FR2577671A1 - Procede et dispositif pour mesurer la force appliquee a une barre par determination de sa frequence de vibration - Google Patents
Procede et dispositif pour mesurer la force appliquee a une barre par determination de sa frequence de vibration Download PDFInfo
- Publication number
- FR2577671A1 FR2577671A1 FR8602034A FR8602034A FR2577671A1 FR 2577671 A1 FR2577671 A1 FR 2577671A1 FR 8602034 A FR8602034 A FR 8602034A FR 8602034 A FR8602034 A FR 8602034A FR 2577671 A1 FR2577671 A1 FR 2577671A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- oscillation
- frequency
- bar
- force
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S73/00—Measuring and testing
- Y10S73/01—Vibration
Abstract
LE PROCEDE DE MESURE D'UNE FORCE S PREVOIT UNE BARRE 2, 3 QUI EST CHARGEE PAR LA FORCE EN DIRECTION AXIALE ET EST SOUMISE A DES OSCILLATIONS DE RESONANCE. ON DETERMINE LA FREQUENCE REELLE F DES OSCILLATIONS DE RESONANCE ET ON EN DEDUIT LA FORCE AU MOYEN DE L'EQUATION (F-C)C, C ET C SONT DES GRANDEURS QUI DEPENDENT DES PROPRIETES DE LA BARRE 2, 3. LES VALEURS C ET C PEUVENT ETRE CORRIGEES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE LORSQUE LA BARRE 2, 3 EST SIMULTANEMENT AMENEE A L'ETAT DE RESONANCE AU MOYEN DE DEUX FREQUENCES (F, F), DONT LE RAPPORT EXISTANT ENTRE ELLES EST FORME PAR DEUX NOMBRES ENTIERS. UN DISPOSITIF DE MESURE COMPREND UN GENERATEUR D'OSCILLATIONS 11 ENTRE DEUX POINTS NODAUX 7, 8, 9, 10 DE LA BARRE 2, 3. UN CAPTEUR 14 SERT A DETERMINER LA FREQUENCE REELLE. UN CIRCUIT D'EXCITATION 18 CONTROLE LA FREQUENCE D'EXCITATION A L'AIDE DE LA FREQUENCE REELLE DE LA FREQUENCE DE RESONANCE.
Description
Procédé et dispositif pour mesurer une force.
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer une force. L'invention a pour but de proposer une possibilité nouvelle pour mesurer une force, qui permet d'obtenir des résultats parfaitement
précis dans une plage importante de valeurs.
Selon l'invention, ce but est atteint du fait qu'on applique la force à une barre en direction axiale, on soumet la barre à des oscillations de résonance, on détermine la fréquence réelle des oscillations de résonance et on en déduit la force par le rapport: f2 _ C o S =
C
o C et C1 sont des grandeurs qui dépendent des propriétés de la barre. Comme la fréquence de résonance se mcdifie de façon univoque avec la forcé, il est possible de déterminer la force à partir de la
fréquence de résonance sur une plage de valeurs très importante.
Notamment, la fréquence d'excitation au moyen de laquelle la barre est mise.en vibration peut être contrôlée à l'aide de la fréquence réelle de l'oscillation de résonance. De ce fait, la puissance d'excitation est faible. Comme la fréquence réelle de l'oscillation de résonance doit être de toute manière déterminée pour obtenir la force,
on peut l'utiliser pour la régulation de la fréquence d'excitation.
De façon particulièrement avantageuse, il est fait en sorte que la barre soit amenée à l'état de résonance simultanément par deux fréquences, dont le rapport entre elles est sensiblement celui de deux nombres entiers, et que l'on détermine à partir des deux fréquences réelles qui s'établissent des valeurs pour la correction de C et C1 en o fonction de la température. Ainsi, le résultat de la mesure est indépendant de la température de l'environnement. On utilise dans ce cas le fait que la fréquence réelle de la geconde oscillation de résonance présente une dépendance par rapport à la température qui est différente de celle de la fréquence réelle de la première oscillation de résonance, ce qui fait que l'on peut déterminer des valeurs de correction univoques de la température à partir des deux fréquences. Avantageusement, l'une des deux fréquences est la fréquence fondamentale. Elle fournit la plus grande amplitude, ce qui fait que l'on obtient un signal de mesure bien net pour la valeur réelle de
l'oscillation de résonance.
L'autre des deux fréquences doit de préférence correspondre à l'onde harmonique d'ordre trois. Comme il s'agit d'une onde harmonique d'ordre impair, on peut utiliser un générateur d'oscillations commun pour la fréquence fondamentale et pour l'onde harmonique. L'onde harmonique d'ordre trois présente en effet l'amplitude la plus
importante parmi toutesPces ondes harmoniques.
De façon particulièrement avantageuse, on dirige la moitié de la force sur chacune de deux barres parallèles, et les deux barres sont mises en vibrations en sens contraire. Le résultat est qu'aucun bruit
n'est pratiquement émis dans l'environnement.
