FR3045835A1 - Capteur thermo anemometrique et son procede de realisation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une sonde anémométrique à au moins un fil, comportant: a) un corps de sonde muni de deux broches (4, 6) de maintien du fil, b) une portion de fil (2), fixé sur lesdites broches, le fil (2), comportant une gaine (221, 222) qui entoure une partie centrale (21), laquelle est dénuée de gaine sur une zone (14) de longueur I, ladite zone (14) ayant un galbe g, compris entre 50 µm et 65 µm, à la température de 4 K.

Description

CAPTEUR THERMO ANEMOMETRIQUE ET SON PROCEDE DE REALISATION

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention concerne le domaine de la métrologie des écoulements.

Elle a pour objet un nouveau type de sonde à fil chaud ou à fil froid.

Elle a aussi pour objet de nouveaux procédés de fabrication de ces sondes.

En thermo-anémométrie à fil chaud, on met en oeuvre un transfert d'énergie entre un élément métallique (chauffé par effet joule) et l'écoulement dans lequel il est inséré. Il devient possible, par le biais de la loi de refroidissement de l'élément métallique et en tirant parti de la variation de sa résistance avec la température, de remonter à la vitesse de l'écoulement. Pratiquement, l'élément métallique est implanté dans un circuit d'asservissement où la variable d'asservissement donne une image de la vitesse.

En thermo-anémométrie à fil froid, l'élément métallique est parcouru par un courant de très faible amplitude. En pratique, le courant d'alimentation est de l'ordre de la centaine de micro-ampères, la puissance ainsi dégagée par effet joule au niveau du fil n'est que de la centaine de micro-watts, ce qui annule la sensibilité de l'élément à la convection et en conséquence de quoi, la tension aux bornes de l'élément donne une image de la température de l'écoulement, sous la condition que là aussi, la résistance de l'élément varie avec la température.

Les métaux utilisés pour constituer le fil des capteurs sont : le tungstène, le platine et un alliage de platine à 10 % de rhodium, ce choix est le résultat d'un compromis entre qualité électrique et qualité mécanique. L'élaboration des fils se fait par tréfilage: le tungstène permet d'obtenir des fils dont le diamètre n'est, en général, pas inférieur à 2.5 microns, alors que le platine et son alliage sont plus ductiles, ce qui permet la fabrication de fils jusqu'à des diamètres de 0.25 microns.

Schématiquement, le matériau est inséré dans un rond d'argent, ce qui donne après l'opération d'écrouissage un fil gainé d'argent, le diamètre de la gaine extérieure est compris généralement, suivant le diamètre de l'âme centrale, entre 20 et 80 microns. Le fil ainsi obtenu est communément appelé fil de Wollaston.

Le fil est ensuite tendu entre deux broches métalliques, généralement espacées de 3 à 5 millimètres. La liaison broche-fil, dans le cas d'un fil de tungstène se fait à l'aide d'une soudure électrique et par une brasure de type étain-plomb (basse température) pour un fil de Wollaston. Les sondes équipées de fil de tungstène présentent l'inconvénient d'avoir une longueur active égale à la distance entre broches (c'est-à-dire entre 3 à 5 mm). L'effet de filtrage spatial qui en résulte peut, dans certains cas, être dommageable, notamment dans le cas où la taille des structures turbulentes est beaucoup plus petite que la dimension caractéristique de l'élément sensible. En revanche, les sondes équipées de fil de Wollaston ont une partie active qui peut être plus courte, généralement comprise entre 0,4 mm et 0,7 mm.

Des sondes à fil chaud/fil froid sont connues de l'état de l'art, elles sont par exemple commercialisées par les sociétés Dantec ou TSI. Cependant les sondes commerciales ont des zones actives (longueur et diamètre) de grandes dimensions, et, de ce fait, elles sont inadaptées à la mesure des vitesses aux petites échelles d'écoulement.

