FR2548380A1 - Method and device for measuring the temperature and resistivity of a metallic element - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DE TEMPERATURE
ET DE RESISTIVITE D'UN ELEMENT METALLIQUE.METHOD AND DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE
AND RESISTIVITY OF A METALLIC ELEMENT.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure de température et de résistivité d'un élément métallique. The present invention relates to a method and a device for measuring the temperature and resistivity of a metal element.
La fabrication d'un élément métallique qui exige un traitement thermique ou trempe entraxe souvent un contrôle de sa température en vue d'un réglage des paramètres de ce traitement relatifs soit à son chauffage soit à son refroidissement. Certains procédés connus de mesure sans contact ou avec contact de température d'un corps exigent que ce corps ait une position fixe ou stable dans l'espace. Un contrôle de température de l'élément métallique se fait dans ces cas en dehors de la chaîne de sa fabrication pour que llopération soit facilitée ou réalisable.Quand un élément métallique fabriqué en continu est un fil métallique tel qu'un conducteur en alliage d'aluminium destiné au transport d'énergie électrique, le traitement thermique ou trempe peut s'effectuer également en continue, et le contrôle de température doit se faire sur un élément qui se déplace. Les procédés connus de mesure de température sont mal adaptés à ce contrôle. En outre dans une fabrication en/continu d'un fil métallique destiné au transport de l'énergie électrique, dont la résistivité a été choisie dans des limites prédéterminées, un contrôle de résistivité de ce fil est fréquemment ajouté au contrôle de température rappelé ci-dessus. Jusqu'à présent le contrôle de résistivité d'un fil électrique se fait souvent par une mesure de résistivité suivant un procédé par courant de Foucault. The manufacture of a metal element that requires heat treatment or quenching often spacing a temperature control for adjustment of the parameters of this treatment relative to either heating or cooling. Some known non-contact or contact temperature measurement methods of a body require that the body has a fixed or stable position in space. In these cases, a temperature control of the metallic element is carried out outside the production line so that the operation is facilitated or feasible. When a metal element manufactured continuously is a metal wire such as an alloy wire conductor, aluminum intended for the transport of electrical energy, the heat treatment or quenching can also be carried out continuously, and the temperature control must be done on a moving element. The known methods for measuring temperature are poorly adapted to this control. Furthermore, in a continuous / continuous manufacture of a wire for the transport of electrical energy whose resistivity has been chosen within predetermined limits, a resistivity control of this wire is frequently added to the temperature control referred to above. above. Until now the resistivity control of an electric wire is often done by a resistivity measurement according to an eddy current method.
Un dispositif de mesure de résistivité par courant de Foucault comprend habituellement une bobine de fil alimentée en courant alternatif à haute fréquence créant dans le fil métallique à mesurer des courants de Foucault qui engendrent en retour dans cette bobine un contre-courant induit qui modifie l'impédance de cette bobine. An eddy current resistivity measuring device usually comprises a high frequency alternating-current-fed wire coil which creates eddy currents in the wire to be measured which in turn generate an induced countercurrent which modifies the eddy current. impedance of this coil.
La mesure de la variation d'impédance de cette bobine donne des informations sur la variation de résistivité de ce fil. Etant donné que la résistivité d'un fil varie avec sa température, pour avoir des informations satisfaisantes sur la résistivité il faut dans ce cas effectuer une mesure de résistivité du fil, à une température constante de ce fil. Pour cette raison un contrôle de résistivité du fil se fait habituellement jusque présent en dehors de la chaine de fabrication, car dans une chaine de fabrication, la température du fil n'est pas toujours constante sur sa longueur et les températures de ces différents tronçons du fil dépendent également du traitement thermique que ces derniers ont subi, dans une partie en amont de cette chaine de fabrication.The measurement of the impedance variation of this coil gives information on the resistivity variation of this wire. Since the resistivity of a wire varies with its temperature, to obtain satisfactory information on the resistivity it is necessary in this case to perform a resistivity measurement of the wire, at a constant temperature of this wire. For this reason a control of resistivity of the wire is usually done so far outside the production line, because in a production line, the temperature of the wire is not always constant over its length and the temperatures of these different sections of the wire. wire also depend on the heat treatment that they have suffered, in part upstream of this production line.
La présente invention permettant d'éviter cet inconvénient, a pour objet un procédé et un dispositif de mesure séparée ou simultanée de la température et de résistivité soit d'un élément métallique statique ou immobile tel qu'un conducteur en alliage d'aluminium en stockage soit d'un élément métallique en mouvement dans une chaine de sa fabrication. The present invention makes it possible to avoid this drawback and relates to a method and a device for measuring separately or simultaneously the temperature and resistivity of either a static or immobile metallic element such as an aluminum alloy conductor in storage. a metal element moving in a chain of its manufacture.