Avantageusement, la force est appliquée aux barres sous forme d'une force de traction. Dans ce cas, la plage de mesure n'est pas limitée vers le haut par la force de flambage - ainsi que cela est le
cas pour une force de compression, qui peut être également mesuree.
Un dispositif pour mesurer une force en vue de la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé selon l'invention du fait qu'une barre chargée en direction axiale par la force à mesurer est fixée en deux emplacements décalés axialement pour former chacun un point nodal empêchant une déviation latérale, qu'un générateur d'oscillations est appliqué aux barres entre les points nodaux, qu'à la barre est associé un capteur qui émet un signal de mesure pour déterminer la fréquence réelle, et qu'il est prévu un circuit d'excitation qui contrôle la fréquence d'excitation à l'aide de la fréquence réelle de la fréquence de résonance. La barre forme avec le circuit d'excitation un dispositif oscillant. La barre représente le circuit résonnant et le circuit d'excitation fournit l'amplification de boucle nécessaire et la contre-réaction. De ce fait, on obtient au moyen d'une puissance d'excitation aussi faible que possible une oscillation de résonance
bien marquée.
Il est particulièrement avantageux que les deux barres soient reliées l'une à l'autre à leurs extrémités par des éléments d'application de force communs et soient fixées l'une par rapport à l'autre à leurs points nodaux, que le générateur d'oscillations comprenne deux parties coopérantes, qui sont chacune appliquées à une barre, et que le capteur comprenne également deux parties coopérantes qui sont appliquées chacune à une barre. On évite ainsi un rayonnement de l'énergie oscillante dans l'environnement et de ce fait une émission
de bruit fatigante.
Selon un mode de réalisation préféré, il est fait en sorte que le générateur d'oscillations engendre une oscillation fondamentale de la barre et une oscillation harmonique superposée à l'oscillation fondamentale, et que soit prévu un circuit de détermination de fréquence qui détermine à partir du signal de mesure les valeurs des fréquences de résonance de l'oscillation fondamentale et de l'oscillation harmonique. On peut donc réaliser une correction en fonction de la température à l'aide des fréquences de résonance des
deux oscillations.
I1 est alors avantageux que le générateur d'oscillations soit disposé sensiblement au milieu entre les points nodaux et que le capteur soit situé entre le générateur d'oscillations et le point nodal. Quand le générateur d'oscillations est disposé au centre, l'énergie vibrationnelle peut être appliquée simultanément pour une l'oscillation fondamentale et pour une oscillation harmonique d'ordre impair. Le capteur qui est-décalé par rapport à lui permet de détecter
une composante bien nette des deux oscillations.
Quand on utilise l'onde harmonique d'ordre trois en tant qu'oscillation harmonique, le capteur est disposé de préférence à une distance du point nodal qui est de 15 à 25% et de préférence d'environ % de la distance entre les deux points nodaux. Ceci permet de détecter
d'une part l'oscillation harmonique d'ordre trois à proximité de son am-
plitude la plus importante et également l'oscillation fondamentale avec
une amplitude suffisante.
De façon particulièrement avantageuse, le circuit excitateur comprend une entrée reliée au capteur, une branche pour l'oscillation fondamentale munie d'un amplificateur, une branche pour l'oscillation harmonique munie d'un agencement de filtre de sélection et d'un amplificateur, et une unité de sommation montée en amont de la sortie et recevant les signaux amplifiés des deux branches. Grâce à la branche pour l'oscillation harmonique, on peut traiter et renforcer de façon particulière l'oscillation harmonique, ce qui fait qu'elle peut être mélangée au signal amplifié de la branche de l'oscillation fondamentale selon un rapport prédéterminé et de préférence réglable. On est ainsi assuré de disposer d'une énergie d'excitation suffisante pour
l'oscillation harmonique.
Il est avantageux que l'unité de sommation soit constituée par un amplificateur sommateur avec une régulation CAG (commande automatique de gain). La puissance d'excitation est alors réglée de manière que les signaux de mesure présentent une importance déterminée permettant leur évaluation. En outre, les deux branches doivent comprendre chacune une unité de correction de phase. De petites valeurs de correction suffisent pour l'oscillation fondamentale. En ce qui concerne les oscillations harmoniques, des rotations importantes de phase peuvent être nécessaires, et par exemple une inversion de phase pour l'oscillation
harmonique d'ordre trois.
En outre, il est recommandé de monter un transducteur tension-courant entre l'unité sommatrice et le générateur d'oscillations. Ainsi, il n'y a pas déplacements de phase du fait de l'inductivité des bobines du générateur d'oscillations et donc
d'erreurs de mesure qui leur sont liées.
