CH674263A5 - - Google Patents

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CH674263A5
CH674263A5 CH2669/88A CH266988A CH674263A5 CH 674263 A5 CH674263 A5 CH 674263A5 CH 2669/88 A CH2669/88 A CH 2669/88A CH 266988 A CH266988 A CH 266988A CH 674263 A5 CH674263 A5 CH 674263A5
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CH
Switzerland
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electrode
pressure
diaphragm
support
rolling bearings
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CH2669/88A
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Inventor
Robert J Ferran
Gordon E Osterstrom
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Vacuum General Inc
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    • G01C9/12—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using a single pendulum plumb lines G01C15/10
    • G—PHYSICS
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    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
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    • G—PHYSICS
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Description

DESCRIPTION
L'invention a trait au domaine des dispositifs de mesure utilisant une capacité variable pour détecter le mouvement d'une électrode par rapport à une autre électrode, et elle a trait plus particulièrement au domaine des indicateurs à diaphragme à capacité pour la mesure d'une pression.
Dans un système comportant des liquides ou des gaz devant être maintenus dans une gamme de pressions prédéterminée, il est nécessaire de mesurer la pression avec précision. De nombreux dispositifs peuvent être utilisés pour mesurer la pression. Certains dispositifs indiquent une pression, tandis que d'autres agissent à la manière de transducteurs en convertissant la pression mesurée en une quantité étalonnée à transmettre à un autre système. Par exemple, dans un système qui utilise des circuits électroniques pour régler automatiquement la pression, il est souhaitable de produire une représentation électrique de la pression qui peut être appliquée comme entrée au circuit électronique. Un tel dispositif, qui est utilisé pour générer une représentation électrique de la pression, est un manomètre à capacité, ou indicateur à diaphragme à capacité.
Un exemple de manomètre à capacité est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 557 621. Brièvement décrit, un tel manomètre à capacité comporte un diaphragme comprenant une matière électriquement conductrice qui est supportée, le long de la périphérie du diaphragme, par un boîtier ou une autre structure analogue de support Habituellement, le boîtier est réalisé en un métal conducteur du courant électrique de façon qu'il établisse un trajet électriquement conducteur vers le diaphragme. Ce dernier, qui assume la fonction d'une électrode de condensateur,, est placé à proximité d'au moins une électrode de référence qui est avantageusement fixe, comme décrit dans le brevet N° 3 557 621 précité. Par exemple, l'électrode fixe de référence est avantageusement montée sur un substrat formé d'un disque céramique, qui est lui-même monté sur le boîtier.
Une face du diaphragme est exposée à une pression connue ou de référence et l'autre face du diaphragme est exposée à une pression inconnue, variable, devant être mesurée. Une différence de pression entre les deux faces du diaphragme provoque un mouvement du centre du diaphragme dans le sens de la plus basse des deux pressions et amène donc le diaphragme à développer une courbure. Ce mouvement et la courbure résultante ont pour effet sur le centre du diaphragme de le rapprocher ou de l'éloigner de l'çlectrode fixe de référence du condensateur et donc de provoquer un changement correspondant de la capacité entre les deux électrodes. La capacité entre les deux électrodes peut être relevée, par exemple, par le circuit montré sur la figure 2 du brevet N° 3 557 621 précité, pour que soit ainsi détecté le mouvement du diaphragme et donc des variations de la pression. Le signal électrique de sortie du circuit peut être mesuré par des dispositifs connus et des calculs peuvent être effectués sur la valeur du signal mesurée pour donner une indication de la pression différentielle.
Le manomètre à capacité décrit ci-dessus est un dispositif à haute impédance qui fonctionne avec de très faibles courants. Par conséquent, tous courants de fuite provoqués par l'humidité dans le dispositif, par des capacités parasites et analogues, peuvent engendrer des imprécisions dans les mesures. Comme décrit dans le brevet N° 3 557 621 précité, l'électrode fixe de référence du condensateur variable est avantageusement entourée d'un anneau conducteur de garde qui est habituellement concentrique avec l'électrode fixe de référence. Un signal ayant sensiblement la même tension et la même phase instantanées que celles détectées sur l'électrode fixe de référence est appliqué à l'anneau conducteur de garde de façon à bloquer efficacement les courants de chute entre le diaphragme (c'est-à-dire l'électrode mobile) et l'électrode fixe de référence. En bloquant les courants de fuite, on augmente notablement la précision des mesures obtenues avec le manomètre à capacité, en particulier en ce qui concerne la mesure de petites pressions différentielles dans lesquelles le mouvement du diaphragme est relativement faible.
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Par exemple, on a construit des manomètres à capacité qui mesurent des pressions différentielles pouvant descendre à environ 10~4 Pa.
Il est apparu que la précision d'un manomètre à capacité variable, tel que celui décrit dans le brevet N° 3 557 621, peut varier sensiblement sous l'effet de variation de la température à laquelle le manomètre est exposé. Cet effet de la température est provoqué par la dilatation et la contraction différentielles du support de l'électrode fixe (par exemple un disque céramique) sur lequel l'électrode fixe de référence est montée, par rapport au boîtier métallique du manomètre. Ainsi, dans des exemples de manomètres à capacité, l'électrode fixe est montée sur un disque céramique ayant un coefficient de dilatation thermique différent de celui du boîtier métallique. La dilatation et la contraction différentielles provoquent un mouvement relatif du support d'électrode fixe et de l'électrode fixe de référence par rapport au boîtier métallique en amenant le support et l'électrode fixe à fléchir et à développer une courbure. Ainsi, le centre de l'électrode fixe de référence peut se rapprocher ou s'éloigner du diaphragme sous l'effet d'une variation de la température. Le mouvement de l'électrode fixe de référence dû à la température provoque une variation de la capacité qui ne peut pas être distinguée de la variation de capacité due à des variations de la pression. En outre, il est apparu que l'effet des variations de la température n'est pas prévisible, car le mouvement relatif du support de l'électrode fixe par rapport au boîtier métallique ne se répète habituellement pas de lui-même lorsque la température monte et baisse. Ainsi, des variations de température provoquent des variations parasites de la capacité qui affectent la précision des mesures. Pour empêcher les variations de capacité liées à la température, il est souhaitable de réduire le mouvement relatif du support de l'électrode fixe par rapport au boîtier métallique.
Un autre problème qui existe toujours avec les manomètres à capacité disponibles dans le commerce est posé par la présence d'une capacité parasite résiduelle de faible valeur. Ces capacités parasites existent, par exemple, entre l'électrode fixe de référence et le boîtier métallique, où la matière céramique du support de l'électrode fixe agit à la manière d'un diélectrique entre l'électrode fixe de référence et le boîtier. Des capacités parasites similaires existent entre l'anneau de garde et le boîtier métallique. Bien que l'anneau de garde réduise sensiblement les capacités parasites à travers le support fixe d'électrode vers le boîtier métallique, jusqu'à présent, il n'a pas été possible d'éliminer complètement les capacités parasites. Par exemple, les capacités parasites ont été réduites à environ 1 picofarad dans un manomètre à capacité connue, disponible dans le commerce. Les capacités parasites varient aussi en fonction des variations de température et introduisent donc une autre variable non maîtrisée dans les mesures obtenues au moyen d'un manomètre à capacité. Il est donc souhaitable de réduire encore les capacités parasites.
L'invention apporte une solution aux problèmes ci-dessus posés par les variations de capacité erratiques dues à la température et aux capacités parasites provoquées par des courants de fuite à travers la matière céramique diélectrique.