Jusqu'à ce jour, pour des diamètres inférieurs à 1.3 microns, les fabricants et les expérimentateurs utilisent, pour éviter tout risque de destruction de la sonde, un écartement entre broches de l'ordre du millimètre. Ce type de sonde ne s'emploie que pour la mesure de la température ; pour la mesure de la vitesse, l'asservissement électronique du fil (tension d'alimentation ou température du fil) ne nécessitent pas de recourir à des fils de si petit diamètre, sauf si l'on veut accéder aux petites structures de l'écoulement. L'électronique associée à la mesure de la température ne recourt à aucun asservissement car elle travaille à intensité constante ; par conséquent, pour limiter les effets d'inertie du fil sur la mesure, il est d'usage d'employer des fils d'un diamètre inférieur à 1.3 microns. Mais les fabricants ne proposent pas de sonde avec un diamètre inférieur à 1 micron.

Pour pallier cette difficulté le document WO 2010/070119 (FR 2 940 453) propose une méthode de fabrication d'une sonde à fil chaud ou à fil froid, à partir d'un fil de Wollaston. Cette technique est basée sur une préparation de la partie active du fil avant le montage du fil de Wollaston (par brasage) sur les broches de la sonde. L'âme centrale (platine ou platine-rhodium), qui constitue la partie active du fil, est dégagée sur une certaine longueur de la gaine d'argent qui l'enrobe. Pour ce faire, le fil est immobilisé à l'aide d'une goutte de ciment déposée à chacune de ses extrémités, ce qui est imprécis, et peut entraîner des vibrations et des déplacements des extrémités. Et l'opération d'immobilisation est assez compliquée et difficilement reproductible.

Il se pose donc un problème, qui est celui de trouver une technique de maintien précis en vue de réaliser un fil ou une sonde à fil chaud ou froid.

Par ailleurs, bien qu'il soit possible, par la technique décrite dans le document WO 2010/070119, d'imposer un galbe au fil, ce procédé connu ne permet pas un contrôle précis de ce galbe. Or, ce contrôle est recherché pour un certain nombre d'applications, par exemple pour les écoulements cryogéniques, d'un grand intérêt pour la recherche fondamentale. En effet, les écoulements turbulents naturels tels que ceux rencontrés dans les océans ou dans l'atmosphère sont caractérisés par une dimension caractéristique Lo très grande, qui conduit naturellement à des nombres de Reynolds très élevés (supérieur à 106) . En laboratoire, pour reproduire de tel nombre de Reynolds avec des expériences où les dimensions mises en jeu sont nécessairement plus petites, on utilise de l'hélium cryogénique en tant que fluide d'étude : il s'agit d'un fluide visqueux classique dont la dynamique est décrite par l'équation de Navier-Stokes, mais c'est le fluide dont la viscosité est la plus faible de tous les fluides connus (par exemple : à pression atmosphérique et à une température de l'ordre de 4,2K, l'hélium forme une phase liquide ayant une viscosité cinématique de 2.6 x 10'8 m2/s.)

Dans de telles conditions cryogéniques, un fil insuffisamment galbé va présenter des risques de rupture par contrainte de dilatation alors qu'un fil trop galbé va être le siège de vibrations parasites qui vont polluer le signal scientifique.

Il se pose donc un autre problème, qui est de réaliser un capteur ou une sonde, à fil chaud ou froid, dont le galbe est bien contrôlé.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne d'abord une sonde anémométrique à au moins un fil, comportant: a) un corps de sonde muni de deux broches de maintien du fil, b) une portion de fil, fixé sur lesdites broches, le fil comportant une gaine qui entoure une partie centrale, laquelle est dénuée de gaine sur une zone de longueur I, ladite partie centrale ayant un galbe g, compris entre 50 μιτι et 65 pm, à la température de77K, ou même de 4 K.

Une telle sonde est adaptée à la réalisation d'expériences cryogéniques.

La partie centrale peut avoir un diamètre compris entre 0,2 pm et 10 pm, ou même un diamètre inférieur à 1,3 pm.

Par conséquent, une sonde selon l'invention peut comporter un fil dont l'élément sensible a un diamètre qui peut être aussi petit que 0.2 pm, associé à un galbe contrôlé.