De façon particulièrement avantageuse, l'agencement de filtre de sélection comprend un filtre passe-bande dont la fréquence de sélection peut être préétablie par des impulsions de synchronisation et on prévoit ingénrateur de synchronisation dont 'a fréquence est contrôlée par la fréquence de l'oscillation harmonique dans la branche pour oscillation harmonique. On est ainsi assuré que malgré des modifications de l'oscillation harmonique, qui apparaissent en cas d'une modification de la force, l'agencement à filtre de sélection adapte toujours sa fréquence moyenne avec précision sur la fréquence de l'oscillation harmonique présente. On évite ainsi les rotations de phases qui apparaissent dans un filtre fixe quand il y a modification de la fréquence. En particulier, legénératetr d2 synchronisation peut comprendre un circuit de verrouillage de phase dont la première entrée est reliée par l'intermédiaire d'un compensateur à une section de la branche pour l'oscillation harmonique disposée à la suite de l'amplificateur, et dont la seconde entrée est reliée à sa sortie par l'intermédiaire d'un diviseur l:n. Ceci permet d'obtenir une constitution particulièrement simple du générateur de synchronisation c.i dépend de la fréquence de
l'oscillation harmonique.
De plus, il est avantageux de prévoir un circuit de démarrage dans lequel l'unité sommatrice comprend une autre entrée qui reçoit par l'intermédiaire d'un circuit logique un signal rectangulaire qui lui est appliqué quand la première entrée du circuit de verrouillage de phase laisse passer la tension et lorsque ce circuit n'est pas encore verrouillé. On peut ainsi provoquer également une excitation de l'oscillation harmonique, ce qui fait que le verrouillage de phase a lieu et que le filtre de sélection peut travailler normalement après
une courte durée.
En outre il est avantageux qu'un circuit de détermination de fréquences soit constitué en utilisant le circuit d'excitation et présente deux sorties pour les signaux de fréquence, qui sont chacune reliées par l'intermédiaire d'un comparateur à une section de la branche d'oscillation fondamentale, ou de la branche d'oscillation harmaonique, montée en aval de l'amplificateur. On reçoit facilement aux sorties des signaux de fréquence des signaux aux fréquences à
déterminer.
L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide d'uni mode de réalisation représenté sur le dessin dans lequel: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de mesure de force avec son circuit associé, la figure 2 est une vue d'un mode de réalisation d'un capteur, la figure 3 est une vue d'un mode de réalisation d'un générateur d'oscillations, la figure 4 représente les oscillations d'une barre, et
la figure 5 montre un exemple d'un circuit d'excitation.
Le dispositif 1 montré à la figure 1 pour mesurer la force de traction S comprend deux barres de mesure 2, 3 qui sont rectilignes et parallèles L'une à l'autre. Elles sont reliées par l'intermédiaire d'articulations à deux entretoises 4 et 5 dont l'une est maintenue fixe par un support 6 et dont l'autre est soumise à la force de traction S. Les articulations représentées forment donc chacune deux points nodaux 7 et 8 ainsi que 9 et 10 pour les deux barres 2 et 3. Chaque barre peut osciller entre ces points nodaux selon son oscillation fondamentale ou
selon une oscillation harmonique.
Sensiblement au centre des barres 2 et 3 est prévu un générateur d'oscillations 11 qui comprend un aimant permanent 12 relié à la barre 2 et une bobine excitatrice 13 reliée à la barre 3. A une distance d'environ 20% de la longueur des barres et à partir des points nodaux 8 et 10 est prévu un capteur 14 qui comprend un aimant permanent 15 relié
à la barre 2 et une bobine d'induction 16 reliée à l'autre barre 2.
Quand on applique au générateur d'oscillations 11 un courant excitateur périodique Ie, les deux barres 2 et 3 oscillent en sens contraire l'une par rapport à l'autre. Grâce au mouvement oscillant, un signal de mesure U1 se présentant sous forme d'une tension est induit dans la bobine d'induction 16 du capteur 14, tension qui est proportionnelle à
la vitesse des mouvements des barres l'une par rapport à l'autre.
Un exemple d'un mode de réalisation particulièrement efficace d'un capteur 114 est montré à la figure 2. Les références utilisées sont augmentées de 100 par rapport à celles de la figure 1. Un aimant permanent 115, qui est magnétisé en direction transversale pour former un p8le sud S et un p8le nord N l'un contre l'autre, est situé face à
une bobine d'induction 118 dont l'axe est parallèle aux barres.
Un exemple d'un mode de réalisation particulièrement efficace d'un générateur d'oscillations 111 est montré à la figure 3. Un aimant permanent 112, qui est également magnétisé en direction transversale pour former un p8le sud S et un p8le nord N c8te à côte, est disposé à l'intérieur d'une bobine d'excitation 113 formée sur un support 117 en
un matériau non magnétisable.
Un circuit excitateur 21, qui sera expliqué plus en détail en référence à la figure 5, reçoit à son entrée 19 le signal de mesure U1, et envoie par sa sortie 20 le courant d'excitation I au générateur e d'oscillations 11. Le circuit excitateur 18 est constitué de manière que le courant excitateur amène les barres à leur état de résonance par rapport à leur oscillation fondamentale F1 et à leur oscillation harmonique d'ordre trois F3 L'oscillation fondamentale F1 de chaque
barre a lieu entre la ligne continue F1 et la ligne en tiretés.
