EP4022250A1 - Apparatus and method for inductively measuring a representative variable or a variation in the perimeter of a deformable object, and use of the apparatus on a shutter, a pressure probe or for plethysmography - Google Patents

Apparatus and method for inductively measuring a representative variable or a variation in the perimeter of a deformable object, and use of the apparatus on a shutter, a pressure probe or for plethysmography

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EP4022250A1
EP4022250A1 EP20764367.7A EP20764367A EP4022250A1 EP 4022250 A1 EP4022250 A1 EP 4022250A1 EP 20764367 A EP20764367 A EP 20764367A EP 4022250 A1 EP4022250 A1 EP 4022250A1
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EP
European Patent Office
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hybrid cable
type
wire
elastic
elastic hybrid
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EP20764367.7A
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Francis Cour
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Original Assignee
Calyf
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    • G01L9/0026Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
    • G01L9/0029Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in inductance
    • DTEXTILES; PAPER
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    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00Physical properties
    • D10B2401/06Load-responsive characteristics
    • D10B2401/061Load-responsive characteristics elastic

Definitions

  • the present invention generally relates to an inductive measuring device, suitable for measuring the perimeter or changes in the perimeter of a deformable object. It also relates to the application of this device for measuring the perimeter of an inflatable element of the type used in pressuremeter or dilatometric probes in the geotechnical field, for which the expansion rates can reach values from a few% to several hundreds of %, or an inflatable element of the inflatable shutter or inflatable packer type of the type used in the petroleum, geothermal or geotechnical fields.
  • the invention relates, according to a first aspect, to an apparatus for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation of a perimeter of a deformable object, the measuring apparatus comprising a unit of measurement of inductance.
  • Pressuremeter and dilatometric tests are loading tests carried out in the subsoil, generally in a calibrated borehole, the analysis of which makes it possible to obtain mechanical properties of the subsoil, for example the EM pressuremeter module.
  • the measurement of the expansion is carried out by displacement sensors, in the case of the pressuremeter the measurement of the expansion is deduced from the volume of the fluid injected to fill the probe.
  • an object that can be deformed by expansion here a deformable cell
  • a deformable cell is pressurized, in increasing pressure levels, by injecting the fluid from the fluid reservoir by means of the transfer member of the control unit. transfer. For each pressure level, the volume of fluid injected is measured.
  • the measurement of the expansion is carried out by displacement sensors, in the case of the pressuremeter the measurement of the expansion is deduced from the volume of the fluid injected to fill the probe.
  • Measurements made with a dilatometer are only precise on the contact points of the sensors, generally three in number, and on deformations and on deformations limited in expansion rate of a few tens of%, in a few punctual points which do not make it possible to characterize a ground, in particular when this one is heterogeneous (composed of layers of non-homogeneous materials).
  • One solution to such a problem is to measure the perimeter at different longitudinal heights of the deformable cell, the latter having a cross section whose perimeter varies depending on the type of material of the subsoil around, once the deformable cell is placed under. pressure and as it swells in stages.
  • the perimeter at the different longitudinal heights of the deformable cell and its pressure it is possible to obtain precise measurements of the subsoil, taking into account in particular the vertical stratification of the subsoil.
  • the principle of a measurement of the perimeter via an inductance loop is used in the field of inductance plethysmography, to estimate a perimeter around a part of the body of an individual or animal or more commonly estimate the corresponding section.
  • the sensors used in plethysmography are used for small deformation of the order of a few tens of% expansion rate and do not allow measurements to be performed on bodies that can reach perimeter expansion rates of 1: 3 ( coefficient of expansion of the diameter of 300%).
  • Document US 5913830 describes an apparatus for measuring the perimeter around a part of the body of an individual, by measuring the inductance of an electric wire attached to an elastic band, itself wound around the part of the body of an individual. the individual.
  • a device does not make it possible to have precise perimeter measurements.
  • such a device does not allow measurements to be taken over a large expansion range, given that the precision of measurements with such a device decreases when the measured perimeter increases.
  • the inductive bands used in inductance plethysmography (commonly called inductance plethysmography belts) associate for example by sewing or gluing an electric wire to an elastic band by making zig zags, sinusoid or other curved shapes. regular, flat over all or part of the length of the elastic band.
  • the elastic band stretching out when it is stretched, will drag the conductive wire and will therefore spread and flatten the curves formed by the conductive wire (figure 13).
  • Patent US4308872A discloses an inductance plethysmography apparatus using a helical electric wire fixed by regular points to an elastic band.
  • the present invention aims to provide an apparatus for measuring a perimeter or a variation in perimeter of a deformable object making it possible to accurately measure a variable perimeter without having to adjust it or reposition it between different measurements, and this for a wide range of coefficient of expansion of the perimeter, which can reach several hundred%.
  • the present invention relates according to a first aspect to a measuring device of the aforementioned type characterized in that it further comprises at least one elastic hybrid cable wound up and arranged to form at least one turn around the deformable object.
  • the or each elastic hybrid cable comprising a yarn of a first type and a yarn of a second type, for the or each elastic hybrid cable, the yarn of the first type having a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type , the yarn of the second type having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type, the yarn of the second type comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable, the yarn of the second type, when said elastic hybrid cable is at rest, being wound helically around the wire of the first type, the measurement unit comprising for the or each elastic hybrid cable a pair of measurement terminals electrically connected to two reference points of said hybrid cable elastic and being able to measure the inductance of the wire of the second type of said elastic hybrid cable between the two reference points of
  • Such a device enables the perimeter or perimeter variations of a deformable object to be measured very precisely, over a wide range of expansion.
  • the hybrid cable can undergo considerable extension while retaining the same general shape, and return to its initial position without residual deformation or elongation.
  • the wire of the second type comprising the conductive material, remains arranged in the form of a solenoid, the solenoid retaining substantially the same diameter.
  • the device enables measurements to be made over a range of diameter expansion up to a ratio of 1: 3, without degradation of accuracy or quality of measurement.
  • the measurement precision is less than a few hundred micrometers for the measurement of the perimeter of a deformable object when the latter has a circular section and has a diameter of the order of 10mm to 1000mm, that is to say a accuracy less than 0.1%.
  • the hybrid cable can undergo a large number of extension and retraction cycles, each cycle being able to be at diametral expansion rates of several hundred%, without damage, and in particular without the arrangement of the wire of the second type is disturbed.
  • the yarn of the first type relatively more elastic, returns the yarn of the second type in its original configuration, in an orderly manner, during retraction.
  • the measuring device therefore allows excellent repeatability of the measurement, without degrading the accuracy.
  • the device is extremely simple to use, in particular because it uses already existing technologies for measuring the inductance at the terminals of the hybrid cable, commonly called inductance meters.
  • the hybrid cable has low resistance to stretch. Strong resistance to extension would likely interfere with the measurement.
  • this hybrid yarn at rest does not deteriorate after cyclic stress and this hybrid yarn does not need to be associated with an elastic band.
  • the measuring device comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:
  • the deformable object comprises a cross section of substantially circular shape at the or each elastic hybrid cable
  • the computing unit is configured to calculate said characteristic quantity for an elastic hybrid cable using a linear relationship between the measured inductance by the unit of measurement and the said characteristic quantity
  • the hybrid cable is in a configuration where the wire of the first type is wound in a helix around the wire of the second type with a number of turns per linear meter of the hybrid cable between n sE -15% and n sE + 15%, n sE being determined by function of the diameter of the wire of the first type, the diameter of the wire of the second type and a predetermined maximum elongation rate, from the following formula:
  • the wire of the first type is twisted on itself with a specific number of clean turns, the clean turns winding in the opposite direction to the turns of the helix formed by the wire of the first type around the wire of the second type, the number of clean turns per linear meter of the hybrid cable at the maximum elongation rate being between n sE and 3 xn sE, preferably between n sE and 2 xn sE. ;
  • each measurement has an accuracy of less than 0.1%
  • the reference points of said elastic hybrid cable are fixed with respect to each other.
  • the invention relates to a method for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation in a perimeter of a deformable object, the measurement method comprising the following steps:
  • the or each elastic hybrid cable comprising a wire of a first type and a wire of a second type, for the or each elastic hybrid cord, the yarn of the first type having a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type, the yarn of the second type having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type, the yarn of the second type comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable, the yarn of the second type, when said elastic hybrid cable is at rest, being wound helically around the yarn of the first type,
  • the measurement method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination: the deformable object comprises a cross section of substantially circular shape at the level of the or each elastic hybrid cable, said characteristic quantity being calculated at the stage of calculation for the elastic hybrid cable using a linear relationship between the inductance measured by the unit of measurement and said characteristic quantity;
  • each reference point of said elastic hybrid cable is maintained at a fixed position on the deformable object
  • the wire of the first type has a diameter at rest cp e
  • the wire of the second type has a diameter fk
  • the deformable object has a perimeter at rest Pe at the level of the or each elastic hybrid cable, and (cp e + Fk > ⁇ Pe / (10 * TT).
  • the invention also relates to a device for measuring by pressurizing the subsoil comprising:
  • a transfer unit configured to introduce a fluid inside the deformable cell, characterized in that it further comprises a device for measuring a quantity representative of a perimeter or a variation of a perimeter of the deformable cell, the measuring device having the above characteristics, the or each elastic hybrid cable of the measuring device being wound and forming at least one turn around the deformable cell of the probe.
  • the measuring device comprises several elastic hybrid cables distributed over the deformable cell at different predefined longitudinal heights.
  • the invention also relates to the use of a measuring apparatus for measuring the perimeter of an inflatable obturator or packer or for controlling the expansion of said obturator or packer, the measuring apparatus having the above characteristics.
  • the or each elastic hybrid cable of the measuring device being wound and forming at least one turn around said shutter or said packer.
  • the invention also relates to the use of the measuring apparatus presented above in the field of inductance plethysmography for measuring the perimeter of a part of the body of an individual or of a living being. or the variation of the perimeter of said part of the body, characterized in that the measuring device has the above characteristics, the or each elastic hybrid cable of the measuring device being wound and forming at least one turn around said part of the body, said part of the body being for example the torso or the abdomen.
  • Figure 1 is a simplified schematic representation of the measuring device of the invention, mounted around a deformable object;
  • Figure 2 is a representation similar to that of Figure 1, after expansion of the deformable object;
  • Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of an elastic hybrid cable of the measuring device of Figure 1 at rest
  • Figures 4 is a side view and in schematic longitudinal section of the elastic hybrid cable of Figure 3 at a maximum elongation rate K max ,
  • Figures 5 to 8 are graphical representations of the inductance of an elastic hybrid cable measured by the measurement unit of Figure 1 as a function of the diameter of the deformable object of Figure 1 , under different test conditions;
  • Figure 9 is a schematic representation of a dilatometric probe equipped with the measuring device of Figure 1;
  • Figure 10 is a schematic representation illustrating the use of a measuring device according to the invention in the field of inductance plethysmography
  • Figure 11 shows a device for measuring by compression of a sample of soil or rock comprising in particular a measuring device according to the invention
  • Figure 12 is a schematic representation illustrating the use of a measuring device according to the invention to measure the perimeter of an inflatable shutter or packer.
  • Figure 13 illustrates the at rest and the stretched state of two inductance plethysmography belts of the state of the art, one with a sinusoidal conductive wire and the other with a wire zig-zag conductor.
  • the measuring device 50 shown in Figures 1 to 4 is intended to measure the perimeter or the change in perimeter (expansion) of a deformable object 22.
  • It is further adapted to be used to measure the perimeter of an inflatable obturator or packer or to control the expansion of said obturator or packer, as illustrated in FIG. 12. It can also be used in any other field, to measure the perimeter or the expansion of any other deformable object.
  • deformable object here any body, inert or living, whose perimeter is liable to change, spontaneously or under the effect of an external force.
  • the measuring device 50 is more particularly intended to measure a quantity representative of the perimeter of the deformable object 22.
  • This quantity is for example directly the perimeter of the deformable object.
  • it is intended to measure its diameter or its radius, in the case of an object of circular section.
  • it measures a quantity representative of the variation in the perimeter of the deformable object 22, that is to say the expansion of the deformable object 22.
  • the device measures the variation in the perimeter, in the diameter, or the radius of this object.
  • the measuring device 50 comprises at least one elastic hybrid cable 52 of a predetermined length wound and forming at least one turn around the deformable object 22, at a predefined longitudinal height.
  • the or each elastic hybrid cable 52 makes a number of turns around the deformable object 22, typically 1 to 10, but this number could exceed 10.
  • the accuracy of the measurement increases with the number of turns, and increases when the turns are tight, that is to say contiguous.
  • the deformable object 22 has a cylindrical shape. As a variant, it has any other suitable shape so that the hybrid cable can be wound around the object 22.
  • the measuring device 50 further comprises an inductance measuring unit 54 electrically connected by one or more pairs of measuring terminals 56 to a pair of reference points 58 of each elastic hybrid cable 52, and a calculation unit 60 electrically connected to the measurement unit 54.
  • the reference points 58 of an elastic hybrid cable 52 correspond to the ends of the elastic hybrid cable 52.
  • the reference points 58 of each elastic hybrid cable 52 have a fixed position on the deformable object 22.
  • the reference points 58 of said hybrid cable elastic are fixed relative to each other. In other words, the distance between the reference points 58 of each elastic hybrid cable 52 is not likely to change appreciably when the deformable object 22 is deformed.
  • Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of an elastic hybrid cable 52 at rest, as included in the measuring device 50.
  • the elastic hybrid cable 52 comprises a yarn of a first type 64, said to be of high elasticity, and a yarn of a second type 66, said of high tenacity.
  • the high tenacity yarn 64 has a lower degree of tenacity than the high tenacity yarn 66, and the high tenacity yarn 66 has a lower degree of elasticity than the high tenacity yarn 64.
  • the high tenacity yarn 66 When the elastic hybrid cable is at rest, the high tenacity yarn 66 is wound helically around the high elasticity yarn 64, as shown in Figure 3. As the elastic hybrid cable 52 elongates, the elastic hybrid cable 52 is stretched. relative positions of the two yarns 64 and 66 are reversed, to result in a configuration where from a maximum elongation rate K max , the high elasticity yarn 64 is wound in a spiral around the taut high tenacity yarn 66, as shown in figure 4.
  • the high tenacity wire 66 forms a circular toric solenoid with a longitudinal axis.
  • the turns of the solenoid are more and more apart and the radius of the turns decreases.
  • the yarn 64 of high elasticity can be chosen from among the yarns of the following group: elastomer yarns such as polyurethane yarns, elastane yarns, or a combination of these yarns.
  • the high tenacity yarn 66 comprises a conductive material.
  • the high tenacity wire 66 consists of enamelled wires of a conductive material.
  • the high tenacity thread 66 consists of enameled threads of conductive material lined with a thread chosen from among the threads of the following group: threads of natural fibers, such as cotton, linen or hemp, glass threads, carbon threads , yarns of organic fibers such as aramid, para-aramid, polyester, polypropylene, polyamide, aramid or a combination of these yarns.
  • the chosen wire and the enameled wires are wound around each other in a double helix, forming the high tenacity wire 66.
  • the high tenacity yarn 66 and the high elasticity yarn 64 have a ratio of their elastic moduli greater than or equal to 10,000.
  • the high elasticity yarn 64 consists of a yarn whose longitudinal modulus of elasticity is equal to approximately 2 MPa.
  • the high tenacity wire 66 consists of enameled copper wires lined with an aramid wire of 1600 dT ex, marketed under the brand Kevlar ® , for example, whose longitudinal modulus of elasticity is equal to approximately 30,000 MPa.
  • the elastic hybrid cable 52 is for example of the type described in application WO 2013/110731.
  • the hybrid cable in full elongation, is in a configuration where the high elasticity wire is wound helically around the high tenacity wire with a number of turns per linear meter of the hybrid cable between n sE -15% and n sE + 15%.
  • n sE is determined based on the diameter of the high elasticity wire, the diameter of the high tenacity wire and a predetermined maximum elongation rate, from the following formula: where cp e is the diameter in mm of the high tensile yarn at rest, fk is the diameter in mm of the high tenacity yarn, and K ma x is the predetermined maximum elongation rate, expressed in percent.
  • the high elasticity wire is twisted on itself - in other words twisted - with a specific number of clean turns, the clean turns winding in the opposite direction of the turns of the helix formed by the wire of high elasticity around the high tenacity yarn, promotes winding of the high tenacity yarn around the high elasticity yarn as the hybrid cable returns from its full extension configuration to its resting configuration.
  • the number of clean turns per linear meter of the cable at the maximum elongation rate is between n sE and 3 xn sE, preferably between n sE and 2 xn sE.
  • a hybrid cable can be manufactured having a good behavior for a range of rates. elongation ranging from 0 to several hundred%.
  • the predetermined maximum elongation rate of the hybrid cable is for example between 100% and 400%.
  • the upper limit is for example defined by the number of contiguous turns of the high tenacity yarn that it is possible to place on the high elasticity yarn at rest.
  • the wire of the first type has a diameter at rest cp e and the wire of the second type has a diameter fk such that (f q + fk) ⁇ Pe / (10 * TT), where Pe is the perimeter at rest of l deformable object at the or each elastic hybrid cable.
  • the inventor believes that such a size ratio contributes to obtaining high measurement precision.
  • the ratio between the diameter of the elastic hybrid cable and the perimeter of the deformable object is less than 10 * TT.
  • Perimeter at rest is understood to mean the minimum perimeter of the deformable object in the measurement range considered.
  • the elastic hybrid cable 52 is not of the type described in application WO 2013/110731, but is of any other suitable type.
  • the measurement unit 54 is able to measure for each elastic hybrid cable 52, the inductance of the high tenacity wire 66 of said elastic hybrid cable 52 between the two reference points 58 of said elastic hybrid cable 52.
  • the measurement unit 54 is, for example, an inductance meter as known to those skilled in the art.
  • the inductance meter is for example a commercial multimeter, of the "Keysight U1733C” or “Siborg LCR Reader” type, or any other equivalent model.
  • the measurement unit 54 is also able to transmit each measured inductance to the calculation unit 60.
  • the calculation unit 60 is configured to calculate for each elastic hybrid cable 52, the magnitude representative of the perimeter or of the variation in the perimeter of the deformable object 22, at the predefined height of said elastic hybrid cable 52, using the inductance of the high tenacity yarn 66 of said measured elastic hybrid cable.
  • the curve of FIG. 5 was obtained for measurements with a measuring device 50 comprising a single elastic hybrid cable 52 wound up and forming three turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape.
  • the inductance measurements were carried out for a diameter of the deformable cell 22 varying between 65 millimeters and 95 millimeters.
  • the curves of FIG. 6 were obtained for measurements with a measuring device 50 comprising three elastic hybrid cables 52 (curves L1, L2 and L3), each wound and forming three turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape.