L'invention décrit un dispositif de mesure à capacité variable sensible à un paramètre variable, comprenant un condensateur variable qui comporte un premier élément électriquement conducteur et un second élément électriquement conducteur. Le premier élément électriquement conducteur constitue une première électrode du condensateur variable, au moins une partie de la première électrode étant mobile dans une première direction sous l'effet de variations du paramètre variable. Le second élément électriquement conducteur constitue une seconde électrode du condensateur variable.
Le dispositif dé mesure selon l'invention est: caractérisé par des moyens de rouleijiént pour le montage de la seconde électrode à proximité de la première électrode, afinque la seconde électrode soit sensiblement immobile dans la première direction par rapport à la première électrode et que la seconde électrode soit mobile dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction.
Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, le paramètre variable est une pression différentielle entre une première pression et une seconde pression. Le dispositif de mesure selon l'invention comprend avantageusement un boîtier présentant une surface de montage intérieure. La première électrode comprend avantageusement un diaphragme ayant des première et seconde 5 faces, disposé de façon que la première pression soit présente sur la première face de ce diaphragme et que la seconde pression soit présente sur sa seconde face, au moins une partie du diaphragme étant mobile dans la première direction sous l'effet de variations de la pression différentielle. Le dispositif de mesure selon l'invention com-jo prend avantageusement un support isolant à l'intérieur du boîtier, le support isolant ayant une première surface sur laquelle la seconde électrode est fixée, les moyens de roulement pour le montage de la seconde électrode à proximité de la première électrode comprenant des paliers de roulement interposés entre le support isolant et la 15 surface de montage du boîtier, la position des paliers de roulement étant choisie de façon que le support isolant soit sensiblement immobile par rapport à la surface de montage du boîtier dans la première direction et que le support isolant soit mobile par rapport à la surface de montage dans la seconde direction.
20 Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, les paliers de roulement constituent un isolateur électrique destiné à établir une isolation électrique entre le support isolant et le boîtier. Les paliers de roulement peuvent être en saphir. Ils peuvent être sphériques ou cylindriques. Ils sont avantageusement placés sensiblement à 120° les 25 uns des autres sur un contour sensiblement circulaire. Dans le dispositif de mesure de l'invention, le boîtier est de préférence réalisé en une matière conductrice du courant électrique, ayant un premier coefficient de dilatation thermique, tandis que le support isolant est constitué d'une matière ayant un second coefficient de dilatation 30 thermique différent du premier coefficient.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels:
la figure 1 est une vue en perspective d'un manomètre à capacité assemblé selon l'art antérieur, montrant l'enveloppe extérieure et le 35 tube à pression pour raccorder le manomètre à une source de pression;
la figure 2 est une vue en perspective du manomètre à capacité dans l'état assemblé de la figure 1, montrant la seconde extrémité du manomètre avec les deux connecteurs coaxiaux, le logement à getter 40 et le tube à vide obturé par pincement;
la figure 3 est une vue en perspective éclatée du manomètre à capacité des figures 1 et 2, montrant la structure interne de ce manomètre, en particulier le diaphragme, sa structure de support, le support d'électrodes fixes et les deux électrodes fixes;
45 la figure 4 est une coupe du manomètre à capacité suivant la ligne 4-4 de la figure 2, montrant les positions relatives des éléments du manomètre;
la figure 5 est une vue en perspective de la seconde surface du support d'électrodes fixes, montrant les éléments de garde en posi-50 tion sur cette surface;
la figure 6 est une vue partielle en perspective du support d'électrodes fixes des figures 3 et 4, montrant d'autres détails du second élément de garde;
la figure 7 est une vue partielle en perspective du support d'élec-55 trodes fixes des figures 3 et 4, montrant d'autres détails de la gorge et du conducteur électrique qu'elle contient pour interconnecter les trois parties du second élément de garde;
la figure 8 est un schéma d'un exemple de circuit électrique comprenant le manomètre à capacité, utilisé pour expliquer le fonction-6o nement de base du manomètre à capacité pour mesurer des variations de pression;;/
la figure 9 est un schéma d'un exemple de circuit électrique perfectionné, utilisé en coopération avec l'électrode annulaire de garde sur le support d'électrodes fixes pour assurer une protection électri-65 que contre des fuites de courant dues à des capacités parasites dans le support d'électrodes fixes;
la figure 10 est une vue en perspective éclatée du manomètre selon l'invention qui comprend des paliers de roulement pour isoler
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mécaniquement et électriquement le support d'électrodes fixes de la structure de support du diaphragme;
la figure 11 est une vue en perspective de la seconde surface du support d'électrodes fixes selon l'invention, montrant le positionnement des premier et second éléments de garde sur la seconde surface;
la figure 12 est une coupe longitudinale du manomètre selon l'invention, montrant le positionnement des paliers de roulement par rapport au support d'électrodes fixes et à la structure de support;
la figure 13 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie du manomètre selon l'invention, montrant d'autres détails du second élément de garde et de la couche de verre dans le second élément de garde sur les première, deuxième et troisième surfaces périphériques du support d'électrodes fixes;
la figure 14 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie du manomètre selon l'invention, montrant d'autres détails d'un palier de roulement en position entre un premier épaulement du support d'électrodes fixes et un épaulement de la structure de support de diaphragme, et montrant d'autres détails d'un palier de roulement en position entre le second épaulement du support d'électrodes fixes et la bague de butée, et la figure 15 est une vue partielle en perspective à échelle agrandie du manomètre selon l'invention, montrant d'autres détails des positions des paliers de roulement par rapport à des zones de contact de roulement non protégées sur les premier et second épaulements du support diélectrique, et montrant aussi d'autres détails des anneaux de retenue de roulement.
Pour mieux comprendre les problèmes résolus par la présente invention, on décrira d'abord la structure et le fonctionnement d'un exemple connu de manomètre à capacité.
Les figures 1 et 2 montrent en perspective de l'extérieur un exemple de manomètre 100 à capacité, pour 1,33-104 Pa, tel qu'il est actuellement disponible dans le commerce. La figure 3 est une vue en perspective éclatée montrant les parties intérieures du manomètre à capacité dont le capot est retiré. La figure 4 est une vue en coupe du manomètre à capacité des figures 1 et 2, dans l'état assemblé. Les figures 5 à 7 montrent d'autres vues détaillées du manomètre à capacité. Comme illustré, le manomètre 100 à capacité comprend une enveloppe ou un boîtier à pression évidé 102, qui forme une enceinte étanche à l'air pour le manomètre à capacité. L'accès à une première cavité 104 de l'enveloppe 102 de pression est réalisé par un tube 106 de pression qui pénètre dans une première extrémité 110 de l'enveloppe 102. Le tube 106 de pression est relié mécaniquement à la première extrémité 110 de l'enveloppe 102 par soudage ou par un autre procédé convenable réalisant un joint étanche à l'air entre l'enveloppe 102 et le tube 106 de pression. Ce dernier peut être relié mécaniquement à une source (non représentée) de pression à contrôler au moyen du manomètre 100 à capacité. Par exemple, le tube 106 de pression peut être soudé à une conduite à vide (non représentée), ou analogue, afin que la pression régnant dans la conduite à vide soit appliquée à la première cavité 104 de l'enveloppe 102 de pression.
Comme illustré sur les figures 2 et 4, l'enveloppe 102 de pression comprend une seconde extrémité 120 dans laquelle pénètre un second tube 122 de pression. Le second tube 122 de pression accède à une seconde cavité 124 de l'enveloppe 102. La seconde cavité 124 de l'enveloppe 102 de pression est isolée pneumatiquement de la première cavité 104 par un mince diaphragme métallique 126. Ainsi qu'il est bien connu dans la technique, le diaphragme 126 présente habituellement une forme circulaire et est supporté le long de sa périphérie par une structure 128 de support. Le diaphragme 126 est relié à la structure 128 de support par soudage ou par d'autres moyens convenables pour former un joint étanche à l'air le long de la périphérie du diaphragme 126. Par exemple, la structure 128 de support comprend avantageusement une première partie 128A et une seconde partie 128B qui sont soudées l'une à l'autre, le diaphragme étant pris en sandwich entre elles.