L'amplitude de l'oscillation harmonique d'ordre trois F3 est nettement plus faible que celle qui est montrée et est superposée à l'oscillation fondamentale. Une partie du circuit excitateur 18 est utilisée en tant que circuit de détermination de fréquence 21. Les fréquences de résonance fl et f3 qui ont été déterminées pour l'oscillation fondamentale et pour l'oscillation harmonique d'ordre trois sont disponibles à ses sorties 22 et 23. Les deux fréquences sont appliquées à un circuit d'évaluation 24, qui comprend une unité de calcul et une mémoire de données avec une entrée 25. Un signal représentatif de l'importance de la force F peut 9tre calculé à partir des données entrées et des fréquences fl et f3 et fourni à la sortie 26, par exemple appliqué à un
dispositif d'affichage 27.
Les oscillations harmoniques sont désignées par un nombre ordinal qui se rapporte à une oscillation fondamentale de nombre nominal 1. Du fait de la température et de la section des barres, les fréquences de résonance de ces oscillations ne sont pas nécessairement liées selon un
rapport entre elles qui est exactement un nombre entier.
La constitution du circuit excitateur est montrée à la figure 5.
I forme avec l'agencement de barres un dispositif oscillateur dans lequel les barres représentent le circuit résonnant et le circuit excitateur fournit l'amplification de boucle nécessaire et la contreréaction. La conséquence est que le système se règle automatiquement sur les fréquences de résonance des barres. De ce fait, il est possible de faire osciller les barres simultanément selon les fréquences de résonance fl et f3 de l'oscillation fondamentale et de l'oscillation harmonique. Le signal de mesure U1 est appliqué par l'intermédiaire d'un amplificateur préalable A1 a une branche 28 pour l'oscillation fondamentale et une branche 29 pour l'oscillation harmonique. La branche 28 pour l'oscillation fondamentale comprend un circuit de correction de phase PC1 et un amplificateur A2. Comme l'oscillation fondamentale est approximativement en phase avec l'oscillation fondamentale du courant d'excitation Ie dans le signal de mesure U1, il suffit de n'effectuer qu'une légère correction dans le circuit de correction de phase PC1. La branche 29 pour l'oscillation harmonique comprend un filtre passe-haut HPF, un circuit de correction
de phase PC2, un filtre de sélection SF et un amplificateur A3.
L'oscillation harmonique d'ordre trois est contenue dans le signal de mesure UI, avec sa phase inversée par rapport à l'oscillation harmonique d'ordre trois du courant d'excitation Ie. C'est pourquoi le circuit de correction de phase PC2 détermine une inversion de phase. Le signal de sortie de la branche 28 est appliqué par.l'intermédiaire d'une résistance sommatrice R1 à un amplificateur sommateur A4, auquel est également appliqué le signal de sortie de la branche 29 par l'intermédiaire d'une résistance sommatrice R2, ce signal étant appliqué à un potentiomètre PI pour choisir le rapport entre l'oscillation fondamentale et l'oscillation harmonique dans le signal de sortie de façon qu'une oscillation harmonique d'ordre trois bien nette soit présente dans la barre. Le signal de jesure U1 qui est amplifié dans l'amplificateur préalable AI est également appliqué à une commande automatique de gain cAG qui compare l'amplitude du signal de mesure amplifié à une valeur de consigne réglable par un potentiomètre P2 et règle en fonction de celle-ci l'amplification de l'amplificateur sommateur A4, ainsi que cela est montré schématiquement, par un potentiomètre P3 dans le circuit de retour, de facon que l'amplitude du signal de mesure corresponde à la valeur de consigne. La valeur de sortie de l'amplificateur sommateur A4 est appliquée, par l'intermédiaire d'un transducteur tension-courant U/Ie et d'un étage terminal E, au générateur d'oscillations 11 -sous forme d'un courant Ie Pour que l'oscillation harmonique, qui est ici l'oscillation harmonique d'ordre trois, puisse être filtrée correctement, on utilise en dehors du filtre passe-haut HPF qui se ferme pour les fréquences les plus basses, le filtre de sélection SF dont la fréquence moyenne qui détermine la fonction de filtrage est déterminée par un générateur de synchronisation 30 produisant des impulsions de synchronisation it. qui Lui sont appliquées par une ligne 31 selon une fréquence de synchronisation ftqui est N fois la fréquence f3 de l'oscillation harmonique. Dans ce but, l'une des entrées 31 d'un circuit de verrouillage de phase PLL est relié par l'intermédiaire d'un comparateur K1 à la sortie de l'amplificateur A3 de la branche 29 de l'oscillation harmonique, et la seconde entrée 32 est reliée par l'intermédiaire d'un diviseur T à la sortie 33 du circuit de verrouillage de phase. Ce dernier est constitué de façon habituelle par le montage en série d'un comparateur de phase, d'un filtre passe-bas et d'un oscillateur commandé par la tension. La fréquence de synchronisation ftest un multiple entier de la fréquence f3 de l'oscillation harmonique. N présente par exemple la valeur 64. Grâce aux potentiomètres P4 et P5 on peut régler additionnellement le filtre de sélection SF. Il s'agit d'un filtre dit "filtre d'appariement", par exemple du type MF 10 de la société National. Comme la fréquence moyenne du filtre de sélection SF contr8le la fréquence de résonance f3 de l'oscillation harmonique, on est assuré que le filtre est adapté très précisément à cette fréquence f3, que l'oscillation harmonique d'ordre trois est donc amplifiée alors que toutes les autres fréquences
sont fortement amorties.
