FR2715869A1 - Installation industrielle haute-fréquence, pour le traitement de matériaux, équipée de double mélangeurs équilibrés. - Google Patents
Installation industrielle haute-fréquence, pour le traitement de matériaux, équipée de double mélangeurs équilibrés. Download PDFInfo
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Abstract
L'installation comporte un applicateur (5), un générateur (2) qui délivre pour l'applicateur (5) un premier signal haute-fréquence (3) de haute puissance, un ou plusieurs capteurs pour la mesure de grandeurs physiques haute fréquence en différents points de l'installation, et des moyens de contrôle (12) du fonctionnement de l'installation. Selon l'invention, le générateur (2) délivre en outre un deuxième signal haute fréquence (7a) dit de référence; l'installation comprend en outre, pour chaque capteur (3a, 3b, 3c, 3d, 3e), un double mélangeur équilibré (8a, 8b, 9a, 9b, 15) qui reçoit en entrée le signal délivré par le capteur correspondant et un signal d'activation constitué soit directement soit par le signal de référence (7a), soit par un signal (7b) déphasé par rapport au signal de référence (7a), chaque double mélangeur équilibré délivre, à destination des moyens de contrôle (12), deux signaux de contrôle (11a, 11b) qui correspondent à la composante continue, respectivement en phase et en opposition de phase, du signal délivré par le capteur par rapport au signal d'activation (7a ou 7b).
Description
INSTALLATION INDUSTRIELLE HAUTE-FREOUENCE. POUR LE
TRAITEMENT DE MATéRIAUX, EOUIPEE DE DOUBLE
MELANGEURS EOUILIBRES
L'invention a pour objet une installation industrielle haute-fréquence, qui comporte un applicateur dans lequel est réalisé le traitement thermique d'un matériau, et qui est équipée de moyens perfectionnés permettant le contrôle de son fonctionnement. Elle trouve plus particulièrement son application dans le contrôle de tous les paramètres de fonctionnement d'une telle installation utilisée pour le traitement thermique d'un matériau , en haute-fréquence, tels que séchage, polymérisation, gélification, soudage..
TRAITEMENT DE MATéRIAUX, EOUIPEE DE DOUBLE
MELANGEURS EOUILIBRES
L'invention a pour objet une installation industrielle haute-fréquence, qui comporte un applicateur dans lequel est réalisé le traitement thermique d'un matériau, et qui est équipée de moyens perfectionnés permettant le contrôle de son fonctionnement. Elle trouve plus particulièrement son application dans le contrôle de tous les paramètres de fonctionnement d'une telle installation utilisée pour le traitement thermique d'un matériau , en haute-fréquence, tels que séchage, polymérisation, gélification, soudage..
Les installations industrielles qui sont utilisées pour réaliser le traitement thermique d'un matériau en haute-fréquence comportent un applicateur, dans lequel est placé le matériau, et un générateur industriel délivrant un signal haute fréquence de haute puissance pour l'applicateur. Eventuellement, I'installation comporte également une boîte d'adaptation à impédance réglable placée entre le générateur et l'applicateur.
Dans une telle installation industrielle, en fonction de l'avancement du traitement et de l'état du matériau, I'impédance de l'applicateur évolue en permanence. Par conséquent, il est nécessaire de contrôler les paramètres de l'installation qui sont liés à cette évolution de l'état du matériau. A cet effet, dans le cas par exemple d'une installation comportant une boîte d'adaptation à impédance réglable, on prélève une faible partie de la tension et du courant du signal haute fréquence entre le générateur industriel et la boîte d'adaptation, au moyen respectivement d'un capteur de tension et d'un capteur de courant, et on traite les signaux haute fréquence délivrés par ces deux capteurs au moyen de détecteurs à diodes, communément appelés discriminateurs. Ces détecteurs à diodes assurent à la fois une fonction de détection des signaux haute fréquence délivrés par les deux capteurs, en transformant ces signaux haute fréquence en signaux continus, et une fonction de contrôle du fonctionnement de l'installation, en envoyant des signaux de réglage vers la boîte d'adaptation, en sorte de ramener automatiquement l'impédance du système boîte d'adaptation-applicateur, à l'impédance de sortie du générateur. Ce réglage de l'impédance de la boîte d'adaptation a pour but d'obtenir en permanence un rendement optimum dans le transfert de puissance entre le générateur et l'applicateur, malgré les modifications d'impédance de l'applicateur en cours de traitement du matériau.