Le diaphragme 126 est soumis à toute différence de pression pouvant exister entre la première cavité 104 et la seconde cavité 124 et il se déforme généralement de manière à être convexe dans la direction de la cavité ayant la plus basse pression et concave dans la direction de la cavité ayant la plus haute pression. Dans des manomètres à capacité classiques, le diaphragme 126 est circulaire et est symétrique autour d'un axe 130. L'axe de symétrie 130 est perpendi-s culaire à un plan 132 qui correspond à l'état non dévié (c'est-à-dire plat) du diaphragme 126. La déviation maximale du diaphragme 126 sous l'effet d'une différence de pression a lieu dans la partie centrale du diaphragme 126, le long de l'axe de symétrie 130. Ainsi, la direction de la déviation ou flexion est perpendiculaire au plan 132. Etant io donné que la périphérie du diaphragme est fixée à la structure 128 de support, elle est sensiblement immobile sous l'effet des variations de la pression différentielle. Par conséquent, les parties du diaphragme 126 qui sont plus proches de la périphérie que du centre effectuant un mouvement sensiblement inférieur à celui de la partie centrale du 15 diaphragme 126.
Le second tube de pression 122 peut être relié, par soudage ou par d'autres moyens, à une source d'une pression de référence connue ou à une autre source de pression à laquelle on souhaite comparer la pression appliquée au premier tube de pression 106. En 20 variante et comme illustré sur les figures 2 et 4, le second tube de pression 122 est utilisé pour donner accès à la seconde cavité 124 de façon à soumettre cette dernière à une pression fixe et connue de référence. Ensuite, tandis que la pression fixe de référence est maintenue constante, on obture par pincement le second tube de pression 25 122 qui est ainsi fermé de façon étanche et définitive afin que la seconde cavité 124 soit maintenue à la pression fixe de référence. Ainsi, la pression appliquée au premier tube 126 de pression est toujours comparée à la pression fixe et connue de référence. La pression appliquée au second tube 122 de pression peut être choisie dans le 30 procédé de fabrication de façon que l'on obtienne des manomètres à capacité possédant des gammes de fonctionnement choisies. Par exemple, pour mesurer des pressions très basses (c'est-à-dire des pressions inférieures à celles de l'atmosphère), on vide d'air la seconde cavité 124 par l'intermédiaire du second tube de pres-35 sion 122.
Dans des manomètres à capacité classiques réalisés conformément aux figures 1 à 7, en particulier ceux destinés à mesurer des pressions absolues, la seconde extrémité 120 peut contenir un logement 136 à getter. Le logement 136 renferme un getter (non repré-40 senté) qui est isolé de la seconde cavité 124 par un tamis 138. Le getter élimine les traces de gaz qui restent après que le vide a été établi dans la seconde capacité 124 et que le second tube de pression 122 a été fermé. L'élimination du gaz résiduel est avantageuse par le fait qu'elle empêche ce gaz d'affecter la précision des mesures de 45 pression.
Le diaphragme métallique 126 est placé à proximité d'une première électrode fixe 140. La première électrode fixe 140 est de préférence globalement circulaire et s'étend dans un plan 142 parallèle au plan 132 et donc perpendiculaire à l'axe de symétrie 130. La preso mière électrode fixe 140 est montée sur une première surface 146 d'un support 144 d'électrodes fixes, électriquement isolant, globalement en forme de disque. La première surface 146 du support 144 d'électrodes fixes comprend un épaulement 148 qui repose sur un épaulement 150 de la structure 128 de support. Les dimensions de 55 l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes et les dimensions de l'épaulement 150 de la structure de support sont choisies de manière que la première électrode fixe 140 soit maintenue dans une position fixe et connue par rapport au diaphragme 126. L'épaulement 148 du support d'électrodes fixes est maintenu fixement en position contre 60 l'épaulement 150 de la structure de support par l'action d'une rondelle ondulée circulaire 154 contre une barrière 156 de butée. Une pression est appliquée contre la rondelle ondulée 154 et donc contre le support 144 d'électrodes fixes par la seconde extrémité 120 de l'enveloppe 102 de pression. La seconde extrémité 120 de l'enveloppe 65 102 de pression est fixée à la structure 128 de support par soudage ou par d'autres moyens convenables de fixation pour former un joint étanche à l'air. Habituellement, le diamètre intérieur de l'enveloppe 102 de pression est plus grand que le diamètre extérieur de la
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seconde extrémité 120. Cette seconde extrémité 120 comporte également un épaulement 160 qui présente un diamètre supérieur au diamètre extérieur de la structure 128 de support. L'enveloppe 102 de pression est soudée à l'épaulement de la seconde extrémité 120 de façon qu'il reste un petit intervalle 162 entre la face extérieure de la structure 128 de support et la face intérieure de l'enveloppe 102 de pression, isolant ainsi la structure 128 de support de l'enveloppe 102 de pression. Comme illustré, le support 144 d'électrodes fixes est placé à l'intérieur de la seconde cavité 124. Habituellement, une petite gorge ou autre ouverture est formée dans le support 144 d'électrodes fixes pour assurer que la pression est équilibrée des deux côtés de ce support 144.
Le diaphragme 126 et la première électrode fixe 140 constituent les deux plaques d'un condensateur à plaques parallèles, l'espace formé entre elles comprenant le diélectrique du condensateur. Par exemple, dans des exemples de manomètres à capacité destinés à mesurer des pressions inférieures à celle de l'atmosphère, la constante diélectrique de l'espace compris entre le diaphragme 126 et la première électrode fixe 140 est voisine de la constante diélectrique du vide. On peut aisément comprendre que le mouvement par lequel la partie centrale du diaphragme 126 se rapproche et s'éloigne, le long de l'axe de symétrie 130, de la première électrode fixe 140 provoque une variation de la distance entre le diaphragme 126 et la première électrode fixe et provoque donc une variation de la capacité entre les deux électrodes. Par conséquent, le diaphragme 126 et la première électrode fixe 140 constituent un condensateur variable. La capacité est détectée et des variations de la différence de pression entre la première cavité 104 et la seconde cavité 124 sont déterminées d'après les variations de la capacité mesurée.
Etant donné que les variations de capacité entre le diaphragme 126 et l'électrode fixe 140, dues à des variations de température et à d'autres variations ne résultant pas de la pression, peuvent être importantes, la mesure des variations de capacité est réalisée par l'utilisation de deux condensateurs variables qui réagissent différemment à des variations de pression, mais qui présentent sensiblement la même variation en réponse à des variations de température et analogues. Par exemple, dans le brevet N° 3 557 621 précité, le diaphragme est placé entre des première et seconde électrodes. Par conséquent, lorsque le diaphragme se rapproche de la première électrode fixe sous l'effet d'une variation de la pression différentielle et que la capacité augmente donc entre le diaphragme et la première électrode fixe, le diaphragme s'éloigne davantage de la seconde électrode fixe et la capacité qu'il forme avec cette dernière diminue.
