FR2491213A1 - Stress and strain measuring appts. for e.g. food sample - has electronically controlled mobile assembly driven by linear motor providing strain which is measured as function of time - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les rhéomètres et, en particulier, la mesure dans le temps de la déformation d'échantillons soumis à des contraintes diverses, principalement pour des corps non linéaires. The present invention relates to rheometers and, in particular, the measurement over time of the deformation of samples subjected to various stresses, mainly for non-linear bodies.
Des phénomènes courants comme la gélification, la solidifi ae cation et la viscoélasticiti/nombreux produits alimentaires sont encore mal connus et nécessitent un grand nombre d'essais dans des conditions de mesure très diverses et souvent délicates. Common phenomena such as gelation, solidification and viscoelasticity / many food products are still poorly understood and require a large number of tests under very diverse and often delicate measurement conditions.
Un type connu de rhéomètre a donné des résultats satisfai- sants pour l'étude de la viande mais il ne permet d'appliquer que des forces relativement importantes sur les échantillons étudiés qui ne conviennent pas pour l'analyse de corps plus complexes. Dans certains cas, il peut en effet être nécessaire d'étudier un corps soumis à des forces relativement faibles ou qui varient rapidement dans le temps, dans des plages étendues. A known type of rheometer has given satisfactory results for the study of meat, but it allows only relatively large forces to be applied to the samples studied which are not suitable for the analysis of more complex bodies. In certain cases, it may indeed be necessary to study a body subjected to relatively weak forces or which vary rapidly in time, within wide ranges.
I1 peut être intéressant, dans certains cas, de pouvoir suivre l'évolution complète dans le temps d'un corps soumis à des contraintes, pour suivre, en particulier, les régies transitoires. on peut vouloir aussi soumettre un corps à des contraintes diverses telles que le poinçonnage, le cisaillement, la compression, l'extrusion, l'étirement. I1 can be interesting, in certain cases, to be able to follow the complete evolution in time of a body subjected to constraints, to follow, in particular, the transient rules. we may also want to subject a body to various stresses such as punching, shearing, compression, extrusion, stretching.
Dans les rhéomètres classiques, le mécanisme permettant d'exercer ces contraintes est souvent soumis à des jeux, à des frottements qui rendent les mesures peu précises et non rapides. En outre, un réglage manuel demande du temps et ne perm t-peF de faire certaines mesures en dynamique comme il est souhaitable pour des corps non linéaires ou évoluant avec le temps. Ils ne permettent pas non plus de tenir compte de façon précise des forces parasites (inerties, frottements). In conventional rheometers, the mechanism enabling these stresses to be exerted is often subjected to play, to friction which makes the measurements imprecise and not rapid. In addition, a manual adjustment requires time and does not allow t-peF to make certain measurements in dynamics as it is desirable for nonlinear bodies or evolving with time. They also do not allow precise account to be taken of parasitic forces (inertia, friction).
Un objet de la présente invention est un rhéomètre permettant de soumettre un échantillon à des sollicitations mécaniques de forme et d'amplitude diverses. An object of the present invention is a rheometer enabling a sample to be subjected to mechanical stresses of various shape and amplitude.
Un autre objet de l'invention est un rhéomètre permettant de suivre de façon fiable l'évolution complète d'un corps soumis à des contraintes déterminées. Another object of the invention is a rheometer making it possible to reliably follow the complete evolution of a body subjected to determined stresses.
Un autre objet de l'invention est un rhéomètre permettant d'effectuer des mesures dans des conditions quasi-statiques avec de grandes dynamiques en force et en déplacement, ainsi que dans des conditions dynamiques rapides. Another object of the invention is a rheometer making it possible to carry out measurements under quasi-static conditions with large dynamics in force and in displacement, as well as in rapid dynamic conditions.
Un autre objet de l'invention est un rhéomètre permettant d'effectuer des mesures rapides, précises et simples à partir de contraintes "riches" en informations, particulièrement applicables à des corps non linéaires. Another object of the invention is a rheometer making it possible to carry out rapid, precise and simple measurements from constraints "rich" in information, particularly applicable to non-linear bodies.