Un circuit de démarrage 34 comprend un circuit logique à deux portes NAND N1 et N2. La porte NAND N2 alimente l'amplificateur sommnateur A4 par l'intermédiaire d'une troisième résistance sommatrice R3 avec des impulsions rectangulaires qui apparaissent au hasard chaque fois que des impulsions rectangulaires sont présentes à la sortie 35 du comparateur K1 et qu'il est indiqué dans le même temps, par l'apparition d'un signal 0 à une autre sortie 36 du circuit de verrouillage de phase PLL, qu'aucun verrouillage de phase n'a encore été fait. Si à la sortie 36 apparaît par contre le signal 1 lors du verrouillage, c'est-à-dire en fonctionnement normal, la porte NAND N2 reste fermée. Les impulsions rectangulaires qui apparaissent de façon irrégulière provoquent une oscillation de fréquences diverses. Du fait de la constitution du circuit excitateur 18, l'oscillation fondamentale et l'oscillation harmonique d'ordre trois dominent en peu de temps, ce
qui fait que l'état de fonctionnement normal est rapidement atteint.
Dans un circuit excitateur 18 de ce type, le circuit de détection de fréquences 30 peut présenter une constitution très simple. Il suffit que la sortie 22 soit reliée par un comparateur K2 à la sortie de l'amplificateur A2 dans la branche 28 pour l'oscillation fondamentale et la sortie 23 à la sortie 35 du comparateur K1 de la branche 29 pour I0 l'oscillation harmonique. A la sortie 22 apparaissent alors des impulsions rectangulaires selon la fréquence de résonance fl de l'oscillation fondamentale, et à la sortie 23 des impulsions rectangulaires à la fréquence de résonance f3 de l'oscillation
harmonique d'ordre trois.
On peut décrire la fréquence de la barre comme suit: n2.1T E. I12 n ' 1+. S (1) 2. 12 A n2.E.I.l =nm o f = nme fréquence de résonance n n = nombre ordinal de l'oscillation 1 = longueur de la barre E = module d'élasticité I = moment d'inertie = épaisseur de la barre A = aire de la section transversale de la barre S = force axiale On en déduit les fréquences de l'oscillation fondamentale et de l'oscillation harmonique d'ordre trois par élévation au carré: f2 =C + C1 S (2) 1 o' f2 =81.C + - C S (3)
f3 91.
o o ua eTçipomu es 0D xvD ap izied r vaunxvp no aaansem aia Znad9 IuamauuotF u&bg- ap oanzedma2 a *ueuuoZFU9d ap tn;ladee el z $euuoa uo puenb I3 op inlG-r,l znalvz -p alqItosod z-se TT 'suuuoD zuos e uo TzzelTp ap zuvjaO;>oz aT anb Tsuîn 4 sï.ou jsa aniedme el puenb:anon2uol eza o mmo3eled zTe; ua aiaiq l E p I inanguol ul xveanzeaedme el vp -u-mieje$padDp la ania eA 0ú (W) (z 6 zîi 0D -r o :: {zuezqo uo D op uoTIuTiR I SE új la ij seouen.bail sep apTv, i (o):'a Wz quoizerbp xner9 Gap JTZI?d 1 D za D SInaA s oal uUUMazap ua aaua adeai UT ep SIA=V-EA avuepuadop e2zaz ap azdmou aTu92 ep oTqTssod zsa II *g ze v e '-e iW ixoaûs B '<an agduxma e eap zuepuadep Tnb sanapueaS sop zueuu:z)uou
O O?
T l o s.m 8X1ISA Bal <3a;O ua 'uauuoGaAunl op;ainz'igdui epl 0 e aodmoz o Tuai op o upuapded; juatoo T u oI I uostgad elT.eaoTTeme.uoa JxeuTuaa4gp q & aao;0 U e uemuaepuol uosTIi{;)ol ap T; aoDueuosa ap azuenbp eT ap xzaed e iuemaoioaatp iueoqo UO 'saT.uOU quos suot4Ipuoa sol puenb snuuou juos la a oMOD I3 T
(9) S
3 _ -
: J;ns ammoo (Z) uoeunbg,1 p aTziud e aelvxe taoo; el alInoIDo ind uo 01 eaaeq e1 op assem = H o
RT t; y' _'cI'-
t- T
(S,) _: _ _ __ 3
I I I
N': 1 v v'J': v oa I'*a 7k I'*a 7W soaTi;eTn;Tde3oo suoTsseadxe seI OeAe LZ9UlSZ fonction de la température. Mais on peut également déterminer la température de l'environnement à partir des fréquences fl et f3 car ces fréquences changent de façon différente avec la température. La fréquence de résonance de l'oscillation fondamentale fl se modifie, lorsque la température monte, beaucoup plus fortement que la fréquence de résonance de l'oscillation harmonique f3' Lorsqu'on relie l'une à l'autre les deux fréquences dans un calcul quelconque, soit dans la valeur C soit dans un quotient, on obtient une relation univoque entre o cette valeur de liaison et la température. Connaissant fl et f3, on peut donc calculer C1 au moyen de l'unité de calcul du circuit
d'évaluation 24.