Contrairement au dispositif décrit dans le brevet N° 3 557 621 précité, dans le dispositif montré sur les figures 1 à 7, une seconde électrode fixe 170 est constituée par une bague annulaire 170 conductrice du courant électrique, qui est globalement concentrique à la première électrode fixe 140 et qui est espacée de la périphérie extérieure de cette première électrode fixe 140. Le diaphragme 126 et la seconde électrode fixe 170 constituent un second condensateur variable. Cependant, comme décrit précédemment, le mouvement du diaphragme 126 sous l'effet de variations de la pression est concentré vers le centre du diaphragme 126 (c'est-à-dire le long de l'axe de symétrie 130). Par conséquent, étant donné que la seconde électrode fixe 170 est placée à proximité de la partie extérieure du diaphragme 126 plutôt qu'à proximité de la partie centrale de ce diaphragme 126, la capacité entre le diaphragme 126 et la seconde électrode fixe 170 subit une variation sensiblement plus faible de valeur par rapport à la variation de capacité entre le diaphragme 126 et la première électrode fixe 140. Les variations différentielles de capacité sont donc mesurées pour déterminer des variations de la pression différentielle. Par ailleurs, la capacité entre la seconde électrode fixe 170 et le diaphragme 126 et la capacité entre la première électrode fixe 140 et le diaphragme varient approximativement de la même quantité et dans le même sens (c'est-à-dire dans le sens d'une capacité croissante ou décroissante) sous l'effet de variations de la température et d'un mouvement linéaire (c'est-à-dire un mouvement de rapprochement et d'éloignement des deux électrodes fixes par rapport au diaphragme). Cette variation de capacité, en «mode commun», peut être ignorée d'une façon générale et est aisément éliminée par des circuits électroniques connus.
La première électrode fixe 140 est connectée électriquement à un conducteur 180 qui pénètre dans le support 144 d'électrodes fixes et dans la seconde extrémité 120. Par exemple, comme illustré, le conducteur 180 est avantageusement le conducteur central d'un premier connecteur coaxial 182 fermé hermétiquement, qui est fixé à la seconde extrémité 120 par soudage ou par d'autres moyens convenables pour réaliser un joint étanche à l'air. Similairement, la seconde électrode fixe 170 est connectée électriquement à un conducteur 184 qui pénètre également dans le support 144 d'électrodes fixes et dans la seconde extrémité 120. Le second conducteur 184 est avantageusement le conducteur central d'un second connecteur coaxial 186, fermé hermétiquement, qui est également fixé à la seconde extrémité 120. Habituellement, la structure 128 de support, la seconde extrémité 120, l'enveloppe 102 de pression et le premier tube 106 de pression sont constitués de matières électriquement conductrices. Il est également habituel qu'un ou plusieurs de ces éléments soient connectés électriquement à une référence de masse électrique (représenté schématiquement sur la figure 4 par un symbole de masse classique 190). Par conséquent, une connexion électrique est établie entre le diaphragme 126 et la référence de masse. Dans la forme de réalisation représentée, le premier connecteur coaxial 182 comprend un conducteur extérieur concentrique 192 qui est espacé et isolé électriquement du conducteur central 180 par un isolateur 193 comprenant du verre ou une autre matière convenable qui forme aussi un joint étanche au gaz entre les deux conducteurs. Pour isoler électriquement le conducteur extérieur concentrique 192 de la seconde extrémité 120 et donc de la référence de masse, le premier connecteur coaxial 182 comprend avantageusement une enveloppe extérieure concentrique 194 qui entoure la partie du conducteur extérieur 192 passant à travers la seconde extrémité 120. L'enveloppe extérieure concentrique 194 est espacée et isolée électriquement du conducteur extérieur concentrique 192 par un isolateur 195 qui est également un joint d'étanchéité au gaz. Similairement, le second connecteur coaxial 186 comprend un conducteur extérieur concentrique 196 espacé et isolé électriquement du conducteur central 184 par un isolateur 197 étanche au gaz. Une enveloppe extérieure concentrique 198 entoure le conducteur extérieur 196 et est espacée de ce dernier par un isolateur 199 étanche au gaz.
Un exemple de circuit pouvant être utilisé avec la structure montrée sur les figures 1 à 7 est représenté sur la figure 8. Le circuit comprend un premier condensateur Q et une second condensateur C2. Comme illustré, le premier condensateur Q correspond à la capacité variable entre le diaphragme 126 et la première électrode fixe 140. De la même manière, le second condensateur C2 correspond à la capacité variable entre le diaphragme 126 et la seconde électrode fixe 170. Les références numériques correspondantes pour le diaphragme et les deux électrodes fixes sont indiquées sur la figure 8. Les électrodes des deux condensateurs correspondant au diaphragme 126 sont connectées à la référence de masse 190. L'électrode 140 du premier condensateur Cx est connectée électriquement par le conducteur 180, le connecteur 182 et un connecteur électrique 200 à une première borne 202 d'un enroulement secondaire 204 d'un transformateur 206. L'électrode 170 du second condensateur C2 est connectée électriquement par l'intermédiaire du conducteur 184, du connecteur 186 et d'un conducteur électrique 210 à une seconde borne 212 de l'enroulement secondaire 204 du transformateur 206. L'enroulement secondaire 204 comprend une prise centrale 214. Un conducteur électrique 220 connecte la prise centrale 214 à une entrée 222 d'un amplificateur 224. L'amplificateur 224 présente avantageusement une impédance d'entrée très élevée de façon qu'un courant pratiquement nul arrive à l'entrée 222. L'amplificateur 224 produit un signal de sortie sur un conducteur électrique 226.
Le transformateur 206 comporte un enroulement primaire 230 ayant une première borne d'entrée 232 et une seconde borne d'entrée 234. Une source 236 de signal à haute fréquence est connectée élec5
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triquement à l'enroulement primaire par l'intermédiaire des première et seconde bornes d'entrée 232 et 234 afin que le signal généré par la source 236 soit appliqué à l'enroulement primaire. Le signal appliqué est transmis à l'enroulement secondaire 204 et induit aux bornes de ce dernier une tension à haute fréquence. La tension induite est appliquée au premier condensateur Cx et au second condensateur C2. On peut voir que la tension aux bornes de chacun des deux condensateurs est inversment proportionnelle aux capacités respectives des deux condensateurs et qu'elle varie donc en fonction de la déviation du diaphragme 126 provoquée par une pression différentielle à laquelle ce diaphragme 126 est soumis. Etant donné qu'une électrode (c'est-à-dire l'électrode 126 de diaphragme) de chacun des deux condensateurs est connectée électriquement à la référence de masse 190, la tension différentielle apparaît sous la forme d'une différence de tension entre la première électrode fixe 140 du premier condensateur Cj et la seconde électrode fixe 170 du second condensateur C2. Cette tension différentielle fait apparaître une tension sur la prise centrale 214 qui est référencée à la référence de masse 190 et qui est proportionnelle aux différences de capacité entre le premier condensateur Ct et le second condensateur C2. La tension présente sur la prise centrale 214 est appliquée par le conducteur 220 à l'entrée 222 de l'amplificateur 224. L'amplificateur 224 amplifie la tension de la prise centrale et la délivre en tant que signal de sortie sur le conducteur 226. Le signal de sortie présent sur le conducteur 226 est im signal qui varie avec le temps, à la fréquence de la source 236 de signal, avec une amplitude qui est proportionnelle à la différence de capacité. Etant donné que la capacité du premier condensateur Cj varie notablement en réponse à des variations de la pression différentielle, et étant donné que la capacité du second condensateur C2 varie relativement peu en réponse à des variations de la pression différentielle, l'amplitude du signal variant avec le temps, en sortie de l'amplificateur 224, varie conformément aux variations de la pression différentielle à laquelle le diaphragme 126 est soumis. Le signal variant avec le temps est démodulé par un démodulateur classique 240 pour donner, sur un conducteur 244, un signal de sortie ayant un niveau de tension continu correspondant à la pression différentielle appliquée au diaphragme 126. Par exemple, le modulateur 240 est avantageusement un démodulateur synchrone connu dans la technique.