Selon l'invention un procédé de mesure séparée ou simultanée de température et de résistivité d'un élément métallique statique ou en mouvement est principalement caractérisé en ce quil comprend:
- une prise de données instantanées de résistivité de cet élément, qui constituent à chaque instant une résultante de deux grandeurs composantes, l'une représentant la résistivité de cet élément en fonction de sa température par conséquent la température de cet élément et l'autre représentant la résistivité de cet élément en fonction de son état métallurgique, donc la résistivité intrinsèque de cet élément,
- une opération qui, se basant sur un déphasage à une valeur constante (phi) existant entre ces deux grandeurs composantes, élimine ou masque une première de ces deux grandeurs composantes, et rend identiques les projections éventuelles de la deuxième de ces grandeurs composantes et de leur résultante sur un même axe, et
-une traduction de la projection de cette résultante sur cet axe ou de son équivalent en état électrique, en valeur numérique affichée ou saisissable par lecture.According to the invention, a method for separately or simultaneously measuring the temperature and resistivity of a static or moving metallic element is mainly characterized in that it comprises:
a collection of instantaneous resistivity data of this element, which constitute at each instant a resultant of two component quantities, one representing the resistivity of this element as a function of its temperature, therefore the temperature of this element and the other representing the resistivity of this element according to its metallurgical state, therefore the intrinsic resistivity of this element,
an operation which, based on a phase shift at a constant value (phi) existing between these two component quantities, eliminates or masks a first of these two component quantities, and makes identical the possible projections of the second of these component quantities and of their resultant on the same axis, and
a translation of the projection of this resultant on this axis or its equivalent in electrical state, in numerical value displayed or enterable by reading.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont:
- la figure 1 représente une vue schématique et partielle d'un capteur de données d'un dispositif selon l'invention de mesure de température et de résistivité d'un élément métallique,
- la figure 2 représente une vue partielle du schéma électrique du dispositif selon l'invention de mesure dont fait partie du capteur la figure 1,
- la figure 3 représente une vue schématique d'un écran d'un tube cathodique du dispositif selon l'invention de mesure, montrant le déphasage entre une grandeur illustrée en traits discontinus, représentant la résistivité d'un élément métallique variable en fonction de la température de cet élément, et une grandeur illustrée en traits mixtes, représentant la résistivité de cet élément métallique variable en fonction de l'état métallurgique de ce dernier,
- la figure 4 représente une vue schématique d'un écran d'un tube cathodique montrant d'une part une grandeur représentant la résistivité d'un élément métallique variable en fonction de la température de ce dernier et mise en coincidence avec l'axe des abscisses, et d'autre part, une grandeur représentant la résistivité de cet élément, variable en fonction de son état métallurgique,
- la figure 5 représente une vue schématique d'un écran d'un tube cathodique montrant d'une part une grandeur représentant la résistivité d'un élément métallique variable en fonction de son état métallurgique et mise en coincidence avec l'axe des abscisses et d'autre part une grandeur représentant la résistivité de cet élément variable en fonction de sa température,
- la figure 6 représente un schéma synoptique d'un exemple de réalisation selon l'invention du dispositif de mesure de résistivité d'un élément métallique
- la figure 7 représente un schéma synoptique d'un autre exemple de réalisation selon l'invention du dispositif de mesure de résistivité d'un élément métallique et;;
- la figure 8 représente un schéma synoptique d'un autre exemple de réalisation selon l'invention du dispositif de mesure de résistivité d'un élément métallique.For a better understanding of the invention, a number of exemplary embodiments illustrated by the attached drawings, of which:
FIG. 1 represents a schematic and partial view of a data sensor of a device according to the invention for measuring the temperature and resistivity of a metallic element,
FIG. 2 represents a partial view of the electrical diagram of the device according to the measurement invention of which the sensor of FIG.
FIG. 3 represents a schematic view of a screen of a cathode ray tube of the device according to the invention of measurement, showing the phase shift between a quantity illustrated in broken lines, representing the resistivity of a variable metal element as a function of the temperature of this element, and a quantity illustrated in phantom, representing the resistivity of this variable metal element as a function of the metallurgical state of the latter,
FIG. 4 represents a schematic view of a screen of a cathode ray tube showing, on the one hand, a quantity representing the resistivity of a variable metal element as a function of the temperature of the latter and placed in coincidence with the axis of abscissae, and on the other hand, a quantity representing the resistivity of this element, variable according to its metallurgical state,
FIG. 5 represents a schematic view of a screen of a cathode ray tube showing on the one hand a quantity representing the resistivity of a variable metal element as a function of its metallurgical state and placed in coincidence with the abscissa axis and on the other hand a quantity representing the resistivity of this variable element as a function of its temperature,
FIG. 6 represents a block diagram of an exemplary embodiment according to the invention of the device for measuring the resistivity of a metallic element
FIG. 7 represents a block diagram of another embodiment of the invention of the device for measuring the resistivity of a metallic element and
- Figure 8 shows a block diagram of another embodiment of the invention of the resistivity measuring device of a metal element.
Dans une fabrication en continu d'un élément métallique sous forme d'un fil métallique 11 où un traitement thermique ou trempe de ce dernier s'effectue également en continu, un contrôle ou une mesure de variation de température et de résistivité de ce fil s'avère nécessaire et se fait également en continu. Les procédés et dispositifs connus se basant sur une mesure de température et de résistivité d'un élément ou fil métallique statique ou immobile sur lequel peuvent être facilement satisfaites les conditions particulières de mesure telles que mesure de température sans contrainte de temps de l'opération sont mal adaptés à la mesure d'un élément ou fil métallique en déplacement, susceptible d'avoir sur sa longueur des variations de caractéristiques ou d'états, en particulier des variations de température. In a continuous manufacture of a metal element in the form of a wire 11 where a heat treatment or quenching of the latter is also carried out continuously, a control or a measurement of temperature variation and resistivity of this wire s proves necessary and is also continuous. The known methods and devices based on a measurement of temperature and resistivity of a static or stationary element or wire on which can easily be satisfied the particular conditions of measurement such as temperature measurement without time constraint of the operation are poorly adapted to the measurement of a moving element or wire, which may have variations in its characteristics or states over its length, in particular variations in temperature.