Les générateurs industriels qui sont utilisés délivrent un signal hautefréquence de puissance élevée, qui est instable notamment en amplitude, et qui présente l'inconvénient d'être fortement bruité. Or les détecteurs à diodes (pointes métalliques ou semi-conductrices, shottky ou autres, ...) qui sont actuellement utilisés présentent une très faible immunité au bruit, et sont de ce fait perturbés par l'instabilité du signal haute fréquence délivré par de tels générateurs industriels.
il en résulte jusqu'à présent que la détection des signaux hautes fréquences mesurés par les capteurs de tension ou de courant n'est pas suffisamment fiable pour permettre un contrôle correct du fonctionnement d'une installation industrielle haute fréquence. En particulier, le réglage automatique de l'impédance de la boite d'adaptation au moyen de détecteurs à diodes ne permet pas de transférer en permanence à l'applicateur la totalité de la puissance délivré par le générateur industriel.
Un deuxième inconvénient lié à l'utilisation de détecteurs à diodes pour traiter les signaux haute fréquence délivrés par les capteurs est que ces détecteurs ne permettent pas d'obtenir directement la valeur algébrique du déphasage de ces signaux haute fréquence par rapport au signal haute fréquence délivré par le générateur industriel. Or s'agissant par exemple du signal haute fréquence délivré par un capteur mesurant l'amplitude du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur, la connaissance de ce déphasage en valeur algébrique permet de régler automatiquement la distribution du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur, en sorte que cette applicateur soit constamment en résonnance.
Enfin, un troisième inconvénient des installations industrielles actuellement connues provient du fait que, s'agissant de capteurs mesurant la tension et le courant en un même point de la ligne haute fréquence entre le générateur et l'applicateur, il n'est pas possible, directement à partir des informations délivrés par les détecteurs à diodes de calculer le module ou la phase de l'impédance équivalente de l'installation industrielle en ce point de mesure, et plus particulièrement de calculer le module ou la phase de l'impédance d'entrée de l'applicateur, et par là-même de connaître en permanence l'évolution des caractéristiques du matériau au cours du traitement. Par conséquent, on n'est pas en mesure de contrôler automatiquement le traitement du matériau, en réglant par exemple automatiquement la puissance du générateur industriel en cours de traitement.
Le but principal de la présente invention est de proposer une installation industrielle haute-fréquence pour le traitement des matériaux, qui pallie au moins le premier inconvénient constaté.
Ce but est atteint par l'installation industrielle haute-fréquence de l'invention, pour le traitement des matériaux, qui de manière connue comporte un applicateur, un générateur qui est relié à l'applicateur par l'intermédiaire d'une ligne haute fréquence, et qui délivre pour l'applicateur un premier signal haute-fréquence de haute puissance, un ou plusieurs capteurs pour la mesure de grandeurs physiques haute fréquence en différents points de l'installation, telles que la tension ou le courant en différents points de la ligne haute fréquence, ou l'amplitude du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur, et des moyens de contrôle du fonctionnement de l'installation.
De manière caractéristique selon l'invention, le générateur délivre en outre un deuxième signal haute fréquence dit de référence, qui est un signal basse puissance, synchrone avec le premier signal haute fréquence, et dont l'amplitude est indépendante de celle du premier signal haute fréquence , l'installation comprend en outre, pour chaque capteur, un double mélangeur équilibré qui reçoit en entrée le signal délivré par le capteur correspondant et un signal d'activation constitué soit directement par le signal de référence, soit par un signal déphasé par rapport au signal de référence , chaque double mélangeur équilibré délivre, à destination des moyens de contrôle, deux signaux de contrôle qui correspondent à la composante continue, respectivement en phase et opposition de phase, du signal délivré par le capteur par rapport au signal d'activation.
L'utilisation des double mélangeurs équilibrés était déjà connue, dans d'autres domaines d'application haute-fréquence, tels que les télécommunications.
C'est le mérite de la présente invention, d'une part d'utiliser ces double mélangeurs équilibrés dans un tout autre domaine d'application, afin de répondre aux problèmes spécifiques posés par les générateurs industriels et les détecteurs à diodes qui sont utilisés dans ce domaine, et d'autre part de modifier ces générateurs industriels de manière à ce qu'ils comportent une sortie basse puissance, qui est utilisée comme signal de référence commun pour tous les double mélangeur équilibrés dans l'installation industrielle.
En pratique, afin de délivrer des signaux stables en fréquence, et qui répondent aux normes en vigueur, les générateurs industriels sont réalisés à partir de quartz. Dans ce cas , le signal de référence sera très facilement obtenu, directement à partir du signal délivré par ce quartz après amplification et éventuellement filtrage.