La description précédente du fonctionnement de l'exemple de dispositif de l'art antérieur décrit suppose que le support d'électrodes fixes est un diélectrique parfait, ne présentant pas de courants de fuite. Cependant, comme indiqué dans le brevet N° 3 557 621 précité, l'humidité ambiante et d'autres facteurs peuvent provoquer la circulation de courants de fuite entre les électrodes fixes et d'autres parties électriquement conductrices du dispositif. Par exemple, dans la forme de réalisation décrite en regard des figures 1 à 7, il peut exister un trajet de courants de fuite allant de la seconde électrode fixe 170 à la structure 128 de support en passant par l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes et par l'épaulement 150 de la structure de support, et menant donc à la référence de masse 190. Etant donné que l'enroulement secondaire 204 du transformateur 206 est flottant par rapport à la référence de masse 190, ce courant de fuite doit être établi à travers l'enroulement secondaire 204 du transformateur, à partir de l'entrée 222 de l'amplificateur 224. Etant donné que l'impédance d'entrée de l'amplificateur 224 est très élevée, l'établissement d'un courant de fuite, même très faible, fait varier la tension à l'entrée de l'amplificateur 224 et il en résulte un signal erroné à la sortie de l'amplificateur 224.
Le brevet N° 3 557 621 décrit une solution au problème ci-dessus posé par les courants de fuite, dans laquelle un élément conducteur supplémentaire est placé en travers du trajet de fuite, de l'une des électrodes jusqu'aux parties conductrices de la structure de support. Une mise en application de la solution décrite dans le brevet précité est illustrée dans le dispositif des figures 1 à 7. Comme montré plus clairement sur la figure 6, un premier élément 250 de garde, électriquement conducteur, ayant des dimensions similaires aux dimensions de la première électrode fixe 140, est placé sur une seconde surface 252 du support 144 de l'électrode fixe. La seconde surface 252 est opposée à la première surface 146 et le premier élément de garde 250 est placé approximativement en alignement avec la première électrode fixe 140. On peut voir qu'un trajet de fuite, allant de la première électrode fixe 140 à la seconde extrémité 120, par exemple, passe à travers le premier élément de garde 250. Pour bloquer le trajet de fuite afin d'empêcher que le courant de fuite continue de circuler vers la seconde extrémité 120, un potentiel de tension égal à la tension de la première électrode fixe 140 est appliqué au premier élément de garde 250. De façon similaire, un deuxième élément de garde 254 est prévu pour arrêter les courants de fuite provenant de la seconde électrode fixe 170. Dans l'exemple de dispositif illustré sur les figures 1 à 7, le second élément de garde 254 comprend des premier, deuxième et troisième anneaux de garde 254A, 254B et 254C, séparés mais interconnectés électriquement. Le premier anneau de garde 254A est placé sur la première surface 146 et sur une surface périphérique adjacente 256 entre la première surface 146 et l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes. Le deuxième anneau de garde 154B est placé sur une surface périphérique extérieure 258. Le troisième anneau de garde 254C est placé sur la seconde surface 252 opposée à la seconde électrode fixe 170. Les trois anneaux de garde 254A, 254B et 254C sont interconnectés par une interconnexion électrique 260 qui, dans un exemple de réalisation de ce dispositif, comprend une métallisation formée dans une gorge 262 dans la périphérie du support 144 d'électrodes fixes. Une tension ayant sensiblement la même amplitude que la tension appliquée à la seconde électrode fixe 170 est appliquée au second élément de garde 254. Par conséquent, le second élément de garde 254 agit en arrêtant les courants de fuite allant de la seconde électrode fixe 170 vers des parties adjacentes de la structure 128 de support et vers la seconde extrémité 120. Comme illustré, le second élément de garde 254 n'est pas continu, car l'épaulement 148 de support d'électrodes fixes est en contact mécanique avec l'épaulement 150 de la structure de support et une connexion électrique serait donc établie si le second élément de garde 254 était positionné sur l'épaulement. De façon similaire, le second élément de garde 254 ne porte pas sur les bords périphériques de la seconde surface 252 à proximité de la bague 156 de butée, afin d'empêcher toute connexion électrique avec elle.
Un exemple de circuit électrique pour établir la tension appropriée sur le premier anneau de garde 250 et sur le second anneau de garde 254 est illustré sur la figure 9. Sur la figure 9, les éléments correspondant à ceux de la figure 8 portent les mêmes références numériques. De plus, des représentations schématiques du premier élément de garde 250 et du second élément de garde 254 sont montrées à proximité de la première électrode fixe 140 et de la seconde électrode fixe 170, respectivement. Le premier élément de garde 250 est interconnecté au moyen d'une première patte 270 (voir figure 4), ou analogue, qui est connectée électriquement au conducteur extérieur concentrique 192 du premier connecteur coaxial 182. Dans le circuit électrique de la figure 9, le conducteur électrique 200 est le conducteur central 200 d'un premier câble coaxial 272 qui comprend un conducteur extérieur concentrique 274 entourant le conducteur central 200. Par conséquent, le conducteur extérieur concentrique 192 du premier connecteur axial 182 est connecté électriquement au conducteur extérieur concentrique 274 du premier câble coaxial 272. D'une manière identique, le second élément de garde 254 est interconnecté par une seconde patte 276 qui est connectée électriquement au conducteur extérieur 196 du second connecteur coaxial 186. Le conducteur extérieur 196 est lui-même connecté électriquement à un conducteur extérieur concentrique 280 entourant le conducteur électrique 210 qui est le conducteur central 210 d'un second câble coaxial 282.
Sur la figure 9, la première borne 202, la seconde borne 212 et la prise centrale 214 comprennent chacune une partie A et une partie B. Les deux conducteurs centraux 200 et 210 sont connectés à la première borne 202A et à la seconde borne 212A de l'enroulement secondaire 204 du transformateur 206 qui, sur la figure 9, est le con5
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ducteur central d'un troisième câble coaxial 284. Le troisième câble coaxial ou câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire comporte un conducteur extérieur 290 qui est concentrique au conducteur intérieur 204. Le conducteur extérieur 290 du câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire est connecté électriquement à la première borne 202B, avec le conducteur extérieur 274 du premier câble coaxial 272, et est connecté électriquement à la seconde borne 212B avec le conducteur extérieur 280 du deuxième câble coaxial 282. Le conducteur intérieur 204 et le conducteur extérieur 290 du câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire sont tous les deux soumis au champ induit par l'enroulement primaire. Le conducteur intérieur 204 et le conducteur extérieur 290 du câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire comportent des prises centrales 214A et 214B. La prise centrale 214A du conducteur intérieur 204 du câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire est connectée électriquement au conducteur 220, qui est de préférence le conducteur central 220 d'un quatrième câble coaxial 292 comportant un conducteur extérieur 294. La prise centrale 214B du conducteur extérieur 290 du câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire est connectée électriquement au conducteur extérieur 294 du câble coaxial 292.
Le conducteur intérieur 220 du quatrième câble coaxial 292 est connecté électriquement à la borne d'entrée 222 de l'amplificateur 224 qui, sur la figure 9, est représenté sous la forme d'un amplificateur à multiplication par 1 ( x 1). En d'autres termes, la sortie de l'amplificateur 224 sur la ligne 226 suit la tension d'entrée à la borne d'entrée 222. La ligne 226 est connectée à l'entrée du démodulateur 240, comme précédemment. De plus, la ligne 226 est connectée électriquement au conducteur extérieur 294 du quatrième câble coaxial 292, et donc au conducteur extérieur 290 du câble coaxial 284 de l'enroulement secondaire, à la prise centrale 214B.