Un autre objet de l'invention est un rhéomètre permettant de compenser les forces parasites dues à des inerties et à des frottements de la partie mécanique de l'appareil. Another object of the invention is a rheometer to compensate for parasitic forces due to inertia and friction of the mechanical part of the device.
On notera aussi que dans les rhéomètres classiques, la force exercée par le mobile en mouvement qui imprime une déformation à l'échantillon étudié est mesurée par un dispositif spécial de détection ou capteur de force. Pour des raisons de commodité, ce capteur pourrait être placé, non sur le mécanisme de déformation, mais sur le plateau supportant l'échantillon. En effet, en plaçant le capteur sur le mécanisme de déformation, il se pose des problèmes délicats à résoudre. Etant donné.que le capteur se déplace avec le mécanisme, son volume et sa masse doivent être faibles, son raccordement électrique et mécanique aisé, sa tenue aux vibrations importantes. It will also be noted that in conventional rheometers, the force exerted by the moving mobile which imparts a deformation to the sample studied is measured by a special detection device or force sensor. For reasons of convenience, this sensor could be placed, not on the deformation mechanism, but on the plate supporting the sample. Indeed, by placing the sensor on the deformation mechanism, there are delicate problems to be solved. Given that the sensor moves with the mechanism, its volume and mass must be low, its electrical and mechanical connection easy, its resistance to significant vibrations.
Par ailleurs, les mesures fournies par le capteur sont entachées d'erreurs dues à la masse des accessoires qui lui sont raccordés.In addition, the measurements provided by the sensor are marred by errors due to the mass of the accessories connected to it.
I1 est donc nécessaire de prévoir un circuit électronique de compensation. Mais si on place le capteur de force sur le plateau, on n'obtient qu'une valeur approximative de la force. On sait en effet que lorsqu'un corps se déforme sous l'effet d'une force, les caractéristiques de cette dernière ne sont pas transmises intégralement par le corps (seule la quantité de mouvement est conservée) ; d'où la nécessité de mesurer la force à l'endroit où elle est appliquée. It is therefore necessary to provide an electronic compensation circuit. But if you place the force sensor on the pan, you only get an approximate value of the force. We know indeed that when a body is deformed under the effect of a force, the characteristics of the latter are not fully transmitted by the body (only the amount of movement is preserved); hence the need to measure the force where it is applied.
Un autre objet de la présente invention est un rhéomètre permettant de mesurer la force exercée sur un échantillon à l'endroit même où elle est exercée sans avoir recours à un capteur spécifique
Un autre objet de l'invention est un rhéomètre permettant d'exercer une force sur un échantillon par un moyen qui limite les jeux, les inerties, les frottements et les usures de la partie mécanique de l'appareil.Another object of the present invention is a rheometer making it possible to measure the force exerted on a sample at the very place where it is exerted without using a specific sensor
Another object of the invention is a rheometer making it possible to exert a force on a sample by a means which limits the clearances, inertias, friction and wear of the mechanical part of the device.