Avantageusement, pour chaque capteur de tension ou de courant mesurant respectivement une faible partie de la tension ou du courant du premier signal haute fréquence en un point de la ligne haute fréquence, l'installation comporte un circuit déphaseur qui reçoit en entrée le signal de référence, et qui délivre en sortie à destination du double mélangeur équilibré correspondant un signal d'activation ; ce circuit déphaseur règle le déphasage du signal d'activation par rapport au signal de référence en sorte que pour une impédance de charge purement résistive donnée, le signal d'activation est en phase avec le signal délivré par le capteur. On améliore ainsi la directivité de chaque capteur de tension ou de courant.
Plus particulièrement, l'installation comporte au moins une paire de deux capteurs constitués par un capteur de tension et un capteur de courant mesurant respectivement une faible partie de la tension et du courant du premier signal haute-fréquence en un même point de la ligne haute fréquence , dans ce cas le déphasage du signal d'activation de chaque double mélangeur équilibré correspondant à chacun des deux capteurs est réglé pour une même résistance de charge prédéterminée qui est connue par les moyens de contrôle, lesquels moyens sont conçus pour déterminer automatiquement, par combinaisons linéaires des signaux de contrôle délivrés par les deux double mélangeurs équilibrés, la phase en valeur algébrique et le module de l'impédance équivalente en ce point de mesure de la ligne haute fréquence.
De préférence, l'installation comporte une paire de capteurs de tension et de courant à l'entrée de l'applicateur, en sorte que les moyens de contrôle puissent calculer en permanence l'impédance d'entrée de l'applicateur, et par làmême suivre l'évolution du traitement du matériau. Par ailleurs s'agissant d'une installation équipée d'une boîte d'adaptation entre le générateur et l'applicateur, elle comportera également une paire de capteur de tension et de courant entre le générateur industriel et la boîte d'adaptation, en sorte que les moyens de contrôle puissent calculer en permanence l'impédance équivalente de l'ensemble boîte d'adaptation-applicateur, et gérer en conséquence les signaux de réglage de l'impédance de la boîte d'adaptation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'une installation industrielle haute-fréquence de l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure l est une représentation schématique d'une installation industrielle actuelle utilisant un détecteur à diodes ordinaire pour le réglage automatique de l'impédance d'une boîte d'adaptation placée entre le générateur industriel et l'applicateur de l'installation - la figure 2 est une représentation schématique d'une installation industrielle de l'invention équipée de double mélangeurs équilibrés, - et la figure 3 est un schéma général d'un double mélangeur équilibré permettant de mesurer l'amplitude et la phase d'fun signal par rapport à un signal de référence.
Si l'on se réfère à la figure l, une installation industrielle l pour le traitement thermique, en haute-fréquence, d'un matériau, consiste en un générateur industriel 2 qui est relié à un applicateur 5 au moyen d'une ligne haute fréquence, et qui délivre un signal haute-fréquence 3 à destination de cet applicateur 5. En outre, sur la ligne haute fréquence, entre le générateur industriel 2 et l'applicateur 5 est interposée une boîte d'adaptation 4, à impédance réglable. Le signal hautefréquence 3 est obtenu à partir du signal qui est délivré par un oscillateur 2a réalisé à partir d'un quartz, et qui est traité par une chaîne d'amplification 2b.
L'oscillateur 2a pourrait également être constitué par un circuit oscillant utilisant une self et une inductance. L'utilisation d'un quartz pour la réalisation de l'oscillateur 2a permet avantageusement d'obtenir un signal 3 qui est plus stable en fréquence. Dans un exemple précis de réalisation, la fréquence du signal délivré par l'oscillateur 2, et par là même celle du signal haute-fréquence 3 étaient de 27,1 Mhz, et la puissance de ce signal haute-fréquence 3 était de l'ordre de 1OKW.