Le fonctionnement du circuit de la figure 9 est sensiblement identique au fonctionnement du circuit de la figure 8. Cependant, l'utilisation du câble coaxial 284 dans l'enroulement secondaire et l'application, au conducteur extérieur 290, de la même tension que celle présente sur le conducteur intérieur 284 assurent que la tension présente sur le premier élément de garde 250 est sensiblement identique à la tension présente sur la première électrode fixe 140 et que la tension présente sur le second élément de garde 254 est sensiblement identique à la tension présente sur la seconde électrode fixe 170. Ainsi, les éléments de garde respectifs établissent des courants de fuite allant vers les électrodes fixes portées par le support 144 d'électrodes fixes, et provenant de ces électrodes. Etant donné que la sortie de l'amplificateur 224 est une sortie à impédance relativement basse, les faibles courants de fuite que cet amplificateur doit délivrer ou dissiper n'ont pas d'effet notable sur la tension présente sur la ligne 226. Par conséquent, le circuit de la figure 9, en association avec le premier élément de garde 250 et le second élément de garde 254, réduit notablement l'effet des courants de fuite sur la précision des manomètres à capacité réalisés conformément aux figures 1 à 7. Par exemple, les capacités parasites associées aux courants de fuite ont été réduites d'environ 15 picofarads à environ 1 picofarad. La capacité entre la première électrode fixe 140 et le diaphragme 126 est nominalement d'environ 30 picofarads, de sorte que l'on peut voir que l'effet de blindage produit par le premier élément de garde 250 et par le second élément de garde 254 est très bénéfique.
Bien que le manomètre à capacité décrit ci-dessus donne des mesures précises de variations de pression, il est apparu nécessaire de mesurer des variations incrémentielles de pression de plus en plus petites. Par exemple, on a réalisé des dispositifs dans lesquels les pressions à mesurer sont de l'ordre de 10~4 Pa. Pour mesurer les pressions de cet ordre, il est nécessaire d'établir dans la seconde cavité 124 un vide correspondant à une pression de l'ordre à mesurer. Dans ces gammes de mesures très basses, les variations de capacité provoquées par le mouvement du diaphragme sont très faibles et il est apparu que la capacité parasite résiduelle d'un picofarad est suffisante pour affecter la précision des mesures. Par exemple, dans le dispositif venant d'être décrit, il existe un petit trajet de fuite à la jonction de l'épaulement 148 de support d'électrodes fixes et de l'épaulement 150 de la structure de support. Il est donc nécessaire de réduire encore les capacités parasites et les courants de fuite associés.
Un autre problème associé au manomètre à capacité décrit ci-5 dessus résulte de l'utilisation du support céramique 144 d'électrodes fixes en association avec la structure métallique 128 de support. Le support 144 d'électrodes fixes possède un coefficient de dilatation thermique différent de celui de la structure 128 de support. Par conséquent, lorsque la température ambiante du manomètre à capacité io varie, le support 144 d'électrode fixe et la structure de support 128 se dilatent et se contractent à des taux différents. Du fait de ces différences de dilatation et de contraction, un glissement doit se produire à la jonction de l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes et de l'épaulement 150 de la structure de support, le long de la périphérie 15 du support 144 d'électrodes fixes. Cependant, du fait de la pression appliquée par la rondelle ondulée 154 à la structure 128 de support, les forces de frottement à la jonction sont très grandes. Un degré considérable de dilatation ou de contraction différentielle peut donc apparaître avant qu'un glissement se produise à la jonction le long 2o de la périphérie du support 144 d'électrodes fixes, entraînant une flexion de ce support 144 lorsque la structure 128 de support se contracte plus rapidement que le support 144 d'électrode fixe, ou un aplatissement du support 144 lorsque la structure 128 de support se dilate plus rapidement que le support 144 d'électrode fixe. Bien que 25 la flexion provoquée par la température soit relativement faible, les variations de capacité sont comparables à des variations de capacité provoquées par les faibles variations de pression à mesurer. Bien que l'on ait essayé d'inclure une compensation de température dans le circuit électrique ou d'introduire un facteur tenant compte des varia-30 tions de température dans le calcul de la pression mesurée, ces essais n'ont généralement pas été totalement satisfaisants. Une raison du manque de succès de ces essais est que le mouvement de l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes par rapport à l'épaulement 150 de la structure de support comprend une hystérésis mécanique 35 provoquée par le frottement entre les deux épaulements. Autrement dit, la valeur de la flexion relative de l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes par rapport à l'épaulement 150 de la structure de support, lorsque la température varie, est d'une amplitude donnée dans un sens, qui n'est pas nécessairement la même amplitude de 40 mouvement relatif lorsque la température revient vers la valeur d'origine. On peut prévoir l'amplitude de la flexion en se basant sur des variations de température mesurées et on ne peut donc pas la compenser aisément. Il existe donc la nécessité de supprimer les forces de frottement entre les deux épaulements.
45 Les figures 10 à 15 représentent la forme préférée de réalisation de l'invention. La figure 10 est une vue en perspective éclatée des éléments de la structure de l'invention, montrant un support perfectionné d'électrodes fixes. La figure 11 est une vue en perspective de la seconde surface du support d'électrodes fixes. La figure 12 est une so vue en coupe de l'assemblage achevé, montrant le positionnement des éléments les uns par rapport aux autres. Les mêmes références dans la figure 12 se réfèrent aux mêmes éléments de la figure 4. Les figures 13 à 14 sont des vues en coupe partielle à échelle agrandie de l'invention. La figure 15 est une vue partielle en perspective à échelle 55 agrandie de l'invention. Les éléments de l'invention identiques ou sensiblement similaires à ceux du dispositif décrit précédemment portent les mêmes références numériques.
Comme illustré, la structure 128 de support et le diaphragme 126 sont réalisés sensiblement comme décrit précédemment. Le dispositif 6o de l'invention comprend une structure perfectionnée 300 de support d'électrodes fixes. Le support 300 d'électrodes fixes comprend un disque circulaire en céramique ou autre isolateur convenable ayant une première surface sensiblement plane 310 et une seconde surface sensiblement plane 312.
65 La périphérie extérieure circulaire du support d'électrodes fixes ou support isolant 300 présente une première surface périphérique 320, une deuxième surface périphérique 322 et une troisième surface périphérique 324. La circonférence du support 300 d'électrode fixes,
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le long de la première surface périphérique 320 et la circonférence le long de la troisième surface périphérique 324 sont inférieures à la circonférence mesurée le long de la deuxième surface périphérique 322, de manière qu'un premier épaulement 330 de support d'électrodes fixes soit défini entre la première surface périphérique 320 et la deuxième surface périphérique 322 et qu'un second épaulement 332 de support d'électrodes fixes soit défini entre la deuxième surface périphérique 322 et la troisième surface périphérique 324, Le premier épaulement 330 du support d'électrodes fixes et le deuxième épaulement 332 du support d'électrodes fixes sont plats et définissent des plans sensiblement parallèles à la première surface plane 310 et à la seconde surface plane 312.