Selon l'invention, un procédé de mesure de température et de résistivité d'un élément métallique statique ou en mouvement consiste à déterminer la température et/ou la résistivité de cet élément ou fil métallique au moyen d'une part des données instantanées de résistivité prises directement sur cet élément ou fil métallique et d'autre part d'un déphasage constant qui se revèle entre une grandeur représentant une résistivité de cet élément ou fil, variable en fonction de la température de ce dernier, et une grandeur représentant une résistivité de cet élément ou fil, variable en fonction de l'état métallurgique de ce dernier
Dans ce procédé la détermination de la température et de la résistivité comprend une séparation des données instantanées de résistivité prises, en grandeurs composantes l'une représentant la résistivité en fonction de la température, par conséquent cette température même, et l'autre représentant la résistivité qui est fonction de son état métallurgique, c'est-à-dire la résistivité propre de ce fil en se basant sur leur déphasage constant et une élimination ou un masquage de l'une de ces grandeurs composantes rendant identiques les projections de l'autre de ces grandeurs composantes et de leur résultante constituée à chaque instant par ces données instantanées de résistivité sur un même axe et facilitant la lecture de la valeur de cette dernière grandeur composante à travers la projection de cette résultante sur cet axe gradué en unités correspondantes.According to the invention, a method for measuring the temperature and resistivity of a static or moving metal element consists in determining the temperature and / or the resistivity of this element or metallic wire by means of, on the one hand, instant resistivity data. taken directly on this element or wire and on the other hand a constant phase shift which is revealed between a quantity representing a resistivity of this element or wire, variable as a function of the temperature of the latter, and a quantity representing a resistivity of this element or wire, variable according to the metallurgical state of the latter
In this method the determination of the temperature and the resistivity comprises a separation of the instantaneous resistivity data taken, in component quantities, one representing the resistivity as a function of the temperature, therefore this same temperature, and the other representing the resistivity which is a function of its metallurgical state, that is to say the resistivity proper of this wire based on their constant phase shift and an elimination or masking of one of these component quantities making the projections of the other identical of these component quantities and their resultant formed at each instant by these instantaneous resistivity data on the same axis and facilitating the reading of the value of this last component quantity through the projection of this resultant on this graduated axis in corresponding units.
Ainsi selon l'invention, le procédé de mesure séparée ou simultanée de température et de résistivité d'un élément métallique statique ou en mouvement, comprend:
- une prise de données instantanées de résistivité de cet élement 11 (figure 1) qui constituent à chaque instant une résultante
V (figure 3) de deux grandeurs composantes, I'une V1 représentant la résistivité de cet élément en fonction de sa température par conséquent la température de cet élément, et l'autre représentant la résistivité de cet élément en fonction de son état métallurgique, donc la résistivité intrinsèque de cet élément,
- une opération qui, se basant sur un déphasage à une valeur constante phi existant entre ces deux grandeurs composantes, élimine ou masque une première V1 ou V2 de ces grandeurs composantes et de leur résultante V sur un même axe y'y et
- une traduction de la projection de cette résultante V sur cet axe y'y ou de son équivalent en état électrique, en valeur numérique affichée ou saisissable par lecture (figures 4 à 8).Thus according to the invention, the method of measuring the temperature and the resistivity of a static or moving metallic element separately or simultaneously, comprises:
an instantaneous data acquisition of resistivity of this element 11 (FIG. 1) constituting at each instant a resultant
V (FIG. 3) of two component quantities, one V1 representing the resistivity of this element as a function of its temperature, therefore the temperature of this element, and the other representing the resistivity of this element as a function of its metallurgical state, therefore the intrinsic resistivity of this element,
an operation which, based on a phase shift at a constant value phi existing between these two component quantities, eliminates or masks a first V1 or V2 of these component quantities and their resultant V on the same axis y'y and
a translation of the projection of this resultant V on this axis y'y or its equivalent in electrical state, in numerical value displayed or enterable by reading (FIGS. 4 to 8).
L'opération éliminant la première des deux grandeurs composantes V1, V2 et rendant identiques les projections sur un même axe, de la deuxième de ces grandeurs et de leur résultante V constituée par les données de résistivité de l'élément métallique 11 comprend (figure 3):
- un premier repérage dans un système d'axes perpendiculaires x'x, y'y sur un écran d'un tube cathodique ou oscilloscope 19 du support des images des données de résistivité de cet élément 11 quand son état métallurgique est maintenu constant et sa température est rendue variable autrement dit du support de la grandeur
V1 représentant la résistivité fonction de la température
- un deuxième repérage dans le même système d'axes sur le même écran de ce tube cathodique ou oscilloscope 19, du support des images des données de résistivité de cet élément 11 prises à température constante quand son état métallurgique est rendu variable autrement dit du support de la grandeur V2 représentant la résistivité fonction de l'état métallurgique,
- un troisième repérage de l'angle constant phi de déphasage entre ces supports ou grandeurs V1, V2 et
- une mise en comcidence du premier de ces deux supports ou grandeurs V1, V2 avec l'axe d'abscisses x'x, rendant identiques les projections du deuxième de ces supports ou grandeurs V1, Y2, sur l'axe d'ordonnées y'y, par rotation de ce système d'axes par rapport à ces grandeurs ou inversement.The operation eliminating the first of the two component quantities V1, V2 and making identical the projections on the same axis, the second of these quantities and their resultant V constituted by the resistivity data of the metal element 11 comprises (FIG. ):
a first identification in a system of perpendicular axes x'x, y'y on a screen of a cathode ray tube or oscilloscope 19 of the image support of the resistivity data of this element 11 when its metallurgical state is kept constant and its temperature is made variable in other words the support of greatness
V1 representing the resistivity function of the temperature
a second identification in the same system of axes on the same screen of this cathode ray tube or oscilloscope 19, the support of the images of the resistivity data of this element 11 taken at a constant temperature when its metallurgical state is made variable, in other words of the support of magnitude V2 representing the resistivity depending on the metallurgical state,
a third identification of the constant angle phi of phase shift between these supports or quantities V1, V2 and
- a comnidence of the first of these two supports or quantities V1, V2 with the abscissa x'x axis, making identical the projections of the second of these supports or quantities V1, Y2, on the ordinate axis y y, by rotation of this axis system with respect to these quantities or vice versa.