  • the towers are contiguous.
  • the hybrid cables were arranged axially at three different levels of the cell.
  • the diameter at rest cp e of the wire of the first type is 0.63mm.
  • the diameter fk of the wire of the second type is 0.4mm.
  • This wire is a multi-stranded copper wire, consisting of 9 strands.
  • the predetermined maximum elongation rate K max is 170%.
  • the number n sE of turns at rest of the wire of the second type around the wire of the first type per linear meter is 750 turns / m.
  • the inductance measurements were carried out for a perimeter of the deformable cell 22 varying between 19 centimeters and 29 centimeters, ie an expansion rate of 150%. The test was performed by expanding and then retracting the deformable cell.
  • the curve in Figure 7 was obtained for measurements with a measuring device 50 comprising a single elastic hybrid cable 52 wound and forming three turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape.
  • the towers are contiguous.
  • the diameter at rest cp e of the wire of the first type is 0.63mm.
  • the diameter fk of the wire of the second type is 0.4mm.
  • This wire is a multi-stranded copper wire, consisting of 9 strands.
  • the predetermined maximum elongation rate K max is 300%.
  • the number n sE of turns at rest of the wire of the second type around the wire of the first type per linear meter is 1200 turns / m.
  • the inductance measurements were made for a perimeter of the deformable cell 22 varying between 35 centimeters and 98 centimeters, ie an expansion rate of 277%.
  • the curve in figure 8 was obtained for measurements with a measuring device
  • the inductance measurements were carried out for a perimeter of the deformable cell 22 varying between approximately 19 centimeters and 26 centimeters, ie an expansion rate of 137%.
  • the towers are contiguous.
  • the diameter at rest cp e of the wire of the first type (high elasticity wire) is 0.63mm.
  • the diameter fk of the wire of the second type (high tenacity wire) is 0.4mm.
  • This wire is a multi-stranded copper wire, consisting of 9 strands.
  • the predetermined maximum elongation rate K max is 170%.
  • the number n sE of turns at rest of the wire of the second type around the wire of the first type per linear meter is 750 turns / m. In all cases, a linear relationship is observed between the measured inductance and the perimeter of the deformable cell.
  • the coefficient of determination R 2 is always greater than 99.98%.
  • the inductance measured by the measurement unit 54 between the reference points 58 of said elastic hybrid cable 52 varies linearly with the diameter of the deformable object 22, when the latter has a cross section of substantially circular shape. at the preset height.
  • the calculation unit 60 is then configured to calculate, for each elastic hybrid cable 52, the characteristic quantity using a linear relationship between the inductance measured by the measurement unit 54 and said characteristic quantity.
  • This linear relationship corresponds to a predetermined line characteristic of said elastic hybrid cable 52.
  • the characteristic line corresponds to the line representative of the inductance measured as a function of the perimeter.
  • This characteristic line is determined during a preliminary calibration step, using tubes of calibrated sections. This contributes to obtaining very good measurement accuracy.
  • the calculation unit 60 is configured to calculate for each elastic hybrid cable 52, a diameter of the deformable object 22, as a function of the inductance of the high tenacity wire 66 of said elastic hybrid cable 52 measured, for example via a predefined characteristic straight line representative of the inductance measured as a function of the diameter.
  • the deformable object 22 has a first perimeter.
  • the elastic hybrid cable 52 has a first elongation.
  • the high tenacity wire 66 has a closed contour solenoid shape with a perimeter equal to the perimeter of the deformable object. It forms turns having a first spacing between them.
  • the deformable object 22 has undergone expansion.
  • the elastic hybrid cable 52 has a second elongation, greater than the first.
  • the high tenacity wire 66 always has a closed contour solenoid shape with a perimeter equal to the perimeter of the deformable object.
  • the turns of the wire have a second spacing between them, greater than the first spacing.
  • an elastic hybrid cable 52 of the measuring device 50 varies as a function of the perimeter of the deformable object 22 at the predefined longitudinal height of said object.
  • elastic hybrid cable 52 The shape of the high tenacity wire 66 also varies depending on the perimeter of the deformable cell 22.
  • the diameter of the toric solenoid formed by the high tenacity wire 66 increases with the perimeter of the deformable object 22. This is allowed by the fact that the turns move away from each other.
  • the inductance of the high tenacity wire 66 is essentially a function of the perimeter of the solenoid, which follows the perimeter of the deformable cell 22.
  • the elastic hybrid cable has a very high elongation capacity, it is possible to make measurements over a wide range of expansion values, up to at least a factor of 1: 3 of the perimeter without loss of measurement accuracy.
  • Measuring sensors currently marketed for inductance plethysmography (commonly called plethysmography belts) only operate over a much smaller range of expansion values, typically 15 to 40% elongation and repeated cyclic stresses at higher levels. elongation rates are liable to degrade the sensors and therefore the quality of the measurement.
  • the hybrid cable used in the present invention behaves like an elastic whose elasticity is constant up to a predetermined maximum elongation and beyond, when said predetermined elongation is reached, then behaves like a high tenacity yarn, with very low elongation and high strength before breaking.
  • the hybrid cable used in the present invention wound and forming at least one turn around the deformable object, is therefore designed and chosen so that it works only in its elastic range, thus offering very low resistance over the entire range. target measurement, thus avoiding creating resistance to expansion of the deformable object.
  • the hybrid cable it will suffice for the hybrid cable to be designed such that its maximum elongation capacity is greater than the maximum expansion factor of the deformable object to be measured; this is possible for expansion factors of the deformable object of up to 1: 3 or more.
  • a measurement error of 10 nanohenri corresponds to a measurement error on the perimeter of 225 micrometers, or a measurement error on the diameter of 75 micrometers.
  • the diameter of the conductor cable (or the sum of the diameters of the wire of the first type and the diameter of the wire of the second type) is chosen to be much smaller than the diameter of the deformable object;
  • the measuring device 50 is particularly easy to use, and this on all kinds of deformable object 22.
  • the hybrid cables can also be mounted on an elastic sleeve which is then threaded around the deformable object. In this case, it is not necessary to secure the hybrid cables and the elastic sheath with glue or by stitching.
  • the measuring device 10 shown in FIG. 9 is a dilatometric measuring device or a pressuremeter measuring device intended to respectively carry out a dilatometric test or a pressuremeter test.
  • the device 10 is a pressuremeter measuring device of the Ménard type, in accordance with standard NFP 94-110-1.
  • the measuring device 10 comprises a probe 20 intended to be introduced into a longitudinal borehole 18 in the basement 15.
  • said probe 20 comprises a cell 22 which can be deformed by injection of fluid, in the form of a tube. longitudinal central axis.
  • the deformable cell constitutes a deformable object within the meaning of the present invention.
  • the probe is for example a pressuremeter probe.
  • the hybrid cables can advantageously be covered with a protective sheath, for example made of elastomer, in order to avoid direct contact with the ground.
  • a protective sheath for example made of elastomer
  • the basement 15 comprises a layer 28 of a first type of material between two layers 26 of a second type of material.
  • the probe 20 of the device 10 according to the invention is a Ménard probe conforming to the NFP 91-110-1 standard, advantageously an FC 60 Francis COUR probe with flexible sheath.
  • FC 60 Francis COUR probe is for example described in patents FR 3 009 841 and FR 2 910 047 of the Applicant
  • the device 10 also includes a transfer unit 34 such as a pump, configured to introduce a fluid inside the deformable cell 22.
  • a transfer unit 34 such as a pump, configured to introduce a fluid inside the deformable cell 22.
  • the fluid is typically an incompressible fluid, for example water.
  • the fluid is a gas.
  • the measuring device 10 further comprises the measuring device 50.
  • the latter is configured to measure a quantity representative of the perimeter or of a variation in the perimeter of the deformable object 22, here the deformable cell, at at least one predefined longitudinal height of the deformable object 22.
  • the measuring device 50 is configured to measure said representative quantity at different predefined longitudinal heights of the deformable object 22, here the deformable cell.
  • the measuring device 50 comprises for the or each predefined longitudinal height, an elastic hybrid cable 52 wound and forming at least one turn around the deformable object 22 at said predefined longitudinal height.
  • the measuring apparatus 50 of FIG. 9 comprises two elastic hybrid cables 52.
  • the measuring device 50 comprises three or four elastic hybrid cables 52, or more than four cables 52.
  • the pairs of reference points 58 of each elastic hybrid cable 52 are electrically connected to the inductance measurement unit 54.
  • Each elastic hybrid cable makes a number of turns around the deformable object, typically 1 to 10, but this number could exceed 10.
  • the conductors used to constitute the son of the second type can also advantageously be chosen such that they are flexible, for example enamelled stranded conductors.
  • This sheath is a sleeve threaded around the deformable cell 22, and covering at least the entire section of the cell on which the hybrid cable is pressed.
  • Each hybrid cable is connected to an electronic box located near the probe, which measures the inductance of each conductor wire simultaneously or advantageously one by one, and transmits the measured inductance values to the surface (via a wireless link, via an electric cable or via an optical fiber). The measurements are displayed and / or recorded on the surface.
  • the probe can be protected by a flexible sheath, for example made of elastomer (not shown) preventing direct contact of the hybrid cables with the ground, in order to avoid damaging them.
  • a flexible sheath for example made of elastomer (not shown) preventing direct contact of the hybrid cables with the ground, in order to avoid damaging them.
  • the probe is also equipped with a pressure sensor (not shown) which measures the pressure directly in the deformable cell or in the pipe which supplies this deformable cell from the surface.
  • a recording and display system then makes it possible to plot the curve linking the measured pressure and the diameter of the probe on each of the levels.
  • the probe 20 is first introduced into a borehole 18 in the basement 15 so as to position the probe 20 at a defined depth (measuring station).
  • the pressuremeter or dilatometric tests are typically carried out at different depths along the borehole 18.
  • the deformable cell 22 is pressurized in increasing pressure steps by introducing fluid by means of the transfer unit 34.
  • the pressurization is carried out for example by successive increasing stages.
  • the pressure inside the deformable cell 22 varies, for example, from 1 bar to 500 bars.
  • the diameter of the deformable cell 22 varies depending on the pressure level and the type of material of the subsoil 15.
  • the elongation of each elastic hybrid cable 52 of the measuring apparatus 50 varies as a function of the perimeter of the deformable cell 22 at the predefined longitudinal height of said elastic hybrid cable 52.
  • the inductance of the high tenacity wire 66 varies as a function of the perimeter of the deformable cell 22.
  • the measurement unit 54 measures the inductance of the high tenacity wires 66 of each elastic hybrid cable 52 and transmits it to the computing unit 60, then the computing unit 60 calculates the characteristic quantity for the hybrid cable.
  • elastic 52 as a function of the inductance of its high tenacity wire 66 measured, for example via a characteristic straight line of the elastic hybrid cable 52.
  • a pressuremeter curve, or expansion curve is then obtained by plotting the pressure measured in the deformable cell 22 on the abscissa and the variation in diameter during the pressuremeter test on the ordinate.
  • This curve is then analyzed in order to determine the mechanical properties of the subsoil 15.
  • the probe 20 is then moved vertically in the borehole 18 to be positioned at the level of the next measuring station and the process steps are repeated.
  • the invention comprises a step of calibrating the calculation unit 60, preliminary to the introduction of the probe 20 into the borehole 18.
  • the transfer unit 36 introduces fluid from the storage tank. fluid 30 inside the deformable cell 22 until the deformable cell 22 has a predefined diameter.
  • the measurement unit 54 measures the corresponding inductance for each elastic hybrid cable 52.
  • a curve of a characteristic of said elastic hybrid cable 52 is obtained by plotting on the abscissa the characteristic quantity, for example the diameter of the deformable cell 22, and on the ordinate the measured inductance.
  • Such a curve is represented in FIG. 5.
  • the calculation unit 60 performs, for example, for each elastic hybrid cable 52, a linear regression in order to obtain the characteristic straight line of said. elastic hybrid cable 52 making it possible to calculate the corresponding characteristic quantity as a function of a measured inductance.
  • the advantage of measuring a characteristic quantity such as the diameter of the probe at different levels during its swelling is to detect inhomogeneous swelling that would result from a heterogeneous soil, with layers offering different resistances at different heights.
  • the probes currently on the market do not allow such measurements at different levels and are therefore liable to deteriorate during swelling in a highly heterogeneous soil or to give an erroneous measurement of the resistance of the soil.
  • the probe 20 of Figure 1 is positioned at a depth where one of the layers 26 and the layer 28 overlap.
  • the deformable cell 22 of the probe 20 then comprises a part in contact with one of the layers 26 and another part in contact with the layer 28.
  • a first of the two hybrid electric cables 52 of the measuring device 50 is wound around the deformable cell 22 at its part in contact with layer 26 and a second of the two hybrid electric cables 52 is wound around deformable cell 22 at its part in contact with layer 28.
  • the part of the deformable cell 22 in contact with the layer 26 has a smaller diameter than the part of the deformable cell 22 in contact with the layer 28.
  • the inductance measured for the first of the two hybrid electric cables 52 will then be lower than the inductance measured for the second of the two hybrid electric cables 52, which reflects different physical properties for the layers 26 and 28.
  • the measuring device 50 makes it possible to measure a characteristic quantity such as the perimeter or the diameter of the deformable cell 22 at different longitudinal heights in a precise and simple manner, this characteristic quantity being variable as a function of the quantity. of fluid introduced into the deformable cell 22.
  • the measuring device 50 makes it possible to obtain measurements of said characteristic quantity of the deformable cell 22 without having to adjust it or reposition it between different measurements.
  • a second example of application of the measuring device 50 will now be described, with reference to FIG. 10.
  • the measuring apparatus 50 is used in the field of inductance plethysmography, to measure the perimeter of a part of the body of an individual 70 or of any other living being.
  • the measuring device 50 is for example used to measure a perimeter around the torso of the individual 70, as shown in Figure 10.
  • the measuring device 50 is as described above.
  • the deformable object 22 corresponds to the part of the body of the individual 70.
  • the measuring device 50 then comprises at least one elastic hybrid cable 52 wound up and forming at least one turn around the torso of the individual 70 to at least a predefined height.
  • the measuring apparatus 50 of FIG. 10 comprises two elastic hybrid cables 52.
  • one of the elastic hybrid cables 52 is placed at the level of the rib cage of the individual 70, and the other is placed at the level of his abdomen.
  • the measuring unit 54 measures the inductance of the high tenacity wires 66 of each elastic hybrid cable 52 and transmits it to the computing unit 60, then the Calculation unit 60 calculates the perimeter of the torso of the individual 70 at each elastic hybrid cable 52 using the corresponding measured inductance.
  • the measuring apparatus 50 is used to measure a perimeter of an arm or a leg.
  • the measuring device 50 then makes it possible to have precise temporal monitoring of the perimeter of a part of an individual's body, without having to adjust it or reposition it between different measurements.
  • the measuring device 50 then makes it possible to obtain precise measurements of the perimeter of a part of an individual's body, and over large perimeter ranges, and for large diameters.
  • the measuring apparatus 50 is used for measurements on single or triaxial compression tests of a sample 105 of soil or rock, to measure a perimeter of the sample 105 of soil or rock.
  • FIG. 11 represents a device for measuring by compression 100 of the triaxial sample 105.
  • the compression measuring device 100 comprises an enclosure 110 capable of containing a fluid 115, the sample 105 being positioned in the enclosure 110.
  • the compression measurement device 100 comprises a membrane 120 positioned in the enclosure 110 and containing the sample 105.
  • the compression measuring device 100 further includes a piston 125 configured to exert an axial force on the sample 105 at a defined pressure.
  • the compression measuring device 100 further comprises a measuring apparatus 50 configured to measure the perimeter of the sample 105.
  • the measuring device 50 is as described above.
  • the deformable object 22 corresponds to the sample 105.
  • the measuring device 50 then comprises at least one elastic hybrid cable 52 wound and forming at least one turn around the sample 105 at at least a predefined height.
  • it comprises three elastic hybrid cables 52.
  • the compression measuring device 100 comprises a membrane 120
  • at least one elastic hybrid cable 52 is wound around said membrane 120.
  • the sample 105 is cylindrical in shape, with at least one elastic hybrid cable 52 being wound around the axis of the sample 105.
  • the enclosure 110 is, for example of cylindrical shape, the axis of the sample 105 then being aligned with the axis of the enclosure 110, and the piston 125 is configured to exert the axial force along the axis of the sample 105.
  • the perimeter measurements around the sample 105 are carried out for different levels of defined pressure exerted by the piston 125 on the sample 105, in order to obtain a pressuremeter curve of the compression of the sample 105 as a function of the defined pressure exerted on the sample 105. This curve is then analyzed in order to determine the mechanical properties of the sample 105.
  • the measuring device 50 is used to measure the perimeter of an inflatable obturator or packer 130 or to control the expansion of said obturator or packer 130.
  • the inflatable shutter 130 has the same general structure as the pressuremeter probe 20 described above. It is typically used in the petroleum, geothermal or geotechnical field, to plug a well or a borehole 28.
  • the inflatable shutter 130 comprises a cell 132 which can be deformed by injection of fluid, in the form of a tube with a longitudinal central axis.
  • the deformable cell constitutes a deformable object within the meaning of the present invention.
  • the measuring device 50 is of the type described above. It comprises at least one elastic hybrid cable 52 wound around the inflatable obturator 130. Typically, it comprises a plurality of elastic hybrid cables 52 wound and forming at least one turn around the deformable cell 132, at different predefined longitudinal heights.
  • the control of the expansion of said inflatable obturator or packer serves in particular to prevent bursting linked to excessive expansion of said obturator or packer.
  • the invention also relates to a method for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation in a perimeter of a deformable object 22, the measuring method comprising the following steps:
  • the or each elastic hybrid cable 52 comprising a wire of a first type 64 and a wire of a second type 66, for the or each elastic hybrid cord 52, the yarn of the first type 64 exhibiting a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type 66, the yarn of the second type 66 having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type 64, the yarn of the second type 66 comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable 52, the yarn of the second type 66, when said elastic hybrid cable 52 is at rest, being wound helically around the yarn of the first type 64,
  • the method is specially adapted to be implemented with the measuring device described above.
  • the measuring device is specially designed for the implementation of the method.
  • the method is applicable in particular to the four application cases described above: measurement by pressurizing the subsoil, measurement of the perimeter of an inflatable or packer shutter, inductance plethysmography, simple or triaxial compression tests of a sample. soil or rock.
  • the characteristic quantity measured is as described above.
  • the elastic hybrid cable is as described above.
  • the wire of the first type has a diameter at rest cp e and the wire of the second type has a diameter fk such that (f e + fk) ⁇ Rb / (10 * tt), Pe being the perimeter at rest of the object deformable at the or each elastic hybrid cable 52.
