FR2661753A1 - Procede pour l'amelioration de la precision de detecteurs d'impedance dans des radiosondes. - Google Patents

Abstract

On mesure la température de détecteurs capacitifs (10, 30) au moyen d'un thermocouple (20) dont une jonction (23) est placée à proximité des détecteurs et dont l'autre jonction (24) est placée dans l'atmosphère environnante. Le signal de sortie du circuit de mesure associé aux détecteurs est modifié par un signal électrique qui représente la différence de température entre les détecteurs et leur environnement, et qui est obtenu par conversion continu-alternatif du signal de sortie du thermocouple.

Description

i

PROCEDE POUR L'AMELIORATION DE LA PRECISION

DE DETECTEURS D'IMPEDANCE DANS DES RADIOSONDES

La présente invention concerne un procédé pour l'amélioration de la précision de détecteurs d'impédance dans des radiosondes. On connaît dans l'art antérieur un certain nombre

de détecteurs de température et d'humidité de type électri-

que, dont l'impédance varie en fonction de la quantité à mesurer Des détecteurs d'humidité de ce type sont connus par exemple d'après les brevets des E U A N O 3 168 829 et 3 350 941, ainsi que d'après le brevet finlandais N O 48 229

appartenant à la demanderesse.

Comme on le sait dans l'art antérieur, on utilise pour la mesure de la température des capteurs capacitifs

qui sont en règle générale basés sur le fait que la cons-

tante diélectrique du matériau d'isolation entre les arma-

tures d'un condensateur dépend de la température, auquel cas la capacité dépend également de la température A titre

d'exemple, la demanderesse utilise de très petits condensa-

teurs céramiques conformément à ce principe, pour des dé-

tecteurs de température dans des radiosondes La précision d'un tel détecteur est habituellement suffisante, du fait qu'il n'est pas chauffé par le courant de mesure et du fait que sa valeur Q est bonne Le détecteur est mécaniquement stable, on n'a noté aucun vieillissement notable dans un tel détecteur, et sa réponse dynamique est suffisamment bonne Un tel détecteur de température de type céramique doit cependant être bien protégé contre l'humidité, par

exemple au moyen de verre De ce fait, la taille du détec-

teur est augmentée, ce qui fait que la vitesse du détecteur

diminue et les erreurs de rayonnement sont augmentées.

On peut faire fonctionner de façon plus précise de tels détecteurs de température, si on connaît de façon plus précise la différence entre leur température et la température environnante La présente invention procure en

particulier une solution pour ce problème.

Le brevet finlandais N O 48 229 fait partie de

l'art antérieur concernant l'invention, et il décrit un dé-

tecteur d'humidité capacitif dans lequel le matériau diélectrique est un film de polymère dont la constante diélectrique est fonction de la quantité d'eau qui est

absorbée par le film de polymère.

Dans les détecteurs décrits ci-dessus, et égale-

ment dans d'autres détecteurs basés sur une variation d'im-

pédance, il apparaît des phénomènes indésirables qui sont

par exemple une erreur de rayonnement, la lenteur de détec-

teurs et l'hystérésis.

Dans sa demande de brevet finlandais n' 58 402,

la demanderesse suggère un procédé pour réduire des pro-

priétés indésirables qui sont occasionnées par des modifa-

cations réversibles dans un détecteur d'humidité électrique basé sur un changement d'impédance, en particulier dans un

détecteur d'humidité capacitif dans lequel le matériau sen-

sible à l'humidité est un polymère organique, et dans le-

quel le matériau sensible à l'humidité est chauffé, au moins dans le cas d'humidités relatives élevées, jusqu'à

une température supérieure à la température de l'environne-

ment du détecteur d'humidité La capacité de chauffage du détecteur peut être régulée, si nécessaire, en fonction de

l'humidité qui est mesurée.

Dans le brevet finlandais 58 402 précité, on me-

sure la température du détecteur d'humidité et/ou la tempé-

rature extérieure, et on utilise ces quantités mesurées

dans le calcul des valeurs de mesure d'humidité.