Dans un dispositif de mesure assurant une mise en oeuvre de ce procédé, une prise de données instantanées de résistivité sur un élément ou fil métallique en mouvement se fait efficacement avec un capteur ou sonde appliquant le principe de mesure par courant de
Foucault qui comprend une bobine de fil électrique fixée dans le voisinage de cet élément ou fil métallique et alimentée par un courant alternatif de haute fréquence fourni par un oscillateur par exemple
Lors du fonctionnement de ce capteur, il se crée une induction magnétique qui engendre dans cet élément métallique des courants induits ou courants de Foucault. Ces courants créent à leur tour une induction magnétique de sens opposé, engendrant dans la bobine du capteur un contre-courant induit alternatif de même fréquence mais déphasé, qui modifie l'impédance de cette dernière.Ces courants de
Foucault sont d'autant plus intenses que cet élément ou fil est bon conducteur. Autrement dit, les variations de résistivité de cet élément ou fil métallique se traduisent par une variation d'impédance de la bobine du capteur. Une mesure du changement d'impédance de cette bobine permet de connaître la résistivité de cet élément métallique. Cependant l'impédance à vide de la bobine varie en fonction de la température. Si la température de la bobine vient à varier sous l'influence d'une variation de température de cet élément métallique ou du milieu ambiant, la variation de l'impédance de la bobine ne correspond plus à laseule variation de la résistivité de cet élément ou fil métallique.In a measuring device ensuring an implementation of this method, taking instantaneous data of resistivity on a moving element or wire is done efficiently with a sensor or probe applying the principle of measurement by current of
Foucault which comprises a coil of electric wire fixed in the vicinity of this element or wire and fed by an alternating current of high frequency provided by an oscillator for example
During the operation of this sensor, it creates a magnetic induction which generates in this metal element induced currents or eddy currents. These currents in turn create a magnetic induction of opposite direction, generating in the coil of the sensor an alternating induced counter-current of the same frequency but out of phase, which modifies the impedance of the latter.
Foucault are all the more intense as this element or wire is a good conductor. In other words, the resistivity variations of this element or wire result in an impedance variation of the sensor coil. A measurement of the impedance change of this coil makes it possible to know the resistivity of this metallic element. However, the vacuum impedance of the coil varies depending on the temperature. If the temperature of the coil is to vary under the influence of a temperature variation of this metallic element or of the ambient medium, the variation of the impedance of the coil no longer corresponds to the small variation of the resistivity of this element or wire.
Dans un exemple de réalisation de l'invention, illustré dans la figure 1, pour éviter cet inconvénient, un capteur 1 par courant de
Foucault comprend deux enroulements de fil électrique, 3 et 4 et un noyau métallique 6. Les enroulements 3 et 4 ont des caractéristiques identiques au moins en résistance ohmique en inductance et en température. Ces enroulements sont disposés en montage différentiel dans un circuit de mesure, I'un joue le rôle d'une bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault et l'autre assure une fonction de compensation d'impédance.In an exemplary embodiment of the invention, illustrated in FIG. 1, to avoid this drawback, a sensor 1 per current of
Foucault comprises two windings of electric wire, 3 and 4 and a metal core 6. The windings 3 and 4 have identical characteristics at least ohmic resistance in inductance and temperature. These windings are arranged in a differential circuit in a measuring circuit, one acts as an eddy current data pickup coil and the other provides an impedance compensation function.
Le noyau métallique 6 constitué en un alliage magnétique tel que celui commercialisé sous la désignation Mumétal, comprend un corps 5 muni sur l'une de ses moitiés et sur un de ses côtés latéraux de deux pôles perpendiculaires espacés, un pôle central 7 et un pôle d'extrémité 8, et sur l'autre de ses moitiés et sur son côté latéral opposé deux pôles perpendiculaires espacés, un pôle d'extrémité 9 et un pôle central 10. Le noyau 6 a ainsi la forme de deux F identiques, assemblés tête-bêche et dos à dos. The metal core 6 made of a magnetic alloy such as that marketed under the designation Mumetal, comprises a body 5 provided on one of its halves and on one of its lateral sides of two spaced perpendicular poles, a central pole 7 and a pole end 8, and on the other of its halves and on its opposite lateral side two spaced perpendicular poles, an end pole 9 and a central pole 10. The core 6 thus has the form of two identical F, assembled head -beach and back to back.
Les deux enroulements de fil 3 et 4 sont réalisés d'une manière identique l'un par rapport à l'autre. Chacun de ces enroulements est ensuite monté sur une moitié du corps 5 du noyau métallique 6, dans l'espace entre deux pôles de ce dernier. L'enroulement 3 est encadré par les pôles 9 et 10 du noyau 6 tandis que l'enroulement 4 est disposé entre les pôles 7 et 8 de ce noyau 6. La partie du noyau 6 constituée par les pôles 7 et 8 et l'une des moitiés du corps 5, et celle formée par les pôles 9 et 10 et la deuxième moitié du corps 5, qui sont identiques dans leur matière constituante, dans leur forme et dans leurs dimensions, contribuent à donner respectivement aux enroulements identiques 4 et 3 des caractéristiques magnétiques identiques. The two wire windings 3 and 4 are made in an identical manner with respect to each other. Each of these windings is then mounted on a half of the body 5 of the metal core 6, in the space between two poles of the latter. The winding 3 is surrounded by the poles 9 and 10 of the core 6 while the winding 4 is disposed between the poles 7 and 8 of this core 6. The part of the core 6 constituted by the poles 7 and 8 and one halves of the body 5, and that formed by the poles 9 and 10 and the second half of the body 5, which are identical in their constituent material, in their shape and in their dimensions, contribute to giving respectively the identical windings 4 and 3 identical magnetic characteristics.
Selon cette structure les enroulements 3 et 4 ont pratiquement dans leur fonctionnement des caractéristiques identiques, et au moins une même inductance et une même résistance ohmique. According to this structure, the windings 3 and 4 practically have identical characteristics in their operation, and at least one same inductance and ohmic resistance.
Dans un montage du capteur 1 pour une mesure sur un élément métallique ou fil 11, deux pôles 9 et 10 par exemple du noyau 6 de ce capteur 1 sont disposés dans le voisinage de cet élément métallique Il dont la température est susceptible de varier. In a mounting of the sensor 1 for a measurement on a metal element or wire 11, two poles 9 and 10 for example of the core 6 of this sensor 1 are arranged in the vicinity of this metal element 11 whose temperature is likely to vary.
