Dispositif de mesure d'un déplacement Le brevet principal comprend un procédé de mesure d'un déplacement, dans lequel on provoque la modifica tion du volume d'une cavité résonnante alimentée en hyperfréquence et en ce qu'on mesure la variation de la fréquence d'accord de celle-ci, dans le but d'en déduire la valeur du déplacement.
Il comprend également un dispositif pour la mise en ouvre de ce procédé.
Deux formes d'exécution particulières sont exposées dans le brevet principal. La première est constituée d'un générateur hyperfréquence, du type klystron réflexe par exemple, alimentant une cavité résonnante de mesure réunie par coupleur directif à une cavité étalon et à un détecteur, à semi-conducteur par exemple, la tension produite par celui-ci étant représentée sur l'écran d'un oscilloscope dont la tension de balayage sert à moduler ledit générateur hyperfréquence en agissant sur la ten sion de commande de celui-ci.
La cavité étalon est fermée par une paroi mobile déplaçable à l'aide d'un micromètre ; la mesure est réali sée en faisant coïncider au début et à la fin de la mesure les pics d'absorption dus aux deux cavités, visualisés sur l'écran de l'oscilloscope, et en lisant le déplacement du micromètre entre les deux positions.
Cette première forme d'exécution présente l'inconvé nient de nécessiter la présence d'un opérateur.
La deuxième forme d'exécution exposée dans ledit brevet principal comporte un générateur hyperfréquence électroniquement accordable; la tension produite par le détecteur pilote un organe de commande automatique de fréquence dudit générateur qui agit sur la tension de commande de celui-ci afin de caler cette fréquence sur celle de résonance de la cavité de mesure. Il comporte également un fréquencemètre hyperfréquence réuni à la sortie du générateur par un coupleur croisé, la variation de fréquence de l'onde mesurant le déplacement.
Ce deuxième dispositif présente par rapport au pre mier l'avantage de fonctionner automatiquement, tout au moins après un réglage initial, mais le fréquence mètre hyperfréquence qu'il nécessite est un appareil très coûteux.
Le présent brevet a pour objet un dispositif de me sure de déplacement pour la mise en oeuvre du procédé revendiqué dans le brevet principal et palliant les incon vénients des deux dispositifs précités.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un générateur hyperfréquence électroniquement accordable, alimentant une cavité résonnante de mesure réunie par un coupleur directif à un détecteur sensible à l'ampli tude de l'onde hyperfréquence réfléchie par ladite cavité de mesure, un organe de commande automatique de la fréquence de l'onde fournie par le générateur hyper fréquence recevant la tension produite par ledit détecteur et asservissant cette fréquence à celle de résonance de-la cavité de mesure, une cavité de référence,
et une chaîne d'asservissement commandant la variation de volume de cette cavité de référence de manière à asservir la fré quence de résonance de ladite cavité de référence à la fréquence de l'onde fournie par le générateur hyper fréquence.
De préférence, ladite cavité de référence comporte une paroi mobile sous l'action d'un micromètre et ladite chaîne d'asservissement comporte un deuxième détecteur sensible à l'onde hyperfréquence réfléchie par la cavité de référence et un moteur d'asservissement actionnant ledit micromètre et elle est munie d'un dispositif d'affi chage de l'amplitude de la rotation dudit moteur d'asser vissement. Ledit dispositif d'affichage est avantageuse ment un potentiomètre rotatif monté sur l'arbre du mo teur d'asservissement.
En se référant au dessin ci-joint, on va décrire, à titre d'exemple, une forme d'exécution particulière du dispositif de mesure d'un déplacement objet du brevet. La figure unique de ce dessin est un schéma de prin cipe de cette forme d'exécution. Ce schéma se déduit de celui de la fig. 4 du brevet principal, les éléments com muns des deux figures portant des nombres de réfé rence identiques.
Comme on le voit sur la figure unique, la cavité de référence 20, qui était, dans le brevet principal, disposée après le coupleur directif 16 et ne servait que durant la phase de réglage, est ici réunie à la sortie du guide 46 par un coupleur croisé 100 (Té magique) ; les deux der nières branches du Té magique 100 sont réunies l'une à une charge adaptée 102, l'autre à un cristal détecteur 104 analogue à 22. Ce détecteur est relié à un amplifica teur d'asservissement 106 qui alimente le moteur d'as servissement 108 actionnant le micromètre 30. Sur l'arbre de ce moteur 108 est monté un potentiomètre rotatif 110 qui affiche sa position.
Le fonctionnement du dispositif décrit se déduit im médiatement de celui du dispositif de la fig. 4 du brevet principal.
C'est au niveau de l'exploitation de la mesure que se situe le perfectionnement: la variation de fréquence du klystron électroniquement accordable 32 n'est plus di rectement mesurée; elle est traduite en un déplacement par le procédé inverse de celui utilisé dans la deuxième forme d'exécution exposée dans le brevet principal.
Lorsque l'échantillon 2 subit un déplacement, ce der nier se traduit par une variation de fréquence du klystron <B>32;</B> la cavité 20 n'étant plus accordée sur la fréquence d'alimentation, l'onde hyperfréquence se réfléchit sur elle et revient sur le Té magique 100. Cette onde est dé tectée par le cristal 104 qui délivre une tension fonction de ce désaccord. Le moteur d'asservissement 108 vient actionner le micromètre 30 jusqu'à annuler l'onde réflé chie et à accorder la cavité 20 sur la fréquence de 32. Le déplacement du piston 28 suit donc celui du piston 4 lié à l'échantillon. Il est affiché par le potentiomètre 110.