En ce qui concerne l'art antérieur lié à l'inven-

tion, on peut également se référer au brevet finlandais N O 57 319, appartenant à la demanderesse, qui suggère un procédé pour la mesure de faibles capacités, qui est conçu dans le but d'éliminer l'effet de capacités parasites Ce procédé utilise un circuit oscillateur RC dont la fréquence

de sortie dépend, de préférence de façon inversement pro-

portionnelle, de la capacité à mesurer Dans le procédé de ce dernier brevet finlandais, la capacité à mesurer est

connectée entre un générateur à faible impédance et un cir-

cuit qui mesure seulement le courant, comme par exemple en-

tre l'entrée et la sortie d'un amplificateur inverseur.

Un but général de l'invention est d'apporter un développement supplémentaire à la technologie antérieure de mesure de température et/ou d'humidité, en particulier dans

des applications concernant des radiosondes.

Un but de l'invention est d'apporter un dévelop-

pement supplémentaire à des détecteurs de température ca-

pacitifs, de façon à pouvoir éliminer dans une large mesure

leur erreur de rayonnement et leur lenteur.

Un but de l'invention est de procurer un nouveau procédé de mesure et une nouvelle structure de détecteur, en particulier pour le fonctionnement dans une radiosonde, dans laquelele détecteur d'humidité capacitif est soumis à une humidité élevée, ce qui a pour effet de dégrader le fonctionnement du détecteur et de conduire à l'accumulation d'eau ou de glace sur la surface du détecteur Lorsqu'une telle situation a pris fin, une longue durée doit s'écouler avant que l'eau ou la glace ne s'évapore, et pendant ce temps le détecteur fournit évidemmentun message incorrect,

indiquant une humidité excessivement élevée Dans des con-

ditions qui conduisent à l'accumulation d'eau, un détecteur peut donner une mesure incorrecte, comme par exemple dans une situation dans laquelle il y a présence de vapeur d'eau

sursaturée Le chauffage d'un détecteur d'humidité capaci-

tif qui est suggéré dans le brevet finlandais 58 402 préci-

té permet d'éviter les inconvénients ci-dessus, mais il reste cependant le problème, non résolu dans l'art anté- rieur, qui consiste en ce que la température du détecteur

doit être connue de façon très précise pour pouvoir effec-

tuer une mesure d'humidité suffisamment précise Pour pou-

voir atteindre une précision de mesure de 1 à 2 % sur l'hu-

midité relative, il doit être possible de mesurer la tempé-

rature avec une précision d'environ 0,10 C Dans la mesure de température, il peut y avoir une erreur absolue plus élevée, mais la différence de température par rapport à

l'environnement doit être connue avec cette précision.

Un but de l'invention est de procurer un procédé de mesure et une structure de détecteur avec lesquels on puisse mesurer l'humidité relative avec la précision de 1 à

2 % mentionnée ci-dessus Un but supplémentaire de l'inven-

tion est de procurer un procédé de mesure et une structure de détecteur qui conviennent particulièrement bien pour l'utilisation dans des radiosondes, du fait que le procédé permet de faire en sorte que la structure de détecteur soit

simple et légère.

Un but de l'invention est de procurer un détecteur d'humidité au moyen duquel il soit possible d'éviter une condensation d'eau sur la surface du détecteur d'humidité, par exemple lorsqu'une radiosonde traverse un nuage. Pour atteindre les buts indiqués ci-dessus et

ceux qui apparaîtront ultérieurement, le procédé de l'in-

vention est essentiellement caractérisé en ce qu'on mesure la température du détecteur ou des détecteurs au moyen d'un thermocouple, dans lequel la jonction d'une branche de ses

éléments thermosensibles est montée sur le détecteur à me-

surer, ou est placée au voisinage de ce dernier, et dans lequel la jonction de l'autre branche du thermocouple est placée dans l'atmosphère qui entoure le détecteur, et en ce qu'on détecte au moyen de ce thermocouple la différence entre la température qui est associée au détecteur et la température dans l'atmosphère environnante, le signal de sortie du circuit de mesure de la radiosonde étant affecté par un signal électrique qui représente la différence de température précitée, et ce signal électrique contenant les données qui concernent la ou les quantités météorologiques

à mesurer au moyen du ou des détecteurs.