  • the inductance measurement is carried out as described above.
  • the deformable object is as described above.
  • the deformable object 22 comprises a cross section of substantially circular shape at the or each elastic hybrid cable 52
  • said characteristic quantity being calculated at the step of calculating for the elastic hybrid cable 52 using a linear relationship between inductance measured by measurement unit 54 and said characteristic quantity.
  • each reference point 58 of said elastic hybrid cable is maintained at a fixed position on the deformable object 22.

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Abstract

The measurement apparatus (50) comprises at least one elastic hybrid cable (52) wound around the deformable object (22), and a measurement unit (54) capable of measuring the inductance of a wire of the elastic hybrid cable (52) comprising a conductive material between two reference points (58).

Description

APPAREIL ET PROCEDE DE MESURE PAR INDUCTANCE D'UNE GRANDEUR REPRESENTATIVE OU D'UNE VARIATION DU PERIMETRE D'UN OBJET DEFORMABLE, ET UTILISATION DE L'APPAREIL SUR UN OBTURATEUR, UNE SONDE PRESSIOMETRIQUE OU POUR LA PLETHYSMOGRAPHIE APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING BY INDUCTANCE OF A REPRESENTATIVE QUANTITY OR OF A VARIATION IN THE PERIMETER OF A DEFORMABLE OBJECT, AND USE OF THE APPARATUS ON A SHUTTER, A PRESSURE SENSOR OR FOR PLETHYSMOGRAPHY
La présente invention concerne en général un appareil de mesure inductif, adapté pour mesurer le périmètre ou les modifications du périmètre d’un objet déformable. Elle concerne également l’application de cet appareil pour la mesure du périmètre d’un élément gonflable du type utilisé dans les sondes pressiométriques ou dilatométriques dans le domaine géotechnique, pour lesquels les taux de dilatation peuvent atteindre des valeurs de quelques % à plusieurs centaines de %, ou d’un élément gonflable du type obturateur gonflable ou packer gonflable du type utilisé dans les domaine pétrolier, géothermique ou géotechnique. The present invention generally relates to an inductive measuring device, suitable for measuring the perimeter or changes in the perimeter of a deformable object. It also relates to the application of this device for measuring the perimeter of an inflatable element of the type used in pressuremeter or dilatometric probes in the geotechnical field, for which the expansion rates can reach values from a few% to several hundreds of %, or an inflatable element of the inflatable shutter or inflatable packer type of the type used in the petroleum, geothermal or geotechnical fields.
Plus précisément l’invention concerne selon un premier aspect un appareil de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable, l’appareil de mesure comprenant une unité de mesure d’inductance. More precisely, the invention relates, according to a first aspect, to an apparatus for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation of a perimeter of a deformable object, the measuring apparatus comprising a unit of measurement of inductance.
Les essais pressiométrique et dilatométrique sont des essais de chargement effectués dans le sous-sol, généralement dans un forage calibré, dont l’analyse permet d’obtenir des propriétés mécaniques du sous-sol comme par exemple le module pressiométrique EM. Dans le cas du dilatomètre, la mesure de la dilatation est réalisée par des capteurs de déplacement, dans le cas du pressiomètre la mesure de la dilatation est déduite du volume du fluide injecté pour remplir la sonde. Pressuremeter and dilatometric tests are loading tests carried out in the subsoil, generally in a calibrated borehole, the analysis of which makes it possible to obtain mechanical properties of the subsoil, for example the EM pressuremeter module. In the case of the dilatometer, the measurement of the expansion is carried out by displacement sensors, in the case of the pressuremeter the measurement of the expansion is deduced from the volume of the fluid injected to fill the probe.
Pour réaliser ce type de mesure, un objet déformable par dilatation, ici une cellule déformable, est mise sous pression, par paliers de pressions croissants, en injectant le fluide du réservoir de fluide au moyen de l’organe de transfert de l’unité de transfert. Pour chaque palier de pression, le volume de fluide injecté est mesuré. To perform this type of measurement, an object that can be deformed by expansion, here a deformable cell, is pressurized, in increasing pressure levels, by injecting the fluid from the fluid reservoir by means of the transfer member of the control unit. transfer. For each pressure level, the volume of fluid injected is measured.
Dans le cas du dilatomètre la mesure de la dilatation est réalisée par des capteurs de déplacement, dans le cas du pressiomètre la mesure de la dilatation est déduite du volume du fluide injecté pour remplir la sonde. In the case of the dilatometer the measurement of the expansion is carried out by displacement sensors, in the case of the pressuremeter the measurement of the expansion is deduced from the volume of the fluid injected to fill the probe.
Cependant, de tels type de dispositifs de mesure ne permettent pas d’avoir des mesures précises. Les mesures effectuées au dilatomètre ne sont précises que sur les points de contact des capteurs, en général au nombre de trois, et sur des déformations et sur des déformations limitées en taux de dilatation de quelques dizaines de %, en quelques points ponctuels qui ne permettent pas de caractériser un terrain, en particulier quand celui- ci est hétérogène (composé de couches de matériaux non homogènes). However, such type of measuring devices do not make it possible to have precise measurements. Measurements made with a dilatometer are only precise on the contact points of the sensors, generally three in number, and on deformations and on deformations limited in expansion rate of a few tens of%, in a few punctual points which do not make it possible to characterize a ground, in particular when this one is heterogeneous (composed of layers of non-homogeneous materials).
Une solution à un tel problème est de mesurer le périmètre à différentes hauteurs longitudinales de la cellule déformable, celle-ci ayant une section transversale dont le périmètre varie en fonction du type de matériau du sous-sol autour, une fois la cellule déformable mise sous pression et au fur et à mesure de son gonflement par paliers. Ainsi en fonction du périmètre aux différentes hauteurs longitudinales de la cellule déformable et de sa pression, il est possible d’obtenir des mesures précises du sous-sol prenant notamment en compte la stratification verticale du sous-sol. One solution to such a problem is to measure the perimeter at different longitudinal heights of the deformable cell, the latter having a cross section whose perimeter varies depending on the type of material of the subsoil around, once the deformable cell is placed under. pressure and as it swells in stages. Thus, depending on the perimeter at the different longitudinal heights of the deformable cell and its pressure, it is possible to obtain precise measurements of the subsoil, taking into account in particular the vertical stratification of the subsoil.
Il est possible d’estimer le périmètre d’un cylindre en mesurant l’inductance d’un fil conducteur enroulé autour, par l’application des formules de calcul d’inductance d’un solénoïde court ou d’une simple boucle conductrice. Cependant, un tel calcul de périmètre n’est applicable que pour des périmètres fixes et l’utilisation d’un conducteur enroulé autour d’une sonde positionnée en sous-sol et dont le périmètre est susceptible de varier d’un facteur important de l’ordre de 1 :3 (ie taux de dilatation de 300%) n’est donc pas réalisable, les conducteurs existant sur le marché ne présentant pas des taux de dilatation suffisant. It is possible to estimate the perimeter of a cylinder by measuring the inductance of a wire wrapped around it, by applying the formulas for calculating the inductance of a short solenoid or a simple conductive loop. However, such a perimeter calculation is only applicable for fixed perimeters and the use of a conductor wrapped around a probe positioned in the basement and the perimeter of which is likely to vary by a significant factor of l. The order of 1: 3 (ie expansion rate of 300%) is therefore not feasible, the conductors existing on the market not having sufficient expansion rates.
S’agissant de la mesure d’un périmètre variable, le principe d’une mesure du périmètre via une boucle d’inductance est utilisé dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, pour estimer un périmètre autour d’une partie du corps d’un individu ou d’un animal ou plus communément estimer la section correspondante . Cependant les capteurs utilisés en pléthysmographie sont utilisés pour des petites déformation de l’ordre de quelques dizaines de % de taux de dilatation et ne permettent pas d’effectuer des mesures sur des corps pouvant atteindre des taux de dilatation du périmètre de 1 : 3 (coefficient d’expansion du diamètre de 300%). Regarding the measurement of a variable perimeter, the principle of a measurement of the perimeter via an inductance loop is used in the field of inductance plethysmography, to estimate a perimeter around a part of the body of an individual or animal or more commonly estimate the corresponding section. However, the sensors used in plethysmography are used for small deformation of the order of a few tens of% expansion rate and do not allow measurements to be performed on bodies that can reach perimeter expansion rates of 1: 3 ( coefficient of expansion of the diameter of 300%).
Le document US 5913830 décrit un appareil de mesure du périmètre autour d’une partie du corps d’un individu, en mesurant l’inductance d’un fil électrique fixé à une bande élastique, elle-même enroulé autour de la partie du corps de l’individu. Cependant, un tel appareil ne permet pas d’avoir des mesures précises de périmètre. En outre, un tel dispositif ne permet pas d’effectuer des mesures sur une plage importante de dilatation, étant donné que la précision de mesures avec un tel dispositif décroît, lorsque le périmètre mesuré augmente. En effet les bandes inductives utilisées en pléthysmographie par inductance (communément appelées ceintures de pléthysmographie par inductance) associent par exemple par couture ou collage un fil électrique à une bande élastique en faisant faire au fil des zig zags, des sinusoïde ou d’autres formes courbes régulières, à plat sur tout ou partie de la longueur de la bande élastique. La bande élastique, en s’allongeant quand elle est étirée, va entraîner le fil conducteur et va donc écarter et aplatir les courbes formées par le fil conducteur (figure 13). Document US 5913830 describes an apparatus for measuring the perimeter around a part of the body of an individual, by measuring the inductance of an electric wire attached to an elastic band, itself wound around the part of the body of an individual. the individual. However, such a device does not make it possible to have precise perimeter measurements. In addition, such a device does not allow measurements to be taken over a large expansion range, given that the precision of measurements with such a device decreases when the measured perimeter increases. Indeed the inductive bands used in inductance plethysmography (commonly called inductance plethysmography belts) associate for example by sewing or gluing an electric wire to an elastic band by making zig zags, sinusoid or other curved shapes. regular, flat over all or part of the length of the elastic band. The elastic band, stretching out when it is stretched, will drag the conductive wire and will therefore spread and flatten the curves formed by the conductive wire (figure 13).
Le brevet US4308872A divulgue un appareil de pléthysmographie par inductance mettant en oeuvre un fil électrique hélicoïdal fixé par des points réguliers à une bande élastique. Patent US4308872A discloses an inductance plethysmography apparatus using a helical electric wire fixed by regular points to an elastic band.
La présente invention a pour but de proposer un appareil de mesure d’un périmètre ou d’une variation de périmètre d’un objet déformable permettant de mesurer de façon précise un périmètre variable sans avoir à le régler ou le repositionner entre différentes mesures, et ce pour une plage étendue de coefficient de dilatation du périmètre, pouvant atteindre plusieurs centaines de %. The present invention aims to provide an apparatus for measuring a perimeter or a variation in perimeter of a deformable object making it possible to accurately measure a variable perimeter without having to adjust it or reposition it between different measurements, and this for a wide range of coefficient of expansion of the perimeter, which can reach several hundred%.
A cet effet, la présente invention porte selon un premier aspect sur un appareil de mesure du type précité caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un câble hybride élastique enroulé et agencé pour former au moins un tour autour de l’objet déformable, le ou chaque câble hybride élastique comprenant un fil d’un premier type et un fil d’un second type, pour le ou chaque câble hybride élastique, le fil du premier type présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type, le fil du second type présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type, le fil du second type comprenant un matériau conducteur, pour le ou chaque câble hybride élastique, le fil du second type, lorsque ledit câble hybride élastique est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type, l’unité de mesure comprenant pour le ou chaque câble hybride élastique une paire de bornes de mesure connectées électriquement à deux points de référence dudit câble hybride élastique et étant apte à mesurer l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique entre les deux points de référence dudit câble hybride élastique, l’appareil de mesure comprend en outre une unité de calcul connectée électriquement à l’unité de mesure et configurée pour calculer pour le ou chaque câble hybride élastique, ladite grandeur caractéristique autour dudit câble hybride élastique, en utilisant l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique mesurée . To this end, the present invention relates according to a first aspect to a measuring device of the aforementioned type characterized in that it further comprises at least one elastic hybrid cable wound up and arranged to form at least one turn around the deformable object. , the or each elastic hybrid cable comprising a yarn of a first type and a yarn of a second type, for the or each elastic hybrid cable, the yarn of the first type having a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type , the yarn of the second type having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type, the yarn of the second type comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable, the yarn of the second type, when said elastic hybrid cable is at rest, being wound helically around the wire of the first type, the measurement unit comprising for the or each elastic hybrid cable a pair of measurement terminals electrically connected to two reference points of said hybrid cable elastic and being able to measure the inductance of the wire of the second type of said elastic hybrid cable between the two reference points of said elastic hybrid cable, the measuring apparatus further comprises a calculation unit electrically connected to the measuring unit and configured to calculate for the or each elastic hybrid cable, said characteristic quantity around said elastic hybrid cable, using the inductance of the wire of the second type of said measured elastic hybrid cable.
Un tel appareil permet de mesurer de manière très précise le périmètre ou les variations de périmètre d’un objet déformable, et ce sur une plage étendue de dilatation. Such a device enables the perimeter or perimeter variations of a deformable object to be measured very precisely, over a wide range of expansion.
Ceci est dû en particulier au fait que le câble hybride peut subir une extension considérable tout en conservant la même forme générale, et revenir à sa position initiale sans déformation ou allongement résiduels. This is due in particular to the fact that the hybrid cable can undergo considerable extension while retaining the same general shape, and return to its initial position without residual deformation or elongation.
Notamment, le fil du second type, comportant le matériau conducteur, reste agencé selon une forme de solénoïde, le solénoïde conservant sensiblement le même diamètre. L’appareil permet de faire des mesures sur une plage de dilatation du diamètre pouvant atteindre un rapport 1 :3, sans dégradation de la précision ni de la qualité de mesure. In particular, the wire of the second type, comprising the conductive material, remains arranged in the form of a solenoid, the solenoid retaining substantially the same diameter. The device enables measurements to be made over a range of diameter expansion up to a ratio of 1: 3, without degradation of accuracy or quality of measurement.
La précision de mesure est inférieure à quelques centaines de micromètres pour la mesure du périmètre d’un objet déformable quand celui-ci est de section circulaire et a un diamètre de l’ordre de 10mm à 1000mm, c’est-à-dire une précision inférieure à 0,1%. The measurement precision is less than a few hundred micrometers for the measurement of the perimeter of a deformable object when the latter has a circular section and has a diameter of the order of 10mm to 1000mm, that is to say a accuracy less than 0.1%.
Par ailleurs, le câble hybride peut subir un grand nombre de cycles d’extension et de rétractation, chaque cycle pouvant être à des taux de dilatation diamétral de plusieurs centaines de %, sans endommagement, et notamment sans que l’agencement du fil du second type soit perturbé. Le fil du premier type, relativement plus élastique, ramène le fil de second type dans sa configuration de départ, de manière ordonnée, lors de la rétractation. Furthermore, the hybrid cable can undergo a large number of extension and retraction cycles, each cycle being able to be at diametral expansion rates of several hundred%, without damage, and in particular without the arrangement of the wire of the second type is disturbed. The yarn of the first type, relatively more elastic, returns the yarn of the second type in its original configuration, in an orderly manner, during retraction.
L’appareil de mesure permet donc une excellente répétabilité de la mesure, sans dégradation de la précision. The measuring device therefore allows excellent repeatability of the measurement, without degrading the accuracy.
L’appareil est extrêmement simple à mettre en oeuvre, notamment car il fait appel à des technologies déjà existantes pour la mesure de l’inductance aux bornes du câble hybride, communément appelés inductancemètres. The device is extremely simple to use, in particular because it uses already existing technologies for measuring the inductance at the terminals of the hybrid cable, commonly called inductance meters.
Par ailleurs, le câble hybride présente une faible résistance à l’extension. Une forte résistance à l’extension serait susceptible de perturber la mesure. In addition, the hybrid cable has low resistance to stretch. Strong resistance to extension would likely interfere with the measurement.
La bande inductive de US4308872A ne permet pas de faire des mesures précises et de grande amplitude sans dégrader la géométrie du fil hélicoïdal et donc perturber les mesures répétées. A ce jour, cet appareil n’est pas utilisé. The inductive strip of US4308872A does not allow precise and large amplitude measurements to be made without degrading the geometry of the helical wire and therefore disturbing the repeated measurements. To date, this device is not in use.
Dans l’invention, la géométrie de ce fil hybride au repos ne se détériore pas après une sollicitation cyclique et ce fil hybride n’a pas besoin d’être associé à une bande élastique. In the invention, the geometry of this hybrid yarn at rest does not deteriorate after cyclic stress and this hybrid yarn does not need to be associated with an elastic band.
Selon des modes particuliers de réalisation, l’appareil de mesure comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : According to particular embodiments, the measuring device comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:
- l’objet déformable comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique, l’unité de calcul est configurée pour calculer ladite grandeur caractéristique pour un câble hybride élastique en utilisant une relation linéaire entre l’inductance mesurée par l’unité de mesure et ladite grandeur caractéristique ; - the deformable object comprises a cross section of substantially circular shape at the or each elastic hybrid cable, the computing unit is configured to calculate said characteristic quantity for an elastic hybrid cable using a linear relationship between the measured inductance by the unit of measurement and the said characteristic quantity;
- en pleine élongation, le câble hybride est dans une configuration où le fil du premier type est enroulé en hélice autour du fil du second type avec un nombre de spires par mètre linéaire du câble hybride compris entre nsE -15% et nsE +15%, nsE étant déterminé en fonction du diamètre du fil du premier type, du diamètre du fil du second type et d’un taux d’élongation maximale prédéterminé, à partir de la formule suivante : - in full elongation, the hybrid cable is in a configuration where the wire of the first type is wound in a helix around the wire of the second type with a number of turns per linear meter of the hybrid cable between n sE -15% and n sE + 15%, n sE being determined by function of the diameter of the wire of the first type, the diameter of the wire of the second type and a predetermined maximum elongation rate, from the following formula:
1000 .JK„ x (k^ + 200) n. - - -Forrotffe {F1 )f p(y, + yk K_ + 100 dans laquelle cpe est le diamètre en mm du fil du premier type au repos, fk est le diamètre en mm du fil du second type, et Kmax est le taux d’élongation maximale prédéterminé, exprimé en pourcent ; 1000 .J K „x (k ^ + 200) n. - - -Forrotffe {F1) fp (y, + y k K_ + 100 in which cp e is the diameter in mm of the wire of the first type at rest, fk is the diameter in mm of the wire of the second type, and K ma x is the predetermined maximum elongation rate, expressed in percent;
- le fil du premier type est tordu sur lui-même avec un nombre spécifique de spires propres, les spires propres s’enroulant en sens inverse des spires de l’hélice formée par le fil du premier type autour du fil du second type, le nombre de spires propres par mètre linéaire du câble hybride au taux d’élongation maximal étant compris entre nsE et 3 x nsE, de préférence entre nsE et 2 x nsE. ; - the wire of the first type is twisted on itself with a specific number of clean turns, the clean turns winding in the opposite direction to the turns of the helix formed by the wire of the first type around the wire of the second type, the number of clean turns per linear meter of the hybrid cable at the maximum elongation rate being between n sE and 3 xn sE, preferably between n sE and 2 xn sE. ;
- chaque mesure a une précision inférieure à 0,1% ; - each measurement has an accuracy of less than 0.1%;
- pour le ou chaque câble hybride élastique, les points de référence dudit câble hybride élastique sont fixes l’un par rapport à l’autre. - for the or each elastic hybrid cable, the reference points of said elastic hybrid cable are fixed with respect to each other.
Selon un second aspect, l’invention concerne un procédé de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable, le procédé de mesure comprenant les étapes suivantes : According to a second aspect, the invention relates to a method for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation in a perimeter of a deformable object, the measurement method comprising the following steps:
- agencement d’au moins un câble hybride élastique enroulé de manière à former au moins un tour autour de l’objet déformable, le ou chaque câble hybride élastique comprenant un fil d’un premier type et un fil d’un second type, pour le ou chaque câble hybride élastique, le fil du premier type présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type, le fil du second type présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type, le fil du second type comprenant un matériau conducteur, pour le ou chaque câble hybride élastique, le fil du second type, lorsque ledit câble hybride élastique est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type, - Arrangement of at least one elastic hybrid cable wound so as to form at least one turn around the deformable object, the or each elastic hybrid cable comprising a wire of a first type and a wire of a second type, for the or each elastic hybrid cord, the yarn of the first type having a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type, the yarn of the second type having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type, the yarn of the second type comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable, the yarn of the second type, when said elastic hybrid cable is at rest, being wound helically around the yarn of the first type,
- mesure de l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique entre deux points de référence dudit câble hybride élastique, - measurement of the inductance of the wire of the second type of said elastic hybrid cable between two reference points of said elastic hybrid cable,
- calcul pour le ou chaque câble hybride élastique, de ladite grandeur représentative au niveau dudit câble hybride élastique, en utilisant l’inductance du fil du second type dudit câble hybride élastique mesurée. - calculation for the or each elastic hybrid cable, of said representative quantity at the level of said elastic hybrid cable, using the inductance of the wire of the second type of said elastic hybrid cable measured.
Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé de mesure comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’objet déformable comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique, ladite grandeur caractéristique étant calculée à l’étape de calcul pour le câble hybride élastique en utilisant une relation linéaire entre l’inductance mesurée par l’unité de mesure et ladite grandeur caractéristique ; According to particular embodiments, the measurement method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination: the deformable object comprises a cross section of substantially circular shape at the level of the or each elastic hybrid cable, said characteristic quantity being calculated at the stage of calculation for the elastic hybrid cable using a linear relationship between the inductance measured by the unit of measurement and said characteristic quantity;
- pour le ou chaque câble hybride élastique, chaque point de référence dudit câble hybride élastique est maintenu à une position fixe sur l’objet déformable ; - for the or each elastic hybrid cable, each reference point of said elastic hybrid cable is maintained at a fixed position on the deformable object;
- le fil du premier type présente un diamètre au repos cpe, le fil du second type présente un diamètre fk, l’objet déformable présente un périmètre au repos Pe au niveau du ou de chaque câble hybride élastique, et (cpe + Fk> < Pe / (10 * TT). - the wire of the first type has a diameter at rest cp e , the wire of the second type has a diameter fk , the deformable object has a perimeter at rest Pe at the level of the or each elastic hybrid cable, and (cp e + Fk ><Pe / (10 * TT).
L’invention concerne également selon un troisième aspect un dispositif de mesure par mise en pression du sous-sol comprenant : According to a third aspect, the invention also relates to a device for measuring by pressurizing the subsoil comprising:
- au moins une sonde destinée à être introduite dans un forage du sous-sol, ladite sonde comprenant une cellule déformable, et - at least one probe intended to be introduced into a subsoil borehole, said probe comprising a deformable cell, and
- une unité de transfert configurée pour introduire un fluide à l’intérieur de la cellule déformable, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un appareil de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre de la cellule déformable, l’appareil de mesure ayant les caractéristiques ci-dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé et formant au moins un tour autour de la cellule déformable de la sonde. - a transfer unit configured to introduce a fluid inside the deformable cell, characterized in that it further comprises a device for measuring a quantity representative of a perimeter or a variation of a perimeter of the deformable cell, the measuring device having the above characteristics, the or each elastic hybrid cable of the measuring device being wound and forming at least one turn around the deformable cell of the probe.
Selon des modes particuliers de réalisation, le dispositif de mesure comprend plusieurs câbles hybrides élastiques répartis sur la cellule déformable à des hauteurs longitudinales prédéfinies différentes. According to particular embodiments, the measuring device comprises several elastic hybrid cables distributed over the deformable cell at different predefined longitudinal heights.
L’invention concerne également selon un quatrième aspect l’utilisation d’un appareil de mesure pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer ou contrôler la dilatation du dit obturateur ou packer, l’appareil de mesure ayant les caractéristiques ci- dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé et formant au moins un tour autour du dit obturateur ou dudit packer. According to a fourth aspect, the invention also relates to the use of a measuring apparatus for measuring the perimeter of an inflatable obturator or packer or for controlling the expansion of said obturator or packer, the measuring apparatus having the above characteristics. , the or each elastic hybrid cable of the measuring device being wound and forming at least one turn around said shutter or said packer.
L’invention concerne également selon un cinquième aspect l’utilisation de l’appareil de mesure présenté ci-dessus dans le domaine de la pléthysmographie par inductance pour mesurer le périmètre d’une partie du corps d’un individu ou d’un être vivant ou la variation du périmètre de ladite partie du corps, caractérisée en ce que l’appareil de mesure présente les caractéristiques ci-dessus, le ou chaque câble hybride élastique de l’appareil de mesure étant enroulé et formant au moins un tour autour de ladite partie du corps, ladite partie du corps étant par exemple le torse ou l’abdomen. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : According to a fifth aspect, the invention also relates to the use of the measuring apparatus presented above in the field of inductance plethysmography for measuring the perimeter of a part of the body of an individual or of a living being. or the variation of the perimeter of said part of the body, characterized in that the measuring device has the above characteristics, the or each elastic hybrid cable of the measuring device being wound and forming at least one turn around said part of the body, said part of the body being for example the torso or the abdomen. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended figures, among which:
- [Fig 1] la figure 1 est une représentation schématique simplifiée de l’appareil de mesure de l’invention, monté autour d’un objet déformable ; - [Fig 1] Figure 1 is a simplified schematic representation of the measuring device of the invention, mounted around a deformable object;
- [Fig 2] la figure 2 est une représentation similaire à celle de la figure 1 , après dilatation de l’objet déformable ; - [Fig 2] Figure 2 is a representation similar to that of Figure 1, after expansion of the deformable object;
- [Fig 3] la figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d’un câble hybride élastique de l’appareil de mesure de la figure 1 au repos, - [Fig 3] Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of an elastic hybrid cable of the measuring device of Figure 1 at rest,
- [Fig 4] les figures 4 est une vue de côté et en coupe longitudinale schématique du câble hybride élastique de la figure 3 à un taux d’allongement maximal Kmax, - [Fig 4] Figures 4 is a side view and in schematic longitudinal section of the elastic hybrid cable of Figure 3 at a maximum elongation rate K max ,
- [Fig 5 à 8] les figures 5 à 8 sont des représentations graphiques de l’inductance d’un câble hybride élastique mesurée par l’unité de mesure de la figure 1 en fonction du diamètre de l’objet déformable de la figure 1 , dans différentes conditions d’essais ; - [Fig 5 to 8] Figures 5 to 8 are graphical representations of the inductance of an elastic hybrid cable measured by the measurement unit of Figure 1 as a function of the diameter of the deformable object of Figure 1 , under different test conditions;
- [Fig 9] la figure 9 est une représentation schématique d’une sonde dilatométrique équipée de l’appareil de mesure de la figure 1 ; - [Fig 9] Figure 9 is a schematic representation of a dilatometric probe equipped with the measuring device of Figure 1;
- [Fig 10] la figure 10 est une représentation schématique illustrant l’utilisation d’un appareil de mesure selon l’invention dans le domaine de la pléthysmographie par inductance ; - [Fig 10] Figure 10 is a schematic representation illustrating the use of a measuring device according to the invention in the field of inductance plethysmography;
- [Fig 11] la figure 11 représente un dispositif de mesure par compression d’un échantillon de sol ou de roche comprenant notamment un appareil de mesure selon l’invention ; - [Fig 11] Figure 11 shows a device for measuring by compression of a sample of soil or rock comprising in particular a measuring device according to the invention;
- [Fig 12] la figure 12 est une représentation schématique illustrant l’utilisation d’un appareil de mesure selon l’invention pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer ; et - [Fig 12] Figure 12 is a schematic representation illustrating the use of a measuring device according to the invention to measure the perimeter of an inflatable shutter or packer; and
- [Fig 13] la figure 13 illustre l’état au repos et l’état étiré de deux ceintures de pléthysmographie par inductance de l’état de la technique, l’une avec un fil conducteur en sinusoïde et l’autre avec un fil conducteur en zig-zag. - [Fig 13] Figure 13 illustrates the at rest and the stretched state of two inductance plethysmography belts of the state of the art, one with a sinusoidal conductive wire and the other with a wire zig-zag conductor.
L’appareil de mesure 50 représenté sur les figures 1 à 4 est destiné à mesurer le périmètre ou la variation du périmètre (dilatation) d’un objet déformable 22. The measuring device 50 shown in Figures 1 to 4 is intended to measure the perimeter or the change in perimeter (expansion) of a deformable object 22.
Il est bien adapté pour être utilisé dans un dispositif de mesure 10 par mise en pression du sous-sol 15, du type représenté schématiquement sur la figure 9. It is well suited to be used in a measuring device 10 by pressurizing the subsoil 15, of the type shown schematically in FIG. 9.
Il est encore adapté pour être utilisé pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer ou contrôler la dilatation dudit obturateur ou packer, comme illustré sur la figure 12. Il est susceptible d’être utilisé également dans tout autre domaine, pour mesurer le périmètre ou la dilatation de tout autre objet déformable. It is further adapted to be used to measure the perimeter of an inflatable obturator or packer or to control the expansion of said obturator or packer, as illustrated in FIG. 12. It can also be used in any other field, to measure the perimeter or the expansion of any other deformable object.
Par exemple, il est bien adapté pour être utilisé dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, comme illustré sur la figure 10, par exemple pour mesurer le périmètre ou la dilatation d’une partie du corps d’un individu ou d’un animal. Cette partie du corps est par exemple le torse, un bras, une cuisse, etc. For example, it is well suited for use in the field of inductance plethysmography, as illustrated in Figure 10, for example to measure the perimeter or dilation of a part of the body of an individual or an animal. . This part of the body is for example the torso, an arm, a thigh, etc.
De même, il est adapté pour être utilisé pour des mesures sur des essais de compression simple ou triaxiale d’un échantillon de sol ou de roche, comme illustré sur la figure 11. Likewise, it is suitable for use for measurements on single or triaxial compression tests of a soil or rock sample, as shown in Figure 11.
On entend ici par objet déformable tout corps, inerte ou vivant, dont le périmètre est susceptible de changer, spontanément ou sous l’effet d’une force externe. By deformable object is meant here any body, inert or living, whose perimeter is liable to change, spontaneously or under the effect of an external force.
L’appareil de mesure 50 est plus particulièrement destiné à mesurer une grandeur représentative du périmètre de l’objet déformable 22. Cette grandeur est par exemple directement le périmètre de l’objet déformable. En variante, il est destiné à mesurer son diamètre ou son rayon, dans le cas d’un objet de section circulaire. Selon une autre variante, il mesure une grandeur représentative de la variation du périmètre de l’objet déformable 22, c’est à-dire la dilatation de l’objet déformable 22. L’appareil mesure alors la variation du périmètre, du diamètre, ou encore du rayon de cet objet. The measuring device 50 is more particularly intended to measure a quantity representative of the perimeter of the deformable object 22. This quantity is for example directly the perimeter of the deformable object. As a variant, it is intended to measure its diameter or its radius, in the case of an object of circular section. According to another variant, it measures a quantity representative of the variation in the perimeter of the deformable object 22, that is to say the expansion of the deformable object 22. The device then measures the variation in the perimeter, in the diameter, or the radius of this object.
L’appareil de mesure 50 comprend au moins un câble hybride élastique 52 d’une longueur prédéterminée enroulé et formant au moins un tour autour de l’objet déformable 22, à une hauteur longitudinale prédéfinie. The measuring device 50 comprises at least one elastic hybrid cable 52 of a predetermined length wound and forming at least one turn around the deformable object 22, at a predefined longitudinal height.
Le ou chaque câble hybride élastique 52 fait un certain nombre de tours autour de l’objet déformable 22, typiquement de 1 à 10, mais ce nombre pourrait dépasser 10. The or each elastic hybrid cable 52 makes a number of turns around the deformable object 22, typically 1 to 10, but this number could exceed 10.
La précision de la mesure augmente avec le nombre de tours, et augmente quand les tours sont serrés c’est-à-dire jointifs. The accuracy of the measurement increases with the number of turns, and increases when the turns are tight, that is to say contiguous.
Sur les figures 1 et 2, l’objet déformable 22 a une forme cylindrique. En variante, il a toute autre forme adaptée pour que le câble hybride puisse être enroulé autour de l’objet 22. In Figures 1 and 2, the deformable object 22 has a cylindrical shape. As a variant, it has any other suitable shape so that the hybrid cable can be wound around the object 22.
L’appareil de mesure 50, selon l’invention, comprend en outre une unité de mesure 54 d’inductance connectée électriquement par une ou des paires de bornes de mesures 56 à une paire de points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52, et une unité de calcul 60 connectée électriquement à l’unité de mesure 54. The measuring device 50, according to the invention, further comprises an inductance measuring unit 54 electrically connected by one or more pairs of measuring terminals 56 to a pair of reference points 58 of each elastic hybrid cable 52, and a calculation unit 60 electrically connected to the measurement unit 54.
Par exemple, les points de référence 58 d’un câble hybride élastique 52 correspondent aux extrémités du câble hybride élastique 52. For example, the reference points 58 of an elastic hybrid cable 52 correspond to the ends of the elastic hybrid cable 52.
De préférence, les points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52 ont une position fixe sur l’objet déformable 22. Les points de référence 58 dudit câble hybride élastique sont fixes l’un par rapport à l’autre. En d’autres termes, la distance entre les points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52 n’est pas susceptible d’évoluer sensiblement lorsque l’objet déformable 22 se déforme. Preferably, the reference points 58 of each elastic hybrid cable 52 have a fixed position on the deformable object 22. The reference points 58 of said hybrid cable elastic are fixed relative to each other. In other words, the distance between the reference points 58 of each elastic hybrid cable 52 is not likely to change appreciably when the deformable object 22 is deformed.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale schématique d’un câble hybride élastique 52 au repos, tel que compris dans l’appareil de mesure 50. Figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of an elastic hybrid cable 52 at rest, as included in the measuring device 50.
Le câble hybride élastique 52 comprend un fil d’un premier type 64, dit de haute élasticité, et un fil d’un second type 66, dit de haute ténacité. The elastic hybrid cable 52 comprises a yarn of a first type 64, said to be of high elasticity, and a yarn of a second type 66, said of high tenacity.
Le fil 64 de haute élasticité présente un degré de ténacité inférieur à celui du fil 66 de haute ténacité, et le fil 66 de haute ténacité présente un degré d’élasticité inférieur à celui du fil 64 de haute élasticité. The high tenacity yarn 64 has a lower degree of tenacity than the high tenacity yarn 66, and the high tenacity yarn 66 has a lower degree of elasticity than the high tenacity yarn 64.
Sur les figures 1 à 4, les sections des fils 64 et 66 ne sont pas à l’échelle par rapport aux dimension des corps déformables. In Figures 1 to 4, the sections of the wires 64 and 66 are not to scale with respect to the dimensions of the deformable bodies.
Lorsque le câble hybride élastique est au repos, le fil 66 de haute ténacité est enroulé en hélice autour du fil 64 de haute élasticité, comme représenté sur la figure 3. Au fur et à mesure de l’allongement du câble hybride élastique 52, les positions relatives des deux fils 64 et 66 s’inversent, pour aboutir à une configuration où à partir d’un taux d’élongation maximal Kmax, le fil 64 de haute élasticité est enroulé en spirale autour du fil 66 de haute ténacité tendu, comme illustré sur la figure 4. When the elastic hybrid cable is at rest, the high tenacity yarn 66 is wound helically around the high elasticity yarn 64, as shown in Figure 3. As the elastic hybrid cable 52 elongates, the elastic hybrid cable 52 is stretched. relative positions of the two yarns 64 and 66 are reversed, to result in a configuration where from a maximum elongation rate K max , the high elasticity yarn 64 is wound in a spiral around the taut high tenacity yarn 66, as shown in figure 4.
Ainsi, au repos, le fil 66 de haute ténacité forme un solénoïde torique circulaire d’axe longitudinal. Au fur et à mesure de l’allongement, les spires du solénoïde sont de plus en plus écartées et le rayon des spires diminue. Thus, at rest, the high tenacity wire 66 forms a circular toric solenoid with a longitudinal axis. As the lengthening, the turns of the solenoid are more and more apart and the radius of the turns decreases.
Le fil 64 de haute élasticité peut être choisi parmi les fils du groupe suivant : fils d’élastomère tels que des fils de polyuréthanes, fils d’élasthanne, ou une combinaison de ces fils. The yarn 64 of high elasticity can be chosen from among the yarns of the following group: elastomer yarns such as polyurethane yarns, elastane yarns, or a combination of these yarns.
Le fil 66 de haute ténacité comprend un matériau conducteur. The high tenacity yarn 66 comprises a conductive material.
Par exemple, le fil 66 de haute ténacité est constitué de fils émaillés en matériau conducteur. For example, the high tenacity wire 66 consists of enamelled wires of a conductive material.
En variante, le fil 66 de haute ténacité est constitué de fils émaillés en matériau conducteur doublé d’un fil choisi parmi les fils du groupe suivant : fils de fibres naturelles, tels que coton, lin ou chanvre, fils de verre, fils de carbone, fils de fibres organiques telles que aramide, para-aramide, polyester, polypropylène, polyamide, d’aramide ou une combinaison de ces fils. Le fil choisi et les fils émaillés sont enroulé l’un autour de l’autre en double hélice, formant le fil 66 de haute ténacité. As a variant, the high tenacity thread 66 consists of enameled threads of conductive material lined with a thread chosen from among the threads of the following group: threads of natural fibers, such as cotton, linen or hemp, glass threads, carbon threads , yarns of organic fibers such as aramid, para-aramid, polyester, polypropylene, polyamide, aramid or a combination of these yarns. The chosen wire and the enameled wires are wound around each other in a double helix, forming the high tenacity wire 66.
De préférence, le fil de haute ténacité 66 et le fil de haute élasticité 64 présentent un rapport de leurs modules d’élasticité supérieur ou égal à 10000. Selon un exemple particulier de réalisation de l’invention, le fil 64 de haute élasticité est constitué d’un fil dont le module d’élasticité longitudinal est égal à environ 2 MPa. Le fil 66 de haute ténacité est constitué de fils émaillés en cuivre doublé d’un fil d’aramide de titre 1600 dT ex, commercialisé sous la marque Kevlar®, par exemple, dont le module d’élasticité longitudinal est égal à environ à 30000 MPa. Preferably, the high tenacity yarn 66 and the high elasticity yarn 64 have a ratio of their elastic moduli greater than or equal to 10,000. According to a particular embodiment of the invention, the high elasticity yarn 64 consists of a yarn whose longitudinal modulus of elasticity is equal to approximately 2 MPa. The high tenacity wire 66 consists of enameled copper wires lined with an aramid wire of 1600 dT ex, marketed under the brand Kevlar ® , for example, whose longitudinal modulus of elasticity is equal to approximately 30,000 MPa.
Le câble hybride élastique 52 est par exemple du type décrit dans la demande WO 2013/110731. The elastic hybrid cable 52 is for example of the type described in application WO 2013/110731.
Selon cet exemple, en pleine élongation, le câble hybride est dans une configuration où le fil de haute élasticité est enroulé en hélice autour du fil de haute ténacité avec un nombre de spires par mètre linéaire du câble hybride compris entre nsE -15% et nsE +15%. nsE est déterminé en fonction du diamètre du fil de haute élasticité, du diamètre du fil de haute ténacité et d’un taux d’élongation maximale prédéterminé, à partir de la formule suivante : dans laquelle cpeest le diamètre en mm du fil de haute élasticité au repos, fk est le diamètre en mm du fil de haute ténacité, et Kmax est le taux d’élongation maximale prédéterminé, exprimé en pourcent. According to this example, in full elongation, the hybrid cable is in a configuration where the high elasticity wire is wound helically around the high tenacity wire with a number of turns per linear meter of the hybrid cable between n sE -15% and n sE + 15%. n sE is determined based on the diameter of the high elasticity wire, the diameter of the high tenacity wire and a predetermined maximum elongation rate, from the following formula: where cp e is the diameter in mm of the high tensile yarn at rest, fk is the diameter in mm of the high tenacity yarn, and K ma x is the predetermined maximum elongation rate, expressed in percent.
Par ailleurs, le fil de haute élasticité est tordu sur lui-même - en d’autres termes torsadé - avec un nombre spécifique de spires propres, les spires propres s’enroulant en sens inverse des spires de l’hélice formée par le fil de haute élasticité autour du fil de haute ténacité, favorise l’enroulement du fil de haute ténacité autour du fil à haute élasticité quand le câble hybride revient de sa configuration de pleine extension à sa configuration de repos. In addition, the high elasticity wire is twisted on itself - in other words twisted - with a specific number of clean turns, the clean turns winding in the opposite direction of the turns of the helix formed by the wire of high elasticity around the high tenacity yarn, promotes winding of the high tenacity yarn around the high elasticity yarn as the hybrid cable returns from its full extension configuration to its resting configuration.
Le nombre de spires propres par mètre linéaire du câble au taux d’élongation maximal est compris entre nsE et 3 x nsE, de préférence entre nsE et 2 x nsE. The number of clean turns per linear meter of the cable at the maximum elongation rate is between n sE and 3 xn sE, preferably between n sE and 2 xn sE.
La forme spiralée du fil de haute élasticité, et sa déformation quand le câble hybride se relâche jusqu’à sa configuration de repos, guide le fil à haute ténacité et lui permet de se ranger de manière ordonnée autour du fil à haute élasticité. The spiral shape of the high elasticity wire, and its deformation when the hybrid cable relaxes to its resting configuration, guides the high tenacity wire and allows it to tidy up around the high elasticity wire.
En respectant les spécifications ci-dessus sur le nombre de spires propres du fil de haute élasticité et le nombre de spires du fil de haute élasticité en pleine élongation du câble hybride, on peut fabriquer un câble hybride ayant un bon comportement pour une plage de taux d’élongation allant de 0 à plusieurs centaines de %. Le taux d’élongation maximal prédéterminé du câble hybride est par exemple compris entre 100% et 400%. La limite supérieure est par exemple définie par le nombre de spires jointives du fil de haute ténacité qu’il est possible de placer sur le fil de haute élasticité au repos. Avantageusement, le fil du premier type présente un diamètre au repos cpe et le fil du second type présente un diamètre fk tels que (fq + fk) < Pe / (10 * TT), OÙ Pe est le périmètre au repos de l’objet déformable au niveau du ou de chaque câble hybride élastique. L’inventeur pense qu’un tel rapport de taille contribue à l’obtention d’une précision de mesure élevée. By respecting the above specifications on the number of clean turns of the high elasticity wire and the number of turns of the high elasticity wire in full elongation of the hybrid cable, a hybrid cable can be manufactured having a good behavior for a range of rates. elongation ranging from 0 to several hundred%. The predetermined maximum elongation rate of the hybrid cable is for example between 100% and 400%. The upper limit is for example defined by the number of contiguous turns of the high tenacity yarn that it is possible to place on the high elasticity yarn at rest. Advantageously, the wire of the first type has a diameter at rest cp e and the wire of the second type has a diameter fk such that (f q + fk) <Pe / (10 * TT), where Pe is the perimeter at rest of l deformable object at the or each elastic hybrid cable. The inventor believes that such a size ratio contributes to obtaining high measurement precision.
En d’autres termes, le ratio entre le diamètre du câble hybride élastique et le périmètre de l’objet déformable est inférieur à 10 * TT. In other words, the ratio between the diameter of the elastic hybrid cable and the perimeter of the deformable object is less than 10 * TT.
On entend par périmètre au repos le périmètre minimum de l’objet déformable dans la plage de mesure considérée. Perimeter at rest is understood to mean the minimum perimeter of the deformable object in the measurement range considered.
En variante, le câble hybride élastique 52 n’est pas du type décrit dans la demande WO 2013/110731 , mais est de tout autre type adapté. As a variant, the elastic hybrid cable 52 is not of the type described in application WO 2013/110731, but is of any other suitable type.
L’unité de mesure 54 est apte à mesurer pour chaque câble hybride élastique 52, l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52 entre les deux points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52. The measurement unit 54 is able to measure for each elastic hybrid cable 52, the inductance of the high tenacity wire 66 of said elastic hybrid cable 52 between the two reference points 58 of said elastic hybrid cable 52.
Par exemple l’unité de mesure 54 est par exemple un inductancemètre comme connu de l’homme du métier. For example, the measurement unit 54 is, for example, an inductance meter as known to those skilled in the art.
L’inductancemètre est par exemple un multimètre du commerce, du type « Keysight U1733C » ou encore « Siborg LCR Reader », ou tout autre modèle équivalent. The inductance meter is for example a commercial multimeter, of the "Keysight U1733C" or "Siborg LCR Reader" type, or any other equivalent model.
L’unité de mesure 54 est en outre propre à transmettre chaque inductance mesurée à l’unité de calcul 60. The measurement unit 54 is also able to transmit each measured inductance to the calculation unit 60.
L’unité de calcul 60 est configurée pour calculer pour chaque câble hybride élastique 52, la grandeur représentative du périmètre ou de la variation du périmètre de l’objet déformable 22, à la hauteur prédéfinie dudit câble hybride élastique 52, en utilisant l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique mesurée. The calculation unit 60 is configured to calculate for each elastic hybrid cable 52, the magnitude representative of the perimeter or of the variation in the perimeter of the deformable object 22, at the predefined height of said elastic hybrid cable 52, using the inductance of the high tenacity yarn 66 of said measured elastic hybrid cable.
Les essais réalisés ont mis en évidence le fait que l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52, et plus précisément, l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 entre les points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52, est proportionnelle au périmètre de l’objet déformable 22 à la hauteur longitudinale d’un câble hybride élastique 52. Plus précisément, elle varie linéairement avec le périmètre de l’objet déformable 22 à la hauteur longitudinale d’un câble hybride élastique 52. Ceci est illustré sur les figures 5 à 8. The tests carried out have demonstrated the fact that the inductance of the high tenacity wire 66 of said elastic hybrid cable 52, and more precisely, the inductance measured by the measurement unit 54 between the reference points 58 of said elastic hybrid cable 52, is proportional to the perimeter of the deformable object 22 to the longitudinal height of an elastic hybrid cable 52. More precisely, it varies linearly with the perimeter of the deformable object 22 to the longitudinal height of an elastic hybrid cable 52 This is illustrated in Figures 5 to 8.
La courbe de la figure 5 a été obtenue pour des mesures avec un appareil de mesure 50 comprenant un unique câble hybride élastique 52 enroulé et formant trois tours autour d’une cellule déformable 22 de forme cylindrique. Les mesures d’inductances ont été effectuées pour un diamètre de la cellule déformable 22 variant entre 65 millimètres et 95 millimètres. Les courbes de la figure 6 ont été obtenues pour des mesures avec un appareil de mesure 50 comprenant trois câbles hybrides élastiques 52 (courbes L1 , L2 et L3), chacun enroulé et formant trois tours autour d’une cellule déformable 22 de forme cylindrique. Les tours sont jointifs. Les câbles hybrides étaient disposés axialement à trois niveaux différents de la cellule. The curve of FIG. 5 was obtained for measurements with a measuring device 50 comprising a single elastic hybrid cable 52 wound up and forming three turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape. The inductance measurements were carried out for a diameter of the deformable cell 22 varying between 65 millimeters and 95 millimeters. The curves of FIG. 6 were obtained for measurements with a measuring device 50 comprising three elastic hybrid cables 52 (curves L1, L2 and L3), each wound and forming three turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape. The towers are contiguous. The hybrid cables were arranged axially at three different levels of the cell.
Le diamètre au repos cpedu fil du premier type (fil de haute élasticité) est de 0,63mm. Le diamètre fk du fil du deuxième type (fil de haute ténacité) est de 0,4mm. Ce fil est un fil multibrin en cuivre, constitué de 9 brins. Le taux d’élongation maximale prédéterminé Kmax est de 170%. Le nombre nsE de spires au repos du fil du deuxième type autour du fil du premier type par mètre linéaire est de 750 spires /m. The diameter at rest cp e of the wire of the first type (high elasticity wire) is 0.63mm. The diameter fk of the wire of the second type (high tenacity wire) is 0.4mm. This wire is a multi-stranded copper wire, consisting of 9 strands. The predetermined maximum elongation rate K max is 170%. The number n sE of turns at rest of the wire of the second type around the wire of the first type per linear meter is 750 turns / m.
Les mesures d’inductances ont été effectuées pour un périmètre de la cellule déformable 22 variant entre 19 centimètres et 29 centimètres, soit un taux d’expansion de 150%. L’essai a été effectué en dilatant puis en rétractant la cellule déformable. The inductance measurements were carried out for a perimeter of the deformable cell 22 varying between 19 centimeters and 29 centimeters, ie an expansion rate of 150%. The test was performed by expanding and then retracting the deformable cell.
La courbe de la figure 7 a été obtenue pour des mesures avec un appareil de mesure 50 comprenant un unique câble hybride élastique 52 enroulé et formant trois tours autour d’une cellule déformable 22 de forme cylindrique. Les tours sont jointifs. The curve in Figure 7 was obtained for measurements with a measuring device 50 comprising a single elastic hybrid cable 52 wound and forming three turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape. The towers are contiguous.
Le diamètre au repos cpedu fil du premier type (fil de haute élasticité) est de 0,63mm. Le diamètre fk du fil du deuxième type (fil de haute ténacité) est de 0,4mm. Ce fil est un fil multibrin en cuivre, constitué de 9 brins. Le taux d’élongation maximale prédéterminé Kmax est de 300%. Le nombre nsE de spires au repos du fil du deuxième type autour du fil du premier type par mètre linéaire est de 1200 spires /m. The diameter at rest cp e of the wire of the first type (high elasticity wire) is 0.63mm. The diameter fk of the wire of the second type (high tenacity wire) is 0.4mm. This wire is a multi-stranded copper wire, consisting of 9 strands. The predetermined maximum elongation rate K max is 300%. The number n sE of turns at rest of the wire of the second type around the wire of the first type per linear meter is 1200 turns / m.
Les mesures d’inductances ont été effectuées pour un périmètre de la cellule déformable 22 variant entre 35 centimètres et 98 centimètres, soit un taux d’expansion de 277%. La courbe de la figure 8 a été obtenue pour des mesures avec un appareil de mesureThe inductance measurements were made for a perimeter of the deformable cell 22 varying between 35 centimeters and 98 centimeters, ie an expansion rate of 277%. The curve in figure 8 was obtained for measurements with a measuring device
50 comprenant un unique câble hybride élastique 52 enroulé et formant neuf tours autour d’une cellule déformable 22 de forme cylindrique. Les mesures d’inductances ont été effectuées pour un périmètre de la cellule déformable 22 variant entre 19 centimètres et 26 centimètres environ, soit un taux d’expansion de 137%. Les tours sont jointifs. Le diamètre au repos cpedu fil du premier type (fil de haute élasticité) est de 0,63mm.50 comprising a single elastic hybrid cable 52 wound and forming nine turns around a deformable cell 22 of cylindrical shape. The inductance measurements were carried out for a perimeter of the deformable cell 22 varying between approximately 19 centimeters and 26 centimeters, ie an expansion rate of 137%. The towers are contiguous. The diameter at rest cp e of the wire of the first type (high elasticity wire) is 0.63mm.
Le diamètre fk du fil du deuxième type (fil de haute ténacité) est de 0,4mm. Ce fil est un fil multibrin en cuivre, constitué de 9 brins. Le taux d’élongation maximale prédéterminé Kmax est de 170%. Le nombre nsE de spires au repos du fil du deuxième type autour du fil du premier type par mètre linéaire est de 750 spires /m. Dans tous les cas, on observe une relation linéaire entre l’inductance mesurée et le périmètre de la cellule déformable. Le coefficient de détermination R2 est toujours supérieur à 99,98%. The diameter fk of the wire of the second type (high tenacity wire) is 0.4mm. This wire is a multi-stranded copper wire, consisting of 9 strands. The predetermined maximum elongation rate K max is 170%. The number n sE of turns at rest of the wire of the second type around the wire of the first type per linear meter is 750 turns / m. In all cases, a linear relationship is observed between the measured inductance and the perimeter of the deformable cell. The coefficient of determination R 2 is always greater than 99.98%.
De façon similaire, l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 entre les points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52 varie linéairement avec le diamètre de l’objet déformable 22, lorsque celui-ci présente une section transversale de forme sensiblement circulaire à la hauteur prédéfinie. Similarly, the inductance measured by the measurement unit 54 between the reference points 58 of said elastic hybrid cable 52 varies linearly with the diameter of the deformable object 22, when the latter has a cross section of substantially circular shape. at the preset height.
Elle est proportionnelle à l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52, et plus précisément, à l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 entre les points de référence 58 dudit câble hybride élastique 52. It is proportional to the inductance of the high tenacity wire 66 of said elastic hybrid cable 52, and more precisely, to the inductance measured by the measurement unit 54 between the reference points 58 of said elastic hybrid cable 52.
De ce fait, l’unité de calcul 60 est alors configurée pour calculer, pour chaque câble hybride élastique 52, la grandeur caractéristique en utilisant une relation linéaire entre l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 et ladite grandeur caractéristique. Cette relation linéaire correspond à une droite prédéterminée caractéristique dudit câble hybride élastique 52. La droite caractéristique correspond à la droite représentative de l’inductance mesurée en fonction du périmètre. Therefore, the calculation unit 60 is then configured to calculate, for each elastic hybrid cable 52, the characteristic quantity using a linear relationship between the inductance measured by the measurement unit 54 and said characteristic quantity. This linear relationship corresponds to a predetermined line characteristic of said elastic hybrid cable 52. The characteristic line corresponds to the line representative of the inductance measured as a function of the perimeter.
Cette droite caractéristique est déterminée au cours d’une étape de calibration préalable, en utilisant des tubes de sections calibrées. Ceci contribue à l’obtention d’une très bonne précision de mesure. This characteristic line is determined during a preliminary calibration step, using tubes of calibrated sections. This contributes to obtaining very good measurement accuracy.
Avantageusement, lorsque l’objet déformable 22 est de forme sensiblement circulaire à la hauteur prédéfinie, l’unité de calcul 60 est configurée pour calculer pour chaque câble hybride élastique 52, un diamètre de l’objet déformable 22, en fonction de l’inductance du fil 66 de haute ténacité dudit câble hybride élastique 52 mesurée, par exemple via une droite caractéristique prédéfinie représentative de l’inductance mesurée en fonction du diamètre. Advantageously, when the deformable object 22 is of substantially circular shape at the predefined height, the calculation unit 60 is configured to calculate for each elastic hybrid cable 52, a diameter of the deformable object 22, as a function of the inductance of the high tenacity wire 66 of said elastic hybrid cable 52 measured, for example via a predefined characteristic straight line representative of the inductance measured as a function of the diameter.
Sur la figure 1 , l’objet déformable 22 présente un premier périmètre. Le câble hybride élastique 52 présente une première élongation. Le fil 66 de haute ténacité présente une forme de solénoïde à contour fermé, de périmètre égal au périmètre de l’objet déformable. Il forme des spires présentant un premier espacement entre elles. In Figure 1, the deformable object 22 has a first perimeter. The elastic hybrid cable 52 has a first elongation. The high tenacity wire 66 has a closed contour solenoid shape with a perimeter equal to the perimeter of the deformable object. It forms turns having a first spacing between them.
Sur la figure 2, l’objet déformable 22 a subi une dilatation. Le câble hybride élastique 52 présente une seconde élongation, supérieure à la première. Le fil 66 de haute ténacité présente toujours une forme de solénoïde à contour fermé, de périmètre égal au périmètre de l’objet déformable. Les spires du fil présentent un second espacement entre elles, plus grand que le premier espacement. In Figure 2, the deformable object 22 has undergone expansion. The elastic hybrid cable 52 has a second elongation, greater than the first. The high tenacity wire 66 always has a closed contour solenoid shape with a perimeter equal to the perimeter of the deformable object. The turns of the wire have a second spacing between them, greater than the first spacing.
Ainsi, l’élongation d’un câble hybride élastique 52 de l’appareil de mesure 50 varie en fonction du périmètre de l’objet déformable 22 à la hauteur longitudinale prédéfinie dudit câble hybride élastique 52. La forme du fil 66 de haute ténacité varie aussi en fonction du périmètre de la cellule déformable 22. Le diamètre du solénoïde torique formé par le fil 66 de haute ténacité augmente avec le périmètre de l’objet déformable 22. Ceci est permis par le fait que les spires s’écartent les unes des autres. L’inductance du fil 66 de haute ténacité est essentiellement fonction du périmètre du solénoïde, qui suit le périmètre de la cellule déformable 22. Thus, the elongation of an elastic hybrid cable 52 of the measuring device 50 varies as a function of the perimeter of the deformable object 22 at the predefined longitudinal height of said object. elastic hybrid cable 52. The shape of the high tenacity wire 66 also varies depending on the perimeter of the deformable cell 22. The diameter of the toric solenoid formed by the high tenacity wire 66 increases with the perimeter of the deformable object 22. This is allowed by the fact that the turns move away from each other. The inductance of the high tenacity wire 66 is essentially a function of the perimeter of the solenoid, which follows the perimeter of the deformable cell 22.
Du fait que le câble hybride élastique présente une capacité d’élongation très importante, il est possible de faire des mesures sur une grande plage de valeurs de dilatation, pouvant atteindre au moins un facteur 1 : 3 du périmètre sans perte de précision de mesure. Les capteurs de mesure actuellement commercialisés pour la pléthysmographie (appelées communément ceintures de pléthysmographie) par inductance ne fonctionnent que sur une plage de valeurs de dilatation beaucoup plus réduite, typiquement de 15 à 40% d’élongation et des sollicitations cycliques répétées à de plus forts taux d’élongation sont susceptibles de dégrader les capteurs et donc la qualité de la mesure. Because the elastic hybrid cable has a very high elongation capacity, it is possible to make measurements over a wide range of expansion values, up to at least a factor of 1: 3 of the perimeter without loss of measurement accuracy. Measuring sensors currently marketed for inductance plethysmography (commonly called plethysmography belts) only operate over a much smaller range of expansion values, typically 15 to 40% elongation and repeated cyclic stresses at higher levels. elongation rates are liable to degrade the sensors and therefore the quality of the measurement.
En effet le câble hybride utilisé dans la présente invention se comporte comme un élastique dont l’élasticité est constante jusqu’à une élongation maximum prédéterminée et au-delà, lorsque ladite élongation prédéterminée est atteinte, se comporte alors comme un fil de haute ténacité, avec une très faible élongation et une grande résistance avant rupture. Indeed, the hybrid cable used in the present invention behaves like an elastic whose elasticity is constant up to a predetermined maximum elongation and beyond, when said predetermined elongation is reached, then behaves like a high tenacity yarn, with very low elongation and high strength before breaking.
Le câble hybride utilisé dans la présente invention, enroulé et formant au moins un tour autour de l’objet déformable, est donc conçu et choisi afin qu’il ne travaille que dans son domaine élastique, offrant ainsi une très faible résistance sur toute la plage de mesure visée, évitant ainsi de créer une résistance à la dilatation de l’objet déformable. A cette fin, il suffira que le câble hybride soit conçu tel que sa capacité d’élongation maximum soit supérieure au facteur de dilatation maximal de l’objet déformable à mesurer ; ceci est possible pour des facteurs de dilatation de l’objet déformable pouvant atteindre 1 :3 ou au- delà. The hybrid cable used in the present invention, wound and forming at least one turn around the deformable object, is therefore designed and chosen so that it works only in its elastic range, thus offering very low resistance over the entire range. target measurement, thus avoiding creating resistance to expansion of the deformable object. For this purpose, it will suffice for the hybrid cable to be designed such that its maximum elongation capacity is greater than the maximum expansion factor of the deformable object to be measured; this is possible for expansion factors of the deformable object of up to 1: 3 or more.
Dans une des mises en oeuvre expérimentales sur un corps gonflable ayant une section au repos sensiblement circulaire, d’un diamètre de 200 mm, il a été constaté que l’incertitude sur la mesure de périmètre provient principalement de celle de l’unité de mesure 54 d’inductance. Ainsi, lorsque l’unité de mesure 54 est apte à fournir des mesures d’inductance d’une précision inférieure à 10 nanohenri, nous avons pu obtenir que chaque mesure de diamètre effectuée par l’appareil de mesure 50 a une précision inférieure à 100 micromètres. In one of the experimental implementations on an inflatable body having a section at rest that is substantially circular, with a diameter of 200 mm, it has been observed that the uncertainty on the perimeter measurement comes mainly from that of the measurement unit. 54 inductance. Thus, when the measurement unit 54 is able to provide inductance measurements with an accuracy of less than 10 nanohenri, we have been able to obtain that each diameter measurement carried out by the measuring device 50 has an accuracy of less than 100 micrometers.
Ces mesures sont répétables sans dégradation de la précision. Sur la courbe de la figure 5, une erreur de mesure de 10 nanohenri correspond à une erreur de mesure sur le périmètre de 225 micromètres, soit une erreur de mesure sur le diamètre de 75 micromètres. These measurements are repeatable without degradation of precision. On the curve of FIG. 5, a measurement error of 10 nanohenri corresponds to a measurement error on the perimeter of 225 micrometers, or a measurement error on the diameter of 75 micrometers.
Sans être liés par cette théorie, l’inventeur pense que les éléments suivants contribuent à cette excellente précision : Without being bound by this theory, the inventor believes that the following elements contribute to this excellent precision:
- le fait que le câble hybride puisse subir de nombreux cycles d’élongation/ rétraction, sans que l’ordonnancement du fil de haute ténacité, c’est-à-dire du fil conducteur, soit dégradé;- the fact that the hybrid cable can undergo many cycles of elongation / retraction, without the ordering of the high tenacity yarn, that is to say of the conductive yarn, being degraded;
- le fait que le câble hybride travaille dans sa zone de très faible résistance à l’élongation, où le fil conducteur n’est pas soumis à des contraintes mécaniques significatives ; - the fact that the hybrid cable works in its area of very low resistance to elongation, where the conductive wire is not subjected to significant mechanical stresses;
- le fait que l’inductance du câble hybride soit strictement fonction du périmètre du tore formé par le fil conducteur, qui suit très précisément le périmètre de l’objet déformable ;- the fact that the inductance of the hybrid cable is strictly a function of the perimeter of the torus formed by the conductive wire, which follows very precisely the perimeter of the deformable object;
- le fait que le diamètre du câble conducteur (ou la somme des diamètres du fil du premier type et du diamètre du fil du second type), est choisi très inférieur au diamètre de l’objet déformable ; - the fact that the diameter of the conductor cable (or the sum of the diameters of the wire of the first type and the diameter of the wire of the second type) is chosen to be much smaller than the diameter of the deformable object;
- le fait que les points de références soient fixes l’un par rapport à l’autre, afin d’éviter une inductance parasite variable, propre à la boucle formée par les bornes de l’unité de mesure elle-même (inductancemètre) ; - the fact that the reference points are fixed with respect to each other, in order to avoid a variable parasitic inductance, specific to the loop formed by the terminals of the measurement unit itself (inductance meter);
- le fait que la relation entre l’inductance et le périmètre reste linéaire quel que soit le nombre de tours du câble hybride, pour un faible nombre de tours du câble hybride autour de l’objet déformable, le nombre maximum de tours étant choisi tel que la distance longitudinale (le long de l’objet déformable), entre le premier et le dernier tour du câble hybride enroulé reste inférieure au diamètre au repos de l’objet déformable ; - the fact that the relationship between the inductance and the perimeter remains linear whatever the number of turns of the hybrid cable, for a low number of turns of the hybrid cable around the deformable object, the maximum number of turns being chosen as that the longitudinal distance (along the deformable object), between the first and the last turn of the wound hybrid cable remains less than the diameter at rest of the deformable object;
- le fait que la valeur de l’inductance mesurée aux points de référence 58 est indépendante du nombre de spires (du fil du second type autour du fil du premier type) par mètre linéaire de câble hybride. - the fact that the value of the inductance measured at the reference points 58 is independent of the number of turns (of the wire of the second type around the wire of the first type) per linear meter of hybrid cable.
L’appareil de mesure 50 est particulièrement simple à mettre en oeuvre, et ce sur toutes sortes d’objet déformable 22. The measuring device 50 is particularly easy to use, and this on all kinds of deformable object 22.
Même si cette mise en oeuvre n’est pas indispensable, les câbles hybrides peuvent aussi être montés sur une gaine élastique qui est ensuite enfilée autour de l’objet déformable. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire de solidariser les câbles hybrides et la gaine élastique par de la colle ou par couture. Although this implementation is not essential, the hybrid cables can also be mounted on an elastic sleeve which is then threaded around the deformable object. In this case, it is not necessary to secure the hybrid cables and the elastic sheath with glue or by stitching.
Plusieurs applications vont maintenant être décrites, en référence aux figures 9 àSeveral applications will now be described, with reference to Figures 9 to
12. 12.
Le dispositif de mesure 10 représenté sur la figure 9 est un dispositif de mesure dilatométrique ou un dispositif de mesure pressiométrique destiné à réaliser respectivement un essai dilatométrique ou un essai pressiométrique. Par exemple, le dispositif 10 un dispositif de mesure pressiométrique de type Ménard, conforme à la norme NFP 94-110-1 . The measuring device 10 shown in FIG. 9 is a dilatometric measuring device or a pressuremeter measuring device intended to respectively carry out a dilatometric test or a pressuremeter test. For example, the device 10 is a pressuremeter measuring device of the Ménard type, in accordance with standard NFP 94-110-1.
Le dispositif de mesure 10 comprend une sonde 20 destinée à être introduite dans un forage 18 longitudinal du sous-sol 15. Dans l’exemple de la figure 9, ladite sonde 20 comprend une cellule 22 déformable par injection de fluide, en forme de tube d’axe central longitudinal. La cellule déformable constitue un objet déformable au sens de la présente invention. The measuring device 10 comprises a probe 20 intended to be introduced into a longitudinal borehole 18 in the basement 15. In the example of FIG. 9, said probe 20 comprises a cell 22 which can be deformed by injection of fluid, in the form of a tube. longitudinal central axis. The deformable cell constitutes a deformable object within the meaning of the present invention.
La sonde est par exemple une sonde pressiométrique. The probe is for example a pressuremeter probe.
Pour cette application, les câbles hybrides peuvent être avantageusement recouvert d’une gaine de protection par exemple en élastomère afin d’éviter un contact directe avec le terrain. For this application, the hybrid cables can advantageously be covered with a protective sheath, for example made of elastomer, in order to avoid direct contact with the ground.
A titre d’exemple, le sous-sol 15 comprend une couche 28 d’un premier type de matériau comprise entre deux couches 26 d’un second type de matériau. For example, the basement 15 comprises a layer 28 of a first type of material between two layers 26 of a second type of material.
Par exemple, la sonde 20 du dispositif 10 selon l’invention est une sonde Ménard conforme à la norme NFP 91-110-1 , avantageusement une sonde FC 60 Francis COUR à gaine souple. For example, the probe 20 of the device 10 according to the invention is a Ménard probe conforming to the NFP 91-110-1 standard, advantageously an FC 60 Francis COUR probe with flexible sheath.
La sonde FC 60 Francis COUR est par exemple décrite dans les brevets FR 3 009 841 et FR 2 910 047 du Demandeur The FC 60 Francis COUR probe is for example described in patents FR 3 009 841 and FR 2 910 047 of the Applicant
Le dispositif 10 comprend également une unité de transfert 34 telle qu’une pompe, configurée pour introduire un fluide à l’intérieur de la cellule déformable 22. The device 10 also includes a transfer unit 34 such as a pump, configured to introduce a fluid inside the deformable cell 22.
Le fluide est typiquement un fluide incompressible, par exemple de l’eau. En variante, le fluide est un gaz. The fluid is typically an incompressible fluid, for example water. Alternatively, the fluid is a gas.
Le dispositif de mesure 10 selon l’invention comprend en outre l’appareil de mesure 50. Celui-ci est configuré pour mesurer une grandeur représentative du périmètre ou d’une variation du périmètre de l’objet déformable 22, ici la cellule déformable, à au moins une hauteur longitudinale prédéfinie de l’objet déformable 22. The measuring device 10 according to the invention further comprises the measuring device 50. The latter is configured to measure a quantity representative of the perimeter or of a variation in the perimeter of the deformable object 22, here the deformable cell, at at least one predefined longitudinal height of the deformable object 22.
Avantageusement, l’appareil de mesure 50 est configuré pour mesurer ladite grandeur représentative à différentes hauteurs longitudinales prédéfinies de l’objet déformable 22, ici la cellule déformable. Advantageously, the measuring device 50 is configured to measure said representative quantity at different predefined longitudinal heights of the deformable object 22, here the deformable cell.
Dans ce cas, l’appareil de mesure 50 comprend pour la ou chaque hauteur longitudinale prédéfinie, un câble hybride élastique 52 enroulé et formant au moins un tour autour de l’objet déformable 22 à ladite hauteur longitudinale prédéfinie. In this case, the measuring device 50 comprises for the or each predefined longitudinal height, an elastic hybrid cable 52 wound and forming at least one turn around the deformable object 22 at said predefined longitudinal height.
A titre d’exemple, l’appareil de mesure 50 de la figure 9 comprend deux câbles hybrides élastiques 52. By way of example, the measuring apparatus 50 of FIG. 9 comprises two elastic hybrid cables 52.
Selon d’autres variantes de réalisation, l’appareil de mesure 50 comprend trois ou quatre câbles hybrides élastiques 52, ou plus de quatre câbles 52. Les paires de points de référence 58 de chaque câble hybride élastique 52 sont connectées électriquement à l’unité de mesure 54 d’inductance. According to other variant embodiments, the measuring device 50 comprises three or four elastic hybrid cables 52, or more than four cables 52. The pairs of reference points 58 of each elastic hybrid cable 52 are electrically connected to the inductance measurement unit 54.
Chaque câble hybride élastique fait un certain nombre de tours autour de l’objet déformable, typiquement de 1 à 10, mais ce nombre pourrait dépasser 10. Each elastic hybrid cable makes a number of turns around the deformable object, typically 1 to 10, but this number could exceed 10.
Les conducteurs utilisés pour constituer les fils de second type peuvent aussi avantageusement être choisis tels qu’ils soient souples, par exemple des conducteurs multibrins émaillés. The conductors used to constitute the son of the second type can also advantageously be chosen such that they are flexible, for example enamelled stranded conductors.
Cette gaine est un manchon enfilé autour de la cellule déformable 22, et couvrant au moins tout le tronçon de la cellule sur lequel est plaqué la câble hybride. This sheath is a sleeve threaded around the deformable cell 22, and covering at least the entire section of the cell on which the hybrid cable is pressed.
Chaque câble hybride est raccordé à un boîtier électronique localisé à proximité de la sonde, qui mesure l’inductance de chaque fil conducteur simultanément ou avantageusement un par un, et transmet les valeurs d’inductance mesurées à la surface (via une liaison sans fil, via un câble électrique ou via une fibre optique). Les mesures sont affichées et/ou enregistrées à la surface. Each hybrid cable is connected to an electronic box located near the probe, which measures the inductance of each conductor wire simultaneously or advantageously one by one, and transmits the measured inductance values to the surface (via a wireless link, via an electric cable or via an optical fiber). The measurements are displayed and / or recorded on the surface.
La sonde peut être protégée par une gaine souple par exemple en élastomère (non représentée) évitant le contact direct des câbles hybrides avec le terrain, afin d’éviter de les endommager. The probe can be protected by a flexible sheath, for example made of elastomer (not shown) preventing direct contact of the hybrid cables with the ground, in order to avoid damaging them.
La sonde est aussi équipée d’un capteur de pression (non représenté) qui mesure la pression directement dans la cellule déformable ou dans la conduite qui permet d’alimenter cette cellule déformable à partir de la surface. Un système d’enregistrement et d’affichage permet alors de tracer la courbe liant la pression mesurée et le diamètre de la sonde sur chacun des niveaux. The probe is also equipped with a pressure sensor (not shown) which measures the pressure directly in the deformable cell or in the pipe which supplies this deformable cell from the surface. A recording and display system then makes it possible to plot the curve linking the measured pressure and the diameter of the probe on each of the levels.
Le fonctionnement d’un dispositif de mesure 10 dans l’exemple d’un essai par mise en pression du sous-sol va maintenant être décrit. The operation of a measuring device 10 in the example of a test by pressurizing the subsoil will now be described.
La sonde 20 est tout d’abord introduite dans un forage 18 du sous-sol 15 de sorte à positionner la sonde 20 à une profondeur définie (station de mesure). The probe 20 is first introduced into a borehole 18 in the basement 15 so as to position the probe 20 at a defined depth (measuring station).
Les essais pressiométriques ou dilatométriques sont typiquement réalisés à différentes profondeurs le long du forage 18. The pressuremeter or dilatometric tests are typically carried out at different depths along the borehole 18.
La cellule déformable 22 est mise sous pression par paliers de pression croissants en introduisant du fluide au moyen de l’unité de transfert 34. The deformable cell 22 is pressurized in increasing pressure steps by introducing fluid by means of the transfer unit 34.
La mise sous pression se fait par exemple par paliers croissants successifs. The pressurization is carried out for example by successive increasing stages.
La pression à l’intérieur de la cellule déformable 22 varie par exemple de 1 bar à 500 bars. The pressure inside the deformable cell 22 varies, for example, from 1 bar to 500 bars.
Le diamètre de la cellule déformable 22 varie en fonction du palier de pression et du type de matériau du sous-sol 15. L’élongation de chaque câble hybride élastique 52 de l’appareil de mesure 50 varie en fonction du périmètre de la cellule déformable 22 à la hauteur longitudinale prédéfinie dudit câble hybride élastique 52. L’inductance du fil 66 de haute ténacité varie en fonction du périmètre de la cellule déformable 22. The diameter of the deformable cell 22 varies depending on the pressure level and the type of material of the subsoil 15. The elongation of each elastic hybrid cable 52 of the measuring apparatus 50 varies as a function of the perimeter of the deformable cell 22 at the predefined longitudinal height of said elastic hybrid cable 52. The inductance of the high tenacity wire 66 varies as a function of the perimeter of the deformable cell 22.
Ensuite, l’unité de mesure 54 mesure l’inductance des fils 66 de haute ténacité de chaque câble hybride élastique 52 et la transmet à l’unité de calcul 60, puis l’unité de calcul 60 calcule la grandeur caractéristique pour le câble hybride élastique 52 respectif en fonction de l’inductance de son fil 66 de haute ténacité mesurée, par exemple via une droite caractéristique du câble hybride élastique 52. Next, the measurement unit 54 measures the inductance of the high tenacity wires 66 of each elastic hybrid cable 52 and transmits it to the computing unit 60, then the computing unit 60 calculates the characteristic quantity for the hybrid cable. elastic 52 as a function of the inductance of its high tenacity wire 66 measured, for example via a characteristic straight line of the elastic hybrid cable 52.
La relation entre l’inductance chacune des câbles hybrides et la grandeur caractéristique recherchée, qui a été établie préalablement par calibrage pour chacun des câbles hybrides, permet d’afficher en temps réel (et d’enregistrer si besoin) l’évolution du diamètre de la cellule déformable en chacun des niveaux de celle-ci au fur et à mesure de sa dilatation et de sa rétraction. The relationship between the inductance of each of the hybrid cables and the desired characteristic quantity, which has been established beforehand by calibration for each of the hybrid cables, makes it possible to display in real time (and to record if necessary) the evolution of the diameter of the cable. the deformable cell in each of its levels as it expands and retracts.
Les étapes décrites ci-dessus sont répétées successivement pour chaque palier de pression. The steps described above are repeated successively for each pressure stage.
Dans le cas de l’essai pressiométrique, une courbe pressiométrique, ou courbe d’expansion, est alors obtenue en reportant en abscisse la pression mesurée dans la cellule déformable 22 et en ordonnée la variation de diamètre au cours de l’essai pressiométrique. In the case of the pressuremeter test, a pressuremeter curve, or expansion curve, is then obtained by plotting the pressure measured in the deformable cell 22 on the abscissa and the variation in diameter during the pressuremeter test on the ordinate.
Cette courbe est ensuite analysée afin de déterminer les propriétés mécaniques du sous-sol 15. This curve is then analyzed in order to determine the mechanical properties of the subsoil 15.
Typiquement, la sonde 20 est alors déplacée verticalement dans le forage 18 pour être positionnée au niveau de la station de mesure suivante et les étapes du procédé sont réitérées. Typically, the probe 20 is then moved vertically in the borehole 18 to be positioned at the level of the next measuring station and the process steps are repeated.
Avantageusement, l’invention comprend une étape d’étalonnage de l’unité de calcul 60, préliminaire à l’introduction de la sonde 20 dans le forage 18. Lors de cette étape, l’unité de transfert 36 introduit du fluide du réservoir de fluide 30 à l’intérieur de la cellule déformable 22 jusqu’à ce que la cellule déformable 22 ait un diamètre prédéfini. L’unité de mesure 54 mesure alors l’inductance correspondante pour chaque câble hybride élastique 52. Advantageously, the invention comprises a step of calibrating the calculation unit 60, preliminary to the introduction of the probe 20 into the borehole 18. During this step, the transfer unit 36 introduces fluid from the storage tank. fluid 30 inside the deformable cell 22 until the deformable cell 22 has a predefined diameter. The measurement unit 54 then measures the corresponding inductance for each elastic hybrid cable 52.
Cette opération est effectuée pour différents paliers de diamètre. Pour chaque câble hybride élastique 52, une courbe d’une caractéristique dudit câble hybride élastique 52 est obtenue en reportant en abscisse la grandeur caractéristique, par exemple le diamètre de la cellule déformable 22, et en ordonnée l’inductance mesurée. Une telle courbe est représentée sur la figure 5. L’unité de calcul 60 effectue, par exemple, pour chaque câble hybride élastique 52, une régression linéaire afin d’obtenir la droite caractéristique dudit câble hybride élastique 52 permettant de calculer la grandeur caractéristique correspondante en fonction d’une inductance mesurée. This operation is carried out for different diameter bearings. For each elastic hybrid cable 52, a curve of a characteristic of said elastic hybrid cable 52 is obtained by plotting on the abscissa the characteristic quantity, for example the diameter of the deformable cell 22, and on the ordinate the measured inductance. Such a curve is represented in FIG. 5. The calculation unit 60 performs, for example, for each elastic hybrid cable 52, a linear regression in order to obtain the characteristic straight line of said. elastic hybrid cable 52 making it possible to calculate the corresponding characteristic quantity as a function of a measured inductance.
L’intérêt de mesurer une grandeur caractéristique telle que le diamètre de la sonde sur différent niveaux lors de son gonflement est de détecter un gonflement non homogène qui résulterait d’un sol hétérogène, avec des couches offrant des résistances différentes à différentes hauteurs. The advantage of measuring a characteristic quantity such as the diameter of the probe at different levels during its swelling is to detect inhomogeneous swelling that would result from a heterogeneous soil, with layers offering different resistances at different heights.
Les sondes actuellement commercialisés ne permettent pas de telles mesures à différents niveaux et sont donc susceptibles de se détériorer lors d’un gonflement dans un sol fortement hétérogène ou de donner une mesure erronée de la résistance du sol. The probes currently on the market do not allow such measurements at different levels and are therefore liable to deteriorate during swelling in a highly heterogeneous soil or to give an erroneous measurement of the resistance of the soil.
A titre d’exemple la sonde 20 de la figure 1 est positionnée à une profondeur où une des couches 26 et la couche 28 se superposent. La cellule déformable 22 de la sonde 20 comporte alors une partie en contact avec une des couches 26 et une autre partie en contact avec la couche 28. Un premier des deux câbles hybrides électriques 52 de l’appareil de mesure 50 est enroulé autour de la cellule déformable 22 au niveau de sa partie en contact avec la couche 26 et un deuxième des deux câbles hybrides électriques 52 est enroulé autour de la cellule déformable 22 au niveau de sa partie en contact avec la couche 28. For example, the probe 20 of Figure 1 is positioned at a depth where one of the layers 26 and the layer 28 overlap. The deformable cell 22 of the probe 20 then comprises a part in contact with one of the layers 26 and another part in contact with the layer 28. A first of the two hybrid electric cables 52 of the measuring device 50 is wound around the deformable cell 22 at its part in contact with layer 26 and a second of the two hybrid electric cables 52 is wound around deformable cell 22 at its part in contact with layer 28.
Sur l’exemple de la figure 1 , la partie de la cellule déformable 22 en contact avec la couche 26 a un diamètre plus faible que la partie de la cellule déformable 22 en contact avec la couche 28. L’inductance mesurée pour le premier des deux câbles hybrides électriques 52 sera alors plus faible que l’inductance mesurée pour le deuxième des deux câbles hybrides électriques 52, ce qui traduit des propriétés physiques différentes pour les couches 26 et 28. In the example of FIG. 1, the part of the deformable cell 22 in contact with the layer 26 has a smaller diameter than the part of the deformable cell 22 in contact with the layer 28. The inductance measured for the first of the two hybrid electric cables 52 will then be lower than the inductance measured for the second of the two hybrid electric cables 52, which reflects different physical properties for the layers 26 and 28.
On comprend alors qu’en augmentant le nombre de câbles hybrides élastiques 52 de l’appareil de mesure 50 répartis sur la cellule déformable 22, il est possible d’obtenir une meilleure connaissance des propriétés physique du sous-sol 15 en contact avec la cellule déformable 22, notamment lorsque le sous-sol 15 comprend plusieurs couches de type de matériau différents. It is then understood that by increasing the number of elastic hybrid cables 52 of the measuring device 50 distributed over the deformable cell 22, it is possible to obtain a better knowledge of the physical properties of the subsoil 15 in contact with the cell. deformable 22, in particular when the basement 15 comprises several layers of different type of material.
Ainsi, l’appareil de mesure 50 selon l’invention permet de mesurer lune grandeur caractéristique telle que le périmètre ou le diamètre de la cellule déformable 22 à différentes hauteurs longitudinales de façon précise et simple, cette grandeur caractéristique étant variable en fonction de la quantité de fluide introduite dans la cellule déformable 22. Thus, the measuring device 50 according to the invention makes it possible to measure a characteristic quantity such as the perimeter or the diameter of the deformable cell 22 at different longitudinal heights in a precise and simple manner, this characteristic quantity being variable as a function of the quantity. of fluid introduced into the deformable cell 22.
Enfin, l’appareil de mesure 50 selon l’invention permet d’obtenir des mesures de ladite grandeur caractéristique de la cellule déformable 22 sans avoir à le régler ou le repositionner entre différentes mesures. Un second exemple d’application de l’appareil de mesure 50 va maintenant être décrit, en référence à la figure 10. Finally, the measuring device 50 according to the invention makes it possible to obtain measurements of said characteristic quantity of the deformable cell 22 without having to adjust it or reposition it between different measurements. A second example of application of the measuring device 50 will now be described, with reference to FIG. 10.
Selon cet exemple, l’appareil de mesure 50 est utilisé dans le domaine de la pléthysmographie par inductance, pour mesurer le périmètre d’une partie du corps d’un individu 70 ou de tout autre être vivant. L’appareil de mesure 50 est par exemple utilisé pour mesurer un périmètre autour du torse de l’individu 70, comme représenté sur la figure 10. According to this example, the measuring apparatus 50 is used in the field of inductance plethysmography, to measure the perimeter of a part of the body of an individual 70 or of any other living being. The measuring device 50 is for example used to measure a perimeter around the torso of the individual 70, as shown in Figure 10.
Selon cet exemple d’utilisation, l’appareil de mesure 50 est tel que décrit précédemment. L’objet déformable 22 correspond à la partie du corps de l’individu 70. L’appareil de mesure 50 comprend alors au moins un câble hybride élastique 52 enroulé et formant au moins un tour autour du torse de l’individu 70 à au moins une hauteur prédéfinie. According to this example of use, the measuring device 50 is as described above. The deformable object 22 corresponds to the part of the body of the individual 70. The measuring device 50 then comprises at least one elastic hybrid cable 52 wound up and forming at least one turn around the torso of the individual 70 to at least a predefined height.
A titre d’exemple, l’appareil de mesure 50 de la figure 10 comprend deux câbles hybride élastiques 52. Par exemple, un des câbles hybrides élastiques 52 est placé au niveau de la cage thoracique de l’individu 70, et l’autre est placé au niveau de son abdomen. By way of example, the measuring apparatus 50 of FIG. 10 comprises two elastic hybrid cables 52. For example, one of the elastic hybrid cables 52 is placed at the level of the rib cage of the individual 70, and the other is placed at the level of his abdomen.
Lors d’une telle utilisation de l’appareil de mesure 50, l’unité de mesure 54 mesure l’inductance des fils 66 de haute ténacité de chaque câble hybride élastique 52 et la transmet à l’unité de calcul 60, puis l’unité de calcul 60 calcule le périmètre du torse de l’individu 70 au niveau de chaque câble hybride élastique 52 en utilisant l’inductance mesurée correspondante. When using the measuring device 50 in this way, the measuring unit 54 measures the inductance of the high tenacity wires 66 of each elastic hybrid cable 52 and transmits it to the computing unit 60, then the Calculation unit 60 calculates the perimeter of the torso of the individual 70 at each elastic hybrid cable 52 using the corresponding measured inductance.
En variante non représentée, l’appareil de mesure 50 est utilisé pour mesurer un périmètre d’un bras ou d’une jambe. In a variant not shown, the measuring apparatus 50 is used to measure a perimeter of an arm or a leg.
L’appareil de mesure 50 permet alors d’avoir un suivi temporel précis du périmètre d’une partie du corps d’un individu, sans avoir à le régler ou le repositionner entre différentes mesures. The measuring device 50 then makes it possible to have precise temporal monitoring of the perimeter of a part of an individual's body, without having to adjust it or reposition it between different measurements.
L’appareil de mesure 50 permet alors d’obtenir des mesures précises du périmètre d’une partie du corps d’un individu, et sur des plages de périmètre importantes, et pour des diamètres important. The measuring device 50 then makes it possible to obtain precise measurements of the perimeter of a part of an individual's body, and over large perimeter ranges, and for large diameters.
Un troisième exemple d’application de l’appareil de mesure 50 va maintenant être décrit, en référence à la figure 11 . A third example of application of the measuring device 50 will now be described, with reference to FIG. 11.
Selon cet exemple, l’appareil de mesure 50 est utilisé pour des mesures sur des essais de compression simple ou triaxiale d’un échantillon 105 de sol ou de roche, pour mesurer un périmètre de l’échantillon 105 de sol ou de roche. According to this example, the measuring apparatus 50 is used for measurements on single or triaxial compression tests of a sample 105 of soil or rock, to measure a perimeter of the sample 105 of soil or rock.
La figure 11 représente un dispositif de mesure par compression 100 de l’échantillon 105 triaxiale. FIG. 11 represents a device for measuring by compression 100 of the triaxial sample 105.
Le dispositif de mesure par compression 100 comprend une enceinte 110 apte à contenir un fluide 115, l’échantillon 105 étant positionné dans l’enceinte 110. Avantageusement, le dispositif de mesure par compression 100 comprend membrane 120 positionnée dans l’enceinte 110 et contenant l’échantillon 105. The compression measuring device 100 comprises an enclosure 110 capable of containing a fluid 115, the sample 105 being positioned in the enclosure 110. Advantageously, the compression measurement device 100 comprises a membrane 120 positioned in the enclosure 110 and containing the sample 105.
Le dispositif de mesure par compression 100 comprend, en outre, un piston 125 configuré pour exercer une force axiale sur l’échantillon 105 à une pression définie. The compression measuring device 100 further includes a piston 125 configured to exert an axial force on the sample 105 at a defined pressure.
Le dispositif de mesure par compression 100 comprend, en outre, un appareil de mesure 50 configuré pour mesurer le périmètre de l’échantillon 105. The compression measuring device 100 further comprises a measuring apparatus 50 configured to measure the perimeter of the sample 105.
Selon cet exemple d’utilisation, l’appareil de mesure 50 est tel que décrit précédemment. L’objet déformable 22 correspond à l’échantillon 105. L’appareil de mesure 50 comprend alors au moins un câble hybride élastique 52 enroulé et formant au moins un tour autour de l’échantillon 105 à au moins une hauteur prédéfinie. A titre exemple, il comprend trois câbles hybrides élastiques 52. According to this example of use, the measuring device 50 is as described above. The deformable object 22 corresponds to the sample 105. The measuring device 50 then comprises at least one elastic hybrid cable 52 wound and forming at least one turn around the sample 105 at at least a predefined height. By way of example, it comprises three elastic hybrid cables 52.
Lorsque le dispositif de mesure par compression 100 comprend une membrane 120, l’au moins un câble hybride élastique 52 est enroulé autour de ladite membrane 120. When the compression measuring device 100 comprises a membrane 120, at least one elastic hybrid cable 52 is wound around said membrane 120.
Pour soucis de clarté, sur la figure 11 seuls les câbles hybrides élastiques 52 de l’appareil de mesure 50 ont été représentés. For the sake of clarity, in Figure 11 only the elastic hybrid cables 52 of the measuring device 50 have been shown.
Avantageusement, l’échantillon 105 est de forme cylindrique, l’au moins un câble hybride élastique 52 étant enroulé autour de l’axe de l’échantillon 105. Advantageously, the sample 105 is cylindrical in shape, with at least one elastic hybrid cable 52 being wound around the axis of the sample 105.
L’enceinte 110 est, par exemple de forme cylindrique, l’axe de l’échantillon 105 étant alors aligné avec l’axe de l’enceinte 110, et le piston 125 est configuré pour exercer la force axiale suivant l’axe de l’échantillon 105. The enclosure 110 is, for example of cylindrical shape, the axis of the sample 105 then being aligned with the axis of the enclosure 110, and the piston 125 is configured to exert the axial force along the axis of the sample 105.
Les mesures de périmètre autour de l’échantillon 105 sont effectuées pour différents paliers de pression définie exercées par le piston 125 sur l’échantillon 105, afin d’obtenir une courbe pressiométrique de la compression de l’échantillon 105 en fonction de la pression définie exercée sur l’échantillon 105. Cette courbe est ensuite analysée afin de déterminer les propriétés mécaniques de l’échantillon 105. The perimeter measurements around the sample 105 are carried out for different levels of defined pressure exerted by the piston 125 on the sample 105, in order to obtain a pressuremeter curve of the compression of the sample 105 as a function of the defined pressure exerted on the sample 105. This curve is then analyzed in order to determine the mechanical properties of the sample 105.
Un quatrième exemple d’application de l’appareil de mesure 50 va maintenant être décrit, en référence à la figure 12. A fourth example of application of the measuring device 50 will now be described, with reference to FIG. 12.
Selon cet exemple l’appareil de mesure 50 est utilisé pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer 130 ou contrôler la dilatation dudit obturateur ou packer 130. According to this example, the measuring device 50 is used to measure the perimeter of an inflatable obturator or packer 130 or to control the expansion of said obturator or packer 130.
L’obturateur gonflable 130 a la même structure générale que la sonde pressiométrique 20 décrite plus haut. Il est typiquement utilisé dans le domaine pétrolier, géothermique ou géotechnique, pour obturer un puits ou un forage 28. The inflatable shutter 130 has the same general structure as the pressuremeter probe 20 described above. It is typically used in the petroleum, geothermal or geotechnical field, to plug a well or a borehole 28.
L’obturateur gonflable 130 comprend une cellule 132 déformable par injection de fluide, en forme de tube d’axe central longitudinal. La cellule déformable constitue un objet déformable au sens de la présente invention. L’appareil de mesure 50 est du type décrit ci-dessus. Il comprend au moins un câble hybride élastique 52 enroulé autour de l’obturateur gonflable 130. Typiquement, il comprend une pluralité de câbles hybrides élastiques 52 enroulés et formant au moins un tour autour de la cellule déformable 132, à différentes hauteurs longitudinales prédéfinies. The inflatable shutter 130 comprises a cell 132 which can be deformed by injection of fluid, in the form of a tube with a longitudinal central axis. The deformable cell constitutes a deformable object within the meaning of the present invention. The measuring device 50 is of the type described above. It comprises at least one elastic hybrid cable 52 wound around the inflatable obturator 130. Typically, it comprises a plurality of elastic hybrid cables 52 wound and forming at least one turn around the deformable cell 132, at different predefined longitudinal heights.
Le contrôle de la dilatation dudit obturateur gonflable ou packer sert notamment à prévenir un éclatement lié à une dilatation excessive dudit obturateur ou packer. The control of the expansion of said inflatable obturator or packer serves in particular to prevent bursting linked to excessive expansion of said obturator or packer.
L’invention porte également sur un procédé de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable 22, le procédé de mesure comprenant les étapes suivantes : The invention also relates to a method for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation in a perimeter of a deformable object 22, the measuring method comprising the following steps:
- agencement d’au moins un câble hybride élastique 52 enroulé de manière à former au moins un tour autour de l’objet déformable 22, le ou chaque câble hybride élastique 52 comprenant un fil d’un premier type 64 et un fil d’un second type 66, pour le ou chaque câble hybride élastique 52, le fil du premier type 64 présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type 66, le fil du second type 66 présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type 64, le fil du second type 66 comprenant un matériau conducteur, pour le ou chaque câble hybride élastique 52, le fil du second type 66, lorsque ledit câble hybride élastique 52 est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type 64,- Arrangement of at least one elastic hybrid cable 52 wound so as to form at least one turn around the deformable object 22, the or each elastic hybrid cable 52 comprising a wire of a first type 64 and a wire of a second type 66, for the or each elastic hybrid cord 52, the yarn of the first type 64 exhibiting a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type 66, the yarn of the second type 66 having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type 64, the yarn of the second type 66 comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable 52, the yarn of the second type 66, when said elastic hybrid cable 52 is at rest, being wound helically around the yarn of the first type 64,
- mesure de l’inductance du fil du second type 66 dudit câble hybride élastique 52 entre deux points de référence (58) dudit câble hybride élastique 52, - measurement of the inductance of the wire of the second type 66 of said elastic hybrid cable 52 between two reference points (58) of said elastic hybrid cable 52,
- calcul pour le ou chaque câble hybride élastique 52, de ladite grandeur représentative au niveau dudit câble hybride élastique 52, en utilisant l’inductance du fil du second type 66 dudit câble hybride élastique 52 mesurée. - calculation for the or each elastic hybrid cable 52, of said representative quantity at the level of said elastic hybrid cable 52, using the inductance of the wire of the second type 66 of said elastic hybrid cable 52 measured.
Le procédé est spécialement adapté pour être mis en oeuvre avec l’appareil de mesure décrit plus haut. Inversement, l’appareil de mesure est spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé. The method is specially adapted to be implemented with the measuring device described above. Conversely, the measuring device is specially designed for the implementation of the method.
Le procédé est applicable notamment aux quatre cas d’application décrit plus haut : mesure par mise en pression du sous-sol, mesure du périmètre d’un obturateur gonflable ou packer, pléthysmographie par inductance, essais de compression simple ou triaxiale d’un échantillon de sol ou de roche. The method is applicable in particular to the four application cases described above: measurement by pressurizing the subsoil, measurement of the perimeter of an inflatable or packer shutter, inductance plethysmography, simple or triaxial compression tests of a sample. soil or rock.
La grandeur caractéristique mesurée est comme décrit plus haut. The characteristic quantity measured is as described above.
Le câble hybride élastique est comme décrit plus haut. The elastic hybrid cable is as described above.
Notamment, le fil du premier type présente un diamètre au repos cpe et le fil du second type présente un diamètre fk tels que (fe+fk) < Rb / (10 * tt), Pe étant le périmètre au repos de l’objet déformable au niveau du ou de chaque câble hybride élastique 52. In particular, the wire of the first type has a diameter at rest cp e and the wire of the second type has a diameter fk such that (f e + fk) <Rb / (10 * tt), Pe being the perimeter at rest of the object deformable at the or each elastic hybrid cable 52.
La mesure d’inductance est effectuée comme décrit plus haut. L’objet déformable est comme décrit plus haut. The inductance measurement is carried out as described above. The deformable object is as described above.
Notamment, quand l’objet déformable 22 comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique 52, ladite grandeur caractéristique étant calculée à l’étape de calcul pour le câble hybride élastique 52 en utilisant une relation linéaire entre l’inductance mesurée par l’unité de mesure 54 et ladite grandeur caractéristique. In particular, when the deformable object 22 comprises a cross section of substantially circular shape at the or each elastic hybrid cable 52, said characteristic quantity being calculated at the step of calculating for the elastic hybrid cable 52 using a linear relationship between inductance measured by measurement unit 54 and said characteristic quantity.
Cette relation linéaire est comme décrit plus haut. This linear relationship is as described above.
Avantageusement, pour le ou chaque câble hybride élastique 52, chaque point de référence 58 dudit câble hybride élastique est maintenu à une position fixe sur l’objet déformable 22. Advantageously, for the or each elastic hybrid cable 52, each reference point 58 of said elastic hybrid cable is maintained at a fixed position on the deformable object 22.

Claims

REVENDICATIONS
1 Appareil (50) de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable (22), l’appareil (50) de mesure comprenant une unité de mesure d’inductance (54), caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un câble hybride élastique (52) enroulé et agencé pour former au moins un tour autour de l’objet déformable (22), le ou chaque câble hybride élastique (52) comprenant un fil d’un premier type (64) et un fil d’un second type (66), pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le fil du premier type (64) présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type (66), le fil du second type (66) présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type (64), le fil du second type (66) comprenant un matériau conducteur, pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le fil du second type (66), lorsque ledit câble hybride élastique (52) est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type (64), l’unité de mesure (54) comprenant pour le ou chaque câble hybride élastique (52) une paire de bornes de mesure (56) connectées électriquement à deux points de référence (58) dudit câble hybride élastique (52) et étant apte à mesurer l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) entre les deux points de référence (58) dudit câble hybride élastique (52), l’appareil comprenant en outre une unité de calcul (60) connectée électriquement à l’unité de mesure (54) et configurée pour calculer pour le ou chaque câble hybride élastique (52), ladite grandeur représentative autour dudit câble hybride élastique (52), en utilisant l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) mesurée. 1 Apparatus (50) for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation in a perimeter of a deformable object (22), the measuring apparatus (50) comprising an inductance measurement unit (54), characterized in that it further comprises at least one elastic hybrid cable (52) wound and arranged to form at least one turn around the deformable object (22), the or each elastic hybrid cable (52) comprising a yarn of a first type (64) and a yarn of a second type (66), for the or each elastic hybrid cable (52), the yarn of the first type (64) having a lower degree of tenacity than that yarn of the second type (66), the yarn of the second type (66) having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type (64), the yarn of the second type (66) comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable (52), the yarn of the second type (66), when said elastic hybrid cable (52) is at rest, being wound helically around the yarn of the first type (64), the measuring unit (54) comprising for the or each elastic hybrid cable (52) a pair of measuring terminals (56) electrically connected to two reference points (58) of said elastic hybrid cable (52) and being adapted to measure the inductance of the wire of the second type (66) of said elastic hybrid cable (52) between the two reference points (58) of said elastic hybrid cable (52), the apparatus further comprising a calculation unit ( 60) electrically connected to the measurement unit (54) and configured to calculate for the or each elastic hybrid cable (52), said representative quantity around said elastic hybrid cable (52), using the inductance of the wire of the second type (66) of said elastic hybrid cable (52) measured.
2.- Appareil (50) selon la revendication 2, dans lequel l’objet déformable (22) comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique (52), l’unité de calcul (60) est configurée pour calculer ladite grandeur caractéristique pour un câble hybride élastique (52) en utilisant une relation linéaire entre l’inductance mesurée par l’unité de mesure (54) et ladite grandeur caractéristique. 2.- Apparatus (50) according to claim 2, wherein the deformable object (22) comprises a cross section of substantially circular shape at the or each elastic hybrid cable (52), the computing unit (60) is configured to calculate said characteristic quantity for an elastic hybrid cable (52) using a linear relationship between the inductance measured by the measurement unit (54) and said characteristic quantity.
3.- Appareil (50) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, en pleine élongation, le câble hybride (52) est dans une configuration où le fil du premier type (64) est enroulé en hélice autour du fil du second type (66) avec un nombre de spires par mètre linéaire du câble hybride (52) compris entre nsE -15% et nsE +15%. nsE étant déterminé en fonction du diamètre du fil du premier type (64), du diamètre du fil du second type (66) et d’un taux d’élongation maximale prédéterminé, à partir de la formule suivante : 3.- Apparatus (50) according to claim 1 or 2, wherein, at full elongation, the hybrid cable (52) is in a configuration where the wire of the first type (64) is wound helically around the wire of the second type. (66) with a number of turns per linear meter of the hybrid cable (52) between n sE -15% and n sE + 15%. n sE being determined according to the diameter of the wire of the first type (64), the diameter of the wire of the second type (66) and a predetermined maximum elongation rate, from the following formula:
1000 .JK„ x (k^ + 200) n. - - -Forrotffe {F1 )f p(y, + yk + 100 dans laquelle cpe est le diamètre en mm du fil du premier type (64) au repos, fk est le diamètre en mm du fil du second type (66), et Kmax est le taux d’élongation maximale prédéterminé, exprimé en pourcent. 1000 .J K „x (k ^ + 200) n. - - -Forrotffe {F1) fp (y, + y k + 100 in which cp e is the diameter in mm of the wire of the first type (64) at rest, fk is the diameter in mm of the wire of the second type (66) , and K ma x is the predetermined maximum elongation rate, expressed in percent.
4.- Appareil (50) selon la revendication 3, dans lequel le fil du premier type (64) est tordu sur lui-même avec un nombre spécifique de spires propres, les spires propres s’enroulant en sens inverse des spires de l’hélice formée par le fil du premier type (64) autour du fil du second type (66), le nombre de spires propres par mètre linéaire du câble hybride au taux d’élongation maximal étant compris entre nsE et 3 x nsE, de préférence entre nsE et 2 x nsE.. 4.- Apparatus (50) according to claim 3, wherein the wire of the first type (64) is twisted on itself with a specific number of clean turns, the clean turns winding in the opposite direction of the turns of the. helix formed by the wire of the first type (64) around the wire of the second type (66), the number of clean turns per linear meter of the hybrid cable at the maximum elongation rate being between n sE and 3 xn sE, preferably between n sE and 2 xn sE. .
5.- Appareil (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque mesure a une précision inférieure à 0,1% 5.- Apparatus (50) according to any preceding claim, wherein each measurement has an accuracy of less than 0.1%
6.- Appareil (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour le ou chaque câble hybride élastique (52), les points de référence (58) dudit câble hybride élastique sont fixes l’un par rapport à l’autre. 6. Apparatus (50) according to any preceding claim, wherein, for the or each elastic hybrid cable (52), the reference points (58) of said elastic hybrid cable are fixed with respect to one another. 'other.
7.- Procédé de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre d’un objet déformable (22), le procédé de mesure comprenant les étapes suivantes : 7.- Method for measuring a quantity representative of a perimeter or a variation of a perimeter of a deformable object (22), the measuring method comprising the following steps:
- agencement d’au moins un câble hybride élastique (52) enroulé de manière à former au moins un tour autour de l’objet déformable (22), le ou chaque câble hybride élastique (52) comprenant un fil d’un premier type (64) et un fil d’un second type (66), pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le fil du premier type (64) présentant un degré de ténacité inférieur à celui du fil du second type (66), le fil du second type (66) présentant un degré d’élasticité inférieur à celui du fil du premier type (64), le fil du second type (66) comprenant un matériau conducteur, pour le ou chaque câble hybride élastique (52), le fil du second type (66), lorsque ledit câble hybride élastique (52) est au repos, étant enroulé en hélice autour du fil du premier type (64), - Arrangement of at least one elastic hybrid cable (52) wound so as to form at least one turn around the deformable object (22), the or each elastic hybrid cable (52) comprising a wire of a first type ( 64) and a yarn of a second type (66), for the or each elastic hybrid cable (52), the yarn of the first type (64) having a lower degree of tenacity than that of the yarn of the second type (66), the yarn of the second type (66) having a lower degree of elasticity than that of the yarn of the first type (64), the yarn of the second type (66) comprising a conductive material, for the or each elastic hybrid cable (52), the yarn of the second type (66), when said elastic hybrid cable (52) is at rest, being wound helically around the yarn of the first type (64),
- mesure de l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) entre deux points de référence (58) dudit câble hybride élastique (52), - calcul pour le ou chaque câble hybride élastique (52), de ladite grandeur représentative au niveau dudit câble hybride élastique (52), en utilisant l’inductance du fil du second type (66) dudit câble hybride élastique (52) mesurée. - measurement of the inductance of the wire of the second type (66) of said elastic hybrid cable (52) between two reference points (58) of said elastic hybrid cable (52), - Calculation for the or each elastic hybrid cable (52), of said representative quantity at the level of said elastic hybrid cable (52), using the inductance of the wire of the second type (66) of said elastic hybrid cable (52) measured.
8.- Procédé de mesure selon la revendication 7, dans lequel l’objet déformable (22) comprend une section transversale de forme sensiblement circulaire au niveau du ou de chaque câble hybride élastique (52), ladite grandeur caractéristique étant calculée à l’étape de calcul pour le câble hybride élastique (52) en utilisant une relation linéaire entre l’inductance mesurée par l’unité de mesure (54) et ladite grandeur caractéristique. 8. A measurement method according to claim 7, wherein the deformable object (22) comprises a cross section of substantially circular shape at the or each elastic hybrid cable (52), said characteristic quantity being calculated in step calculation for the elastic hybrid cable (52) using a linear relationship between the inductance measured by the measurement unit (54) and said characteristic quantity.
9.- Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel, pour le ou chaque câble hybride élastique (52), chaque point de référence (58) dudit câble hybride élastique est maintenu à une position fixe sur l’objet déformable (22). 9. A method according to any one of claims 7 or 8, wherein, for the or each elastic hybrid cable (52), each reference point (58) of said elastic hybrid cable is maintained at a fixed position on the object. deformable (22).
10.- Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le fil du premier type présente un diamètre au repos cpe et le fil du second type présente un diamètre fk , l’objet déformable présente un périmètre au repos Pe au niveau du ou de chaque câble hybride élastique (52), tels que (fq + fk) < Pe / (10 * p) 10. A method according to any one of claims 7 to 9, wherein the wire of the first type has a diameter at rest cp e and the wire of the second type has a diameter fk, the deformable object has a perimeter at rest Pe at the level of the or each elastic hybrid cable (52), such that (f q + fk) <Pe / (10 * p)
11 .- Dispositif (10) de mesure par mise en pression du sous-sol (15) comprenant : 11 .- Device (10) for measuring by pressurizing the subsoil (15) comprising:
- au moins une sonde (20) destinée à être introduite dans un forage (18) du sous-sol (15), ladite sonde (20) comprenant une cellule déformable, et - at least one probe (20) intended to be introduced into a borehole (18) of the subsoil (15), said probe (20) comprising a deformable cell, and
- une unité de transfert (34) configurée pour introduire un fluide à l’intérieur de la cellule déformable, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un appareil (50) de mesure d’une grandeur représentative d’un périmètre ou d’une variation d’un périmètre de la cellule déformable, l’appareil (50) de mesure étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé et formant au moins un tour autour de la cellule déformable de la sonde pressiométrique (20). - a transfer unit (34) configured to introduce a fluid inside the deformable cell, characterized in that it further comprises an apparatus (50) for measuring a quantity representative of a perimeter or of a variation of a perimeter of the deformable cell, the measuring device (50) being according to any one of claims 1 to 6, the or each elastic hybrid cable (52) of the measuring device (50) being wound and forming at least one turn around the deformable cell of the pressuremeter probe (20).
12.- Utilisation d’un appareil (50) de mesure dans le domaine de la pléthysmographie par inductance pour mesurer le périmètre d’une partie du corps d’un individu (70) ou d’un être vivant ou d’une variation du périmètre de ladite partie du corps (70), caractérisé en ce que l’appareil (50) de mesure est selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé et formant au moins un tour autour de ladite partie du corps, ladite partie du corps étant par exemple le torse ou l’abdomen. 12.- Use of a measuring device (50) in the field of inductance plethysmography to measure the perimeter of a part of the body of an individual (70) or of a living being or of a variation of the perimeter of said body part (70), characterized in that the measuring apparatus (50) is according to any one of claims 1 to 6, the or each elastic hybrid cable (52) of the apparatus (50) measuring device being wound and forming at least a turn around said part of the body, said part of the body being for example the torso or the abdomen.
13.- Utilisation d’un appareil (50) de mesure pour mesurer le périmètre d’un obturateur gonflable ou packer (130) ou contrôler la dilatation dudit obturateur ou packer (130), caractérisé en ce que l’appareil (50) de mesure est selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le ou chaque câble hybride élastique (52) de l’appareil (50) de mesure étant enroulé et formant au moins un tour autour du dit obturateur ou dudit packer (130). 13.- Use of a measuring device (50) for measuring the perimeter of an inflatable obturator or packer (130) or controlling the expansion of said obturator or packer (130), characterized in that the device (50) of The measurement is according to any one of claims 1 to 6, the or each elastic hybrid cable (52) of the measuring apparatus (50) being wound and forming at least one turn around said shutter or said packer (130).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7011775B2 (en) * 2017-12-18 2022-01-27 日立金属株式会社 Pressure-sensitive sensor manufacturing method and pressure-sensitive sensor manufacturing equipment

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3560845A (en) * 1965-05-03 1971-02-02 Harold D Goldberg Measuring devices
GB1596298A (en) 1977-04-07 1981-08-26 Morgan Ltd P K Method of and apparatus for detecting or measuring changes in the cross-sectional area of a non-magnetic object
FR2746920B1 (en) * 1996-04-01 1998-05-07 Inst Francais Du Petrole TRIAXIAL CONSTRAINT TESTING DEVICE ON A ROCK SAMPLE
US5913830A (en) 1997-08-20 1999-06-22 Respironics, Inc. Respiratory inductive plethysmography sensor
FR2910047B1 (en) 2006-12-18 2015-02-20 Francis Cour INFLATABLE SLEEVE WITH CONTROLLED DEFORMATION, METHOD OF MANUFACTURE, AND APPLICATION TO PRESSIOMETRY
JP5406662B2 (en) * 2009-10-23 2014-02-05 旭化成せんい株式会社 Sensing member and sensor including the sensing member
FR2986013B1 (en) 2012-01-24 2015-02-13 Calyf ELASTIC HYBRID CABLE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A CABLE
FR3009841B1 (en) 2013-08-20 2015-09-18 Calyf INFLATABLE SLEEVE WITH CONTROLLED EXPANSION
FR3034805B1 (en) * 2015-04-10 2019-06-14 Calyf DRILLING METHOD, METHOD OF MAKING A PRESSIOMETRIC TEST, CORRESPONDING ASSEMBLY
US10036247B2 (en) * 2015-11-16 2018-07-31 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole fiber optic measurement of packers during fluid injection operations

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