Dans une sonde anémométrique selon l'invention, le rapport entre le galbe et le diamètre de la partie centrale du fil peut être compris entre 5 et 100 à température ambiante, par exemple à 15°C ou 20°C ou entre 15°C et 20°C. L'invention concerne également un procédé de réalisation du galbe d'un fil, comportant une gaine qui entoure une partie centrale, laquelle est dénuée de gaine sur une zone de longueur I, entre deux extrémités de la gaine, en particulier en vue de la réalisation d'une sonde anémométrique, ce procédé comportant : - le positionnement d'au moins ladite zone dénuée de gaine dans un bain d'un liquide cryogénique, - le réglage du galbe à une valeur prédéterminée, par ajustement de l'écartement entre les deux extrémités de la gaine.

Après réglage du galbe, le liquide cryogénique peut être enlevé, ou le fil peut être enlevé du bain de liquide cryogénique. Le fil retourne alors à température ambiante, mais est prêt pour une utilisation à très basse température, à laquelle il retrouvera le galbe prédéterminé.

Ce galbe peut être compris entre, d'une part, 10 pm, ou 50 pm, et, d'autre part, 65 pm, en présence du liquide cryogénique, par exemple à 77K ou même à 4K. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un fil, comportant une gaine qui entoure une partie centrale, laquelle est dénuée de gaine sur une zone de longueur I, entre deux extrémités de la gaine, en vue de la réalisation d'une sonde anémométrique, ce procédé comportant : - un procédé de décapage du fil, - puis un procédé de réalisation d'un galbe du fil, selon l'invention, par exemple tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une sonde anémométrique, comportant la réalisation d'un fil selon un procédé exposé ci-dessus, et une étape de brasage du fil sur des broches d'un corps de sonde. L'invention permet ainsi la réalisation d'un capteur, à fil chaud ou à fil froid. L'invention concerne également un dispositif de précision, comportant : - une lère surface d'appui et une 2ème surface d'appui des moyens pour aligner ces 2 surfaces dans un même plan, - un 1er plot et un 2ème plot, l'extrémité de chaque plot pouvant venir en contact avec la lère surface d'appui ou avec la 2ème surface d'appui, et des moyens pour déplacer ces plots selon un axe perpendiculaire à ces surfaces.

Les moyens pour aligner les 2 surfaces peuvent comporter une pluralité de tables micrométriques. L'invention concerne également un procédé selon l'invention, par exemple tel que décrit ci-dessus, le fil étant maintenu par un dispositif de précision selon l'invention, par exemple tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne également l'utilisation d'une sonde anémométrique selon l'invention, à température cryogénique, par exemple comprise entre 77K et 2K.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - La figure IA représente la structure d'une sonde à laquelle l'invention peut être appliquée, - la figure IB représente un fil à partir duquel une sonde selon l'invention peut être réalisée, - la figure IC représente la partie sensible d'une sonde selon l'invention, avec un galbe, - les figures 2A-2D représentent des étapes pour préparer le galbe d'une sonde en vue d'une application cryogénique, - les figures 3A et 3B représentent le maintien d'un fil à l'aide d'un dispositif de maintien et d'alignement selon l'invention, - la figure 4 représente le réglage du positionnement d'un plot de maintien par rapport à une surface de support d'un fil dans un dispositif de maintien et d'alignement selon l'invention, - la figure 5 représente le fil d'une sonde réalisée selon l'invention, avec un galbe, - les figures 6A - 6C représentent une utilisation cryogénique d'une sonde selon l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Un exemple de sonde concernée par l'invention est décrit dans WO 2010/070119 II va être brièvement rappelé en lien avec la figure IA.

Cette sonde comporte un fil 2 tendu entre les extrémités effilées de deux broches métalliques 4, 6, lesquelles se prolongent dans un corps isolant 10 de forme pouvant être cylindrique, de préférence en une céramique.