Les enroulements identiques 3 et 4 du capteur I qui se trouvent à une même distance de cet élément métallique Il subissent les mêmes influences de la température de cet élément. Il en résulte que les deux enroulements 3, 4 qui sont identiques dans leurs caractéristiques, notamment en résistance ohmique et en inductance, ont leurs impédances variant de la même façon en température. The identical windings 3 and 4 of the sensor I which are at the same distance from this metal element 11 undergo the same influences of the temperature of this element. As a result, the two windings 3, 4 which are identical in their characteristics, in particular in ohmic resistance and in inductance, have their impedances varying in the same way in temperature.
Selon un exemple de réalisation, dans un dispositif 18 de mesure de température et de résistivité d'un fil métallique 11 en cours de fabrication, le circuit de mesure, partiellement et schématiquement illustré dans la figure 2 comprend un capteur 1, un oscillateur 2 et un pont de mesure 12. According to an exemplary embodiment, in a device 18 for measuring the temperature and resistivity of a wire 11 during manufacture, the measurement circuit, partially and schematically illustrated in FIG. 2, comprises a sensor 1, an oscillator 2, and a measuring bridge 12.
Dans ce circuit, les deux enroulements 3 et 4 du capteur 1, en montage différentiel forment deux des quatre branches d'un pont de mesure 12 du type pont de Wheatstone par exemple dont les deux autres branches sont constituées par des résistances à valeurs ohmiques choisies constantes 13 et 14. Dans le fonctionnement de ce circuit, les deux enroulements 3 et 4 en montage différentiel réagissent identiquement à la variation de la température du fil 1 1 mais seul l'enroulement 3 encadré par les pôles 9 et 10 du noyau 6 disposées à proximité du fil 1 1 qui a un circuit magnétique de fermeture sur ce fil et joue le rôle d'une bobine électrique de saisie de données par courant de Foucault réagit également à la variation de la résistivité de ce fil et l'enroulement 4 assure seulement une fonction de compensation d'impédance.Les variations d'impédance dans les enroulements 3 et 4 provoquées par la variation de la température du fil 11 se compensent ainsi dans ce circuit, seule une tension de déséquilibre résultant d'une différence de variation d'impédance des enroulements 3 et 4, et recueillie à la sortie 15 du pont 12 traduit la résistivité du fil métallique à mesurer. A I'aide du capteur 1, des variations de températures de 20"C à 900C n'entraînent pas de perturbations dans l'enregistrement de la variation de résistivité du fil métallique à contrôler 11. In this circuit, the two windings 3 and 4 of the sensor 1, in a differential arrangement, form two of the four branches of a measuring bridge 12 of the Wheatstone bridge type for example, the other two branches of which consist of ohmic resistance resistors chosen. constants 13 and 14. In the operation of this circuit, the two windings 3 and 4 in differential arrangement react identically to the variation of the temperature of the wire 1 1 but only the winding 3 framed by the poles 9 and 10 of the core 6 disposed close to the wire 1 1 which has a closing magnetic circuit on this wire and acts as an eddy current data acquisition coil also reacts to the variation of the resistivity of this wire and the winding 4 ensures only one impedance compensation function. The impedance variations in the windings 3 and 4 caused by the variation of the temperature of the wire 11 are thus compensated in this circuit. uit, only an imbalance voltage resulting from a difference in impedance variation of the windings 3 and 4, and collected at the output 15 of the bridge 12 reflects the resistivity of the wire to be measured. With the aid of the sensor 1, temperature variations of 20 ° C. to 900 ° C. do not cause disturbances in the recording of the resistivity variation of the wire to be tested 11.
Selon une variante de réalisation, pour faciliter le rangement du fil constituant les enroulements 3 et 4 sur le noyau métallique 6 lors de la constitution du capteur 1, deux guides de rangement du fil 16 et 17 représentés en traits discontinus dans la figure 1 sont ajoutés à ce noyau 6. Ces guides de rangement 16 et 17 ayant une forme et des dimensions identiques à celles des pôles 7, 8, 9, 10 de ce noyau 6 sont constitués en une matière amagnétique telle qu'une matière plastique et fixés perpendiculairement sur le corps 5 de ce noyau 6, dans l'alignement des pôles d'extrémité 8 et 9, pour prolonger ces dernières dans des sens opposés à ceux de leur orientation par rapport à ce corps 5 du noyau 6. According to an alternative embodiment, to facilitate storage of the wire constituting the windings 3 and 4 on the metal core 6 during the constitution of the sensor 1, two wire storage guides 16 and 17 shown in broken lines in Figure 1 are added 6. These storage guides 16 and 17 having a shape and dimensions identical to those of the poles 7, 8, 9, 10 of this core 6 are made of a non-magnetic material such as a plastic material and fixed perpendicularly to the body 5 of this core 6, in alignment with the end poles 8 and 9, to extend the latter in opposite directions to those of their orientation with respect to this body 5 of the core 6.
Les deux guides de rangement 16 et 17 contribuent également avec les quatre pôles 7, 8, 9, 10 du noyau 6, à la protection et au maintien en position des enroulements 3 et 4 du capteur 1. The two storage guides 16 and 17 also contribute with the four poles 7, 8, 9, 10 of the core 6 to the protection and the holding in position of the windings 3 and 4 of the sensor 1.
Les données instantanées de resistivite du fil 11, prises par ce capteur 1 constituent à chaque instant une résultante V d'une grandeur V2 représentant la résistivité de ce fil en fonction de son état métallurgique et d'une grandeur V1 représentant la résistivité de ce fil en fonction de sa température. The instantaneous resistivity data of the wire 11, taken by this sensor 1 constitute at each instant a resultant V of a magnitude V2 representing the resistivity of this wire as a function of its metallurgical state and a magnitude V1 representing the resistivity of this wire. depending on its temperature.
