FR2607935A1 - Dispositif et methode de mesure de la difference de potentiel de volta d'un materiau relativement a un materiau de reference - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION QUI UTILISE LA METHODE DITE DU CONDENSATEUR VIBRANT EST NOTAMMENT CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UNE PLAQUE FIXE 20, UNE PLAQUE VIBRANTE 21 RELIEE AUX MOYENS DE VIBRATION 22 PAR UNE LIAISON 22A, UN PREMIER GENERATEUR DE CONTRE-POTENTIEL CONTINU AJUSTABLE 24 AUX BORNES DUQUEL EST PLACE UN VOLTMETRE 29 ET PLACE LUI-MEME EN SERIE AVEC UN DETECTEUR DE COURANT 23 ET LE CONDENSATEUR FORME DES DEUX PLAQUES 20, 21, UNE ELECTRODE COMPENSATRICE 26 RELIE A UN DEUXIEME GENERATEUR DE TENSION CONTINUE AJUSTABLE 27 ET UNE MASSE ELECTRIQUE 28. L'UNE DES DEUX PLAQUES COMPORTE LE MATERIAU A ANALYSER, L'AUTRE LE MATERIAU DE REFERENCE. LA METHODE POUVANT UTILISER LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION PERMET DE REALISER DES MESURES CORRECTES DE LA DIFFERENCE DE POTENTIEL DE VOLTA D'UN MATERIAU RELATIVEMENT A UN MATERIAU DE REFERENCE EN AJUSTANT LA TENSION DU DEUXIEME GENERATEUR POUR ANNULER LES EFFETS DES PERTURBATIONS DE MESURES. - L'INVENTION PERMET DE CARACTERISER PRINCIPALEMENT LA REACTIVITE DE LA SURFACE D'UN MATERIAU. ELLE S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'ETUDE DES CATALYSEURS, DE LA FORMATION DES LUBRIFIANTS, DU COLLAGE, DES TRAITEMENTS DE SURFACES, DE LA CORROSION, DE LA COMBUSTION. L'INVENTION EST UTILISABLE POUR L'ETUDE D'UNE SURFACE DE GRANDES DIMENSIONS.

Description

La présente invention concerne une méthode et un dispositif permettant une mesure du potentiel de Volta d'un matériau.

D'une façon plus particulière La présente invention propose une amélioration du dispositif et de La méthode de mesure du potentiel de
Volta d'un matériau à L'aide d'un condensateur vibrant.

Les résultats de teLles effectuées mesures avec un condensateur vibrant sont variables selon Leurs auteurs, cela notamment à cause des différents appareillages utilisés et des méthodes suivies.

La présente invention permet l'obtention d'une valeur beaucoup plus juste du potentiel de Volta à une constante prés par L'évaLuation de
L'influence des défauts de l'art antérieur, voire aussi par l'annulation de l'influence de ces défauts. La présente invention permet en outre la mesure du potentiel de Volta de pièces mécaniques de grande dimension.

Le potentiel de Volta d'un matériau est celui qui existe au voisinage et à l'extérieur de la surface de ce matériau. On considère aujourd'hui que le potentiel de Volta est relié au travail d'extraction des électrons depuis le sein du matériau jusqu'à sa surface. Sa valeur caractérise principalement la réactivité de la surface du matériau.

La mesure du potentiel de Volta s'applique notamment à l'étude des catalyseurs, de la formulation des huiles lubrifiantes, de la corrosion, de la combustion, du collage des revêtements uniques ou multiples des pièces mécaniques (peintures, traitement de surface) et à celle de tous les arts sensibles aux propriétés et caractéristiques physiques et/ou chimiques des surfaces, pour lesquels le potentiel de
Volta a de l'importance.