Selon la présente invention, un rhéomètre pour mesurer la déformation et la contrainte imposées à un échantillon est cpractérisé en ce qu'il comprend
1) un b8ti dans lequel est placé l'échantillon et qui comporte un moyen de positionnement de l'échantillon et un ensemble mobile comprenant
- un mobile et un moyen de guidage associé pour soumettre l'échantillon à une force déterminée,
- un moyen assurant la suspension et la mise en mouvement linéaire du mobile et permettant une mesure directe de la force exercée par ce mobile sur l'échantillon,
- un capteur de déplacement du mobile ;;
2) un dispositif électronique conçu pour piloter automatique- ment l'ensemble mobile et pour mesurer la contrainte et la déformation de l'échantillon en fonction du temps pendant lequel la force est exercée, ce dispositif comprenant
- un circuit d'asservissement de position du mobile,
- un circuit d'asservissement de force exercée par le mobile sur l'échantillon,
- un moyen de commutation automatique pour faire fonctionner alternativement les deux circuits d'asservissement,
- un moyen pour faire varier de façon déterminée la force exercée et la position en fonction du temps,
- au moins un moyen pour enregistrer les valeurs de contrainte et de déformation de l'échantillon soumis à ladite force en fonction du temps.According to the present invention, a rheometer for measuring the deformation and the stress imposed on a sample is characterized in that it comprises
1) a b8ti in which the sample is placed and which comprises a means for positioning the sample and a mobile assembly comprising
- a mobile and an associated guide means for subjecting the sample to a determined force,
a means ensuring the suspension and the linear movement of the mobile and allowing a direct measurement of the force exerted by this mobile on the sample,
- a mobile displacement sensor;
2) an electronic device designed to automatically control the mobile assembly and to measure the stress and the deformation of the sample as a function of the time during which the force is exerted, this device comprising
- a mobile position control circuit,
- a force control circuit exerted by the mobile on the sample,
- an automatic switching means for alternately operating the two control circuits,
a means for varying the force exerted and the position as a function of time in a determined manner,
- at least one means for recording the stress and strain values of the sample subjected to said force as a function of time.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
Figure 1 est un schéma de principe d'un bâti d'un rhéomètre selon la présente invention,
Figure 1-1 est un schéma de principe d'un autre bâti selon l'invention,
Figure 2 est un schéma fonctionnel d'un dispositif électronique d'un rhéomètre selon la présente invention,
Figures 3a, 3b et 3c sont une représentation graphique d'exemples d'enregistrements obtenus par le rhéomètre des Figures 1 et 2 pour des contraintes "riches" imposées à un échantillon.Other characteristics and advantages of the present invention will be highlighted in the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a block diagram of a frame of a rheometer according to the present invention,
Figure 1-1 is a block diagram of another frame according to the invention,
FIG. 2 is a functional diagram of an electronic device of a rheometer according to the present invention,
Figures 3a, 3b and 3c are a graphical representation of examples of records obtained by the rheometer of Figures 1 and 2 for "rich" constraints imposed on a sample.
Sur la Figure 1, on a représenté de façon schématique l'ensemble du bâti 10 dans lequel un porte-échantillon 11 supporte l'échantillon 12 à étudier. Un mobile 13 dont la forme est adaptée (comme le porte-échantillon 11) à liétude déterminée qui doit être faite sur l'échantillon et au type de contrainte que l'on désire faire subir à celui-ci (poinçonnage, cisaillement, compression, etc...), est suspendu au bout d'une tige rigide 14 qui lui transmet le mouvement pour se déplacer conformément à la commande du dispositif électronique de la Figure 2. L'autre extrémité de la tige 14 est reliée à un chariot de guidage 15 qui se compose, dans l'exemple de réalisation préféré de la présente invention, d'une cage prismatique triangulaire rigide et ultra légère comportant des roulements miniatures disposés aux sommets des triangles équilatéraux, le guidage étant assuré par trois rails verticaux à 1200, parallèles aux ar8tes du prisme dont l'un, réglable, assure le centrage rigoureux des éléments mobiles avec le minimum de frottement. In Figure 1, there is shown schematically the entire frame 10 in which a sample holder 11 supports the sample 12 to be studied. A mobile 13 whose shape is adapted (like the sample holder 11) to the determined study which must be made on the sample and to the type of stress which it is desired to subject to it (punching, shearing, compression, etc ...), is suspended at the end of a rigid rod 14 which transmits the movement to it to move in accordance with the control of the electronic device of Figure 2. The other end of the rod 14 is connected to a carriage guide 15 which consists, in the preferred embodiment of the present invention, of a rigid and ultra-light triangular prismatic cage comprising miniature bearings arranged at the tops of the equilateral triangles, the guide being provided by three vertical rails at 1200, parallel to the ar8tes of the prism, one of which, adjustable, ensures rigorous centering of the mobile elements with the minimum of friction.
Un deuxième système de guidage représenté sur la Figure 1-1 pourrait consister < à l'inverse de ce qui a été décrit) en une simple tige 100 de faible poids réalisée en matériel non magnétique. Cette tige serait guidée par trois roulements miniatures fixes 101 disposés à 1200 à la partie supérieure de la tige, et par trois autres roulements 102 à la partie inférieure. (Voir schéma ci-joint). Le chariot de guidage 15 est solidaire d'un moteur électromagnétique linéaire 16 qui assure la mise en mouvement du mobile imprimant la déformation à l'échantillon.A second guidance system shown in Figure 1-1 could consist <unlike what has been described) of a simple rod 100 of low weight made of non-magnetic material. This rod would be guided by three fixed miniature bearings 101 arranged at 1200 at the top of the rod, and by three other bearings 102 at the bottom. (See attached diagram). The guide carriage 15 is integral with a linear electromagnetic motor 16 which ensures the setting in motion of the moving body imparting the deformation to the sample.