Le corps 10 de sonde est par exemple constitué d'un cylindre de céramique de diamètre qui peut être compris entre 2 et 4 mm, dans lequel sont implantées en guise de broches 4, 6 des aiguilles en acier inoxydable de diamètre par exemple compris entre 0,2 mm et 0,4 mm. Les références 19, 19' désignent des fils électriques qui permettront d'amener du courant lors de l'utilisation de la sonde, par exemple en thermo-anémométrie à fil chaud ou à fil froid.

Le fil 2 est positionné sur les broches 4, 6, de préférence par brasure. Des détails pour chaque broche sont donnés dans le document W02010/070119. La brasure du fil 2 sur les broches 4, 6 peut être une brasure de type alliage étain-plomb.

Le fil 2 peut avoir un alignement extrêmement précis, de l'ordre du centième de mm.

Ce fil 2 est de préférence un fil comportant une partie centrale 21 (ou fil central), par exemple en platine ou en un alliage platine-rhodium, entourée d'une gaine 22, par exemple en argent, qui peut être de diamètre compris entre 50 et 80 pm, comme illustré en figure IB.. La gaine permet la manipulation du fil qui, sans cela, casserait.

Le diamètre de la partie centrale 21 est compris entre 0,2 pm ou 0,3 pm et 10 pm, préférentiellement entre 0.3 pm et 1 pm, encore plus préférentiellement entre 0.3 pm et 0.6 pm, par exemple 0,35 pm ou 0,5 pm.

Le fil (figure IC) a une zone active 14 de longueur I, par exemple comprise entre 100 pm et 5 mm, ou encore entre 200 pm et 1 mm, ou encore entre 300 pm et 500 pm. Dans cette zone active 14, la partie centrale 21 est dénuée de gaine 22 sur une longueur I; elle est donc comprise entre 2 parties d'extrémité 22i et 222 de la gaine.

Le fil peut être galbé, comme représenté en figure IC. Le galbe g est défini comme la flèche par rapport à l'axe du capteur. A température ambiante, par exemple à 15°C ou 20°C ou entre 15°C et 20°C, le rapport entre le galbe et le diamètre du fil est de préférence compris entre 5 et 100, préférentiellement entre 20 et 80, encore plus préférentiellement entre 30 et 60 Ce rapport entre le galbe et le diamètre évolue lorsqu'on travaille à très basse température, comme dans les conditions présentées ci-dessous.

La création d'un galbe g est recommandée pour les fils dont le diamètre de la zone active 14 est inférieur à 1.3 pm ; à défaut, des risques de cassure apparaissent. Il permet à cette dernière de supporter de petites amplitudes de déplacement dues à d'éventuels « petits » chocs sur le corps de sonde et sur son support lors de la phase de montage et pendant la phase de fonctionnement.

Le galbe de la zone active 14 permet de prendre en compte le rétreint que génèrent des écoulements cryogéniques, en particulier à des températures inférieures à quelques K, par exemple < 4K ou même à 2K.

En effet, dans des conditions de très basses températures, on cherche à ce que le galbe ait une valeur prédéterminée, ou voisine de celle-ci, car le rétreint peut être une cause de rupture. C'est notamment le cas dans les situations d'écoulements à très basse température. De préférence, à 4K, le galbe est compris entre ΙΟμιτι ou 50 pm et 65 pm. En particulier, au-delà de 65 pm, des vibrations peuvent apparaître et perturber toute mesure.

Une technique pour maîtriser le galbe que l'on souhaite atteindre à une température très basse va être décrite en lien avec les figures 2A-2D.

On positionne au moins la zone sensible 14 et les extrémités 22i, 222 de la gaine, dans un récipient 9. La zone sensible peut alors avoir un galbe g inconnu.

Le récipient est ensuite rempli d'un liquide cryogénique 13, par exemple de l'azote liquide. La température de ce dernier (environ 77 K) est certes bien supérieure à celles mises en œuvre dans le cas de certaines expériences cryogéniques (qui se déroulent à quelques degrés K, par exemple 4 ou 5 K), mais les résultats obtenus restent proches de ce qui est nécessaire à ces très basses températures cryogéniques. Une telle sonde peut être utilisée anémométrique à toute température, par exemple comprise entre 77K et 2K.