La manière la plus commode et la seule répandue pour mesurer le potentiel de Volta d'un matériau utilise la méthode du condensateur vibrant. Cette méthode consiste à soumettre une différence de potentiel inverse et égale en valeur absolue, à La différence de potentiel de Volta naturellement existant entre les deux plaques d'un condensateur vibrant, dont l'une des plaques comporte en surface Ledit matériau, de façon à annuler le courant parcourant un circuit reliant les deux plaques, ce courant est généré par la variation de capacité du condensateur initialement soumis à la différence des potentiels de
Volta de chacune des plaques du condensateur.

Ainsi, un condensateur de capacité C ayant entre la surface de ses plaques (ou armatures) une différence de potentiel V possède une charge q = CV. Lorsque le condensateur est soumis dans le temps à des variations de tension et/ou de capacité, il existe un courant i = dq/dt = d(CV)/dt = C.dV/dt + V.dC/dt. Lorsque la tension est constante (cas du condensateur vibrant) i = V.dC/dt est proportionnel à dC/dt.

Dans la méthode du condensateur vibrant, une au moins des deux plaques est animée d'un mouvement vibratoire relativement à L'autre plaque, produisant ainsi une variation de capacité dans le temps.

Selon la méthode, la variation peut être quelconque, mais les vitesses du mouvement des plaques doivent être suffisantes pour que, sous
L'action de la différence de potentiel existant entre les armatures, le courant produit soit détectable.

La différence de potentiel naturelLement existante entre les surfaces des deux plaques est égale à la différence des potentiels de Volta de chacune des plaques. Cette différence est susceptible d'être détectée lorsque les surfaces de chacune des plaques en regard sont différentes.

Les hétérogénéités dues à l'adsorption de matière telle de gaz ou de composés chimiques, ou la présence en surface d'impuretés..., peuvent modifier le potentiel de Volta de la surface considérée.

Etant donne qu' il n'est pas possible de mesurer par cette méthode le potentiel de Volta, mais seulement une différence de potentiel de
Volta entre deux surfaces, il convient d'assurer la stabilité du potentiel de Volta de la surface de référence. On peut à cet effet la recouvrir d'un matériau inaltérable, tel de l'or ou du carbone graphite, et veiller à sa bonne conservation pour des mesures espacées dans le temps.

La différence de potentiel existant entre les surfaces de chacune des plaques est caractéristique des plaques. Cependant, plus la variation relative d'espacement (due aux vibrations) est grande, ce qui est amélioré par le rapprochement des plaques, plus le courant circulant entre les plaques est grand.

En plaçant le condensateur dans un circuit électrique comprenant un ampèremètre, il serait en théorie possible de calculer la différence de potentiel de Volta. Toutefois, les difficultés de mise en oeuvre de cette méthode ont conduit à L'emploi d'une autre méthode dite de
Kelvin, où l'on applique aux bornes du condensateur un contre potentiel adapté à annuler le courant parcourant Le circuit dans lequel sont placés en série le condensateur et le générateur de contre-potentiel, la valeur de ce contre-potentieL étant aLors théoriquement égale en valeur absolue à la différence de potentiel de
Volta entre les surfaces des pLaques.

A titre d'exemple, en utilisant une électrode de référence en duralumin, les différences de potentiels de Volta mesurées sont de l'ordre de quelques centaines de millivolts.

Parallèlement, la demanderesse a mis en évidence l'existance d'un courant secondaire et l'a quantifié, produisant une dérive du détecteur de courant Lorsque celui-ci est notamment relié à la plaque vibrante, cette dérive fausse la mesure du contre potentiel et de ce fait, les différences de potentiel de Volta.

En outre, la demanderesse a mis en évidence L'importance de
L'espacement des plaques sur la justesse de la mesure du potentiel de
Volta selon l'art antérieur, alors que cet espacement était jusqu'alors suppose n'avoir aucune influence sur la différence des potentiels de Volta des surfaces des deux plaques.