L'applicateur 5 a pour fonction de transférer au matériau (non représenté) qui doit être traité, toute la puissance qui lui est transmise par le générateur industriel haute-fréquence 2. La boîte d'adaptation 4 a pour fonction d'adapter l'impédance de l'applicateur 5 à l'impédance de sortie du générateur 2, de telle sorte que le transfert de puissance entre ces deux éléments soit optimum. En cours de traitement, les caractéristiques du matériau évoluent, ce qui provoque une modification permanente de l'impédance de l'applicateur 5. Par conséquent, il est nécessaire de corriger ces variations d'impédance, en effectuant un réglage de l'impédance intrinsèque de la boîte d'adaptation. Ce réglage est actuellement obtenu en utilisant un détecteur à diodes 6, dit discriminateur, qui permet de traiter le signal en tension u et le signal en courant i délivrés respectivement par un capteur de tension 3a et un capteur de courant 3b, lesquels capteurs prélèvent une faible partie respectivement de la tension et du courant du signal hautefréquence 3 entre le générateur et la boîte d'adaptation 4. A partir du traitement de ces signaux haute fréquence délivrés par les capteurs 3a et 36, le discriminateur 6 délivre à destination de la boîte d'adaptation 4, des signaux de réglage 6a 6b qui permettent de régler respectivement la phase + et le module M de l'impédance de cette boîte. Les diodes de détection qui sont utilisées pour réaliser le discriminateur 6 présentent l'inconvénient majeur de présenter une très faible immunité au bruit. Or le signal haute-fréquence 3 qui est délivré par le générateur 2 est très fortement bruité et n'est pas stable en amplitude. Ce signal hautefréquence 3 perturbe donc le fonctionnement du discriminateur 6, et fausse le traitement des signaux en tension u et en courant i. Il en résulte que le réglage de la boîte d'adaptation 4 n'est pas optimal.
Dans l'installation haute-fréquence de l'invention qui est représentée à la figure 2, le générateur industriel 2 se différencie des générateurs actuellement utilisés en ce qu'il délivre en parallèle avec le signal haute-fréquence 3, un signal de référence 7a de basse puissance. Ce signal de référence 7a est obtenu directement par amplification (étage d'amplification basse puissance 2~) et filtrage (filtre 2~) du signal qui est délivré par le quartz de l'oscillateur 2a. Ainsi le signal de référence 7a est un signal de basse puissance, très stable, qui est synchrone avec le signal haute-fréquence 3, mais dont les amplitudes d'oscillation sont totalement indépendantes de celles du signal haute-fréquence 3.
En outre, l'installation industrielle de l'invention est équipée de quatre double mélangeurs équilibrés, qui sont référencés 8a, 8b 9a et 9b. Les doubles mélangeurs équilibrés 8a et 8b sont alimentés respectivement par un capteur de tension 3a et un capteur de courant 3b placés sur la ligne haute fréquence en sorte de prélever respectivement une faible partie de la tension et du courant du signal haute-fréquence 3 entre le générateur industriel 2 et la boîte d'adaptation 4. De manière similaire, les double mélangeurs équilibrés 9a et 9b sont alimentés respectivement par un capteur de tension 3c et un capteur de courant 3d placés sur la ligne haute fréquence en sorte de prélever respectivement une faible partie de la tension et du courant du signal haute-fréquence 3 entre la boîte d'adaptation 4 et l'applicateur 5.
Chaque double mélangeur équilibré présente la particularité d'être activé par l'intermédiaire d'un circuit déphaseur 10 qui reçoit en entrée le signal de référence 7a et délivre en sortie à destination du double mélangeur équilibré auquel il est associé, un signal de référence 7k, qui est synchrone mais déphasé par rapport au signal de référence 7a. De la sorte, chaque double mélangeur Sa, 86, 9a 96, délivre deux signaux de contrôle l la, l lb qui correspondent respectivement à la composante en phase, et en opposition de phase, par rapport au signal d'activation 7b, du signal en tension u ou du signal en courant i délivrés respectivement par chaque capteur de tension 3a, 3c, ou de courant 36, 3~.
Ceci apparaît plus clairement sur la figure 3 qui est un schéma général des double mélangeurs équilibrés Sa, 9a. Le signal d'activation 7b et le signal haute-fréquence 3 étant synchrones, chaque double mélangeur équilibré est dit homodyne. Dans le cas des double mélangeurs équilibrés Sa, 9, les signaux de sortie i la, i lb sont des signaux continus de module respectif x(u), y(u).