Comme dans le dispositif de la fig. 4 du brevet prin cipal, la chaîne comportant l'oscilloscope 24 et l'inter rupteur 40 est utilisée dans une première phase de ré glage et sert à ajuster au début de la mesure la fréquence moyenne de l'onde délivrée par le klystron 32 sur la fré quence de résonance de la cavité 6. Lorsque ce réglage est effectué, l'interrupteur 40 est ouvert et l'interrupteur 38 fermé, assurant la mesure automatique. L'échantillon dont on mesure le déplacement peut constituer la cavité de mesure. C'est le cas notamment de la mesure de variations dimensionnelles de tubes métal liques obtenues par exemple par fluage sous irradiation.
Device for measuring a displacement The main patent comprises a method for measuring a displacement, in which the volume of a resonant cavity supplied with microwave energy is modified and the variation in the frequency d is measured. 'agreement thereof, in order to deduce the value of the displacement.
It also includes a device for implementing this method.
Two particular embodiments are set out in the main patent. The first consists of a microwave generator, of the reflex klystron type for example, supplying a measurement resonant cavity joined by a directional coupler to a standard cavity and to a detector, semiconductor for example, the voltage produced by it. being represented on the screen of an oscilloscope, the scanning voltage of which is used to modulate said microwave generator by acting on the control voltage thereof.
The standard cavity is closed by a movable wall movable using a micrometer; the measurement is carried out by making the absorption peaks due to the two cavities, displayed on the oscilloscope screen, coincide at the start and at the end of the measurement, and by reading the displacement of the micrometer between the two positions.
This first embodiment has the drawback of requiring the presence of an operator.
The second embodiment set out in said main patent comprises an electronically tunable microwave generator; the voltage produced by the detector controls an automatic frequency control member of said generator which acts on the control voltage thereof in order to set this frequency on the resonance frequency of the measurement cavity. It also comprises a microwave frequency meter joined to the output of the generator by a cross coupler, the frequency variation of the wave measuring the displacement.
This second device has the advantage over the first of operating automatically, at least after an initial adjustment, but the microwave frequency meter that it requires is a very expensive device.
The present patent relates to a device for measuring displacement for implementing the method claimed in the main patent and which overcomes the drawbacks of the two aforementioned devices.
This device is characterized in that it comprises an electronically tunable microwave generator, supplying a resonant measurement cavity connected by a directional coupler to a detector sensitive to the amplitude of the ultra-high frequency wave reflected by said measurement cavity, a device automatic control of the frequency of the wave supplied by the hyper frequency generator receiving the voltage produced by said detector and slaving this frequency to the resonance frequency of the measurement cavity, a reference cavity,
and a slaving chain controlling the variation in volume of this reference cavity so as to slav the resonant frequency of said reference cavity to the frequency of the wave supplied by the hyper frequency generator.
Preferably, said reference cavity comprises a wall movable under the action of a micrometer and said servo chain comprises a second detector sensitive to the microwave wave reflected by the reference cavity and a servo motor actuating said micrometer and it is provided with a device for displaying the amplitude of the rotation of said servo motor. Said display device is advantageously a rotary potentiometer mounted on the shaft of the servo motor.
With reference to the accompanying drawing, a description will be given, by way of example, of a particular embodiment of the device for measuring a displacement which is the subject of the patent. The single figure in this drawing is a schematic diagram of this embodiment. This diagram is deduced from that of FIG. 4 of the main patent, the common elements of the two figures bearing identical reference numbers.
As can be seen in the single figure, the reference cavity 20, which was, in the main patent, arranged after the directional coupler 16 and only served during the adjustment phase, is here joined at the outlet of the guide 46 by a cross coupler 100 (magic tee); the last two branches of the magic tee 100 are joined, one to a suitable load 102, the other to a detector crystal 104 similar to 22. This detector is connected to a servo amplifier 106 which supplies the motor of as service 108 actuating the micrometer 30. On the shaft of this motor 108 is mounted a rotary potentiometer 110 which displays its position.
The operation of the device described can be deduced immediately from that of the device of FIG. 4 of the main patent.
It is at the level of the use of the measurement that the improvement is situated: the variation in frequency of the electronically tunable klystron 32 is no longer directly measured; it is translated into a displacement by the reverse process of that used in the second embodiment set out in the main patent.
When sample 2 undergoes a displacement, this latter results in a variation in the frequency of the klystron <B> 32; </B> the cavity 20 no longer being tuned to the supply frequency, the microwave wave is reflects on it and returns to the magic tee 100. This wave is detected by the crystal 104 which delivers a voltage according to this disagreement. The servo motor 108 actuates the micrometer 30 until the reflected wave is canceled and the cavity 20 is tuned to the frequency of 32. The movement of the piston 28 therefore follows that of the piston 4 linked to the sample. It is displayed by potentiometer 110.
As in the device of FIG. 4 of the main patent, the chain comprising the oscilloscope 24 and the switch 40 is used in a first adjustment phase and serves to adjust at the start of the measurement the mean frequency of the wave delivered by the klystron 32 on the resonance frequency of the cavity 6. When this adjustment is carried out, the switch 40 is open and the switch 38 closed, ensuring automatic measurement. The sample whose displacement is measured can constitute the measurement cavity. This is the case in particular with the measurement of dimensional variations of metal tubes obtained for example by creep under irradiation.