L'invention fournit un dispositif de mesure des différences de potentieLs de Volta d'un matériau relativement à un matériau de référence. Ce dispositif comporte une première plaque ayant une surface, une deuxième plaque ayant une surface, des moyens de vibration, un premier générateur de tension continue, un système de détection électrique adapté à déceler un courant, un système de mesure de la différence de potentiel de Volta, un point commun tel une masse ou une terre, ladite surface de La première plaque étant située en regard de ladite surface de la deuxième plaque et séparée par un espace, les surfaces coopérant l'une avec L'autre pour former un premier condensateur, la surface de la première plaque comportant Le matériau, la surface de la deuxième plaque comportant le matériau de référence, L'une des plaques étant mue par les moyens de vibration, le premier générateur étant adapté à modifier une première différence de potentiel entre les deux plaques, le système de détection et le premier générateur étant montés en série entre la plaque vibrante et
Le point commun, la plaque fixe étant reliée audit point commun, le système de mesure étant adapté à mesurer un paramètre caractéristique du potentiel de Volta, tel la différence de potentiel entre les deux plaques est notamment caractérisé en ce qu'il comporte en outre une électrode compensatrice et un deuxième générateur de tension continue,
L'électrode réalisant avec ladite plaque vibrante un deuxième condensateur, le deuxième générateur étant adapté à modifier une deuxième différence de potentiel entre la plaque vibrante et l'électrode.

Les deux plaques pourront être de préférence sensiblement parallèles.

L'espace entre les plaques pourra être ajustable.

Bien entendu, le dispositif selon L'invention pourra comporter des plaques non paraLlèles.

La surface de la deuxième plaque pourra être en matériau inaltérable.

La surface de la deuxième plaque pourra avoir une aire très réduite par rapport à L'aire de la surface de la première plaque, et le dispositif pourra comporter des moyens pour déplacer la deuxième plaque dans une diresction sensiblement perpendiculaire à ladite première plaque.

Le dispositif pourra comporter un blindage et un support conducteur reliés électriquement au point commun, le blindage protégeant le circuit des parasites électriques.

On pourra utiliser une plaque vibrante constituée d'un matériau de référence et ayant une surface de petite taille, voire celle de la pointe d'une aiguille, de manière à permettre des explorations fines du potentiel de Volta sur une surface de matériau.

L'invention fournit également une méthode de mesure de la différence de potentiel de Volta d'un matériau relativement à un matériau de référence utilisant le dispositif et est notamment caractérisée par la succession des étapes suivantes : - on ajuste la tension du deuxième générateur de façon à rendre
sensiblement nul le courant secondaire, le courant secondaire étant
celui qui traverse le système de détection lorsque la différence de
potentiel aux bornes du premier condensateur est sensiblement égale
à la différence de potentiel de Volta existant entre les surfaces
des deux plaques du condensateur, - on ajuste la tension du premier générateur de façon à rendre
sensiblement nul le courant circulant entre les deux plaques, - on procède à la mesure de la différence de potentiel de Volta du
matériau au moyen du dispositif de mesure.

La méthode, où ledit dispositif comporte des moyens de réglage de l'espace, pourra comporter L'étape préliminaire suivante - on fait circuler dans ledit système de détection le courant
secondaire sensiblement seul en faisant varier la valeur de L'espace
et en ajustant la tension du premier générateur de façon que ledit
courant soit indépendant l'espace.

La méthode pourra comporter la série répétable des étapes suivantes - on change la nature du matériau dont on doit mesurer la différence
de potentiel de Volta relativement audit matériau de référence, - on ajuste la tension du premier générateur de façon à rendre
sensiblement nul le courant circulant entre les deux plaques, - on procède à la mesure de la différence de potentiel de Volta du
matériau au moyen du dispositif de mesure.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus nettement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées dans lesquelles - la figure 1 schématise le circuit de mesure du potentiel de Volta
selon la méthode KELVIN-ZISMAN qui correspond à l'art antérieur, - la figure 2 illustre l'importance de l'espacement des plaques du
condensateur vibrant sur la justesse de la mesure selon les méthodes
antérieures, - la figure 3 schématise un circuit de mesure du potentiel de Volta
utilisant une électrode et un générateur de tension de compensation, - la figure 4A montre une composition de mouvements de la plaque
vibrante en fonction du temps, - la figure 4B représente en fonction du temps, l'évolution du courant
secondaire passant par la plaque vibrante soumise aux déplacements
schématisés par la figure 4A, - la figure 5 schématise un circuit d'excitation électrique des moyens
de vibrations.

