Micromanomètre électrique
La présente invention a pour objet un manomètre électrique permettant de réaliser des mesures de différences de pression dans un fluide avec une précision élevée et une grande sensibilité dans une large gamme pour de faibles pressions de l'ordre du millimètre d'eau, du 1/10 mm d'eau, ou même moins.
Suivant l'invention, ce micromanomètre comporte deux paires de bobinages électriques fixes disposés à l'intérieur d'une chambre remplie d'un liquide isolant, limitée par deux membranes élastiques sur lesquelles agissent les pressions dont on veut mesurer la différence, la déformation de ces membranes provoquant un déplacement relatif, et par suite, une variation du coefficient d'induction mutuelle des deux paires de bobinages, cette variation étant mesurée dans un circuit électrique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et une variante du micromanomètre faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement le dispositif de mesure de la première forme d'exécution.
La fig. 2 représente la disposition des bobinages par rapport aux membranes élastiques.
La fig. 3 représente le schéma d'un circuit électrique de mesure que comprend le micromanomètre.
La fig. 4 représente schématiquement une variante du dispositif de mesure agencé pour présenter plusieurs sensibilités.
La fig. 1 représente le dispositif de mesure branché sur une canalisation de fluide 1 en des points 3 et 4 situés de part et d'autre d'un diaphragme 2 et entre lesquels on veut mesurer la pression différentielle créée par ce diaphragme.
Ce dispositif est constitué par une chambre de mesure 5, remplie d'un liquide isolant et indécomposable, limitée par deux membranes élastiques 6 et 7, chacune portant une plaquette métallique 8, magnétique ou non, et sur lesquelles agissent les pressions régnant en amont et en aval du diaphragme. A l'intérieur de cette chambre sont disposées deux paires de bobinages électriques fixes L1 L2 et
L3 L reliés à des bornes de sortie étanches
B, B2, B3 Bi permettant de relier ces bobinages à un circuit électrique. Ces bobinages sont disposés par paires, comme indiqué plus en détail sur la fig. 2, leur axe étant perpendiculaire au plan des membranes 6 et 7 et leurs spires étant situées dans des plans parallèles à la surface des membranes et à faible distance de celles-ci.
Chaque membrane, métallique ou en tout autre matériau adapté au fluide dans lequel s'effectue la mesure, est sertie sur son pourtour dans le corps de la chambre, les plaquettes 8 sont centrées sur l'axe des bobinages, les membranes qui les portent se déplacent sous l'action de la différence des pressions à laquelle elles sont soumises, ce qui provoque par suite des modifications du coefficient d'induction mutuelle des bobinages.
Les variations de ce coefficient peuvent être mesurées par tout circuit électrique approprié. Le schéma d'un tel circuit est donné à titre d'exemple à la fig. 3. I1 est constitué par un pont de Wheatstone alimenté par une source de courant alternatif 10, de préférence à fréquence élevée. Chaque bras du pont comporte un des bobinages L en série avec une bobine auxiliaire réglable L', et en parallèle une capacité C, les éléments L et C étant extérieurs à la chambre de mesure 5. Les bobinages d'une même paire sont disposés dans des bras opposés. La diagonale du pont comprend un amplificateur 11 en série avec l'appareil de mesure 12, qui peut être indicateur ou enregistreur.
Le pont ayant été équilibré au zéro et étalonné, toute différence de pression apparaissant sur les membranes 6 et 7 provoque alors un déséquilibre du pont qui est amplifié en 1 1 et apparaît sur l'appareil de mesure 12. Le rôle des bobines réglables extérieures L' est précisément de permettre l'étalonnage du pont au zéro. En outre, la capacité répartie des bobinages est augmentée par celle des condensateurs C montés en parallèle avec les bras du pont, ce qui permet d'accorder, à l'aide des bobines L', les circuits oscillants ainsi formés, sur la fréquence de la source 10. I1 est aussi possible de régler le pont en modifiant légèrement la fréquence de la source d'alimentation alternative 10.
De tels réglages sont par exemple nécessaires pour augmenter la sensibilité du micromanomètre dans le cas où il s'agit de mesurer des impulsions de pression superposées à une pression constante. Le déplacement du zéro permet d'éliminer l'influence de la pression constante par un changement convenable de l'origine des pressions. On peut aussi remarquer que dans le cas d'un débit pulsé, il est avantageux d'introduire un détecteur entre l'amplificateur et l'appareil de mesure.
En agissant sur le gain de l'amplificateur, on peut appliquer sur l'appareil de mesure des tensions de l'ordre du volt pour des déplacements de la membrane infiniment petits. Le micromanomètre ainsi réalisé présente une grande sensibilité pouvant déceler des variations de pression largement inférieures au millimètre d'eau. Mais il est alors évident que, dans ces conditions, une différence de pression trop élevée risquerait de détériorer les membranes sensibles du dispositif de mesure.
On peut obvier à cet inconvénient en prévoyant plusieurs sensibilités, ce qui permet d'opérer dans une gamme assez large de pressions. A cet effet, on utilise des membranes auxiliaires, de surface ou de rigidité échelonnée suivant la gamme de pressions que l'on envisage de mesurer. La fig. 4 représente schématiquement un tel dispositif à plusieurs sensibilités (on s'est limité à 3 sur la figure) utilisant des membranes d'épaisseurs différentes. La chambre de mesure 5 reçoit sur sa membrane 6 l'une des pressions. La membrane 7 est reliée à une canalisation à plusieurs branches 14 contenant un liquide indécomposable. A l'autre extrémité sont disposées sur chacune des branches, des membranes auxiliaires 7a, 7b, 7c d'épaisseur croissante.
Des vannes 13a, 13b, 13c intercalées sur chaque branche de canalisation permettent de passer d'une sensibilité à une autre en ne mettant en communication que la membrane d'épaisseur appropriée à la pression qui lui est appliquée. La pression qui est transmise à la membrane 7 de la chambre de mesure 5 par le liquide enfermé entre la membrane auxiliaire et cette membrane 7 est ainsi réduite proportionnellement à l'épaisseur de la membrane auxiliaire. La pression différentielle appliquée sur les membranes de la chambre 5 reste alors toujours dans les li mites entre lesquelles le fonctionnement du dispositif est sûr et sans risques de dommages.
I1 est évident que, au lieu d'agir sur l'épaisseur des membranes, on peut tout aussi bien prendre des membranes de même épaisseur mais de surface différente, la pression transmise sur la membrane 7 de la chambre de mesure étant réduite dans le rapport des surfaces.
Les membranes peuvent être en matière métallique quelconque, soit en un métal pouvant créer l'induction, soit être pourvues d'une plaquette d'un tel métal. Leurs formes et dimensions peuvent être quelconques, de même que les membranes auxiliaires.
L'amplificateur peut être d'un type quelconque ainsi que l'appareil de mesure final qui peut être gradué en pression, en différence de pression ou en débit, avec ou sans organe déprimogène (ou directement sur une canalisation dont la perte de charge est caractéristique du débit).
L'utilisation du micromanomètre décrit est possible pour tous fluides, liquides ou gazeux, de nature quelconque pourvu qu'ils n'attaquent pas la matière des membranes.
Les applications de ce micromanomètre sont multiples : mesure des pertes de charge dans les canalisations de fluides, mesure sur les compteurs de fluides, d'eau ou de gaz, mesure de débit avec organe déprimogène et tube de Pitot.
Les variations de pression étant traduites sous forme électrique, il est possible de disposer le circuit électrique de mesure à distance sans perturber aucunement la précision des mesures.