L'invention procure simultanément un certain nom-

bre d'avantages On envisagera ces avantages de façon plus détaillée par la suite On peut obtenir deux détecteurs de température capables de fonctionner, au moyen d'un seul étalonnage L'autre branche de l'élément thermosensible est à une certaine température connue autre que la température absolue du détecteur proprement dite Lorsqu'on utilise un élément thermosensible consistant en un fil fin, on obtient

une vitesse élevée et une faible erreur de rayonnement.

Si on modifie le principe de conversion continu-

alternatif qui est appliqué dans l'invention, il est égale-

ment possible de mesurer des courants électriques, des ré-

sistances ou d'autres grandeurs électriques, au lieu de tensions La précision de mesure que l'on obtient grâce à l'invention est de l'ordre + 0,10 C, du fait que la réponse dynamique est bonne (on peut aisément mesurer la fréquence avec précision), et du fait que le thermocouple n'a pas de signal de base, c'est-à-dire que la tension du thermocouple

est égale à zéro lorsqu'il n'est pas affecté par une diffé-

rence de température.

Le circuit est optimal lorsque la différence de température entre les branches du thermocouple n'est pas suffisamment élevée pour que le changement de fréquence qui

est produit par le thermocouple atteigne une valeur dépas-

sant notablement les fréquences correspondantes des conden-

sateurs de référence.

Dans le cadre de l'invention, il est possible

d'effectuer une mesure d'humidité, de façon que le détec-

teur d'humidité et le détecteur de température ainsi qu'une branche de l'élément thermosensible soient en bon contact thermique mutuel, et que cet ensemble ne soit que peu chauffé L'autre branche de l'élément thermosensible est à l'air libre Dans un tel cas, la condensation d'eau sur la surface du détecteur d'humidité est évitée, par exemple

lorsqu'une sonde traverse un nuage Du fait de l'échauffe-

ment, le détecteur n'indique évidemment pas une humidité relative de 100 %, mais comme la différence de température est connue, il est possible de déterminer par le calcul le

résultat correct de la mesure d'humidité.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre

d'exemples non limitatifs La suite de la description se

réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation sous forme de schéma synoptique du procédé conforme à l'invention et

d'une structure de détecteur qui est utilisée dans celui-

ci. La figure 2 est une coupe centrale d'un détecteur de température capacitif sur lequel est montée une branche

d'un thermocouple.

La figure 3 est une vue de dessus d'un détecteur

d'humidité capacitif que l'on peut utiliser dans l'inven-

tion.

La figure 4 est une coupe selon la ligne III-III.

La figure 5 est une représentation plus détaillée

du circuit de mesure d'une radiosonde qui utilise le procé-

dé et la structure de détecteur de l'invention.

La figure 6 est une représentation schématique en élévation qui montre les positions de différents détecteurs

sur la même plaque de cuivre chauffée.

La figure 1 est une représentation schématique, partiellement sous forme de schéma synoptique, d'un circuit qui utilise le procédé et la structure de détecteur de l'invention, et qui est employé dans le système de télémesure de radiosondes, au moyen duquel on mesure la pression (P), la température (T) et l'humidité relative (U) dans

l'atmosphère qui entoure la sonde Comme le montre la fi-

gure 1, on utilise dans le circuit des détecteurs capaci-

tifs C 3, C 4 et C 5 à titre de détecteurs de mesure C 2 est un condensateur de référence, de même que le condensateur

C O qui est connecté au commutateur 43 (figure 5) Ces con-

densateurs sont connectés alternativement à l'entrée de l'oscillateur de mesure 70, auquel la capacité de base C 1

est connectée L'oscillateur de mesure 70 fournit la fré-

quence F à titre de signal de sortie.

La structure de mesure qui est représentée sur la figure 1 comprend un commutateur 40 qui est connecté au

côté d'entrée de l'oscillateur de mesure 70, et ce commu-

tateur 40 connecte alternativement chacune des capacités à mesurer C 2, C 3, C 4 et C 5 à l'entrée de l'oscillateur de

mesure En ce qui concerne les détails et un mode de réa-

lisation plus détaillé de ce circuit, on se référera au brevet finlandais 57 319 et au brevet des E U A 4 775 830,

appartenant à la demanderesse.

Le commutateur 40 des capacités à mesurer est commandé au moyen d'une unité de commande de commutateur 35

qui reçoit le signal de commande provenant d'un oscilla-

teur-séquenceur 80.