L déplacement axial du mobile est mesuré à l'aide dlun cap- teur de déplacement 17 qui est constitué sur la Figure 1 par un transformateur différentiel à noyou 18 coulissant, sans contact, selon l'axe principal XX' suivant lequel le centrage du mobile est également réalisé par le chariot de guidage. Le transformateur différentiel 18 est relié au dispositif électronique 20, représenté sur la Figure 2, qui délivre une tension proportionnelle à la position du noyou et donc à celle du mobile 13 solidaire de l'ensemble moteur-capteur 16, 17. The axial displacement of the mobile is measured using a displacement sensor 17 which is constituted in FIG. 1 by a differential transformer with sliding or contactless core 18 along the main axis XX 'along which the centering of the mobile is also achieved by the guide carriage. The differential transformer 18 is connected to the electronic device 20, shown in FIG. 2, which delivers a voltage proportional to the position of the core and therefore to that of the mobile 13 secured to the motor-sensor assembly 16, 17.
Le guidage du chariot par trois rails verticaux sur lesquels peuvent prendre appui les roulements du chariot, ne constitue en fait qu'un système de sécurité limitant les déplacements radiaux de l'ensemble mobile dus essentiellement aux manipulations accidentelles du mobile et aux réactions du produit étudié. C'est le moteur lui-même, quand il est mis sous tension, qui assure la sustentation et le centroge de l'ensemble des parties mécaniques solidaires. Le moteur 16 se comporte en outre comme un moteur-balance électromagnétique qui permet de connaître la valeur de la force à l'endroit où elle est exercée par le mobile, cette force étont proportionnelle au courant électrique traversant le bobinage du moteur.Ce type de moteur-balance permet de cumuler les avantages du moteur linéaire (absence de jeu axial) et de la balance électromagnétique (sensibilité). De réalisation simple et de faible coût, ce moteur présente aussi l'avantage d'éviter l'endommagement des parties mécaniques de l'appareil par des frottements. The guidance of the carriage by three vertical rails on which the bearings of the carriage can bear, in fact constitutes only a safety system limiting the radial displacements of the mobile assembly due essentially to accidental handling of the mobile and to the reactions of the product studied . It is the motor itself, when it is energized, which provides the lift and centering of all of the integral mechanical parts. The motor 16 also behaves like an electromagnetic balance motor which makes it possible to know the value of the force at the place where it is exerted by the mobile, this force are proportional to the electric current passing through the winding of the motor. motor-balance combines the advantages of the linear motor (absence of axial play) and the electromagnetic balance (sensitivity). Simple to make and inexpensive, this motor also has the advantage of avoiding damage to the mechanical parts of the device by friction.
L'ensemble solidaire des parties mécaniques mobiles mis en mouvement par le moteur-balance permet de limiter les jeux, les inerties, les frottements et les usures qui sont incompatibles avec la précision et la rapidité souhaitées pour certaines mesures. The integral assembly of the movable mechanical parts set in motion by the balance motor makes it possible to limit the clearances, inertias, friction and wear which are incompatible with the precision and speed desired for certain measurements.
Le dispositif électronique 20 de la Figure 2 comprend un circuit d'asservissement de position déduit de l'ensemble moteur-balance 16 et capteur de déplacement ou position 17 de la Figure 1. The electronic device 20 in FIG. 2 comprises a position control circuit deduced from the motor-balance assembly 16 and displacement or position sensor 17 in FIG. 1.