Une première électrode fixe 340, constituée d'une matière électriquement conductrice, est placée sur la première surface plane 310 du support 300 d'électrodes fixes et est située sensiblement au centre de la première surface plane 310. Une seconde électrode fixe 342, comprenant un anneau en matière électriquement conductrice, est placée sur la première surface plane 310 et est sensiblement concentrique à la première électrode fixe 340. Un premier élément de garde 350, électriquement conducteur, est placé sensiblement au centre de la seconde surface plane 312 du support 300 d'électrodes fixes, en opposition à la première électrode fixe 340. Un second élément de garde 352, électriquement conducteur, est placé sur la première surface plane 310, à proximité immédiate, mais à une certaine distance, de la seconde électrode fixe 342 afin que le second élément de garde 352 forme un anneau autour de la seconde électrode fixe 342. Le second élément de garde 352 continue sur la première surface périphérique 320, sur le premier épaulement 330, sur la deuxième surface périphérique 322, sur le second épaulement 332, sur la troisième surface périphérique 324, puis sur la seconde surface plane 312. La partie du second élément de garniture 352 située sur la seconde surface plane 312 forme un anneau qui entoure le premier élément de garde 350 et qui est espacé. Dans des formes avantageuses de réalisation de l'invention, la matière électriquement conductrice, des électrodes fixes et des éléments de garde est de l'argent qui est déposé par des procédés classiques sur le support 300 d'électrodes fixes.
La première électrode fixe 340 est connectée électriquement à une première traversée ou à un premier passage électriquement conducteur 360 qui pénètre dans le support 300 d'électrodes fixes. Le passage 360 établit une connexion électrique avec le conducteur central 180 du premier connecteur coaxial 182. Par exemple, le conducteur central 180 peut passer dans la traversée 360 et être connecté électriquement à la première électrode fixe 340 par soudage ou par d'autres moyens classiques. Similairement, une seconde traversée électriquement conductrice 362 est prévue pour interconnecter électriquement la seconde électrode fixe 342 et le conducteur central 184 du deuxième connecteur coaxial 186. La première patte 270 du premier connecteur coaxial 182 est connectée électriquement au premier élément de garde 350, et la seconde patte 276 du deuxième connecteur coaxial 186 est connectée électriquement au second élément de garde 352.
Il convient de noter que, bien que les électrodes fixes et les éléments de garde aient été décrits comme étant circulaires ou annulaires, ils ne sont pas entièrement circulaires de façon à permettre la mise en place des traversées ou passages 360 et 362 et des connexions électriques avec ceux-ci.
En référence à présent en particulier à la vue en coupe de la figure 12, on peut voir que le premier élément 330 du support d'électrodes fixes n'est pas en contact avec l'épaulement 150 de la structure de support, comme dans l'exemple de manomètre à capacité connu et décrit ci-dessus. Par contre, le premier épaulement 330 du support d'électrodes fixes est espacé de l'épaulement 150 de la structure de support par un premier jeu de paliers de roulement 370. Le premier jeu de paliers de roulement 370 comprend avantageusement une matière électriquement isolante, telle que du saphir industriel (oxyde d'aluminium cristallin, A1203) ou une autre matière convenable ayant des caractéristiques similaires de dureté et d'isolation
électrique. Les paliers de roulement 370 du premier jeu sont espacés autour du premier épaulement 370 du support d'électrodes fixes. Dans la forme avantageuse de réalisation décrite ici à titre d'exemple, le premier jeu de paliers de roulement comprend trois paliers de roulement 370A, 370B et 370C qui sont espacés les uns des autres de distances égales et qui sont donc placés à 120° les uns des autres le long du premier épaulement 330 du support d'électrodes fixes. Les diamètres des trois premiers paliers de roulement 370A, 370B et 370C sont choisis de façon à être sensiblement égaux de manière que le premier épaulement 330 du support d'électrodes fixes soit espacé de l'épaulement 150 de la structure de support de la même distance par chacun des trois paliers de roulement 370A, 370B et 370 C, ce qui assure que la première surface 310 du support 300 d'électrodes fixes se trouve dans un plan parallèle au plan du diaphragme 126.
L'invention comprend en outre un second jeu de paliers de roulement 380 qui sont placés sur le second épaulement 332 du support d'électrodes fixes, entre cet épaulement et la bague 156 de butée. Le second jeu de paliers de roulement 380 comprend avantageusement trois paliers de roulement 380A, 380B et 380C qui sont espacés chacun de la même distance sur le pourtour du second épaulement 332 du support (c'est-à-dire qu'ils sont placés à des angles de 120° les uns par rapport aux autres). Le second jeu de paliers de roulement 380 est également constitué avantageusement d'une matière isolante cristalline dure telle que du saphir.
Lorsque la seconde extrémité 120 est fixée à la structure 128 de support, une pression est appliquée à la bague de butée 156 par l'intermédiaire de la rondelle ondulée 154, et donc au second jeu de paliers de roulement 380, au support 300 d'électrodes fixes et au premier jeu de paliers de roulement 370. La matière cristalline dure du premier jeu de paliers de roulement 370 et du second jeu de paliers de roulement 380 ne se déforme pas aisément sous la pression appliquée par l'intermédiaire de la rondelle ondulée 154. Par conséquent, les deux jeux de paliers de roulement 370, 380 empêchent pratiquement tout mouvement du support 300 d'électrodes fixes dans la direction perpendiculaire au plan du diaphragme 126.
Etant donné qu'un degré important de pression est appliqué au premier épaulement 330 du support d'électrodes fixes et au second épaulement 332 de ce support d'électrodes fixes par les premier et second jeux 370 et 380 de paliers de roulement, respectivement, dans les formes préférées de réalisation de l'invention, plusieurs petites zones 382 du second élément de garde 352 sont supprimées sur le premier épaulement 330 et sur le second épaulement 332 du support d'électrodes fixes, où les paliers de roulement 370,380 sont en contact avec les épaulements 330 et 332. Par conséquent, la pression appliquée par les paliers de roulement 370 et 380 s'exerce directement sur la surface dure du support céramique 330 d'électrodes fixes plutôt que sur l'argent, relativement tendre, du second élément de garde 352.
Les paliers de roulement 370 et 380 ont avantageusement une forme cylindrique comme illustré sur les figures 12,14 et 15. En variante, les paliers de roulement 370 et 380 peuvent avoir une forme sphérique, comme dans des paliers à billes classiques. Dans la forme cylindrique préférée, chacun des paliers de roulement 370, 380 possède un axe longitudinal 386 qui est orienté perpendiculairement à une radiale partant du centre du support 300 d'électrodes fixes. Les paliers de roulement 370, 380 roulent radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur et permettent un mouvement libre du support 300 d'électrodes fixes par rapport à l'épaulement 150 de la structure de support et par rapport à la bague de butée 156. Par conséquent, lorsqu'une dilatation et un contraction différentielles du support 330 d'électrodes fixes et de la structure 128 de support se produisent sous l'effet de variations de la température, le mouvement relatif entre le support 330 d'électrodes fixes et la structure 128 de support, permis par les paliers de roulement 370, 380, empêche le bombement affectant le dispositif de l'art antérieur décrit précédemment. Les variations imprévisibles de capacité, provoquées par la flexion, sont donc sensiblement réduites ou éliminées par les paliers de roulement 370, 380.
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Dans des formes avantageuses de réalisation de l'invention, un premier élément 390 de retenue de paliers est associé au premier jeu de paliers de roulement 370 et un second élément 392 de retenue de paliers est associé au second jeu de paliers de roulement 380. Le premier élément de retenue 390 est un mince anneau de métal ou 5 d'une autre matière convenable présentant une ouverture 394 pour chacun des roulements 370. Dans la forme préférée de réalisation, le premier élément de retenue 390 présente trois ouvertures 394 qui sont espacées de 120° sur le pourtour de cet élément de retenue 390,
afin que les paliers de roulement soient disposés à égale distance les 10 uns des autres, comme décrit précédemment. Dans la forme de réalisation représentée, les ouvertures 394 du premier élément de retenue 390 sont rectangulaires de façon à loger les paliers de roulement cylindriques 370 de la forme préférée de réalisation. Le second élément 392 de retenue de paliers est d'une réalisation similaire, présentant 15 trois ouvertures rectangulaires 396. Il convient de noter que dans la variante de réalisation sphérique des paliers de roulement (non représentés), les premier et second éléments de retenue 390 et 392 présentent des ouvertures circulaires convenablement dimensionnées pour convenir à la forme sphérique. 20
Comme indiqué précédemment, les palietrs de roulement 370, 380 de l'invention réduisent sensiblement ou éliminent les variations de capacité dues à la dilatation et à la contraction résultant des variations de température. De plus, il est apparu que les paliers de roulement 370, 380 réduisent sensiblement les capacités parasites résiduel- 25 les dans le support 330 d'électrodes fixes, dues à des courants de fuite entre la première électrode fixe 340, la seconde électrode fixe 342 et les parties métalliques de la structure 128 de support. Comme indiqué précédemment, il était nécessaire, dans le dispositif de l'art antérieur, d'établir un contact direct entre l'épaulement 148 du 30 support d'électrodes fixes (figure 4) et l'épaulement 150 de la structure de support. Par conséquent, le second élément de garde 254 (c'est-à-dire les parties de garde 254A, 254B et 254C) du dispositif de l'art antérieur (figure 4) ne comprenait pas une deuxième partie de garde sur l'épaulement 148 du support d'électrodes fixes. Cela avait 35 pour effet d'interrompre le blindage formé par le second élément de garde 254 et d'établir aussi une connexion électrique avec l'épaulement 150 de la structure de support. La connexion électrique entre épaulements du dispositif de l'art antérieur établit un trajet pour des courants de fuite et l'épaulement 150 de la structure de support se 40 comporte donc comme une électrode d'une petite capacité parasite.
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Dans la présente invention, les paliers de roulement 370, 380 éliminent pour deux raisons les courants de fuite et donc les capacités parasites. Premièrement, on peut voir que le second élément de garde 352 de l'invention est effectivement continu de la première surface 310 jusqu'à la seconde surface 312, sauf dans les six très petites zones 382 en contact avec les paliers de roulement 370, 380. Par conséquent, les trajets potentiels de fuite vers chacune des parties adjacentes de la structure 128 de support et de la seconde extrémité 120 sont efficacement bloqués, soit par le premier élément de garde 350, soit par le second élément de garde 352. De plus, dans les six petites zones 382, le support 330 d'électrodes fixes est isolé électriquement de l'élément 150 de la structure de support par les caractéristiques isolantes du premier jeu de paliers de roulement 370 et il est isolé électriquement de la bague 156 de butée par les caractéristiques isolantes du second jeu de paliers de roulement 380.
Il semble que les paliers de roulement 370 et 380 de l'invention entraînent approximativement une réduction d'amplitude de la capacité parasite d'environ 1 picofarad, dans l'exemple de dispositif de l'art antérieur, à environ 0,1 picofarad dans le dispositif conçu selon l'invention.
En référence aux vues en coupe détaillée des figures 13 et 14 et à la vue en perspective avec coupe partielle de la figure 15, on peut voir que la deuxième surface périphérique 322 est isolée électriquement par l'addition d'un mince revêtement de verre 398 sur le dessus du second élément 352 de garde en argent. Le revêtement isolant en verre 398 est avantageusement appliqué pour permettre au support 300 d'électrodes fixes d'être centré en contact avec la structure 128 de support sans contact électrique entre le second élément de garde 352 et la structure 128 de support.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les paliers de roulement peuvent être constituées d'autres matières, par exemple un métal conducteur du courant électrique. Dans de telles formes de réalisation (non représentées), un élément isolant rapporté, comprenant du saphir, par exemple, est placé dans la partie adjacente des premier et second épaulements 330 et 332 du support d'électrodes fixes pour établir les caractéristiques d'isolation électrique afin d'isoler électriquement les épaulements 330 et 332 du support d'électrodes fixes de l'épaulement 150 de la structure de support et de la bague de butée 156, respectivement.
R
5 feuilles dessins

Claims (11)

674 263 REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure à capacité variable, sensible à un paramètre variable, comprenant un condensateur variable qui comporte un premier élément électriquement conducteur constituant une première électrode (340) du condensateur variable, au moins une partie de cette première électrode (340) étant mobile dans une première direction sous l'effet de variations dudit paramètre variable, et un second élément électriquement conducteur constituant une seconde électrode (342) du condensateur variable, le dispositif étant caractérisé par des moyens de roulement (370) pour le montage de la seconde électrode (342) à proximité de la première électrode (340) afin que la seconde électrode (342) soit sensiblement immobile dans ladite première direction par rapport à la première électrode (340) et que la seconde électrode (342) soit mobile dans une seconde direction perpendiculaire à ladite première direction.
2. Dispositif de mesure à capacité variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre variable est une différence entre une première pression et une seconde pression.
3. Dispositif de mesure à capacité variable selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un boîtier (102) présentant une surface de montage intérieure (330, 332).
4. Dispositif de mesure à capacité variable selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la première électrode (340) comprend un diaphragme (126) ayant des première et seconde faces et disposé de façon que la première pression s'exerce sur la première face de ce diaphragme (126) et que la seconde pression s'exerce sur la seconde face dudit diaphragme (126), au moins une partie dudit diaphragme (126) étant mobile dans ladite première direction sous l'effet de variations de ladite différence de pression.
5, caractérisé en ce que les paliers de roulement (370A, 370B, 370C) constituent un isolateur électrique destiné à établir une isolation électrique entre le support isolant (300) et le boîtier (102).
5. Dispositif de mesure à capacité variable selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un support isolant (300) à l'intérieur du boîtier (102), ayant une première surface sur laquelle est fixée la seconde électrode (342), les moyens de roulement (370), destinés au montage de la seconde électrode (342) à proximité de la première électrode (340), comprenant des paliers de roulement (370A, 370B, 370C) interposés entre le support isolant (300) et la surface de montage du boîtier (102), la position des paliers de roulement (370A, 370B, 370C) étant choisie de façon que le support isolant (300) soit sensiblement immobile par rapport à la surface de montage du boîtier (102) dans la première direction et que le support isolant (300) soit mobile par rapport à la surface de montage dans la seconde direction.
6, caractérisé en ce que les paliers de roulement (370A, 370B, 370C) comprennent du saphir.
6. Dispositif de mesure à capacité variable selon la revendication
7. Dispositif de mesure à capacité variable selon la revendication
8. Dispositif de mesure à capacité variable selon la revendication 6, caractérisé en ce que les paliers de roulement (370A, 370B, 370C) sont sphériques.
9. Dispositif de mesure à capacité variable selon la revendication 6, caractérisé en ce que les paliers de roulement (370A, 370B, 370C) sont cylindriques.
10. Dispositif de mesure à capacité variable selon la revendication 5, caractérisé en ce que les paliers de roulement (370A, 370B, 370C) sont placés sensiblement à 120° les uns des autres sur un contour sensiblement circulaire (330).
11. Dispositif de mesure à capacité variable selon l'une quelconque des revénffiçations y â ÏQ, caractérisé en ce que le boîtier (102) est réalisé en une matière électriquement conductrice ayant un premier coefficient de dilatation thermique et en ce que le support isolant (300) comprend une matière ayant un second coefficient de dilatation thermique différent du premier coefficient de dilatation thermique.
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