La zone sensible subit un premier effet de contraction, dû à la température du liquide 13 (figure 2B).

Il est ensuite possible d'ajuster ou de régler la distance ou l'écartement entre les extrémités de 22i, 222 de la gaine, par exemple à l'aide des moyens 11 de déplacement micrométrique (par exemple une ou plusieurs tables micrométriques), pour obtenir le galbe souhaité (figure 2C). Un contrôle peut être effectué avec des moyens d'observation de précision, par exemple une loupe binoculaire .

Le liquide 13 est ensuite retiré (figure 2D), ou bien le fil est enlevé du bain de liquide cryogénique. Le fil revient donc à la température ambiante, par exemple entre 10°C et 25°C: il se dilate pour avoir un galbe qui reviendra, lorsque la sonde sera de nouveau à très basse température, à la valeur souhaitée.

Plus généralement, le galbe peut s'obtenir par un déplacement micro-contrôlé des extrémités 22i, 222 de la gaine, par exemple à l'aide d'une ou de tables à micro-déplacements, sur lesquelles les extrémités du fil peuvent être positionnées et maintenues. La distance de déplacement est fonction du domaine d'application du capteur.

On donne ci-dessous en exemple de dispositif qui permet de réaliser un tel déplacement. L'expérience a montré qu'un capteur réalisé avec la technique décrite ci-dessus est compatible avec une utilisation en fluide cryogénique, dans une gamme de température qui s'étend de 2 K à la température ambiante, donc, en particulier, à la température de l'hélium superfluide, c'est-à-dire 2.17 K.

Un dispositif de maintien et de manipulation d'une sonde telle que décrite ci-dessus va maintenant être décrit. Un tel dispositif permet de réaliser une sonde et/ou de mettre en œuvre les techniques de préparation de galbe décrites ci-dessus.

Un tel dispositif peut être combiné avec des moyens d'observation de précision, par exemple une loupe binoculaire, étant données la taille des éléments et la précision requise. Cette loupe, ou tout autre moyen de visualisation choisi ou équivalent, permet d'atteindre une visualisation avec une précision au l/100ème de mm.

Ce dispositif va être décrit avec les figures 3A et 3B, sur lesquelles un tronçon de fil 2 est représenté positionné. C'est par exemple un fil de Wollaston, par exemple encore d'une longueur de l'ordre de 15 millimètres. Mais le dispositif est évidemment utilisable avec tout autre fil.

Comme illustré en figures 3A et 3B, 2 surfaces 30i, 3Ü2 vont permettre de mettre en appui les deux extrémités du fil 2. Des moyens permettent de régler ces surfaces d'appuis afin qu'elles soient contenues dans un même plan horizontal. Sinon, des contraintes risquent d'apparaitre dans le fil et il peut en résulter, dans sa partie centrale, et notamment pour des diamètres de fil inférieurs à 1.3 pm, un risque de rupture dans une phase de décapage.

Chacune des 2 surfaces 30i, 3Û2 peut faire partie d'une pièce 30, 32 en forme de « L ». Chacune comporte une partie verticale 31, 33 disposée perpendiculairement à la surface 30i, 3Ü2 correspondante. Cet ensemble est monté sur un bâti 35, 37 relié à des tables micro-métriques 40, 42.

Le fil est alors dans une configuration d'appui sur ses deux extrémités, sa partie centrale étant suspendue, ce qui permet de garder un espace environnant disponible autour du fil.

Au-dessus de chacune des surfaces 30i, 3Û2 est disposé un plot mobile (verticalement) 34, 36 qui va permettre l'immobilisation de la partie du fil disposé sur cette surface, le plot venant pincer le fil entre son extrémité libre et la surface 30i ou 3Û2. Le déplacement de ces plots est assuré par des tables à micro-déplacement . La face d'appui de chaque plot est parallèle à la surface d'appui correspondante 30i, 302 en vis-à-vis, de manière à éviter toute rotation du fil, qui est génératrice de torsion. Sinon, la mise en contact des plots avec le fil induit une rotation de celui-ci et, lors d'une opération suivante, la contrainte de torsion induite par la rotation différentielle des extrémités peut entraîner la rupture du fil, en particulier si son diamètre est inférieur à 1.3 microns.