Sur la figure 1, la référence 1 indique la surface de la plaque vibrante située en vis-å-vis de la surface 2 de la plaque fixe, ces deux surfaces qui peuvent etre avantageusement planes et parallèles constituent les armatures du condensateur vibrant.

L'espace inter-plaques constitue le diélectrique du condensateur. Ce diélectrique peut être de l'air du vide ou tout autre matière de permittivité adaptée.

La première des surfaces des deux plaques comporte le matériau dont on désire mesurer le potentiel de Volta, alors que la deuxième surface, dite de référence, comporte un matériau de référence pour la mesure des potentiels de Volta. Le matériau de référence est de préférence conducteur et inaltérable, de façon à permettre des mesures comparatives.

L'espacement des surfaces est de l'ordre du dixième de millimètre. La plaque vibrante, qui contient soit la première, soit la deuxième des surfaces, est mue grâce à un couplage mécanique 3a avec des moyens de vibration 3. Selon la méthode originale de Kelvin ou les méthodes issues de celle-ci, l'évolution de l'amplitude des vibrations en fonction du temps n'a théoriquement aucune influence sur la mesure.

En effet, en imposant un contre-potentiel au niveau des plaques égal à la différence de potentiel de Volta, on annule la différence de potentiel entre la surface des plaques et par voie de conséquence, on annule le courant induit par la vibration de L'une des plaques, sans que l'évolution de l'amplitude des vibrations aient une importance.

dq dC dV
Ainsi. le courant i = - = V - + C - = 0
dt dt dt car dV/dt = O et V = 0
Les moyens de vibration 3 peuvent, par exemple, être constitués d'une céramique piézo-électrique qui, sous l'action d'un courant de stimulation se dilate et se contracte en produisant le mouvement de la plaque vibrante 1. L'amplitude et la fréquence du courant de stimulation sont notamment adaptées pour que soit détectable le courant induit par le condensateur vibrant soumis à ses bornes à une différence de potentiel de valeur la plus proche possible de la différence des potentiels de Volta existant entre le voisinage des surfaces des plaques du condensateur.

En effet, lorsque la différence de potentiel appliquée par le générateur aux bornes du condensateur est égale à la différence des potentiels de Volta des plaques de celui-ci, le courant circulant entre les deux surfaces a une valeur nulle.

La mesure de potentiel de Volta sera d'autant meilleure que l'on pourra détecter un courant faible et/ou que l'intensité de ce courant aura tendance à être élevée.

Ainsi, par exemple, pour une plaque vibrant sinusoidalement avec le temps à la fréquence d'environ 130 Hz avec une amplitude de plus ou moins 50 microns, le courant traversant le circuit en l'absence de contre potentiel est de l'ordre de 10 9 A.

Le contre-potentiel est fourni au moyen d'un premier générateur 7 ajustable, de tension continue, dont les bornes sont reliées aux plaques du condensateur. Le générateur peut, par exemple, être constitué d'une source de tension continue 5 aux bornes de laquelle est disposée toute la résistance 6a d'un rhéostat. Le point milieu 6b de cette résistance constitue l'une des deux bornes du premier générateur 7, alors que le curseur 6c pouvant se déplacer sur l'ensemble de la résistance 6a constitue l'autre borne du premier générateur 7.

Dans Le circuit électrique comportant le condensateur vibrant et le premier générateur 7 est disposé un système de détection 4 du courant circulant dans le circuit de telle manière que l'on puisse évaluer le contre-potentiel nécessaire pour produire l'annulation de ce courant.