On peut également constituer les points nodaux en d'autres emplacements, les barres 2 et 3 étant reliées l'une à l'autre par une patte à proximité de leurs extrémités. Pour déterminer la force axiale, on peut également utiliser la fréquence de résonance d'autres oscillations que l'oscillation fondamentale ou l'oscillation harmonique d'ordre trois. En particulier, on peut utiliser à cet effet l'onde harmonique d'ordre deux, mais ceci exige que l'excitation ait lieu en un autre emplacement qu'au centre et que l'énergie d'excitation soit de ce fait plus importante. Quand les oscillations harmoniques sont plus élevées, il faut se contenter d'une amplitude plus faible des oscillations.
Claims (20)
1. Procédé pour mesurer une force, caractérisé en ce qu'on applique la force à une barre en direction axiale, on soumet la barre à des oscillations de résonance, on détermine la fréquence réelle des oscillations résonnantes et on en déduit la force par le rapport: f2 _ C o S = C1 o C et C sont des grandeurs qui dépendent des propriétés de la barre.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence d'excitation au moyen de laquelle la barre est mise en vibrations est contr8lée à l'aide de la fréquence réelle des
oscillations de résonance.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la barre est amenée à l'état de résonance simultanément par deux fréquences, dont le rapport entre elles est sensiblement celui de deux nombres entiers, et que l'on détermine à partir des deux fréquences réelles (fl, f3) qui s'établissent des valeurs pour la correction de C
et C1 en fonction de la température.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une
des deux fréquences (f 1) est la fréquence fondamentale.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre
des deux fréquences (f3) correspond à l'onde harmonique d'ordre 3.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce
qu'on applique la moitié de la force (S) à chacune de deux barres parallèles, et les deux barres sont mises en vibration en sens
contraires.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce
que la force (S) est appliquée aux barres sous forme d'une force de traction.
8. Dispositif pour mesurer une force en vue de la mise en oeuvre
du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce
qu'une barre (2, 3) chargée en direction axiale par la force (S) à mesurer est fixée en deux emplacements décalés axialement pour former chacun un point nodal (7 à 10) empêchant une déviation latérale, qu'un générateur d'oscillations (11) est appliqué aux barres entre les points nodaux, qu'à la barre est associé un capteur (19) qui émet un signal de mesure (U1) pour déterminer la fréquence réelle, et qu'il est prévu un circuit d'excitation qui contrôle la fréquence d'excitation à l'aide de
la fréquence réelle (fl; f3) de résonnance.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux barres (2, 3) sont reliées l'une à l'autre à leurs extrémités par des éléments d'application de force communs (4, 5) et sont fixées l'une par rapport à l'autre à leurs points nodaux (7 à 10), que le générateur d'oscillations comprend deux parties coopérantes (12, 13), qui sont chacune appliquées à une barre, et que le capteur (14) comprend également deux parties coopérantes (15, 16) qui sont appliquées chacune
à une barre.
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le générateur d'oscillations (11) engendre une oscillation fondamentale de la barre (2, 3) et une oscillation harmonique superposée à l'oscillation fondamentale, et qu'il est prévu un circuit de détermination de fréquence (21) qui détermine, à partir du signal de mesure (U1), les valeurs des fréquences de résonance (fl, f3) de
l'oscillation fondamentale et de l'oscillation harmonique.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le générateur d'oscillations (11) est disposé sensiblement au milieu entre les points nodaux (7 à 10) et que le capteur (14) est situé entre le
générateur d'oscillations et le point nodal.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le capteur (14) est disposé de oréférence à une distance du point nodal (8, 10) qui est de15 à 25 % et
de préférence d'environ 20 % de la distance entre les deux points nodax.
13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé
en ce que le circuit excitateur comprend une entrée (19) reliée au capteur (14), une branche (28) pour l'oscillation fondamentale munie d'un amplificateur (A2), une branche (29) pour l'oscillation harmonique munie d'un agencement de filtre de sélection (SF) et d'un amplificateur (A3), et une unité de sommation (A4) montée en amont de la sortie et
recevant les signaux amplifiés des deux branches.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'unité de sommation (A4) est constituée par un amplificateur sommateur avec une CAG.
15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que les deux branches comprennent chacune une unité de correction de
phase (PC1, PC2).
- 16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé
en ce qu'un transducteur tension-courant (U/I) est prévu entre l'unité
sommatrice (A4) et le générateur d'oscillations (11).