La figure 2 montre un détecteur de température , dont le fonctionnement est basé sur la mesure de la capacité C 5 Le détecteur 30 est un condensateur céramique dans lequel la constante diélectrique du matériau isolant

dépend relativement fortement de la température La capaci-

té C 5 à mesurer est établie entre les armatures 33 et 34.

Des conducteurs 31 et 32 partent des armatures 33 et 34, et ils sont connectés de la manière qui ressort des figures 1 et 5 Le détecteur 30 est protégé contre les effets de

l'humidité par une enveloppe de verre 36 Une couche de cui-

vre 37 a été appliquée sur la surface extérieure de l'en- veloppe de verre 36, et la jonction 23 entre les fils 21 et 22 du thermocouple 20 a été brasée sur cette couche de cuivre Il est préférable de prévoir une connexion de la couche de cuivre 37 vers la masse, par l'intermédiaire d'un condensateur de capacité relativement élevée, par exemple

un condensateur d'environ 10 n F De cette manière, on empê-

che que la tension alternative qui est utilisée pour la

mesure du condensateur C 5 ne soit transmise de façon capa-

citive au thermocouple, à travers l'enveloppe de verre En

outre, le condensateur de mise à la masse évite la forma-

tion d'une capacité parasite en parallèle avec C 5 le long du verre Le fil dans une branche 21 du thermocouple est par exemple du cuivre (Cu), tandis que le fil dans l'autre

branche 22 est en Constantan La métallisation de l'enve-

loppe de blindage du détecteur 30 empêche également des effets perturbateurs de courants de fuite de surface sur la

mesure de température.

Il est également possible d'employer dans l'in-

vention un détecteur d'humidité capacitif 10, qui est conçu

pour être chauffé conformément aux principes qui sont dé-

crits de façon plus détaillée dans le brevet finlandais 58402 appartenant à la demanderesse, et sur les figures 3

et 4 du dessin annexé.

La structure fondamentale de l'exemple de réali-

sation d'un détecteur d'humidité capacitif 10 qui est re-

présenté sur les figures 3 et 4, est connue d'après le bre-

vet finlandais 48 229, appartenant à la demanderesse La base du détecteur 10 est constituée par une base de support 11 qui est passive en ce qui concerne l'absorption d'eau,

comme une plaque de verre On a formé sur la base de sup-

port 11 des contacts de base 12 auxquels les fils ont été

fixés au moyen de contacts 16, et la capacité C 4 est mesu-

rée entre ces fils Dans le détecteur 10, le matériau actif est une mince pellicule de polymère 13, sur laquelle a été formé un contact de surface mince 14 dans lequel la vapeur d'eau peut pénétrer, et ce contact 14 n'est en contact galvanique avec aucun des contacts de base 12 De cette

manière, la capacité C 4 à mesurer est formée par la conne-

xion en série des capacités qui sont établies entre les contacts de base 12 et le contact de surface 14 Lorsque des molécules d'eau sont absorbées dans la matière de la pellicule 13, sensible à l'humidité, la liaison de l'eau se produit selon deux phénomènes différents Une forme de liaison se produit au niveau moléculaire, et procure une réponse rapide et habituellement linéaire, sous la forme

d'une variation de la capacité C 4.

En ce qui concerne le courant de chauffage du détecteur d'humidité 10 qui est représenté sur les figures 3 et 4, il est possible d'employer le courant de mesure du détecteur 10, ayant une fréquence appropriée, ou bien on

peut intégrer une résistance de chauffage 15 dans le détec-

teur 10, le courant de chauffage I étant fourni aux con-

tacts 17 de cette résistance de la manière qui est repré-

sentée sur la figure 3 Lorsqu'on utilise le courant de mesure pour le courant de chauffage du détecteur 10, la procédure suivie peut être conforme aux principes qui sont décrits dans le brevet finlandais 58 402, appartenant à la demanderesse.

Comme le montrent les figures 3 et 4, un détec-

teur de mesure de température, constitué par un thermocou-

ple 20, est intégré dans le détecteur 10 conformément à un

principe identique à celui qui est employé avec le détec-

teur 30 représenté sur la figure 2 D'une manière connue en

elle-même, le thermocouple 20 comporte des branches d'élé-

ments thermosensibles 21 et 22 qui sont constituées par deux métaux différents et qui sont connectées au détecteur par la jonction 23 Une branche du thermocouple 20 peut être placée de façon à mesurer la température T dans

l'atmosphère SA qui entoure la sonde.

En pratique, les structures de détecteur qui sont représentées sur les figures 2, 3 et 4, et qui n'ont été

représentées qu'à titre d'illustrations de principe, doi-

vent également comprendre un détecteur de température abso-

lu Cette structure intégrée est représentée par la figure 6, dans laquelle le chauffage du détecteur est également incorporé, du fait que sinon on ne peut pas connaître la

température absolue.

Une structure de détecteur 30 conforme à la fi-

gure 2 a été mise en contact avec une plaque de cuivre 41 relativement épaisse, sur laquelle on a également fixé, par exemple par collage, un détecteur d'humidité 42, 10 Une résistance de chauffage 48 est fixée à la plaque de cuivre 41 Il est également préférable de fixer à la plaque 41 un condensateur de référence C 2 et un détecteur de pression

C 3, du fait que ces deux éléments ont une certaine dépen-

dance vis-à-vis de la température, bien qu'on tente de ren-

dre C 2 aussi insensible que possible à des variations de

température Ceci s'applique également au condensateur C 3.

Comme le montre la figure 6, l'enveloppe du condensateur 44

(C 5) est fixée à la plaque 41 au moyen d'un joint brasé 43.

Un joint brasé 51 fixe l'enveloppe du condensateur de réfé-

rence 47 (C 2) à la plaque 41 Les fils du détecteur d'humi-

dité 42 traversent des trous qui sont formés dans la plaque 41 pour atteindre la carte de circuit 46, vers laquelle

passent également les fils d'autres composants qui se trou-

vent sur la plaque 41 La carte de circuit 46 est de préfé-

rence constituée par une matière flexible et mince, auquel

cas on peut employer son prolongement pour combiner cet en-

semble avec le reste du système électronique.

Une résistance de chauffage 48 est fixée à la plaque 41 qui est représentée sur la figure 6, et cette

résistance est de préférence placée de façon que la distan-

ce jusqu'à tous les détecteurs et les condensateurs de ré-

férence soit pratiquement égale De cette manière, il est possible de réduire les différences de température entre

les divers détecteurs Pour la même raison, il est préféra-

ble de maintenir la capacité de chauffage de la résistance

48 à une valeur suffisamment basse pour qu'en règle généra-

le, l'ensemble ne soit pas chauffé à plus de 20 C à 50 C au-

dessus de la température de l'environnement Un détecteur de pression 49 de petite taille est également fixé à la plaque 41, mais il ne doit pas être fixé par sa face à la plaque de cuivre 41, à cause de coefficients de dilatation thermique différents Le détecteur de pression 49 est donc supporté seulement sur ses fils Pour que le détecteur de pression 49 soit néanmoins à la température de la plaque 41, il est placé dans un capot en cuivre 50 qui est fixé

par brasage à la plaque 41 Sur la figure 6, on voit une jonc-

tion 23 du thermocouple 20, tandis que l'autre jonction 24 est placéepour mesurer la température T de l'atmosphère SA

qui entoure la sonde.

Conformément au principe essentiel de l'inven-

tion, qui ressort de la figure 1, une tension continue UO est établie entre les bornes A du thermocouple 20, et cette tension est transmise par l'intermédiaire de l'unité de commutation 50 à l'unité de conversion continu -alternatif , qui convertit la tension continue U O du thermocouple 20 en une tension alternative U(t) La sortie de l'unité 60 est connectée par l'intermédiaire de l'unité de réglage de réponse dynamique 65 à l'entrée de l'oscillateur de mesure

, comme représenté sur la figure 1.

On examinera les figures 1 et 5 pour exposer le

principe de fonctionnement plus détaillé de l'invention.

Les interrupteurs 61, 62, 63 et 64 dans l'unité 60 consti-

tuent le convertisseur continu-alternatif Ce convertisseur

continu-alternatif 60 est commuté à la cadence de la fré-

quence de sortie fs de l'oscillateur de mesure 70 La ten-

sion alternative obtenue est transmise par une résistance de 4,7 k SI et par un condensateur de 100 n F à l'entrée de l'oscillateur de mesure 70, au point In auquel les capaci-

tés C 2 C 5 à mesurer sont également connectées alterna-

tivement par l'intermédiaire des commutateurs 41 45.

Sur la figure 5, l'unité de réglage de réponse dynamique 65 qui est représentée sur la figure 1 correspond à la résistance R 2 et au condensateur C O La résistance R 2 convertit la tension que fournit le thermocouple 20 en un courant qui est transmis par le condensateur séparateur C O à l'entrée de l'oscillateur de mesure 70, à laquelle sont également appliqués les courants des condensateurs C 2

C 5 à mesurer En ce qui concerne des détails supplémentai-

res des fonctions de l'oscillateur de mesure 70 et des com-

mutateurs 35 et 40, on se référera aux brevets finlandais 54 664 et 57 319, appartenant à la demanderesse Sur les figures 1 et 5, le condensateur C 1 est un condensateur de base, avec lequel les condensateurs C 2 C 5 à mesurer sont connectés en parallèle La première référence est le condensateur CV et la seconde référence est l'extrémité non connectée du conducteur du commutateur 43, c'est-à-dire

un condensateur dont la capacité est égale à zéro On ob-

tient de cette manière une référence peu coûteuse et par-

faitement stable.

L'entrée du convertisseur continu-alternatif 60

est court-circuitée au moyen des commutateurs 53 et 54.

Lorsqu'on mesure les cinq condensateurs C 2, C 3, C 4, C, et

le condensateur "zéro" dans le circuit, l'entrée du conver-

tisseur continu-alternatif 60 est court-circuitée au moyen des commutateurs 53 et 54 La séquence de mesure comprend en outre une mesure Celle-ci est effectuée de façon que le commutateur 45 puisse maintenir le condensateur de mesure de température C 5 dans la condition de mesure pendant un cycle de commutation supplémentaire Simultanément, les

commutateurs 53 et 54 suppriment le court-circuit à l'en-

trée du convertisseur continu-alternatif 60, et les commu-

tateurs 51 et 52 connectent le thermocouple 20 au conver-

tisseur continu-alternatif 60 La tension U(t) qui est con- vertie à partir de la tension continue UO du thermocouple

tend à augmenter ou à réduire la fréquence f de l'oscilla-

teur de mesure 70, en fonction de la polarité du thermocou-

ple 20 Une jonction 23 du thermocouple 20 est en contact thermique avec le détecteur 30, tandis que la jonction 24 de l'autre branche est dans l'environnement SA, dont la température est TO' Ainsi, le thermocouple 20 permet de mesurer avec une très grande précision la différence de température T -TO' L'oscillateur séquenceur 80 qui est représenté sur les figures 1 et 5 fournit des impulsions très fines,

par exemple à des intervalles d'environ 200 ms Cet oscil-

lateur 80 peut être commandé de façon effective, par exem-

ple pendant l'étalonnage L'unité de sélection de commuta-

teur 35 comporte sa propre remise à zéro La broche 5 du

circuit 35 est connectée à une source de signal de restau-

ration, qui peut également être commandée effectivement.

Les broches 1 et 10 du circuit IC 3 de l'unité 35 sont con-

nectées à une porte OU-EXCLUSIF 36 sous l'effet de laquelle

* le commutateur de niveau inférieur 45 reste dans la posi-

tion de mesure pendant deux cycles de mesure ( 2 x 200 ms).

Pendant la durée du dernier cycle de mesure, le court-cir-

cuit qu'établissent les deux commutateurs 53 et 54 dans

l'unité 50 (IC 6) est supprimé, et les deux autres commuta-

teurs 51 et 52 commutent l'élément thermosensible 20 pour la mesure S'il n'y a pas de tension de thermocouple UO entre les points a et b, la situation est la même que dans le cas du court-circuit, et par conséquent les deux cycles

de mesure ont la même fréquence à la sortie de l'oscilla-

teur de mesure 70 (fs) Les portes OU-EXCLUSIF 37, 66 et 67

inversent la phase ou elles agissent à la manière d'ampli-

ficateurs-séparateurs, et elles rendent plus raides les

fronts montants et descendants des impulsions.

La capacité C 5 du détecteur 30 est étalonnée simultanément à l'étalonnage du thermocouple 20 On peut obtenir dans ce cas l'avantage suivant: lorsqu'on utilise des fils de thermocouple 21 et 22 fins, l'étalonnage du

détecteur de température C 5 proprement dit peut être effec-

tué plus rapidement, du fait que le thermocouple indique rapidement s'il existe ou non une différence de température

entre l'environnement de référence SA et le détecteur 30.

De façon similaire, le thermocouple 20 donne une image approximativement correcte de-la valeur de cette différence de température, et on peut utiliser cette information au

moment de l'étalonnage du détecteur 30 Pendant l'étalonna-

ge, la branche libre du thermocouple 20 doit de préférence être à une température différente de celle du condensateur

C 5 et de la branche qui lui est connectée.

Le courant qui est obtenu à partir de la tension U du thermocouple 20, au moyen de l'unité 50, 60, 65 (R 2,

C 0) est appliqué de façon à agir sur l'entrée de l'oscilla-

teur de mesure, grâce à quoi on obtient la fréquence f SI' et sur la base de la différence de fréquence fs f SI# il

est possible de déterminer par le calcul à la fois la dif- férence de température T 1 T O et la température qui est mesurée par le

détecteur 30 Il est également possible de faire en sorte que dans la prmeière séquence de mesure, les détecteurs C 2, C 5 soient mesurés sans l'effet de la tension U(t) que produit le thermocouple, et que dans la séquence de mesure suivante tous les condensateurs C 2 C 5 soient mesurés à nouveau, de manière à inclure dans la mesure de C 5 l'effet de la tension U(t) que produit le thermocouple

Conformément à ce qui précède, on obtient deux fréquen-

ces à partir du même détecteur C 5, et sur cette base, il est possible de déterminer avec une précision suffisament élevée à la fois la différence de température Ti-T O et la

température absolue qui est détectée sur la base de la ca-

pacité C 5.

La différence de température T 1-T est représen-

tée par la différence entre les fréquences fs et fs, qui sont mesurées deux fois au moyen du détecteur 30 Cette

différence de fréquence n'est pas utilisée dans une radio-

sonde C'est seulement l'ordinateur placé au sol, en liai-

son avec un radiorécepteur, disposant également des données

d'étalonnage, qui calcule les valeurs météorologiques cor-

rectes à partir des six fréquences modulées qui sont re-

çues Ces fréquences peuvent déjà être traitées dans la sonde, même jusqu'aux données finales, mais le mode de traitement est néanmoins le même en ce qui concerne son

principe principal.

L'invention procure un nouveau procédé de mesure au moyen duquel on peut obtenir un meilleur résultat qu'avec les configurations de l'art antérieur La branche libre de l'élément thermosensible 20 mesure la température T O dans l'atmosphère environnante de façon rapide et sans

erreur de rayonnement L'autre branche de l'élément thermo-

sensible 20 se trouve dans le condensateur de référence C 5,

et tous les autres condensateurs à mesurer sont de préfé-

rence également à la température du condensateur C 5.

Les constantes dépendent d'autant moins de la température que la situation d'étalonnage correspond mieux

à la situation de mesure de la sonde, du fait que les er-

reurs qui résultent de la dépendance vis-à-vis de la tempé-

rature sont compensées automatiquement, sans aucun calcul.

Les erreurs se répercutent sur les dépendances vis-à-vis de la température, en plus de leurs propres dépendances C'est

pourquoi il est préférable que les condensateurs de réfé-

rence soient également au voisinage de la température exté-

rieure.

N'importe quel autre condensateur, outre C, con-

vient également pour un condensateur à mesurer deux fois, même un condensateur de O p F L'information qui provient du thermocouple 20 est contenue dans la différence entre les

fréquences de sortie f, qui est obtenue lorsque la fré-

quence d'une mesure est soustraite de la fréquence de l'au-

tre mesure.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées au procédé et au dispositif décrits et

représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour l'amélioration de la précision de détecteurs d'impédance dans des radiosondes, caractérisé en ce qu'on mesure la température du ou des détecteurs ( 30 et/ ou 10) au moyen d'un thermocouple ( 20), dans lequel la jonction ( 23) d'une branche des éléments thermosensibles ( 21, 22) du thermocouple est fixée au détecteur à mesurer, ou est placée à proximité de ce dernier, tandis que la jonction ( 24) de l'autre branche du thermocouple ( 20) est placée dans l'atmosphère (SA) qui entoure le détecteur, et en ce qu'on détecte au moyen de ce thermocouple ( 20) la différence (Tl-T 0) entre la température (T 1) du détecteur et la température (T 0) dans l'atmosphère environnante (SA),

le signal de sortie (fs) du circuit de mesure de la radio-

sonde étant affecté par un signal électrique (U(t)) qui représente cette différence de température, et ce signal de

sortie contenant les données qui concernent la ou les quan-

tités météorologiques que l'on mesure au moyen du détecteur

( 30) ou des détecteurs ( 10, 30).

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension continue (U 0) qui est obtenue à partir du thermocouple est convertie en une tension alternative (U(t)), au moyen d'un convertisseur continualternatif ( 60)

ou d'un circuit équivalent, cette tension alternative agis-

sant sur le signal de sortie (f s) du circuit de mesure.

3 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé en liai-

son avec un détecteur de température capacitif ( 30).

4 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé en liai-

son avec un détecteur d'humidité capacitié ( 10).

Procédé selon la revendication 4, caractérisé

en ce que le détecteur d'humidité capacitif ( 10) est chauf-

fé au moyen des pertes diélectriques de la capacité et/ou au moyen d'une résistance de chauffage ( 15) qui est montée

sur le détecteur (figures 3 et 4).

6 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, appliqué dans des radiosondes dont les cir-

cuits de mesure comprennent des détecteurs capacitifs (C 3 C 5), au moyen duquel on mesure la pression (P), l'humi-

dité relative (U) et/ou la température (T) dans l'atmosphè-

re environnante, les circuits de mesure comprenant un os-

cillateur de mesure ( 70) à l'entrée duquel les détecteurs

capacitifs (C 3 C 5) ainsi qu'un ou plusieurs condensa-

teurs de référence (C 1, C 2) sont connectés alternativement au moyen d'un commutateur ( 40), caractérisé en ce que la jonction ( 23) d'une branche d'un thermocouple est montée sur le détecteur de température ( 30) et/ou le détecteur d'humidité ( 10) du circuit de mesure, en ce que la jonction

( 24) de l'autre branche du thermocouple est placée en com-

munication avec l'atmosphère environnante (SA), en ce que

la tension continue (U) qui est obtenue à partir du ther-

mocouple ( 20) est appliquée à une unité de commutation ( 50), à partir de laquelle cette tension est transmise

selon une séquence appropriée à l'unité de conversion con-

tinu-alternatif ( 60) pour la tension du thermocouple, et en ce que la tension de sortie (U(t)) de l'unité de conversion continu-alternatif ( 60) qui a été convertie en un courant, est transmise de façon à agir sur l'entrée de l'oscillateur de mesure ( 70), à laquelle les capacités (C 3 C 5) à

mesurer sont alternativement connectées.

7 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé en ce que le détecteur de tempéra-

ture ( 30) du circuit de mesure est fixé sur une plaque re-

lativement épaisse ( 41) ayant une conductivité thermique élevée, de préférence une plaque de cuivre, sur laquelle un détecteur d'humidité éventuel ( 10) est également fixé, et en ce qu'une résistance de chauffage ( 48) est montée sur

cette plaque ( 41).

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un condensateur de référence (C 2) ou plusieurs condensateurs de référence (C 2, C 0) et/ou un détecteur de

pression (C 3) du circuit de mesure sont montés sur la pla-

que ( 41), de façon à réduire les effets de la dépendance de ces condensateurs vis-à-vis de la température.

9 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 7 ou 8, caractérisé en ce que la résistance de chauf-

fage ( 48) est montée sur la plaque ( 41) de façon que les distances jusqu'aux divers détecteurs et condensateurs de référence soient pratiquement identiques, dans le but de

réduire les différences de température entre les divers dé-

tecteurs.

Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 7 à 9, caractérisé en ce que la plaque ( 41) et les détecteurs et condensateurs de référence qui sont montés

sur elle, sont chauffés au moyen de la résistance de chauf-

fage ( 48) à une température supérieure d'environ 20 C à 50 C

à la température de l'environnement.