Ce système de détection peut être un électromètre à quadrants ou tout autre dispositif connu adapté à mesurer des courants et des tensions alternatifs de très faible valeur.

Le système de détection peut être constitué d'un ampli OP d'impédance d'entrée 109 Ohms, de gain 500 à la sortie duquel est placé un filtre réjecteur de 50 Hz et passe bande centré sur une fréquence de 130 Hz de gain égal à 10, à la sortie duquel est placé un oscilloscope synchronisé avec l'excitation électrique des moyens de vibration. Avec ce système de détection, on peut mesurer des courants compris entre 10 A A et 10 11 A.

La valeur du contre-potentiel à appliquer aux plaques du condensateur pour annuler le courant dans le circuit est recueillie par tout système de mesure de potentiel approprié, tel que bouton de réglage étalonné, vernier étalonné, voltmètre aux bornes du premier générateur 7.

Généralement, le circuit électrique est pourvu d'un point commun auquel sont aussi branchés les moyens de protection des perturbations électriques extérieures, telles les parasites électriques, la masse du dispositif et parfois la terre.

Pour éviter les effets indésirables sur le système de détection d'un courant secondaire qui sera précisé plus loin, le système de détection est, lorsqu'il est possible de le faire, placé entre la plaque fixe et ledit point commun. Cette possibilité de disposer le point commun disparait lorsque la plaque fixe est de grande dimension.

La figure 2 illustre par un graphique l'importance de l'espacement des plaques du condensateur vibrant sur la justesse de la mesure du potentiel de Volta d'un échantillon de matériau selon les méthodes et les dispositifs antérieurs, tels que celui correspondant à la description illustrée par la figure 1.

Ce graphique comporte en ordonnée le signal S mesuré par le système de détection exprimé en mV, proportionnel au courant passant dans le circuit comportant le condensateur vibrant (1, 2) et le générateur 7 ajustable et en abscisse le contre potentiel appliqué aux plaques du condensateur.

Les courbes 10, 11, 12, 13, qui sont dans cet exemple pratiquement des droites, et qui donnent le signal S en fonction du potentiel fourni par le générateur 7 respectivement pour quatre valeurs différentes de l'espace inter-plaques (0,1 ; 0,15 ; 0,2 ; 0,3 mm) coupent l'ordonnée zéro 14 qui correspond à un courant passant entre les plaques théoriquement nul, en quatre points différents 10a, lita, 12a, 13a.

Le fait que ces quatre points ont des abscisses différentes ou encore que la différence de potentiel à appliquer entre les plaques pour avoir un courant nul varie avec l'espacement des plaques du condensateur, s'opposerait à la théorie si l'on ne mettait pas en doute la justesse des mesures. En fait, la vraie valeur de La différence de potentiel de Volta du matériau à analyser est donnée par l'abscisse 16 du point de concours 15 de toutes les courbes 10, 11, 12, 13.

Il apparait donc que pratiquement le courant détecté n'est pas celui passant entre les surfaces des deux plaques du condensateur, que l'annulation du courant circulant entre les surfaces est produite pour la tension caractéristique du point de concours 15, et qu'il apparait un courant secondaire signifié par l'ordonnée 17 du point de concours 15.

La figure 3 schématise un exemple de circuit selon l'invention permettant de compenser le courant secondaire passant par la plaque 21 située en face de la plaque fixe 20 et vibrant grace à des moyens 22 et une liaison mécanique 22a.

Les moyens vibrants utilisés comportent une céramique piézo-électrique ou un vibreur électromécanique mais peuvent etre tous les autres moyens produisant des vibrations de vitesses suffisantes pour permettre de générer un courant suffisant pour permettre une mesure correcte de la différence des potentiels de Volta existant entre les surfaces du condensateur.

L'amplitude des vibrations peut, par exemple, comme dans l'art antérieur, sans limitation, varier sinusoidalement avec le temps. Les moyens de vibration peuvent être commandés électriquement.