17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé
en ce que l'agencement de filtre de sélection (SF) comprend un filtre passe-bande dont la fréquence de sélection peut être.préâtablie par des 'rpulsions de syxinronisation(it) et qu'on prévoit un genrateur de synhronisation (30) dont la fréquenee (ft) est contr81ée par la fréquence (f3) de l'oscillation harmonique dans la branche (29) pour l'oscillation harmonique.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le gnératem de syûnchni.satio (30) ccoprend un circuit de verrouillage de phase (PLL) dont la premiere entrée (31) est reliée par l'intermédiaire d'un compensateur (K1) à une section de la branche (29) pour l'oscillation harmonique disposée à la suite de l'amplificateur (A3), et dont la seconde entrée (32) est reliée à sa sortie (33) par l'intermédiaire
d'un diviseur 1:n (T).
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé par un circuit de démarrage (34) dans lequel l'unité sommatrice (A4) comprend une mitre entrée qui reçoit par l'intermédiaire d'un circuit logique (J1, N2) un signal rectangulaire qui lui est appliqué quand la première entrée (31) eu cireuit de verrouillage de phase laisse passer la
atensiaon et lorsque ce circuit n'est pas encore verrouillé.
20. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 19, caractérisé
en ce que le circuit de détermination de fréquences (21) est constitué en utilisant le circuit d'excitation (18) et présente deux sorties (22, 23) pour les signaux de fréquence, qui sont chacune reliées par
l'intermédiaire d'un comparateur (K1; K2) à une section de la branche -
(28) pour les oscillations fondamentales ou de la branche (29) pour les
oscillations harmoniques, montée en aval de l'amplificateur (A2; A3).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3505165A DE3505165C2 (de) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer Kraft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2577671A1 true FR2577671A1 (fr) | 1986-08-22 |
| FR2577671B1 FR2577671B1 (fr) | 1989-11-17 |
Family
ID=6262576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8602034A Expired FR2577671B1 (fr) | 1985-02-15 | 1986-02-14 | Procede et dispositif pour mesurer la force appliquee a une barre par determination de sa frequence de vibration |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4669320A (fr) |
| JP (1) | JPS61187626A (fr) |
| CA (1) | CA1273226A (fr) |
| CH (1) | CH669847A5 (fr) |
| DE (1) | DE3505165C2 (fr) |
| DK (1) | DK66986A (fr) |
| FR (1) | FR2577671B1 (fr) |
| GB (1) | GB2171201B (fr) |
| IT (1) | IT1187908B (fr) |
| NL (1) | NL8600364A (fr) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872343A (en) * | 1988-08-10 | 1989-10-10 | Sundstrand Data Control, Inc. | Matched pairs of force transducers |
| DE69027044T2 (de) * | 1989-03-23 | 1996-12-19 | Seca Gmbh | Lastenmessanordnung |
| US5313023A (en) | 1992-04-03 | 1994-05-17 | Weigh-Tronix, Inc. | Load cell |
| US5336854A (en) | 1992-04-03 | 1994-08-09 | Weigh-Tronix, Inc. | Electronic force sensing load cell |
| US5391844A (en) | 1992-04-03 | 1995-02-21 | Weigh-Tronix Inc | Load cell |
| US5442146A (en) | 1992-04-03 | 1995-08-15 | Weigh-Tronix, Inc. | Counting scale and load cell assembly therefor |
| US5952576A (en) * | 1997-03-27 | 1999-09-14 | Quasar International | Concurrent RUS measurements using multiple frequencies |
| US6803773B1 (en) * | 2003-07-08 | 2004-10-12 | Delphi Technologies, Inc. | Method and circuit for detecting a change in inductance |
| US8184389B2 (en) * | 2006-04-14 | 2012-05-22 | Seagate Technology Llc | Sensor resonant frequency identification and filter tuning |
| EP2955497B1 (fr) * | 2014-06-09 | 2019-01-02 | Nxp B.V. | Capteur de force avec compensation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1522971A (fr) * | 1967-05-16 | 1968-04-26 | Solartron Electronic Group | Perfectionnement aux appareils de mesure de forces |
| US4297872A (en) * | 1979-01-11 | 1981-11-03 | Yokogawa Electric Works, Ltd. | Vibration type transducer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1181515A (en) * | 1966-05-18 | 1970-02-18 | Solartron Electronic Group | Improvements in or relating to Force-Measuring Apparatus. |
| US3479536A (en) * | 1967-03-14 | 1969-11-18 | Singer General Precision | Piezoelectric force transducer |
| CH497691A (de) * | 1968-07-24 | 1970-10-15 | Sauter Kg August | Elektromechanischer Kraft-Frequenzwandler für Waagen |
| US3926271A (en) * | 1975-02-03 | 1975-12-16 | Rupprecht Georg | Microbalance |