Une séparation de ces données instantanées de résistivité en ces deux grandeurs composantes V1, V2 comprend selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention, une détermination préalable, par visualisation sur un écran d'un tube cathodique 19, du support de la grandeur composante dont l'élongation ou module représente la résistivité instantanée du fil 11 à l'état métallurgique invariable et à température variable et du support de la grandeur composante dont l'élongation ou module représente la résistivité de ce fil à température constante et à état métallurgique variable, et de l'angle de déphasage de ces supports. A separation of these instantaneous data of resistivity in these two component quantities V1, V2 comprises, according to an example of implementation of the method of the invention, a preliminary determination, by visualization on a screen of a cathode ray tube 19, of the support of the component quantity whose elongation or modulus represents the instantaneous resistivity of the wire 11 in the invariable metallurgical state and at variable temperature and the support of the component quantity whose elongation or modulus represents the resistivity of this wire at constant temperature and variable metallurgical state, and the phase shift angle of these supports.
Pour cet effet on fait varier graduellement la température d'un tronçon déterminé d'un fil métallique il, dans des limites de température qui maintiennent constant ou invariable son état métallurgique, on enregistre à chaque fois les données instantanées de résistivité de ce dernier, avec le dispositif de mesure 18 muni du capteur 1, en les visualisant sur un écran d'un tube cathodique 19 schématiquement illustré dans la figure 3, et on remarque que les images de ces données forment un support ou vecteur V1 qui fait un angle constant alpha avec l'axe des abscisses x'x et dont l'élongation est proportionnelle à la température de ce tronçon de fil.Ensuite on fait varier graduellement l'état métallurgique de ce tronçon de fil 11, on enregistre à une température constante de ce fil à chaque fois les données instantanées de résistivité de ce dernier, avec le dispositif de mesure 18 muni du capteur 1, en les visualisant sur un écran du même tube cathodique 19 (figure 3), et on remarque que les images de ces données forment un support ou vecteur V2 qui est déphasé par rapport au vecteur V1 d'un angle constant phi et dont l'élongation est fonction de l'état métallurgique de ce fil. Quand on change de tronçon de fil 1 1 et on répète les mêmes opérations ci-dessus, on constate que l'angle phi de déphasage entre les deux supports ou vecteurs V1 et V2 reste constant.Sur ces vecteurs V1 et
V2 dont l'angle de déphasage phi est constant on peut obtenir une résultante V (figure 3) en traçant un parallelogramme dont deux côtés consécutifs sont formés par ces vecteurs V1 et V2 et un vecteur V constitué par une diagonale de ce parallelogramme passant par l'origine de ces deux vecteurs V1 et V2.Les données instantanées de résistivité prises sur le fil 11 prises par le capteur 1 qui sont chaque instant la résultante de la résistivité fonction de l'état métallurgique et de la résistivité fonction de la température de ce fil, forment donc ce vecteur V quand elles sont visualisées sur l'écran du tube cathodique 19. I1 en résulte que à chaque instant sur cet écran du tube cathodique 19 on peut séparer ces données instantanées de résistivité en deux grandeurs composantes, illustrées par V1 et V2 déphasés entre eux par un angle constant phi, l'une représentant la résistivité fonction de l'état métallurgique du fil 11 et l'autre représentant la résistivité fonction de la température de ce fil.For this purpose, the temperature of a given section of a metal wire 11 is varied gradually, within temperature limits which keep its metallurgical state constant or invariable, the instantaneous resistivity data of the latter are recorded in each case. the measuring device 18 provided with the sensor 1, by viewing them on a screen of a cathode ray tube 19 diagrammatically illustrated in FIG. 3, and it is noted that the images of these data form a support or vector V1 which makes a constant angle alpha with the abscissa x'x axis and the elongation of which is proportional to the temperature of this wire section.Then the metallurgical state of this wire section 11 is gradually varied, it is recorded at a constant temperature of this wire each time the instantaneous resistivity data of the latter, with the measuring device 18 provided with the sensor 1, by viewing them on a screen of the same cathode tube 19 (Figure 3), and it is noted that the images of these data form a carrier or vector V2 which is out of phase with the vector V1 of a constant angle phi and whose elongation is a function of the metallurgical state of this wire. When we change the wire section 1 1 and repeat the same operations above, we see that the phase shift angle phi between the two supports or vectors V1 and V2 remains constant.On these vectors V1 and
V2 whose phase shift angle phi is constant, a resultant V can be obtained (FIG. 3) by drawing a parallelogram whose two consecutive sides are formed by these vectors V1 and V2 and a vector V constituted by a diagonal of this parallelogram passing through the the origin of these two vectors V1 and V2. The instantaneous resistivity data taken on the wire 11 taken by the sensor 1 which are at each instant the resultant of the resistivity according to the metallurgical state and the resistivity as a function of the temperature of this wire, thus form this vector V when they are displayed on the screen of the cathode tube 19. It follows that at each instant on this screen of the cathode tube 19 can be separated these instantaneous resistivity data in two component quantities, illustrated by V1 and V2 out of phase with each other by a constant angle phi, one representing the resistivity depending on the metallurgical state of the wire 11 and the other representing the r sistivité function of the temperature of this thread.
Quand on fait tourner sur l'écran du tube cathodique 17 soit les vecteurs V1 et V2 par rapport aux axes d'abscisses x' x et d'ordonnées y'y soit les axes par rapport aux vecteurs V1 et V2, de manière à faire coEncider dans un premier cas le vecteur V1 avec l'axe des abscisses x'x et dans un deuxième cas le vecteur V2 avec cet axe des abscisses x'x ce qui permet d'éliminer ou de masquer la grandeur correspondante représentée respectivement par ces vecteurs V1 et V2. When the vectors of the V1 and V2 are rotated on the screen of the cathode ray tube 17 with respect to the abscissa axes x 'x and ordinates y'y are the axes with respect to the vectors V1 and V2, so as to make In a first case, the vector V1 coincides with the abscissa x'x axis and in a second case the vector V2 with this xc axis x'x, which makes it possible to eliminate or mask the corresponding quantity represented respectively by these vectors. V1 and V2.