Si l'on considère que V représente l'amplitude du signal en tension u reçu en entrée par un double mélangeur Sa, 9a, et que (pl représente le déphasage entre ce signal en tension mesurée et le signal d'activation 76, alors pour chaque double mélangeur équilibré Sa, 9g, on a les relations suivantes : x(u)=V.cos(p, et y(u)= V.sincp,
De la même manière, si l'on considère que I représente l'amplitude du signal en courant i reçu en entrée par un double mélangeur 8b, 9b et que #2 représente le déphasage entre ce signal en courant et le signal d'activation 7b alors pour chaque double mélangeur équilibré 8b, 9b on a les relations suivantes : x ( i ) = V.cos(p2 et y(i) = V.sin(p2
Il est très facile à partir de x(u) et y(u), ou de x(i) et y(i), d'extraire directement les valeurs respectivement de V et (p" ou de I et 92- Il suffit pour cela au niveau des moyens de contrôle (12) d'effectuer une division des valeurs continues correspondant aux signaux de contrôle lla et i lb. les moyens de contrôle sont donc avantageusement en mesure, à partir des signaux de contrôle i la et i lb d'extraire très facilement et directement l'amplitude et la valeur algébrique du déphasage entre le signal délivré par un capteur à destination d'un double mélangeur équilibré et le signal d'activation 7b de ce double mélangeur équilibré.
De la même manière, si l'on considère que I représente l'amplitude du signal en courant i reçu en entrée par un double mélangeur 8b, 9b et que #2 représente le déphasage entre ce signal en courant et le signal d'activation 7b alors pour chaque double mélangeur équilibré 8b, 9b on a les relations suivantes : x ( i ) = V.cos(p2 et y(i) = V.sin(p2
Il est très facile à partir de x(u) et y(u), ou de x(i) et y(i), d'extraire directement les valeurs respectivement de V et (p" ou de I et 92- Il suffit pour cela au niveau des moyens de contrôle (12) d'effectuer une division des valeurs continues correspondant aux signaux de contrôle lla et i lb. les moyens de contrôle sont donc avantageusement en mesure, à partir des signaux de contrôle i la et i lb d'extraire très facilement et directement l'amplitude et la valeur algébrique du déphasage entre le signal délivré par un capteur à destination d'un double mélangeur équilibré et le signal d'activation 7b de ce double mélangeur équilibré.
Les double mélangeurs équilibrés présentent une très grande immunité au bruit, et font office de filtres actifs pour le signal haute-fréquence 3. Leur fonctionnement n'est pas perturbé par les instabilités inhérentes au signal hautefréquence 3, tant en fréquence qu'en amplitude. Par ailleurs, leur dynamique est beaucoup plus importante (30 à 40db) que celle des détecteurs à diodes , qui ont une dynamique moyenne de 20db.
Par construction, les doubles mélangeurs équilibrés contiennent des transformateurs intégrés qui isolent les circuits de sortie de la masse de la ligne haute-fréquence 3 et de celle du générateur 2. Les signaux de sortie lla, il b peuvent ainsi être blindés de façon efficace. Ils sont alors insensibles aux parasites électromagnétiques et notamment ceux que des appareils de mesure, fonctionnant avec la même masse que celle du générateur, pourraient capter au voisinage de l'applicateur industriel.
De plus le générateur industriel 2 présente une pureté spectrale médiocre.
Les instabilités de fréquence pures sont détectées par les doubles mélangeurs équilibrés de façon symétrique en relation avec la stabilité en fréquence du signal de référence 7a. Elles sont ainsi éliminées par des filtres passe-bas, bassefréquence, qui de manière connue suivent les doubles mélangeurs équilibrés. Les fluctuations de fréquence à très court terme apparaissent comme des fluctuations de la phase mesurée; elles sont également éliminées si on fait par la suite la différence de deux signaux mesurant des phases.
De même, les fluctuations d'amplitude de la puissance électromagnétique émise par le générateur industriel 2 affectent proportionnellement, et de la même façon, tous les signaux de sortie l la, 1 lb de tous les doubles mélangeurs équilibrés , ces fluctuations pourront être filtrées par des cellules d'intégration RC identiques.
Dans l'installation de la figure 2, Les signaux de contrôle continus I la, I lb qui sont délivrés par les double mélangeurs équilibrés sont tous traités par des moyens de contrôle 12. Au niveau de chaque circuit déphaseur 10, le réglage du déphasage du signal d'activation 7b par rapport au signal de référence 7a est choisi de telle sorte que les signaux i la, 11k soient facilement exploitables par ces moyens de contrôle 12, pour déterminer le module et la phase de l'impédance en différents points de l'installation industrielle. Ceci ressortira plus clairement de la description détaillée qui va à présent être faite de l'ajustement de la phase des deux circuits déphaseurs 10 qui sont associés aux double mélangeurs équilibrés Sa et 86, en vue du réglage automatique de l'impédance de la boîte d'adaptation 4 par les moyens de contrôle 12.
Les circuit déphaseurs 10 associés aux double mélangeurs équilibrés 8a et 8b sont réglés en sorte d'introduire entre le signal de référence 7a et chaque signal d'activation 7b un déphasage supplémentaire qui est tel que la valeur des phases (p, et 92 est nulle, pour une valeur prédéterminée r d'impédance de charge purement résistive, laquelle est choisi de préférence égale à l'impédance de sortie du générateur 2. En pratique cette impédance de sortie du générateur industriel 2 est égale à 50 Ohms. De la sorte, lorsque l'impédance de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5 est égale à l'impédance de sortie du générateur 2, on a les relation suivantes
x(u) = r.y(i)
y(u) = y(i) = 0.
x(u) = r.y(i)
y(u) = y(i) = 0.
Au niveau des moyens de contrôle 12, la combinaison linéaire des signaux de contrôle i lb délivrés par les double mélangeurs équilibrés 8a et 86 permet dans ce cas de mesurer directement la valeur algébrique de la phase de l'impédance équivalente de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5, par simple calcul de:
S = y(u) + r.y(i). Si S est négatif, la phase de cette impédance est positive et vice et versa. Parallèlement, au niveau des moyens de contrôle 12, la combinaison linéaire des signaux continus i la délivrés par les double mélangeurs équilibrés 8a et 8b permet de mesurer directement la valeur algébrique de l'écart du module de l'impédance équivalente de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5 par rapport à l'impédance, c'est à dire en l'occurrence par rapport à la l'impédance de sortie du générateur 2, par simple calcul de : T = x(u) - r.x(i).
S = y(u) + r.y(i). Si S est négatif, la phase de cette impédance est positive et vice et versa. Parallèlement, au niveau des moyens de contrôle 12, la combinaison linéaire des signaux continus i la délivrés par les double mélangeurs équilibrés 8a et 8b permet de mesurer directement la valeur algébrique de l'écart du module de l'impédance équivalente de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5 par rapport à l'impédance, c'est à dire en l'occurrence par rapport à la l'impédance de sortie du générateur 2, par simple calcul de : T = x(u) - r.x(i).
Il est à noter que les combinaisons linéaires des signaux de contrôle lla et 116 au niveau des moyens de contrôle 12 pour effectuer le calcul en temps réel des valeurs S et T, peuvent facilement , et de manière connue par l'homme du métier, être réalisées au moyen d'amplificateurs opérationnels.
Le calcul de S par les moyens de contrôle 12 fournit une information qui peut être directement utilisée par ces mêmes moyens de contrôle pour gérer le signal de réglage 6a de la boîte d'adaptation 4, en comparant la phase de l'impédance de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5 avec la phase théorique que cette impédance doit prendre lorsque l'applicateur 5 est correctement réglé. Plus particulièrement, si l'on veut que la puissance réfléchie par l'applicateur 5 soit minimum, les moyens de contrôle 12 seront conçus pour corriger la phase de l'impédance de la boîte d'adaptation 4 au moyen du signal de réglage 6a, de telle sorte que la phase de l'impédance équivalente de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5, qui est calculée en temps réel par ces mêmes moyens de contrôle, soit égale à la phase de l'impédance de sortie du générateur, c'est à dire l'occurrence s'annule. De même, le calcul de T par les moyens de contrôle 12 fournit une information qui peut être directement utilisée par ces mêmes moyens de contrôle pour corriger le module de l'impédance de l'ensemble boîte d'adaptation 4 - applicateur 5, par l'intermédiaire du signal de réglage 6b de la boîte d'adaptation 4, de telle sorte que ce module soit égale à l'impédance de sortie 50 Ohms du générateur 2.
Il est important de remarquer les double mélangeurs équilibrés 8a et 8b fournissent des signaux algébriques, dont le signe permet de déterminer automatiquement dans quel sens il faut faire varier la phase ou le module de la boîte d'adaptation 4.
Il est également à noter que les circuits déphaseurs 10 permettent de compenser l'éventuelle médiocre qualité des capteurs de tension ou de courant qui sont utilisés en combinaison avec les doubles mélangeurs équilibrés. S'agissant par exemple d'un capteur de courant imparfait, c'est à dire dont la directivité n'est pas infinie, I'information qu'il délivre n'est pas exclusivement proportionnelle en module et en phase à l'intensité du courant du signal haute fréquence 3, mais dépend légèrement de la tension. En réglant le déphasage d'un circuit déphaseur 10 comme précédemment décrit, on compense la directivité du capteur, ce qui augmente la fiabilité de la mesure.
L'homme du métier est en mesure de transposer la description qui vient d'être faite de l'ajustement de la phase des circuits déphaseurs 10 associés aux double mélangeurs équilibrés 8a,Sk, pour réaliser de manière similaire l'ajustement la phase des circuits déphaseurs 10 associés aux double mélangeurs équilibrés 9a 9b, en sorte que les signaux l la, 1 ld qu'ils délivrent soit directement exploitables par les moyens de contrôle 12, pour déterminer avec fiabilité les faibles variations de l'impédance d'entrée de l'applicateur 5, lesquelles variations sont significatives d'un changement des caractéristiques du matériau traité.
Outre la gestion des signaux de réglage 6ss, 6b, les moyens de contrôle 12 ont pour fonction de délivrer, à partir des signaux de contrôle 1 la et I Ik des doubles mélangeurs équilibrés 9a et 96, un signal de commande 13 à destination de la chaîne d'amplification 2k du générateur 2, de manière à contrôler la puissance du signal haute-fréquence 3, en fonction l'impédance d'entrée de l'applicateur 5, c'est à dire de l'avancement du traitement du matériau, et un signal d'arrêt 14 du générateur 2 lorsque les signaux i la, 11k dépasse un seuil donné caractéristique d'un mauvais fonctionnement de l'applicateur. Il est également possible de prévoir des moyens d'alarme (non représentés) qui sont déclenchés par les moyens de contrôle 12 lorsque les signaux de contrôle i la et i lb délivrés par les doubles mélangeurs équilibrés 8a, 8~, 9a, 9b dépassent un seuil critique, caractéristique d'un fonctionnement anormale de l'installation industrielle haute fréquence.
Dans de nombreux cas, la transformation du produit en cours de traitement à l'intérieur de l'applicateur 5 ne modifie pas uniquement l'impédance d'entrée de l'applicateur, mais modifie également la distribution du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur 5. Dans ce cas, l'installation industriel est avantageusement équipée d'un capteur 3e placé à l'intérieur de l'applicateur 5, et mesurant en permanence l'amplitude du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur. Ce capteur délivre un signal haute fréq ceci en tout point de l'applicateur. Le calcul par les moyens de contrôle 12 du déphasage entre le signal délivré par le capteur 15 et le signal de référence 7a permet donc aux moyens de contrôle 12, d'une part de savoir automatiquement si l'applicateur 5 est correctement accordé, ce qui se traduit par un déphasage nul, et d'autre part, lorsque l'applicateur n'est pas accordé, du fait d'une mauvaise distribution du champ électrique, de corriger ce champ électrique automatiquement jusqu'à ce que le déphasage mesuré s'annule.
Bien entendu lorsque ce déphasage calculé par les moyens de contrôle 12 dépasse un certain seuil,qui est caractéristique d'un mauvais fonctionnement de l'applicateur 5, risquant d'entraîner un détérioration du matériau traité, les moyens de contrôle 12 détectent ce dépassement de seuil, arrête le générateur industriel 2 de manière à stopper la transformation du matériau, et éventuellement déclenchent des moyens d'alarme, pour prévenir l'utilisateur de l'installation haute fréquence d'un arrêt d'urgence.
L'installation de l'invention qui vient d'être décrite présente l'avantage de ne nécessiter qu'un seul signal de référence 7a, qui est commun à tous les double mélangeurs équilibrés qui sont utilisés pour la détection de signaux dans l'installation haute-fréquence. Bien entendu, le niveau de puissance du signal de référence 7a sera fonction du nombre de double mélangeurs équilibrés qui doivent être activés, et de la puissance consommée par chacun d'eux. A titre indicatif, dans un exemple précis de réalisation, l'utilisation de cinq double mélangeurs équilibrés nécessitait un signal de référence, dont la puissance était inférieure à 100mW.
Claims (8)
1. Installation industrielle haute-fréquence pour le traitement des matériaux, comportant un applicateur (5), un générateur (2) qui est relié à l'applicateur par l'intermédiaire d'une ligne haute fréquence, et qui délivre pour l'applicateur (5) un premier signal haute-fréquence (3) de haute puissance, un ou plusieurs capteurs pour la mesure de grandeurs physiques haute fréquence en différents points de l'installation, telles que la tension ou le courant en différents points de la ligne haute fréquence, ou l'amplitude du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur, et des moyens de contrôle (12) du fonctionnement de l'installation, caractérisée en ce que le générateur (2) délivre en outre un deuxième signal haute fréquence (7a) dit de référence, qui est un signal basse puissance, synchrone avec le premier signal haute fréquence (3), et dont l'amplitude est indépendante de celle du premier signal haute fréquence (3), en ce que l'installation comprend en outre, pour chaque capteur, un double mélangeur équilibré qui reçoit en entrée le signal délivré par le capteur correspondant et un signal d'activation constitué soit directement par le signal de référence (7a), soit par un signal (7b) déphasé par rapport au signal de référence (7a), et en ce que chaque double mélangeur équilibré délivre, à destination des moyens de contrôle (12), deux signaux de contrôle (I la, 1 lu) qui correspondent à la composante continue, respectivement en phase et opposition de phase, du signal délivré par le capteur par rapport au signal d'activation (7a ou 76).
2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le générateur (2) étant réalisé à partir d'un quartz (2a), le signal de référence (7a) est obtenu par amplification et éventuellement filtrage du signal délivré par ce quartz.
3. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que pour chaque capteur de tension ou de courant mesurant une faible partie de la tension ou du courant du premier signal (3) en un point de la ligne haute fréquence, l'installation comporte un circuit déphaseur (10) qui reçoit en entrée le signal de référence (7a), qui délivre en sortie à destination du double mélangeur équilibré correspondant un signal d'activation (7k) dont le déphasage par rapport au signal de référence (7a) est réglé, en sorte que pour une impédance de charge purement résistive donnée, le signal d'activation (7b) soit en phase avec le signal délivré par le capteur.
4. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une paire de deux capteurs constitués par un capteur de tension et un capteur de courant mesurant respectivement une faible partie de la tension et du courant du premier signal haute-fréquence (3) en un même point de la ligne haute fréquence, en ce que le déphasage du signal d'activation (7k) de chaque double mélangeur équilibré correspondant à chacun des deux capteurs est réglé pour une même résistance de charge prédéterminée qui est connue par les moyens de contrôle (12), et en ce que les moyens de contrôle (12) sont conçus pour déterminer automatiquement par combinaisons linéaires des signaux de contrôle (lla, 1 lu), la phase en valeur algébrique et le module de l'impédance équivalente en ce point de mesure de la ligne haute fréquence.
5 Installation selon la revendication 4 comportant en outre une boite d'adaptation (4) à impédance réglable entre le générateur industriel (2) et l'applicateur (5), caractérisée en ce que s'agissant d'une paire de deux capteurs qui est constituée par un capteur de tension et un capteur de courant mesurant respectivement une faible partie de la tension et du courant du signal haute-fréquence (3) entre le générateur industriel (2) et la boîte d'adaptation (4), les moyens de contrôle (12) gèrent deux signaux (6a, 6b) de réglage de la phase et du module de l'impédance de la boîte d'adaptation (4), en sorte de ramener automatiquement à l'impédance de sortie du générateur industriel (2), l'impédance équivalente à l'entrée de la boîte d'adaptation (4), laquelle impédance équivalente est déterminée par ces mêmes moyens de contrôle (12)
6. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que s'agissant d'une paire de capteurs constituée par un capteur de tension et un capteur de courant mesurant respectivement une faible partie de la tension et du courant du signal hautefréquence (3) à l'entrée de l'applicateur (5), les moyens de contrôle (12) délivrent pour le générateur industriel (2) un signal de commande (13), pour le contrôle automatique de la puissance du signal haute fréquence (3), en fonction de l'impédance équivalente à l'entrée de l'applicateur (5), laquelle impédance équivalente est déterminée par ces mêmes moyens de contrôle (12).
7. Installation selon la revendication I caractérisée en ce qu'elle comprend un capteur (3e) mesurant l'amplitude du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur (5) et alimentant un double mélangeur équilibré (15) qui est activé directement par le signal de référence (7a), et en ce que les moyens de contrôle (12) d'une part calculent automatiquement, à partir des signaux de contrôle (11?, 1 lu) délivrés par le double mélangeur équilibré (15), la valeur algébrique du déphasage entre le signal haute fréquence délivré par ce capteur (3e) et le signal d'activation du double mélangeur équilibré correspondant, et d'autre part règlent automatiquement les moyens de commande du champ électrique à l'intérieur de l'applicateur (5) en sorte de rendre ce déphasage nulle.
8. Installation selon l'une quelconque des revendication 1 à 7 caractérisée en ce que les moyens de contrôle (12) commandent l'arrêt du générateur industriel (2) et/ou déclenchent des moyens d'alarme, lorsque la valeur d'au moins un des signaux de contrôle (11?, 1 lu) atteint un seuil critique, qui est caractéristique d'un mauvais fonctionnement de l'applicateur (5).
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