Ce circuit d'asservissement de position se compose, sur la Figure 2, d'un circuit de chaîne directe 21 et d'un circuit de chaîne de retour 22. Le circuit de chaîne directe 21 comprend un correcteur de précision statique 23 relié à l'ensemble moteur 16 et capteur de position 17. La sortie du capteur de position 17 est reliée au circuit de chaine de retour 22 qui est un correcteur de stabilité et de précision dynamique. Ce correcteur 22 est relié à la chat- ne directe du circuit d'asservissement de position par un commutateur 24 en état de "position". Un circuit de réglage de coefficients de correcteurs 25 permet d'effectuer le réglage convenable pour obtenir en sortie du capteur de position 17 un signal de réponse assimilable à un premier ordre en série avec un retard.This position control circuit consists, in FIG. 2, of a direct chain circuit 21 and of a return chain circuit 22. The direct chain circuit 21 comprises a static precision corrector 23 connected to the motor 16 and position sensor assembly 17. The output of the position sensor 17 is connected to the return chain circuit 22 which is a dynamic stability and precision corrector. This corrector 22 is connected to the direct chain of the position control circuit by a switch 24 in the "position" state. A circuit for adjusting the correction coefficients 25 makes it possible to carry out the appropriate adjustment in order to obtain at the output of the position sensor 17 a response signal comparable to a first order in series with a delay.
Le dispositif électronique 20 de la Figure 2 comprend aussi un circuit d'asservissement de force qui comporte le même circuit de chaîne directe 21 que le circuit d'asservissement de position et un circuit de chaîne de retour 26 qui est un correcteur de force. Le correcteur de force 26 est relié d'une part au moteur-balance 16 et d'autre part à la sortie du capteur de position 17. La sortie du correcteur de force 26 est reliée au circuit de chaîne directe 21 par le commutateur 24 mis en état de "force". Par un réglage convenable réalisé par le circuit de réglage de coeffi cients de correcteurs 25, le dispositif 20 délivre en sortie du correcteur de force un signal de réponse représentant la force strictement utilisable.En effet, le correcteur de force 26 se compose de deux correcteurs, l'un statique et l'autre dynamique, agissant sur les composantès de force F1 et Fp qui représentent respectivement la force nécessaire pour vaincre l'inertie et les forces parasites. La composante de forces parasites Fp est constituée par les forces d'attraction sur les roulements de guidage, les frottements, la raideur des fils de liaison du bobinage-moteur, les imperfections des champs magnétiques du moteur 16 et du transformateur 17.Le correcteur de force 26 a pour fonction d'extraire la composante de force strictement utilisable FU de la force totale FT résultant des trois composantes Fu, FI, Fp. Ainsi, le cou rant traversant le bobinage moteur représente la force utilisable par l'ensemble mobile et non la force totale de F T liée au courant
I par la relation FT-K.I ou K est un coefficient déterminé.The electronic device 20 of FIG. 2 also includes a force control circuit which comprises the same direct chain circuit 21 as the position control circuit and a return chain circuit 26 which is a force corrector. The force corrector 26 is connected on the one hand to the balance motor 16 and on the other hand to the output of the position sensor 17. The output of the force corrector 26 is connected to the direct chain circuit 21 by the switch 24 set in a state of "strength". By a suitable adjustment made by the circuit for adjusting the coeffi cients of correctors 25, the device 20 delivers at the output of the force corrector a response signal representing the strictly usable force. Indeed, the force corrector 26 consists of two correctors , one static and the other dynamic, acting on the components of force F1 and Fp which respectively represent the force necessary to overcome inertia and parasitic forces. The parasitic force component Fp is constituted by the forces of attraction on the guide bearings, the friction, the stiffness of the connecting wires of the motor winding, the imperfections of the magnetic fields of the motor 16 and of the transformer 17. force 26 has the function of extracting the strictly usable force component FU from the total force FT resulting from the three components Fu, FI, Fp. Thus, the current flowing through the motor winding represents the force usable by the mobile assembly and not the total force of FT linked to the current
I by the relation FT-KI or K is a determined coefficient.
Le correcteur statique du correcteur de force 26 est conçu pour annuler les forces FI et FP au repos, pour normaliser le courant dans l'échelle des forces (I kg/IA) et pour linéariser le montage en rendant la force FU indépendante de la position du mobile. The static corrector of the force corrector 26 is designed to cancel the forces FI and FP at rest, to normalize the current in the scale of forces (I kg / IA) and to linearize the assembly by making the force FU independent of the position of the mobile.
