FR2982020A1

FR2982020A1 - SYSTEM FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF PHYSICAL SIZES USING MULTI-FREQUENCY CONSTRAINTS GAUGES.

Info

Publication number: FR2982020A1
Application number: FR1252188A
Authority: FR
Inventors: Marc Renauld
Original assignee: ECT IND; TECH MODERNES D EXTENSIOMETRIE TME
Current assignee: NSE INDUSTRIES, FR; TECHNIQUES MODERNES D EXTENSIOMETRIE (TME), FR
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2013-05-03
Also published as: FR2982022A3; FR2982018A1

Abstract

L'invention concerne un système de mesure simultanée de grandeurs physiques relatives à un objet (100) utilisant des capteurs à ondes de surface, dans lequel chaque capteur (31, 32, 33) comporte une pluralité de transducteurs émetteurs, chaque transducteur émetteur possédant une fréquence propre différente, chaque fréquence étant choisie parmi un ensemble de N fréquences différentes, et en ce que deux capteurs du système diffèrent par au moins une fréquence propre, de sorte que chaque capteur possède une signature unique de fréquences propres. Les capteurs (31, 32, 33) comportent le même nombre n de transducteurs émetteurs, ce nombre de transducteurs étant strictement inférieur audit nombre N de fréquences de l'ensemble de fréquences propres des transducteurs émetteursThe invention relates to a system for simultaneously measuring physical quantities relating to an object (100) using surface wave sensors, in which each sensor (31, 32, 33) comprises a plurality of transmitting transducers, each transmitting transducer having a different natural frequency, each frequency being selected from a set of N different frequencies, and in that two sensors of the system differ by at least one natural frequency, so that each sensor has a unique signature of eigenfrequencies. The sensors (31, 32, 33) comprise the same number n of emitting transducers, this number of transducers being strictly less than the said number N of the frequencies of the set of eigenfrequencies of the emitting transducers