Dans le premier cas (figure 4) on remarque que la projection du vecteur V1 sur l'axe des ordonnées y'y est nulle tandis que les projections du vecteur V2 et un vecteur V qui est une résultante des vecteurs V1 et V2, sur le même axe y'y ont une valeur identique, car la droite joignant les sommets des vecteurs V et V2 qui sont des sommets d'un parallelogramme ayant pour diagonale le vecteur V, est parallèle à V1 et perpendiculaire à l'axe y'y. Si après un étalonnage, l'axe y'y est gradué en ohm par unité de longueur, la projection de V ou V2 sur l'axe y'y peut être lue directement en valeur de résistivité. Dans le deuxième cas (figure 5) on remarque que la projection de V2 sur l'axe des ordonnées y'y est nulle tandis que les projections du vecteur V1 et du vecteur V qui est une résultante des vecteurs V1 et V2, sur le même axe y'y, ont une valeur identique car la droite joignant les sommets des vecteurs V et
V1 qui sont des sommets d'un parallelogramme ayant pour diagonale le vecteur V est parallèle à V2 et perpendiculaire à l'axe y'y.In the first case (FIG. 4), it is noted that the projection of the vector V1 on the ordinate y'y is zero while the projections of the vector V2 and a vector V which is a resultant of the vectors V1 and V2, on the same axis y'y have an identical value, since the line joining the vertices of the vectors V and V2 which are vertices of a parallelogram having diagonally the vector V, is parallel to V1 and perpendicular to the axis y'y. If after a calibration, the y'y axis is graduated in ohm per unit length, the projection of V or V2 on the y'y axis can be read directly in resistivity value. In the second case (FIG. 5), it can be seen that the projection of V2 on the ordinate y'y is zero while the projections of vector V1 and of vector V which is a resultant of vectors V1 and V2, on the same axis y'y, have an identical value because the line joining the vertices of the vectors V and
V1 which are vertices of a parallelogram having diagonally the vector V is parallel to V2 and perpendicular to the axis y'y.
Après un réglage préalable identique à celui du premier cas ci
dessus (figure 4), une visualisation sur le tube cathodique 19 des données instantanées de résistivité prises sur l'élément métallique
Il et recueillies à la sortie 15 du pont 12 qui représentent à chaque instant une résultante des grandeurs représentant recpectivement la résistivité de cet élément fonction de la température V1 et celle fonction de son état métallurgique V2, donne l'image d'un vecteur V dont la projection sur l'axe y'y peut être lue directement en unité de résistivité.D'une façon analogue, après un réglage préalable identique à celui du deuxième cas (figure 5), une visualisation sur le tube cathodique 19 des données instantanées de résistivité prises sur l'élément métallique 11 et recueillies à la sortie 15 du pont 12 (figure 2), qui représentent à chaque instant une résultante des grandeurs représentant respectivement la résistivité de cet élément fonction de la température V1 et celle fonction de son état métallurgique V2, donne l'image d'un vecteur V dont la projection sur l'axe y'y peut être lue directement en unité de température.After a previous adjustment identical to that of the first case
above (FIG. 4), a display on the cathode ray tube 19 of the instantaneous resistivity data taken on the metallic element
II and collected at the exit 15 of the bridge 12 which represent at each instant a resultant of the quantities respectively representing the resistivity of this element which is a function of the temperature V1 and that which is a function of its metallurgical state V2, gives the image of a vector V whose the projection on the y'y axis can be read directly in resistivity unit. In a similar way, after a prior adjustment identical to that of the second case (FIG. 5), a display on the cathode ray tube 19 of the instantaneous data of resistivity taken on the metal element 11 and collected at the output 15 of the bridge 12 (FIG. 2), which represent at each instant a resultant of the quantities respectively representing the resistivity of this element which is a function of the temperature V1 and that which is a function of its metallurgical state V2, gives the image of a vector V whose projection on the axis y'y can be read directly in unit of temperature.
Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention non représenté, le système d'axes x'x et y'y est tourné pour réaliser une mise en c & ncidence de l'axe x'x avec successivement le vecteur
V1 et le vecteur V2. Le circuit du dispositif 18 de mesure de température et de résistivité d'un fil métallique 11 comprend dans ce cas en aval de la sortie 15 de son pont de mesure 12 (figure 2), un tube cathodique ou un oscilloscope 19 dont les axes x'x et y'y de l'écran peuvent être tournés autour de leur point d'origine ou déplacés. L'axe y'y est gradué en unités de résistivité etlou de température.In an exemplary implementation of the method of the invention not shown, the system of axes x'x and y'y is rotated to realize a coincidence of the axis x'x with successively the vector
V1 and the vector V2. The circuit 18 of the device 18 for measuring the temperature and resistivity of a wire 11 in this case comprises, downstream of the outlet 15 of its measuring bridge 12 (FIG. 2), a cathode ray tube or an oscilloscope 19 whose axes x 'x and y'y of the screen can be rotated around their point of origin or moved. The y'y axis is graduated in units of resistivity and / or temperature.
Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention, schématiquement illutré dans la figure 6, deux déphaseurs 20, 21 assurent l'un 20 une mise en coincidence du support ou vecteur V1 avec l'axe x'x par augmentation de l'angle de déphasage alpha (figures 3 et 4) à une valeur de 180 et l'autre 21 une mise en coîncidence du support ou vecteur V2 avec l'axe x'x par augmentation de la somme des angles alpha et phi (figures 3 et 5) à une valeur de 3600. Dans ce cas le circuit du dispositif 18 de mesure de température et de résistivité d'un fil métallique 11 comprend (figure 6) un inverseur 22 disposé en amont du tube cathodique ou oscilloscope 19 et deux déphaseurs 20, 21 montés en parallèle entre la sortie 15 du pont de mesure 12 et l'entrée de cet inverseur 22. In an exemplary implementation of the method of the invention, diagrammatically illustrated in FIG. 6, two phase shifters 20, 21 provide a coincidence of the support or vector V1 with the axis x'x by increasing the the phase shift angle alpha (FIGS. 3 and 4) to a value of 180 and the other 21 a coincidence of the support or vector V2 with the axis x'x by increasing the sum of the angles alpha and phi (FIGS. 3 and 5) to a value of 3600. In this case the circuit of the device 18 for measuring the temperature and resistivity of a wire 11 comprises (FIG. 6) an inverter 22 arranged upstream of the cathode ray tube or oscilloscope 19 and two phase shifters 20, 21 connected in parallel between the output 15 of the measuring bridge 12 and the input of this inverter 22.
L'inverseur 22 assure par une de ses positions, une liaison de l'entrée du tube cathodique ou oscilloscope 19 avec la sortie du déphaseur 20 lors d'une lecture des valeurs de la résistivité du fil 11, et par une autre de ses positions, une liaison de l'entrée du tube cathodique ou oscilloscope 19 avec la sortie du déphaseur 21 lors d'une lecture de la température du fil 11.The inverter 22 ensures by one of its positions, a connection of the input of the cathode ray tube or oscilloscope 19 with the output of the phase shifter 20 during a reading of the values of the resistivity of the wire 11, and by another of its positions , a connection of the input of the cathode ray tube or oscilloscope 19 with the output of the phase-shifter 21 during a reading of the temperature of the wire 11.
Dans une variante de réalisation illustrée dans la figure 7,
I'inverseur 22 est supprimé et les sorties des deux déphaseurs 20 et 21 sont directement reliées à deux tubes cathodiques ou oscilloscopes 19, 23, la sortie du déphaseur 20 au tube 19 et celle du déphaseur 23 au tube 23.In an alternative embodiment illustrated in FIG.
The inverter 22 is removed and the outputs of the two phase shifters 20 and 21 are directly connected to two cathode ray tubes or oscilloscopes 19, 23, the output of the phase shifter 20 to the tube 19 and that of the phase shifter 23 to the tube 23.
Dans un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention schématiquement représenté dans la figure S, les données sous forme de signaux ou états électriques recueillies aux sorties des déphaseurs 20 et 21 sont successivement ou séparément transformées en chiffres codés et affichées en valeur numérique correspondante sur un écran de visualisation. Le dispositif 18 de mesure de température et de résistivité comprend dans ce cas en aval des sorties des déphaseurs 20 et 21, à titre d'exemple un inverseur 22 comme celui de la figure 6, un convertisseur analogique-digital 24 et un écran de visualisation 25. Suivant la position de l'inverseur 22, soit la valeur de résistivité soit la valeur de température du fil Il est affichée sur l'écran de visualisation 25. In an exemplary implementation of the method of the invention schematically represented in FIG. 5, the data in the form of signals or electrical states collected at the outputs of the phase-shifters 20 and 21 are successively or separately transformed into coded digits and displayed in numerical value. corresponding on a display screen. The device 18 for measuring temperature and resistivity comprises in this case downstream of the outputs of the phase shifters 20 and 21, for example an inverter 22 like that of FIG. 6, an analog-digital converter 24 and a display screen 25. Depending on the position of the inverter 22, either the resistivity value or the temperature value of the wire It is displayed on the display screen 25.
Dans une variante de réalisation non représenté l'inverseur 22 est supprimé, et à la sortie de chacun des deux déphaseurs 20 et 21 est monté un ensemble comprenant un convertisseur analogique digital 24 et un écran de visualisation 25. La valeur numérique de résistivité et celle de température du fil 11 sont simultanément affichées mais séparément sur les deux écrans de visualisation 25. In an alternative embodiment not shown the inverter 22 is removed, and at the output of each of the two phase shifters 20 and 21 is mounted an assembly comprising a digital analog converter 24 and a display screen 25. The numerical value of resistivity and that of the temperature of the wire 11 are simultaneously displayed but separately on the two display screens 25.
Claims (6)
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|---|---|---|---|
| FR8310071A FR2548380B1 (en) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE TEMPERATURE AND RESISTIVITY OF A METAL ELEMENT |
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| FR2548380A1 true FR2548380A1 (en) | 1985-01-04 |
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| FR8310071A Expired FR2548380B1 (en) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE TEMPERATURE AND RESISTIVITY OF A METAL ELEMENT |
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| FR (1) | FR2548380B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2589566A1 (en) * | 1985-11-06 | 1987-05-07 | Cegedur | METHOD FOR NON-CONTACT SCALE MEASUREMENT OF THE THICKNESS AND TEMPERATURE OF THIN METAL SHEETS USING FOUCAULT CURRENTS |
| CN114577359A (en) * | 2020-11-18 | 2022-06-03 | 比亚迪股份有限公司 | Temperature measuring device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3890567A (en) * | 1971-04-14 | 1975-06-17 | Manfred Knuefelmann | Temperature compensated resistance measuring of an elongated electrical conductor |
-
1983
- 1983-06-17 FR FR8310071A patent/FR2548380B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3890567A (en) * | 1971-04-14 | 1975-06-17 | Manfred Knuefelmann | Temperature compensated resistance measuring of an elongated electrical conductor |
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| CONTROL AND INSTRUMENTATION, vol. 7, no. 3, mars 1975 * |
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| FR2589566A1 (en) * | 1985-11-06 | 1987-05-07 | Cegedur | METHOD FOR NON-CONTACT SCALE MEASUREMENT OF THE THICKNESS AND TEMPERATURE OF THIN METAL SHEETS USING FOUCAULT CURRENTS |
| CN114577359A (en) * | 2020-11-18 | 2022-06-03 | 比亚迪股份有限公司 | Temperature measuring device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2548380B1 (en) | 1985-10-25 |
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