Le correcteur dynamique du correcteur de force 26 est conçu pour compenser la force FI due à l'inertie de l'ensemble mobile et pour diminuer la force Fp en corrigeant une partie des forces de frottement.The dynamic corrector of the force corrector 26 is designed to compensate for the force FI due to the inertia of the mobile assembly and to reduce the force Fp by correcting part of the friction forces.
Les deux circuits d'asservissement constitués par les circuits de chaîne directe 21 et de chaînes de retour 22 et 26 sont complétés par un autre circuit correcteur d'entrée qui a pour fonction de traiter les signaux d'entrée envoyés aux deux circuits d'asservissement. Ce circuit correcteur d'entrée est un filtre 27 réglable normalisateur qui tient compte des performances limitées en course, fréquence-puissance, des circuits d'asservissement. Le filtre choisi est un deuxième ordre possédant la pulsation, l'amor tissement et la dynamique de sortie rdglables. The two control circuits constituted by the direct chain circuits 21 and return chains 22 and 26 are completed by another input correcting circuit which has the function of processing the input signals sent to the two control circuits . This input correcting circuit is an adjustable normalizing filter 27 which takes account of the limited performance in stroke, frequency-power, of the servo circuits. The filter chosen is a second order with adjustable pulsation, damping and output dynamics.
Le circuit de réglage de coefficients 25 est relié au circuit de chaîne directe 21 par un commutateur 28 soit à l'état de "position" soit à l'état de rorce, selon le mode d'asservissement en cours. Les deux modes d'asservissement de position et de force qui correspondent respectivement à un mode de déformation imposée et à un mode de contrainte imposée pour l'échantillon étudié, sont sélectionnés par un circuit logique de contrôle 29 relié aux deux commutateurs 24 et 28 qui sont de préférence des commutateurs électroniques. The coefficient adjustment circuit 25 is connected to the direct chain circuit 21 by a switch 28 either in the "position" state or in the ratchet state, depending on the current control mode. The two modes of position and force control which correspond respectively to an imposed deformation mode and to an imposed stress mode for the studied sample, are selected by a logic control circuit 29 connected to the two switches 24 and 28 which are preferably electronic switches.
Le circuit logique de contrôle 29 dont une partie est un sélecteur de mode d'asservissement comprend aussi une autre partie pour conditionner les signaux d'entrée envoyés aux circuits d'asservissement de position et de force par le filtre 27. Le conditionneur de signaux d'entrée est constitué par des générateurs 30 et un multiplexeur 31 associés à une partie du circuit logique de contrôle 29. Les générateurs de signaux d'entrée 30 permettent de définir des références de tension aSustables, des signaux alternatifs réglables en fréquence, amplitude, valeur moyenne, et des temps analogiques. Le multiplexeur 31 est un multiplexeur analogique piloté par le circuit logique 29 ayant pour principales entrées des détenteurs de seuil ou comparateurs. The logic control circuit 29, part of which is a servo mode selector also includes another part for conditioning the input signals sent to the position and force servo circuits by the filter 27. The signal conditioner d input consists of generators 30 and a multiplexer 31 associated with a part of the control logic circuit 29. The input signal generators 30 make it possible to define aSustable voltage references, alternating signals adjustable in frequency, amplitude, value average, and analog times. The multiplexer 31 is an analog multiplexer controlled by the logic circuit 29 having the main inputs of the threshold holders or comparators.
Le sélecteur de mode permet d'associer à chaque voie du multiplexeur la possibilité de fonctionnement en mode d'asservissement de position ou en mode d'asservissement de force. Par une logique et un programme appropriés aux es sais envisagés, il est possible de réaliser avec l'appareil, selon la présente invention, une très grande variété d'essais automatiques difficilement réalisables par un pilotage manuel. De plus, il permet de choisir en cours d'essai automatique le mode d'asservissement susceptible de fournir l'information la plus significative. The mode selector makes it possible to associate with each channel of the multiplexer the possibility of operating in position control mode or in force control mode. By a logic and a program appropriate to the know es envisaged, it is possible to carry out with the apparatus, according to the present invention, a very wide variety of automatic tests hardly achievable by manual piloting. In addition, during the automatic test, it allows choosing the control mode likely to provide the most significant information.
Dans l'exemple de réalisation préféré de rhéomètre, selon la présente invention, il a été également prévu de visualiser la force et la position à l'aide d'une échelle lumineuse facilitant la mise en place de l'échantillon et le suivi de leur évolution dans le temps. En outre, il est prévu à la sortie du dispositif électronique 20 de la Figure 2 soit un moyen d'enregistrement graphique des signaux de contrainte et de déformation, soit un moyen d'enregistrement numérique des mêmes signaux en vue d'un traitement informatique. Les
Figures 3a, 3b et 3c représentent des exemples d'enregistrements réalisés avec le rhéomètre de l'invention. Ces figures montrent les possibilités de l'appareil dans le cas de contraintes "riches" imposées à un échantillon.L'appareil permettant une caractérisation rapide et globale du corps en essais pour de telles contraintes riches, il est principalement destiné à l'étude des corps non-linéaires.In the preferred embodiment of a rheometer, according to the present invention, provision has also been made to visualize the force and the position using a light scale facilitating the positioning of the sample and the monitoring of their evolution in the time. In addition, there is provided at the output of the electronic device 20 of FIG. 2 either a means of graphic recording of the stress and deformation signals, or a means of digital recording of the same signals for computer processing. The
Figures 3a, 3b and 3c show examples of recordings made with the rheometer of the invention. These figures show the possibilities of the device in the case of "rich" constraints imposed on a sample. The device allowing a rapid and global characterization of the body under test for such rich constraints, it is mainly intended for the study of non-linear bodies.
A titre d'exemple des performances d'un rhéomètre selon l'invention, en mode d'asservissement de position on obtient comme valeurs de course, 15 mm, de finesse de posi tionnement, i 3 pu, de bande passante, 0-50 Hz et de force maximum. + 10 N. En mode d'asservissement de force, on obtient les valeurs de force maximum, i 10 N, de force mini mum, # 10-3 N de bande passante, 0-15 Hz, de course utilisable, 15 mm et de précision de la position, + 3 Mm. As an example of the performances of a rheometer according to the invention, in position control mode, the following are obtained as stroke values, 15 mm, of fine positioning, i 3 pu, of bandwidth, 0-50 Hz and maximum force. + 10 N. In force control mode, the maximum force values, i 10 N, minimum force, # 10-3 N bandwidth, 0-15 Hz, usable stroke, 15 mm and position accuracy, + 3 mm.
En affichant les valeurs de force et de déplacement sur des voltmètres 20 000 points, on a une résolution théo- rique pleine échelle de 1 rm pour 10 mm de déplacement et de 10-N pour 10 N de force. Sous forme analogique, basse impédance, la force et le déplacement sont donnés respectivement avec + 10 N pour + 10 V et avec + 10 mm pour + 10 V, c'està-dire qu un signal d'entrée de + 10 V provoque un déplace- ment de + 10 mm et une force de + 10 N. By displaying the force and displacement values on 20,000 point voltmeters, we have a full scale theoretical resolution of 1 rm for 10 mm of displacement and 10-N for 10 N of force. In analog form, low impedance, the force and the displacement are given respectively with + 10 N for + 10 V and with + 10 mm for + 10 V, i.e. an input signal of + 10 V causes a displacement of + 10 mm and a force of + 10 N.
On remarquera que l'inertie de l'ensemble mobile étant compensée en mode d'asservissement de position et en mobile d'asservissement de force, les informations de déformation et de contrainte imposée à l'échantillon étudié sont directement exploitables. Avec un rhéomètre selon l'invention, on obtient des dynamiques de déformation et de contrainte très élevées en une seule gamme : quelques microns à plusieurs centimètres et de 10-3N à 10 N. It will be noted that the inertia of the mobile assembly being compensated in position control mode and in force control mobile, the deformation and stress information imposed on the studied sample can be used directly. With a rheometer according to the invention, very high deformation and stress dynamics are obtained in a single range: a few microns to several centimeters and from 10-3N to 10 N.
Claims (5)
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