Description

10 L'invention porte sur un système de mesure d'une grandeur physique à plusieurs emplacements d'un objet, utilisant un ensemble de capteurs de contraintes à ondes acoustiques de surface. Des capteurs sans apport de courant utilisant les Ondes Acoustiques de 15 Surface (SAW pour Surface Accoustic Waves en anglais) sont connus. Le principe a été décrit pour la première fois en 1885 par Lord Rayleigh. Le capteur, ou jauge, comprend un substrat piézoélectrique et deux transducteurs interdigitaux, également appelés réflecteurs, disposés à la surface de ce substrat. L'apport d'énergie est constitué par une excitation par 20 une onde radio fréquence centrée sur une fréquence F, reçue sur un transducteur récepteur. Cet apport d'énergie est transformé en onde acoustique par le substrat piézoélectrique. L'onde acoustique se déplace le long du substrat et transmet à son tour une énergie à un transducteur émetteur. Ce transducteur transforme cette énergie en un signal radio fréquence de 25 fréquence très étroite, qui ne dépend que de la conformation de ce transducteur. Une antenne d'émission permet de récupérer le signal en sortie. On utilise ce principe pour mesurer une grandeur physique en collant le substrat piézoélectrique sur un support soumis à des contraintes, donc des micro déformations. Le substrat du capteur se déforme comme le support et 30 ceci modifie la fréquence propre du transducteur émetteur. Ce décalage de fréquence reflète directement la contrainte subie par le capteur, par exemple une variation de température ou de pression selon la disposition du capteur et ce qu'on souhaite mesurer. On obtient donc ainsi un capteur capable de transmettre, sans fil et sans apport de courant, des données en temps réel. Plus récemment, il a été mis au point des capteurs à ondes de surface 5 comportant plusieurs transducteurs émetteurs sur le même substrat piézoélectrique, possédant des fréquences propres différentes. Il est fréquent que l'on souhaite mesurer simultanément la même grandeur physique à plusieurs emplacements d'un objet ; on utilise alors plusieurs capteurs possédant chacun un transducteur émetteur, la fréquence 10 propre de chaque capteur étant différente de façon à pouvoir les discriminer. Par exemple, le capteur C1 a pour fréquence propre f1, le capteur C2 la fréquence f2 et ainsi de suite. Les capteurs sont excités par une fréquence unique F à large bande. Cette solution est simple car à chaque décalage de fréquence correspond 15 un seul capteur, mais elle est limitée lorsque l'on veut une multitude de capteurs et une fréquence d'excitation F unique car chaque capteur mobilise une fréquence propre. L'invention se propose de résoudre ce problème en permettant d'utiliser un grand nombre de capteurs et une fréquence d'excitation unique. 20 A cet effet, elle propose un système de mesure simultanée de grandeurs physiques relatives à un objet utilisant des capteurs à ondes de surface, chaque capteur pouvant comporter une pluralité de transducteurs émetteurs, chaque transducteur émetteur possédant une fréquence propre différente, chaque fréquence étant choisie parmi un ensemble de N fréquences différentes, deux 25 capteurs du système différant par au moins une fréquence propre. L'invention consiste à utiliser des capteurs multifréquences sur les substrats desquels ont donc été gravés plusieurs transducteurs émetteurs, possédant chacun une fréquence propre différente fi parmi un nombre prédéterminé N de fréquences utilisables dans la bande de la fréquence 30 d'excitation F. Par exemple, pour un ensemble de N = 5 fréquences propres utilisables, le capteur C1 possèdera les fréquences f1, f2 et f3, et le capteur C2 possèdera les fréquences f1, f3 et f5. Un capteur ne se caractérise donc plus par une fréquence unique, mais par un ensemble de fréquences, caractéristique de chaque capteur, et qui constitue sa « signature ». Une déformation du capteur sous l'effet d'une contrainte modifie de façon identique la fréquence propre de chaque transducteur émetteur. C'est cette combinaison de fréquences possédant le même décalage qui permet d'individualiser chaque capteur. Pour pouvoir les discriminer, deux capteurs doivent différer par au moins une fréquence propre, deux capteurs ne comportant pas la même combinaison de fréquences. Par exemple, un capteur C1 comporte les fréquences f1, f2 et f3, et un autre capteur C2 comporte la combinaison f1, f3 et f5. Le capteur C1 sera identifié par un décalage 8 de ses fréquences f1, f2 et f3, et le capteur C2 sera identifié par un décalage A de ses fréquences f1, f3 et f5. L'identification de chaque capteur permet d'attribuer la grandeur physique mesurée par chaque capteur à l'emplacement de l'objet sur lequel il est collé. Avantageusement, les capteurs peuvent comporter le même nombre n de transducteurs émetteurs, ce nombre de transducteurs étant strictement inférieur audit nombre N de fréquences de l'ensemble de fréquences propres des 20 transducteurs émetteurs. Dans ce cas, tous les capteurs comportent le même nombre n de transducteurs émetteurs. Le nombre de combinaisons de capteurs comportant n fréquences parmi N disponible est alors CNn. Ceci impose bien sûr que le nombre n de transducteurs gravés sur chaque capteur soit strictement inférieur 25 au nombre N de fréquences disponibles. Avantageusement, chaque transducteur émetteur peut comporter une plage de mesure autour de sa fréquence propre et les plages de mesure de deux transducteurs de ladite pluralité de capteur ne se recouvrent pas. 30 Pour que l'identification de chaque capteur par l'intermédiaire de son spectre de raies décalé soit possible, il est nécessaire qu'une plage de mesure d'une fréquence fi ne déborde pas sur les plages de mesure des fréquences voisines et f1+1 de façon à rester distincte des autres fréquences. Par exemple, si la fréquence propre f1 d'un capteur soumis à une contrainte devient f1 + ô, cette fréquence décalée f1 + b doit rester en dehors de la plage de mesure de la fréquence voisine f2 pour être considérée comme un décalage de la fréquence f1 et non de la fréquence f2. Avantageusement, le système peut comporter en outre un émetteur de radio fréquence à bande large recouvrant toutes les fréquences propres de 10 l'ensemble de N fréquences propres du système. L'émetteur est par exemple un ordinateur portable utilisant le protocole Bluetooth en classe 3, dont la bande de fréquences est comprise entre 2 400 et 2 483,5 MHz. La fréquence d'excitation F est par exemple centrée sur 2 450 MHz. 15 Avantageusement, le système peut comporter en outre un récepteur de radio fréquence à bande large recouvrant toutes les plages de mesure de toutes les fréquences propres de l'ensemble de N fréquences propres du système. Le récepteur de radio fréquences est par exemple un scanner permettant 20 d'identifier les spectres de raies des capteurs. Avantageusement, le système peut comporter en outre un calculateur apte à: - à partir des fréquences reçues par le récepteur, calculer des décalages en 25 fréquence de chaque fréquence propre du système, - attribuer un décalage de fréquence à chaque capteur, - calculer une grandeur physique au niveau de chaque capteur à partir de son décalage de fréquence distinctif. The invention relates to a system for measuring a physical quantity at several locations of an object, using a set of surface acoustic wave stress sensors. Non-current sensors using Surface Acoustic Waves (SAWs) are known. The principle was first described in 1885 by Lord Rayleigh. The sensor, or gauge, comprises a piezoelectric substrate and two interdigital transducers, also called reflectors, arranged on the surface of this substrate. The energy input is constituted by excitation by a radio frequency wave centered on a frequency F, received on a receiving transducer. This energy input is transformed into an acoustic wave by the piezoelectric substrate. The acoustic wave travels along the substrate and in turn transmits energy to an emitting transducer. This transducer transforms this energy into a very narrow frequency radio frequency signal, which depends only on the conformation of this transducer. A transmitting antenna makes it possible to recover the output signal. This principle is used to measure a physical quantity by bonding the piezoelectric substrate on a support subjected to stresses, and thus micro-deformations. The sensor substrate deforms as the carrier and this changes the natural frequency of the transmitting transducer. This frequency offset directly reflects the stress experienced by the sensor, for example a variation in temperature or pressure depending on the disposition of the sensor and what it is desired to measure. Thus, a sensor is able to transmit, wirelessly and without current, data in real time. More recently, surface wave sensors 5 having a plurality of transmitting transducers on the same piezoelectric substrate having different eigenfrequencies have been developed. It is often the case that it is desired to simultaneously measure the same physical quantity at several locations of an object; several sensors are used, each having an emitter transducer, the own frequency of each sensor being different so as to be able to discriminate them. For example, the sensor C1 has its own frequency f1, the sensor C2 the frequency f2 and so on. The sensors are excited by a single frequency F broadband. This solution is simple because each frequency offset corresponds to a single sensor, but it is limited when one wants a multitude of sensors and a single excitation frequency F because each sensor mobilizes a natural frequency. The invention proposes to solve this problem by making it possible to use a large number of sensors and a single excitation frequency. To this end, it proposes a system for simultaneously measuring physical quantities relating to an object using surface wave sensors, each sensor possibly comprising a plurality of emitting transducers, each emitting transducer having a different natural frequency, each frequency being chosen. among a set of N different frequencies, two sensors of the system differ by at least one natural frequency. The invention consists in using multifrequency sensors on the substrates from which have thus been etched a plurality of transmitting transducers, each having a different natural frequency parmi from a predetermined number N of frequencies usable in the band of the excitation frequency F. For example for a set of N = 5 usable eigenfrequencies, the sensor C1 will have the frequencies f1, f2 and f3, and the sensor C2 will have the frequencies f1, f3 and f5. A sensor is therefore no longer characterized by a single frequency, but by a set of frequencies, characteristic of each sensor, and which constitutes its "signature". Deformation of the sensor under the effect of a stress modifies identically the natural frequency of each transmitting transducer. It is this combination of frequencies having the same offset that makes it possible to individualize each sensor. To be able to discriminate them, two sensors must differ by at least one natural frequency, two sensors not having the same combination of frequencies. For example, a sensor C1 has the frequencies f1, f2 and f3, and another sensor C2 has the combination f1, f3 and f5. The sensor C1 will be identified by an offset 8 of its frequencies f1, f2 and f3, and the sensor C2 will be identified by an offset A of its frequencies f1, f3 and f5. The identification of each sensor makes it possible to attribute the physical quantity measured by each sensor to the location of the object on which it is glued. Advantageously, the sensors may comprise the same number n of emitting transducers, this number of transducers being strictly less than said number N of frequencies of the set of eigenfrequencies of the emitting transducers. In this case, all the sensors comprise the same number n of emitting transducers. The number of sensor combinations having n frequencies among N available is then CNn. This imposes of course that the number n of transducers etched on each sensor is strictly less than the number N of available frequencies. Advantageously, each transmitting transducer may comprise a measurement range around its natural frequency and the measurement ranges of two transducers of said plurality of sensors do not overlap. In order for the identification of each sensor via its shifted line spectrum to be possible, it is necessary that a measuring range of a fine frequency not exceed the measurement ranges of the neighboring frequencies and f1 + 1 so as to remain distinct from other frequencies. For example, if the natural frequency f1 of a stressed sensor becomes f1 + δ, this shifted frequency f1 + b must remain outside the measurement range of the neighboring frequency f2 to be considered as an offset of the frequency f1 and not the frequency f2. Advantageously, the system may further comprise a broadband radio frequency transmitter covering all the eigenfrequencies of the set of N eigenfrequencies of the system. The transmitter is for example a laptop using the Bluetooth protocol in class 3, whose frequency band is between 2400 and 2483.5 MHz. The excitation frequency F is for example centered on 2450 MHz. Advantageously, the system may further comprise a broadband radio frequency receiver covering all the measurement ranges of all the eigenfrequencies of the set of N eigenfrequencies of the system. The radio frequency receiver is for example a scanner for identifying the line spectra of the sensors. Advantageously, the system may further comprise a computer capable of: - from the frequencies received by the receiver, calculating frequency offsets of each natural frequency of the system, - assigning a frequency offset to each sensor, - calculating a magnitude at each sensor from its distinctive frequency shift.

L'invention porte également sur un procédé de détermination simultanée d'une pluralité de grandeurs physiques d'un objet utilisant un système de mesure selon l'invention, pouvant comporter les étapes consistant à : - à l'aide de l'émetteur de radio fréquence, exciter le transducteur récepteur de 5 chaque capteur avec une fréquence F à large bande, - à l'aide du récepteur de radio fréquence, recevoir les fréquences émises en réponse par les transducteurs émetteurs de chaque capteur, - calculer les décalages en fréquence de chaque fréquence propre du système, - constituer des groupes de n fréquences possédant le même décalage, 10 - à l'aide de la signature de chaque capteur, associer un capteur à chaque groupe de n fréquences, - calculer une grandeur physique au niveau de chaque capteur à partir du décalage de fréquence commun à ses fréquences propres. Avantageusement, le procédé est précédé de l'étape consistant à : 15 - fixer sur ledit objet une pluralité de capteurs, de préférence à des emplacements différents auxquels on veut obtenir des mesures, chaque capteur possédant une signature unique de n fréquences propres parmi N fréquences. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre 20 d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente un schéma de principe d'un capteur à ondes de surface de l'état de l'art, 25 La figure 2 représente un schéma de principe d'un capteur à ondes de surface multifréquences, La figure 3 représente schématiquement un système de mesure comportant trois capteurs, appliqué à une pièce industrielle soumise à 30 des contraintes, La figure 4 représente deux spectres de fréquences pour les trois capteurs de la figure 3, avant et après mise en contrainte de la pièce industrielle. The invention also relates to a method for simultaneously determining a plurality of physical quantities of an object using a measurement system according to the invention, which can comprise the steps of: - using the radio transmitter frequency, exciting the receiving transducer of each sensor with a broadband frequency F, - using the radio frequency receiver, receiving the frequencies transmitted in response by the transmitting transducers of each sensor, - calculating the frequency offsets of each natural frequency of the system, - constituting groups of n frequencies having the same offset, 10 - using the signature of each sensor, associating a sensor with each group of n frequencies, - calculating a physical quantity at each level. sensor from the frequency offset common to its own frequencies. Advantageously, the method is preceded by the step of: fixing on said object a plurality of sensors, preferably at different locations to which measurements are to be obtained, each sensor having a unique signature of n specific frequencies among N frequencies . Embodiments and variants will be described hereinafter by way of non-limiting examples with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows a block diagram of a surface wave sensor of the state 2 is a block diagram of a multifrequency surface wave sensor. FIG. 3 schematically shows a measurement system comprising three sensors applied to an industrial part subjected to stresses. FIG. 4 represents two frequency spectra for the three sensors of FIG. 3, before and after stressing of the industrial part.

Le capteur 10 de l'état de l'art illustré en figure 1 comporte un substrat piézoélectrique 11 sur lequel ont été gravés deux transducteurs interdigitaux, un transducteur récepteur 12 et un transducteur émetteur 13. Le capteur 10 comporte en outre une antenne 14 pour alimenter le transducteur récepteur 12, et une antenne 15 apte à transformer un signal électrique reçu du transducteur émetteur 13 en signal radio électrique. Le capteur 10 utilise la propriété de certains substrats piézoélectriques de transformer une excitation électrique en ondes acoustiques de surface, Surface Acoustic Wave (SAW) en anglais. Le capteur 10 est prévu pour être excité par un signal radio électrique 15 large bande centré sur une fréquence F. Ce signal est converti en onde acoustique de surface de même fréquence F par le transducteur récepteur 12, qui se propage sur le substrat piézoélectrique. Le transducteur émetteur 13 convertit cette onde acoustique en une fréquence propre étroite fo qui ne dépend que des propriétés du transducteur émetteur 13. 20 Lorsque le capteur 10 est soumis à une contrainte (déformation, température...) la fréquence de résonance du transducteur émetteur 13 est décalée et devient par exemple fo + 6, 6 pouvant être positif ou négatif. La figure 2 illustre un capteur multifréquences 20, comportant un transducteur récepteur 22 et sept transducteurs émetteurs 23a à 23g, gravés sur 25 un substrat piézoélectrique 21. Lorsque le capteur 20 est au repos, chaque transducteur émetteur 23a à 23g peut émettre sur une fréquence propre ou fréquence de référence f1 à f7 différente en réponse à une onde acoustique de surface se propageant sur le substrat 21. Le substrat 21 est avantageusement réalisé en niobiate de Lithium 30 LiNbO3 qui présente une bonne efficacité de transmission des ondes générées par le transducteur récepteur 22 sur le substrat. The sensor 10 of the state of the art illustrated in FIG. 1 comprises a piezoelectric substrate 11 on which two interdigital transducers, a receiver transducer 12 and an emitter transducer 13 have been etched. The sensor 10 further comprises an antenna 14 for feeding the receiver transducer 12, and an antenna 15 adapted to transform an electrical signal received from the transmitter transducer 13 into a radioelectric signal. The sensor 10 uses the property of certain piezoelectric substrates to transform an electrical excitation into surface acoustic waves, Surface Acoustic Wave (SAW) in English. The sensor 10 is provided to be excited by a broadband radio signal centered on a frequency F. This signal is converted into a surface acoustic wave of the same frequency F by the receiving transducer 12, which propagates on the piezoelectric substrate. The transmitting transducer 13 converts this acoustic wave into a narrow natural frequency fo which depends only on the properties of the transmitter transducer 13. When the sensor 10 is subjected to a stress (deformation, temperature, etc.) the resonance frequency of the transmitting transducer 13 is shifted and becomes for example fo + 6, 6 can be positive or negative. FIG. 2 illustrates a multifrequency sensor 20, comprising a receiver transducer 22 and seven emitting transducers 23a to 23g, etched on a piezoelectric substrate 21. When the sensor 20 is at rest, each transmitting transducer 23a at 23g can emit on a natural frequency or reference frequency f1 to f7 different in response to a surface acoustic wave propagating on the substrate 21. The substrate 21 is advantageously made of lithium niobiate LiNbO3 which has a good transmission efficiency of the waves generated by the receiving transducer 22 on the substrate.

Lorsque le capteur 20 est soumis à une contrainte, chaque transducteur émetteur 23a à 23g transmet une fréquence propre f1 à f7 décalée et située à l'intérieur d'une plage dite de mesure de largeur delta-f. La détermination du nombre de plages disponibles dépend notamment du delta-f et de la bande passante de signal d'apport. Par exemple : Plage 1 : de fo à fo + delta-f, Plage 2 : de f1 à f1 + delta-f avec f1 > fo + delta-f, Plage 3 : de f2 à f2 + delta-f avec f2 > f1 + delta-f, Etc. Les fréquences propres f1 à f7 doivent être suffisamment éloignées pour qu'une fréquence fi décalée ne vienne pas dans la plage de mesure de la fréquence propre voisine f1+1. Dans ce qui précède, on a supposé que les plages de fréquence des fréquences propres fi étaient toutes situées dans le sens des fréquences croissantes à partir de chaque fréquence propre fi. Le même raisonnement s'applique si les fréquences propres fi sont situées à l'intérieur de leur plage de mesure. La figure 3 représente un système de mesure selon l'invention appliqué à 20 une pièce industrielle 100, comportant : - trois capteurs 31, 32, 33 collés à différents emplacements de cette pièce 100, chaque capteur comportant une combinaison unique de fréquences propres, - un émetteur de radio fréquence sous la forme d'un ordinateur portable 25 110 utilisant le protocole Bluetooth (marque déposée), émettant des ondes radio à une fréquence d'interrogation F centrée sur 2,45 GHz, - un scanner de fréquences 120 apte à recevoir les fréquences émises par les capteurs 31, 32, 33, - un calculateur 110 relié audit scanner. 30 On va maintenant illustrer le fonctionnement du système de la figure 3 dans lequel on se limite pour la clarté de l'exposé à des capteurs ne comportant que trois transducteurs émetteurs et donc trois fréquences propres. Le capteur 31 possède par exemple le triplet de fréquences propres (fo, f1, f2), le capteur 32 le triplet (fo, fli f3), et le capteur 33 le triplet (fo, f1, f4). Il y a donc cinq fréquences disponibles dans ce système, de fo à f4. Au repos, les trois capteurs répondent chacun sur leurs fréquences propres, on obtient donc le spectre de raies Etat 1 de la figure 4. Dans cet état, sauf cas particulier, il n'est pas possible d'identifier les capteurs car chacun répond sur ses fréquences propres, qui sont communes à l'ensemble des capteurs. Lorsque la pièce 100 est mise sous contrainte, les emplacements auxquels les capteurs sont collés sont soumis à des contraintes différentes et les capteurs également, par exemple : - le capteur 31 est soumis à une faible contrainte, conduisant à un décalage 8 des fréquences de ce capteur et donc à un triplet (fo + 6, fl + 8, f2 + Ô) lorsqu'il est excité par une fréquence F, - le capteur 32 n'est soumis à aucune contrainte, son triplet est donc inchangé (fo, f1, f3), - le capteur 33 est soumis à une forte contrainte, conduisant à un décalage A des fréquences de ce capteur et donc à un triplet (fo + A, fl + A, fi + A). Le récepteur qui scanne les fréquences émises passe de l'Etat 1 à l'Etat 2 comme représenté en figure 4. On obtient donc le spectre de raies Etat 2 de la figure 4, dans lequel : - les fréquences émises par le capteur 31, décalées en fréquence d'une valeur 8, sont en blanc, - les fréquences émises par le capteur 32, non décalées en fréquence, sont en gris, - les fréquences émises par le capteur 33, décalées en fréquence d'une valeur A, sont en noir. When the sensor 20 is stressed, each transmitting transducer 23a to 23g transmits a natural frequency f1 to f7 shifted and located within a so-called delta-f width measurement range. The determination of the number of available ranges depends in particular on the delta-f and the input signal bandwidth. For example: Range 1: from fo to fo + delta-f, Range 2: from f1 to f1 + delta-f with f1> fo + delta-f, Range 3: from f2 to f2 + delta-f with f2> f1 + delta-f, Etc. The eigenfrequencies f1 to f7 must be sufficiently far apart for a shifted frequency not to come within the measurement range of the neighboring eigenfrequency f1 + 1. In the foregoing, it has been assumed that the frequency ranges of the eigenfrequencies are all in the direction of the increasing frequencies from each natural frequency f 1. The same reasoning applies if the natural frequencies fi are located within their measurement range. FIG. 3 represents a measurement system according to the invention applied to an industrial part 100, comprising: three sensors 31, 32, 33 bonded at different locations of this part 100, each sensor comprising a unique combination of natural frequencies, a radio frequency transmitter in the form of a laptop computer 110 using the Bluetooth (registered trademark) protocol, transmitting radio waves at an interrogation frequency F centered on 2.45 GHz, - a frequency scanner 120 suitable for receive the frequencies transmitted by the sensors 31, 32, 33, a computer 110 connected to said scanner. We will now illustrate the operation of the system of Figure 3 in which is limited to the clarity of the exposure to sensors having only three transmitting transducers and thus three eigenfrequencies. The sensor 31 has for example the triplet of eigenfrequencies (fo, f1, f2), the sensor 32 the triplet (fo, fli f3), and the sensor 33 the triplet (fo, f1, f4). There are therefore five frequencies available in this system, from fo to f4. At rest, the three sensors respond each on their own frequencies, so we obtain the spectrum of lines in Figure 1 of Figure 4. In this state, except in special cases, it is not possible to identify the sensors because each responds on its own frequencies, which are common to all sensors. When the part 100 is put under stress, the locations to which the sensors are glued are subjected to different stresses and the sensors also, for example: the sensor 31 is subjected to a low stress, leading to an offset 8 of the frequencies of this sensor and therefore a triplet (fo + 6, fl + 8, f2 + Ô) when it is excited by a frequency F, - the sensor 32 is not subject to any constraint, its triplet is unchanged (fo, f1 , f3), the sensor 33 is subjected to a high stress, leading to an offset A of the frequencies of this sensor and therefore to a triplet (fo + A, fl + A, f + A). The receiver which scans the transmitted frequencies passes from state 1 to state 2 as represented in FIG. 4. This gives the spectrum of lines 2 of FIG. 4, in which: the frequencies emitted by the sensor 31, frequency offset by a value 8, are in white, - the frequencies emitted by the sensor 32, not shifted in frequency, are in gray, - the frequencies emitted by the sensor 33, frequency shifted by a value A, are in black.

On voit que l'une des conditions du fonctionnement du système est que les plages de mesure des différentes fréquences ne se chevauchent pas. Dans cet exemple, pour la clarté du dessin, on a supposé que tous les décalages de fréquence étaient positifs, et qu'en conséquence, les plages de mesure des 5 transducteurs s'étendaient toutes à droite de leur fréquence propre. Le problème consiste, à partir du spectre de raies de l'Etat 2, à remonter à la mesure de chaque capteur. Les valeurs des fréquences propres fo, étant connues ainsi que leur attribution aux capteurs, il suffit de dresser la liste des décalages observés puis de constituer des triplets de valeurs égales. Dans 10 l'exemple, la liste est la suivante : Décalages relatifs à fo : 0, ô, A Décalages relatifs à fi : 0, 8, A Décalages relatifs à f2 : Décalages relatifs à f3 : 0 15 Décalages relatifs à f4 : A. Le système a donc observé les décalages 0, 8 et A. Il s'agit maintenant d'attribuer chaque décalage à un capteur. On remarque que le même décalage 8 est observé sur les fréquences fo, f1 et f2, qui est la signature du capteur 31, ce décalage 8 peut donc être attribué au 20 capteur 31. De même, un décalage nul est observé sur les fréquences fo, flet f3, signature du capteur 32, on peut donc attribuer ce décalage nul au capteur 32. Le même raisonnement conduit à attribuer le décalage A au capteur 33. Le nombre de capteurs discernables est donc de C103 = 120 alors qu'avec une fréquence unique par capteur, il ne serait possible de discerner que 5 25 capteurs. Si l'on imprime 4 fréquences parmi 10 sur chaque capteur, on peut alors discerner C104 = 210 capteurs. Dans cet exemple, on a supposé que les transducteurs d'un même capteur, soumis à la même contrainte, se décalaient de la même valeur. Si ce n'est pas le cas (par exemple à cause de réponses non linéaires), 30 l'identification des capteurs est encore possible à condition que ces non linéarités soient connues. -10- Un des avantages du système est qu'il permet de détecter le dysfonctionnement d'un capteur, dans le cas où l'on ne parvient pas à constituer des groupes de n valeurs de décalage, dans l'exemple précédent des triplets.5 It can be seen that one of the operating conditions of the system is that the measuring ranges of the different frequencies do not overlap. In this example, for the clarity of the drawing, it was assumed that all the frequency offsets were positive, and that therefore the measurement ranges of the transducers all extended to the right of their natural frequency. The problem consists, from the spectrum of lines of state 2, to go up to the measurement of each sensor. The values of the eigenfrequencies fo, being known as well as their attribution to the sensors, it is enough to draw up the list of the observed offsets then to constitute triplets of equal values. In the example, the list is as follows: Offsets relative to fo: 0, 0, A Offsets relative to fi: 0, 8, A Offsets relating to f2: Offsets relating to f3: 0 15 Offsets relating to f4: A The system thus observed the offsets 0, 8 and A. It is now a matter of allocating each offset to a sensor. Note that the same offset 8 is observed on the frequencies fo, f1 and f2, which is the signature of the sensor 31, this offset 8 can therefore be attributed to the sensor 31. Similarly, a zero offset is observed on the frequencies fo , flet f3, signature of the sensor 32, this zero offset can be attributed to the sensor 32. The same reasoning leads to assigning the offset A to the sensor 33. The number of detectable sensors is therefore C103 = 120 whereas with a frequency single sensor, it would be possible to discern only 5 25 sensors. If you print 4 out of 10 frequencies on each sensor, you can discern C104 = 210 sensors. In this example, it has been assumed that the transducers of the same sensor, subjected to the same constraint, are shifted by the same value. If this is not the case (for example because of non-linear responses), the identification of the sensors is still possible provided that these nonlinearities are known. One of the advantages of the system is that it makes it possible to detect the malfunction of a sensor, in the case where it is not possible to constitute groups of n offset values, in the previous example of the triplets. 5

Claims

REVENDICATIONS1. A system for simultaneous measurement of physical quantities relating to an object (100) using surface wave sensors, characterized in that each sensor (31, 32, 33) comprises a plurality of transmitting transducers (23a to 23g), each transmitting transducer having a natural frequency (f1, f2, f3 ...) different, each frequency being selected from a set of N different frequencies, and in that two sensors of the system differ by at least one natural frequency, so that each sensor has a unique signature of eigenfrequencies (f1, f2, f3 ...).

2. Measuring system according to claim 1, characterized in that the sensors (31, 32, 33) comprise the same number (n) of emitting transducers (23a to 23g), this number of transducers being strictly less than said number N frequencies of the set of eigenfrequencies (f1, f2, f3 ...) of the transmitting transducers.

3. Measuring system according to one of claims 1 or 2, characterized in that each transmitting transducer (23a to 23g) has a measurement range around its natural frequency (f1, f2, f3 ...), and in that the measuring ranges of two transducers of said plurality of sensors (31, 32, 33) do not overlap.

4. Measuring system according to claim 3, characterized in that it further comprises a broadband radio frequency transmitter (110) covering all the eigenfrequencies (f1, f2, f3 ...) of the assembly. of N natural frequencies of the system.- 12 -

5. Measuring system according to claim 4, characterized in that it further comprises a broadband radio frequency receiver (120) covering all the measurement ranges of all the eigenfrequencies (f1, f2, f3 ... ) of the set of N natural frequencies of the system.

6. Measuring system according to claim 5, characterized in that it further comprises a computer (110) adapted to: - from the frequencies received by said receiver (120), calculate frequency offsets (8, A. ..) of each natural frequency (f1, f2, f3 ...) of the system, - assign a distinctive frequency offset of each sensor, - calculate a physical quantity at each sensor (31, 32, 33) at from its distinctive frequency shift. 15

A method for simultaneously determining a plurality of physical quantities of an object (100) using a measurement system according to claim 6, comprising the steps of: - using the radio frequency transmitter (110) ), exciting the receiving transducer (22) of each sensor (31, 32, 33) with a broadband frequency F, - using the radio frequency receiver (120), receiving the frequencies transmitted in response by the transmitting transducers (23a to 23g) of each sensor, - calculating the frequency offsets (8, A ...) of each natural frequency (f1, f2, f3 ...) of the system, 25 - constituting groups of n frequencies having the same offset, - using the signature of each sensor, associating a sensor with each group of n frequencies, - calculating a physical quantity at each sensor (31, 32, 33) from the frequency offset common to its own frequencies (f1, f2, f3 ...). 30-13-

8. Method according to claim 7, characterized in that it is preceded by the step of: - fixing on said object a plurality of sensors (31, 32, 33), each sensor having a unique signature of n eigenfrequencies (f1, f2, f3 ...) among N 5 different frequencies.