| DE2544887C3 (de) * | 1975-10-07 | 1980-08-28 | Nautschno-Issledovatelskij I Konstruktorskij Institut Ispytatelnych Maschin, Priborov I Sredstv Izmerenja Mass Nikimp, Moskau | Kraftmeßwandler mit frequenzmoduliertem Ausgangssignal |
| JPS5856425B2 (ja) * | 1978-10-11 | 1983-12-14 | 横河電機株式会社 | 力変換機構 |
| US4384495A (en) * | 1980-11-17 | 1983-05-24 | Quartex, Inc. | Mounting system for applying forces to load-sensitive resonators |
| US4535638A (en) * | 1983-10-03 | 1985-08-20 | Quartztronics, Inc. | Resonator transducer system with temperature compensation |
-
1985
- 1985-02-15 DE DE3505165A patent/DE3505165C2/de not_active Expired
-
1986
- 1986-01-21 CH CH219/86A patent/CH669847A5/de not_active IP Right Cessation
- 1986-01-31 US US06/824,533 patent/US4669320A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-12 DK DK66986A patent/DK66986A/da not_active Application Discontinuation
- 1986-02-13 NL NL8600364A patent/NL8600364A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-02-14 JP JP61030602A patent/JPS61187626A/ja active Pending
- 1986-02-14 IT IT67107/86A patent/IT1187908B/it active
- 1986-02-14 GB GB08603705A patent/GB2171201B/en not_active Expired
- 1986-02-14 CA CA000501946A patent/CA1273226A/fr not_active Expired
- 1986-02-14 FR FR8602034A patent/FR2577671B1/fr not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1522971A (fr) * | 1967-05-16 | 1968-04-26 | Solartron Electronic Group | Perfectionnement aux appareils de mesure de forces |
| US4297872A (en) * | 1979-01-11 | 1981-11-03 | Yokogawa Electric Works, Ltd. | Vibration type transducer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2577671B1 (fr) | 1989-11-17 |
| DK66986A (da) | 1986-08-16 |
| DE3505165A1 (de) | 1986-08-21 |
| US4669320A (en) | 1987-06-02 |
| CA1273226A (fr) | 1990-08-28 |
| DE3505165C2 (de) | 1986-12-04 |
| GB2171201A (en) | 1986-08-20 |
| IT1187908B (it) | 1987-12-23 |
| GB8603705D0 (en) | 1986-03-19 |
| DK66986D0 (da) | 1986-02-12 |
| GB2171201B (en) | 1989-01-05 |
| CH669847A5 (fr) | 1989-04-14 |
| IT8667107A0 (it) | 1986-02-14 |
| JPS61187626A (ja) | 1986-08-21 |
| NL8600364A (nl) | 1986-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2577667A1 (fr) | Debitmetre selon le principe de coriolis | |
| EP2426563B1 (fr) | Procédé de calibration d'un appareil à fonctionnement atomique | |
| FR2577671A1 (fr) | Procede et dispositif pour mesurer la force appliquee a une barre par determination de sa frequence de vibration | |
| EP2220540A1 (fr) | Appareil a correction du champ magnetique ambiant | |
| EP0462002A1 (fr) | Magnétomètre à résonance et à pompage optique utilisant une polarisation séquentielle | |
| EP3038253B1 (fr) | Oscillateur multi-mode permettant un suivi simultane des variations de plusieurs frequences de resonance d'un resonateur | |
| EP2220541A1 (fr) | Horloge atomique reglee par un champ statique et deux champs oscillants | |
| US20040071472A1 (en) | Optical sampling system for simultaneously monitoring intensity modulation and frequency modulation | |
| EP3523644B1 (fr) | Détecteur de gaz et procède de mesure d'une concentration gazeuse par l'effet photo-acoustique | |
| EP2620751A1 (fr) | Dispositif de mesure a capteurs résonants | |
| EP0750176B1 (fr) | Dispositif de mesure d'une vitesse angulaire | |
| FR2663751A1 (fr) | Magnetometre directionnel a resonance. | |
| EP0656545B1 (fr) | Magnétomètre à polarisation lumineuse et à champ de radiofréquence couplés | |
| FR2461233A1 (fr) | Appareil de mesure de distance par courants de foucault utilisant un amplificateur a reaction positive | |
| FR2800455A1 (fr) | Circuit de diagnostic automatique pour gyroscope vibrant | |
| EP0579537A1 (fr) | Magnétomètre à polarisation lumineuse et à champ de radio-fréquence asservis | |
| WO1990003583A1 (fr) | Machine de rmn a bas champ et a polarisation dynamique | |
| CA2058522C (fr) | Dispositif de controle non destructif a courants de foucault | |
| CA1292278C (fr) | Magnetometre a resonance magnetique nucleaire | |
| FR2678071A1 (fr) | Dispositif electronique de mesure de retards. | |
| FR3049068A1 (fr) | Dispositif detecteur inductif de facteur 1 | |
| FR2549596A1 (fr) | Procede et capteur de mesure de deplacement | |
| FR2692349A1 (fr) | Gyromètre à poutre vibrante, à excitation piézo-électrique. | |
| FR2894663A1 (fr) | Gyrolaser a etat solide active optiquement par biais alternatif | |
| FR1464813A (fr) | Magnétomètre auto-oscillateur à correction de phase automatique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |