonnet 27 relié à un style 28 se déplaçant devant un cylindre 29 tournant autour d'un axe 30.
Si dans ces conditions, le poids 4 est plus faible que le poids 5, le fléau, assimilé à l'organe mobile, s'abaissera du côté du poids 5 et, l'interrupteur 24, 25 se fermant, l'électroaimant 22 sera excité, attirant la barrette de l'interrupteur 18 dans la position 20. Lorsque le contact 24, 25 est établi, l'organe mobile est dans son premier état spatial. Le moteur 16 est alors branché et entraine l'axe 12 dans le sens 13, ainsi que le tambour 11, de telle sorte qu'un poids additionnel de chaînette 6 augmentant avec le temps est ajouté au poids de la masse 4. Ce poids additionnel fait, au bout d'un instant, basculer le fléau 1 qui passe dans son second état spatial et rompre le contact 24, 25.
L'électro-aimant 22 n'étant plus excité, la barrette 18, sollicitée par le ressort 21, viendra dans la position 19 et c'est le moteur 15 qui sera alors branché, entraînant l'axe 12 dans le sens 14 ainsi que le tambour l1, de sorte que le poids additionnel de chainette 6 diminuera progressivement dans le temps et le processus inverse se produira et ainsi de suite.
Les mouvements de l'axe 12 correspondant aux oscillations du fléau 1 sont transmis par l'intermédiaire du tambour 26 et du cordonnet 27 au style 28 qui les enregistre sur le cylindre 29.
Le fléau 1 est constamment sollicité par -l'action de la chaînette, en l'occurrence par son poids, qui augmente ou diminue dans le temps suivant que l'interrupteur 24, 25 est fermé ou ouvert respectivement. On obtient ainsi une sensibilité accrue de la balance. La courbe ondulée inscrite sur le cylindre enregistreur 29 représente pratiquement une sinusoïde très fine dont l'amplitude et la période sont naturellement fonction de l'inertie du système éleetrique et de la finesse du contact 24, 25.
On peut obtenir ainsi des sensibilités dix fois plus grandes environ que la sensibilité usuelle de la balance. Comme de plus la balance réalise un appareil de mesure de très grande précision, ce dispositif est susceptible d'applications pratiques intéressantes, telles que l'utilisation dans une balance densimétri- que pour les gaz, comme il est représenté sur les fig. 2, 3 et 4.
Sur ces figures, on a représenté une balance de précision destinée à déterminer et enregistrer les variations de la densité d'un gaz et équipée avec le dispositif décrit ci- dessus.
Cette balance se compose d'un fléau 1, oscillant autour d'un couteau 47 et comportant. à une de ses extrémités un ballon fermé 43 contenu dans un volume 3 étanche aux gaz.
Sur l'autre coté du fléau 1 est disposé un volume 44 déterminé de façon à éliminer l'in- fluence des variations de température et de pression. Le volume 3 est composé ici de deux hémisphères réunis par un joint hermétique o5 ; il est fermé par un bouchon 46 recouvert d'une garniture souple 31. On introduit du gaz dans le volume 3 autour du volume 43 par des ajutages tels que 32, devant lesquels sont disposés des déflecteurs tels que 33.
Au volume 44 est fixé un contact en or 25 sur lequel est susceptible d'appuyer un fil de platine 24, lequel est fixé à un support 42 du fléau 1 par l'intermédiaire de l'équerre 48 et relié par un circuit (non représenté) à un système de relais électriques 18, 19, 20 commandé par un électro-aimant 22 et actionnant par l'intermédiaire d'un circuit (non repré- senté) un moteur 15, 16 susceptible d'entrai- ner un axe 12 dans un sens ou dans l'autre.
Sur cet axe 12 est monté un tambour 11 portant une garniture 50 bloquée par une vis 49 et dans une rainure 34 de laquelle s'enroule un cordonnet 7 continué par une chaînette 6 dont l'autre extrémité est fixée en 9 au fléau 1. Dans une rainure 35 du même tambour, la rainure 35 pouvant d'ailleurs avoir un diamètre différent de celui de la rainure 34, s'enroule un cordonnet 27 dont l'extrémité supporte une masse 36 coulissant sur une tige 37. Un style 28 est fixé à cette masse 36 et repose sur un tambour 29 tournant autour d'un axe 30.
L'ensemble du dispositif est enfermé dans un bâti 40, le couteau 47 reposant sur deux supports 41 et 42 et le fléau étant muni au- dessus du couteau 26 d'un jeu de vis de réglage 38 et 39.
La balance étant réglée dans la position d'équilibre pour la densité initiale du gaz, le couteau 25 et le fil 24 sont en contact. Dans ces conditions, le relais 18 est dans la position 20, ce qui met en route le moteur 15, 16 dans le sens qui fait descendre la chaînette 6 ; de ce fait l'équilibre est rompu et le contact entre le contact 25 et le fil 24 s'ouvre. Cette rupture commande le relais qui vient dans la position 19, ce qui change le sens de rotation du moteur et de l'axe 12 et amène le relèvement de la chaînette 6 jusqu'au moment où le contact 25 et le fil 24 sont de nouveau en contact et ainsi de suite.
Quand la densité du gaz dans lequel plonge le ballon 43 ne varie pas, ces mouvements se succèdent avec une période constante, de l'ordre de quelques secondes et la courbe d'enregistrement transmise par le cordonnet 27, la masse 36 et le style 28 appuyant sur le cylindre 29 est une sinusoïde de très faible amplitude, pratiquement confondue avec une droite horizontale. Mais des que la densité du gaz varie, le déplacement de la chaînette devient plus important et la valeur moyenne de la courbe inscrite par le style suit les variations effectives de densité du gaz.
On comprend que le procédé selon l'inven- tion peut être mis en pratique non seulement dans le cas d'une balance, mais encore dans nez tous les cas où l'appareil de mesure comprend un organe indicateur mobile. Le dispositif de
commande qui est mécano-électrique dans l'ins- tallation donnée à titre d'exemple pourrait aussi être photo-électrique, ou purement élec- trique ou encore électronique, par exemple.
REVENDICATIONS :
I. Procédé pour mesurer une grandeur physique à l'aide d'un appareil de mesure comportant un organe mobile destiné normalement à s'immobiliser, sous les actions simul- tanées d'une force fonction de la grandeur à mesurer et des forces antagonistes habituelles, après un amortissement périodique, dans une position d'équilibre dite normale définissant.
à la précision de l'instrument de mesure près, la grandeur à mesurer, procédé caractérisé en ce qu'on soumet l'organe mobile non seulement aux actions, susdites, mais encore à l'action supplémentaire d'un moyen développant une force dont l'intensité augmente, respectivement diminue en fonction du temps, selon que ledit organe mobile se t-rouve dans l'un ou l'autre de deux états spatiaux contigus de son champ de mouvement, l'inversion du sens des variations susdites de l'intensité de cette dernière force étant commandée par un dispositif comprenant un organe détectant l'instant du passage de l'organe mobile par la limite e des deux états susdits,
ces derniers et la direction d'action de la force supplémentaire étant choisis de façon que l'organe mobile oscille continuellement dans une zone englobant ladite position d'équilibre normale, en passant au cours de chaque demi-période d'oscillation d'un desdits états dans l'autre, la position moyenne dans le temps de cet organe oscillant fournissant dans ces conditions une mesure de la grandeur à mesurer.
II. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendieation I, caractérisé en ce quelle comprend ledit appareil de me. sure, ledit moyen, un instrument d'enre gistrement pour déterminer ladite position moyenne, et ledit dispositif de commande, ce dernier étant constitué par un servo-méca- nisme destiné à commander automatiquement. non seulement l'inversion des s variations d'in tensité de la force développée par ledit moyen, mais encore les variations elles-mêmes, le tout étant agencé de manière que l'organe de l'ap- pareil de mesure oscille dans les conditions susdites et que sa position moyenne fournisse ainsi une mesure de la grandeur à mesurer.
SOUS-REVENDICATIONS :
1. Installation de mesure selon la revendi cation II, caractérisée en ce que ledit organe détecteur est constitué par un interrupteur dont une des pièces de contact est fixée sur ledit organe mobile et dont l'autre pièce de contact forme une butée de l'organe mobile, lequel se trouve hors de l'un desdits états lorsque les deux dites pièces sont en contact, et dans l'autre desdits états lorsque les deux dites pièces ne sont pas en contact, ledit interrupteur étant placé dans un circuit électrique alimentant un relais.
2. Installation de mesure selon la revendi eation II et la soms-revendieation 1, caractérisée en ce que ledit servo-méeanisme est partiellement électrique et comprend une pièce rotative susceptible de tourner dans un sens ou dans l'autre, rotation qui a pour effet de faire varier l'intensité de l'action dudit moyen de la manière susdite, le sens de rotation de ladite pièce, qui détermine le sens de la variation de l'action dudit moyen, étant com- mandé par deux circuits électriques qui sont fermés par l'armature dudit relais, l'un lorsque le relais est excité, l'autre lorsque le relais n'est pas excité.
3. Installation de mesure selon la revendi eation II. earaetériisée en ee que ledit instrument d'enregistrement comporte un style se déplaçant sur une surface d'enregistrement, les déplacements dudit style s'effectuant en
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