La surface de la plaque fixe comporte les materiaux à évaluer alors que la surface de la plaque vibrante comporte le matériau de référence. La plaque vibrante a des dimensions et une masse réduites de manière à pouvoir explorer différentes zones de la surface du matériau et aussi réduire l'inertie mécanique de la plaque vibrante.

Bien entendu, on ne sortira pas du cadre de la présente invention si la plaque vibrante comporte le matériau à analyser et/ou les mêmes dimensions que l'électrode fixe.

Le dispositif décrit permet en outre, avantageusement, tout en conservant constant l'espace inter-plaques, de se déplacer à la surface de pièces mécaniques de grandes dimensions sans avoir à recourir à des prélèvements (destructifs).

Comme dans la méthode de Kelvin, un système de détection électrique 23 du courant du même type que celui déjà décrit et un premier générateur 24 de tension sont placés dans le circuit comprenant le condensateur vibrant. Le premier générateur 24, dont on peut ajuster la tension, fournit le contre-potentiel permettant la mesure du potentiel de Volta ou plus exactement de la différence des potentiels de Volta.

Le circuit comporte en outre un système de mesure du potentiel de
Volta 29 qui peut être un voltmètre adapté ou tout autre moyen permettant de déduire la tension de Volta tel la mesure d'un courant alternatif, soit en valeur efficace, soit en valeur instantanée. On pourra utiliser un oscilloscope ou un voltmètre à mesure déclenchée.

Ce système de mesure est normalement placé aux bornes du premier générateur pour bien mesurer le contre-potentiel appliqué. On pourra sans difficulté placer le détecteur autrement et procéder à toutes sortes de mesures relatives du potentiel de Volta.

Le circuit de mesure comportant les éléments 20, 21, 23 et 24, est électriquement relié par un point commun ou une ligne commune 25 d'une part à un circuit de compensation et d'autre part à une masse électrique et éventuellement une terre.

Compte tenu des très faibles courants mesurés relativement aux courants parasites existant dans l'environnement du dispositif, et produits par les charges électrostatiques ou les ondes électromagnétiques, les pièces mécaniques annexes du dispositif tels les supports d'appareillages seront de préférence conductrices et reliées à ce point commun 25, il en sera de meme pour des moyens de protection adéquats, tels les blindages.

Lesdits moyens de protection empêchent les perturbations extérieures au dispositif d'interférer avec la mesure de la différence de potentiel de Volta.

Le circuit de compensation comporte un deuxième générateur 27 de tension continue ajustable disposé entre le point commun 25 et une électrode compensatrice 26 adaptée à réaliser avec la plaque vibrante un deuxième condensateur à capacité variable.

En ajustant convenablement le potentiel de L'électrode relativement au potentiel de la plaque vibrante, on peut ainsi engendrer un courant dont l'amplitude en fonction du temps est, au signe près, quasi identique, voire identique, au courant secondaire. Le courant résultant du courant secondaire et du courant de compensation a une valeur sensiblement nulle.

Une légère déformation de la variation de L'amplitude du courant de compensation relativement à la variation de l'amplitude du courant secondaire peut etre provoquée par un écartement insuffisant entre
L'électrode et la plaque vibrante relativement à l'amplitude des vibrations mécaniques de la plaque vibrante.

L'électrode de compensation peut être soit une plaque rapportée isolée électriquement de la masse du dispositif, soit la masse conductrice du dispositif. Bien entendu, dans ce dernier cas, la masse du dispositif ne peut pas être reliée directement au point commun 25 et permettre de générer un courant de compensation d'amplitude égale et opposée au courant secondaire.

De même, la borne du deuxième générateur 27 de tension continue qui est relié au point commun 25 pourrait être reliée à la borne (du premier générateur 24 de tension continue) qui n' est pas reliée au point commun 25. Ainsi, on pourrait utiliser tout moyen adapté pour produire par l'électrode vibrante un courant de compensation de même nature, de même amplitude et de signe opposé que le courant secondaire.

Après avoir réglé la tension du deuxième générateur 27 pour annuler le courant secondaire, on pourra effectuer des mesures de la différence de potentiel de Volta relativement au matériau de référence sur différents matériaux ou différentes zones d'une pièce de grandes dimensions.

Ainsi, lorsque plusieurs échantillons de matériaux sont placés dans un porte-échantillons, il suffit d'avoir régler la tension du deuxième générateur 27 sur un seul des échantillons pour pouvoir effectuer des mesures de la différence de potentiel de Volta relativement à un matériau de référence sur les autres échantillons.

Toutefois, la modification de l'ambiance (adsorption ou désorption possibles) qui peut modifier la différence de potentiel de Volta pourra aussi modifier le réglage de la tension du deuxième générateur.

Le graphique de la figure 4A illustre, en fonction du temps figurant en abscisse, une composition de mouvements de la plaque vibrante permettant d'obtenir des mesures rapides du potentiel de Volta sans avoir recours à un circuit de compensation et au réglage de celui-ci.

En effet, lorsque le premier générateur 7 de tension continue (Fig. 1) produit un contre-potentiel égal en valeur absolue à la différence de potentiel de Volta existant entre chacune des surfaces des plaques du condensateur vibrant, le courant secondaire présent est indépendant de
L'écartement des deux surfaces.

Ainsi, en produisant un écartement lent des deux surfaces relativement au mouvement vibratoire de la plaque vibrante 1, il est possible en ajustant la différence de potentiel aux bornes du générateur 7, d'observer la valeur pour laquelle cette différence est indépendante de la valeur de l'écartement. On peut produire cet écartement manuellement ou automatiquement en déplaçant soit la plaque "fixe" 2, soit les moyens de vibrations 3.

Selon le procédé préféré, on utilise un vibreur électromécanique 3, relié mécaniquement à la plaque vibrante à laquelle on impose un mouvement composé 31 (Fig. 4A) d'un mouvement d'espacement 30 et d'un mouvement vibratoire.

Le mouvement vibratoire choisi est du type sinusoidal de fréquence 130 Hz, mais pourrait être n'importe quel mouvement périodique de fréquence appropriée à la mesure du potentiel de Volta. Le mouvement d'espacement 30, qui est du type triangulaire et de fréquence plus basse (1 Hz) que celle du mouvement vibratoire, pourrait avoir de nombreuses formes permettant à l'électrode vibrante d'atteindre des positions extrêmes distantes par exemple de plus ou moins 0,1 mm.

Le vibreur 3 utilisé pourra etre de préférence d'un type permettant d'obtenir des amplitudes d'espacement de la plaque vibrante et mobile sensiblement proportionnelles au signal électrique d'excitation du vibreur.

Lorsqu'au cours de L'ajustage de la tension du premier générateur 7, le contre-potentiel atteint la valeur de la différence de potentiel de
Volta, et que l'on produit en fonction du temps des espacements de la plaque vibrante et mobile similaires à ceux représentés à la figure 4A définie ci-avant, le signal détecté par le système 4 est indépendant de l'espacement et apparait comme ayant, en fonction du temps, l'évolution montrée à la figure 4B.

La figure 4B représente en fonction du temps le signal détecté provenant de la plaque mobile. Ce signal qui apparaît comme ayant une fréquence de 130 Hz est produit uniquement par le mouvement vibratoire de la plaque vibrante et mobile et est quasi-insensible au mouvement d'espacement de fréquence beaucoup plus basse.

De tels signaux électriques peuvent être produits (Fig. 4B) par deux oscillateurs de tension périodique montés en série avec l'entrée d'un amplificateur 34. Le premier oscillateur 32 fournit un signal sinusoidal de fréquence 130 Hz permettant d'assurer les vibrations de la plaque vibrante ou mobile 37, alors que le deuxième oscillateur fournit un signal triangulaire de fréquence 1 Hz permettant d'assurer le déplacement progressif et lent de la plaque mobile 37.

La sortie de L'amplificateur 34 est reliée au primaire d'un transformateur éleveur de tension 35, alors que le secondaire de ce transformateur est relié au vibreur électromécanique 36 capable de mouvoir la plaque mobile 37.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. - Dispositif de mesure des différences de potentiels de Volta d'un matériau relativement à un matériau de référence, ce dispositif comportant une première plaque ayant une surface, une deuxième plaque ayant une surface, des moyens de vibration (22), un premier générateur de tension continue (24), un système de détection électrique (23) adapté à déceler un courant, un système de mesure (29) de ladite différence de potentiel de Volta, un point commun (25) tel une masse ou une terre, ladite surface de la première plaque étant située en regard de ladite surface de la deuxième plaque et séparée par un espace, lesdites surfaces (20, 21) coopérant l'une avec l'autre pour former un premier condensateur, ladite surface de ladite première plaque comportant ledit matériau, ladite surface de ladite deuxième plaque comportant ledit matériau de référence, L'une desdites plaques étant mue par lesdits moyens de vibration, ledit premier générateur étant adapté à modifier une première différence de potentiel entre lesdites deux plaques, ledit système de détection et ledit premier générateur étant montés en série entre ladite plaque vibrante et ledit point commun, ladite plaque fixe étant reliée audit point commun, ledit système de mesure étant adapté à mesurer un paramètre caractéristique du potentiel de Volta, tel la différence de potentiel entre les deux plaques, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre une électrode compensatrice (26) et un deuxième générateur (27) de tension continue, ladite électrode réalisant avec ladite plaque vibrante un deuxième condensateur, ledit deuxième générateur étant adapté à modifier une deuxième différence de potentiel entre ladite plaque vibrante et ladite électrode.

2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux plaques sont parallèles.

3. - Dispositif selon L'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit espace est ajustable.

4. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite surface de ladite deuxiéme plaque est en matériau inaltérable.

5. - Dispositif selon L'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface de la deuxième plaque a une aire très réduite par rapport à L'aire de la surface de la première plaque, et en ce que ledit dispositif comporte des moyens pour déplacer la deuxième plaque dans une direction sensiblement perpendiculaire à ladite première plaque.

6. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un blindage et un support conducteur reliés électriquement audit point commun, ledit blindage protégeant ledit circuit des parasites électriques.

7. - Méthode de mesure de la différence de potentiel de Volta d'un matériau relativement à un matériau de référence utilisant le dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par La succession des étapes suivantes : - on ajuste la tension du deuxième générateur de façon à rendre

sensiblement nul le courant secondaire, ledit courant secondaire

étant celui qui traverse ledit système de détection lorsque la

différence de potentiel aux bornes du premier condensateur est

sensiblement égale à la différence de potentiel de Volta existant

entre les surfaces des deux plaques dudit condensateur, - on ajuste la tension du premier générateur de façon à rendre

sensiblement nul le courant circulant entre lesdites deux plaques,

et - on procède à la mesure de ladite différence de potentiel de Volta

dudit matériau au moyen dudit dispositif de mesure.

8. - Méthode selon la revendication 7, où ledit dispositif comporte des moyens de réglage dudit espace, caractérisée par l'étape préliminaire suivante : - on fait circuler dans ledit système de détection le cpurant

secondaire sensiblement seul en faisant varier la valeur de l'espace

et en ajustant ladite tension du premier générateur de façon que

ledit courant soit indépendant dudit espace.

9. - Méthode selon la revendication 7, caractérisé par la série répétable des étapes suivantes : - on change la nature dudit matériau dont on doit mesurer la

différence de potentiel de Volta relativement audit matériau de

référence, - on ajuste la tension du premier générateur de façon à rendre

sensiblement nul le courant circulant entre lesdites deux plaques, - on procède à la mesure de ladite différence de potentiel de Volta

dudit matériau au moyen dudit dispositif de mesure.