La figure 4 représente un exemple de procédé pour aligner l'extrémité de l'un des plots 34 avec la surface 30i correspondante. L'extrémité libre du plot est posée contre la surface 30i. L'extrémité opposée 341 n'est pas encore fixée de manière définitive dans l'embase 343 de déplacement qui va permettre ensuite son positionnement selon un axe vertical Z. Après avoir obtenu un bon contact des deux surfaces (la surface 30i et la surface de l'extrémité libre du plot 34) l'une contre l'autre, l'extrémité opposée 341 est fixée, à l'aide d'une colle 345, dans l'embase 343 de déplacement. Celle-ci peut ensuite déplacer le plot selon l'axe Z, pour l'éloigner ou le rapprocher de la surface 30i.

Les tables 40, 42 sont 2 tables à micro-déplacement, elles permettent de compenser un éventuel désalignement des deux parties du fil, qui peut être occasionné, par exemple lors du dépôt de crème à braser en vue de la brasure du fil sur les broches 4, 6 (figure IA).

Les tables 44, 46 sont, elles aussi, 2 tables à micro-déplacement ; elles permettront par exemple, éventuellement, de générer sur l'élément sensible un galbe et d'en contrôler l'amplitude. L'ensemble repose sur un plateau 48, lui-même disposé sur un plateau tournant 49 à axe vertical (dont l'axe de rotation passe de préférence par le centre de l'élément sensible 14 du capteur).

Ce système permet d'immobiliser le fil au niveau de ses extrémités et de corriger les défauts d'alignement qui peuvent surgir entre les deux tronçons de fil, et en particulier après l'enlèvement de la gaine 22.

Par rapport à la méthode décrite dans le document FR 2 940 453, où l'immobilisation du fil se fait à l'aide d'une goutte de ciment déposée à chaque extrémité du fil, le dispositif selon l'invention rend l'opération d'immobilisation très simple et reproductible.

Ce système peut être plongé dans un bain d'un liquide cryogénique, par exemple un bain d'azote liquide 13 (voir figures 2B et 2C).

Ce dispositif peut être combiné avec des moyens permettant de réaliser un maintien et un déplacement micrométrique, selon 3 axes, d'un dispositif pour réaliser un décapage selon l'une des techniques proposées dans WO 2010/070119. Après une étape de mise en place du fil sur les surfaces 30i, 302, ses extrémités étant maintenues par les plots 34, 36 (c'est la situation présentée en figures 5A et 5B), la partie centrale 14 de celui-ci peut alors être décapée.

Par ailleurs, les moyens 40, 42, 44, 46, réalisent des moyens 11 (figures 2B et 2C) pour contrôler le galbe 'ensemble du système étant plongé dans un bain d'un liquide cryogénique, par exemple un bain d'azote liquide 13, un réglage, effectué par ces moyens, permet de régler le galbe à la valeur souhaitée, sous une température donnée.

Ce dispositif peut en outre être combiné avec des moyens permettant de réaliser une fixation d'un fil avec des broches 4, 6 en vue de réaliser une sonde selon l'invention, comme illustré en figure IA. Les broches 4, 6 sont approchées du fil, maintenu comme expliqué ci-dessus (figure 3B), et une brasure du fil sur les broches peut être réalisée. Des détails de cette opération sont donnés dans WO 2010/070119.

Préalablement à toute manipulation à l'aide de l'un des systèmes qui ont été décrits ci-dessus, on cherche à ce que le fil utilisé soit rectiligne. Mais, s'il ne l'est pas, il peut être tout d'abord être redressé de manière à le devenir. Le redressage du fil s'effectue de la façon suivante. Le fil est déposé sur un marbre et, à l'aide d'un bloc métallique qui est posé sur le fil, il est roulé jusqu'à obtenir un fil rectiligne. Cette opération se fait par un mouvement de va et vient du bloc.

Cette opération achevée, le fil peut être ensuite déposé (à l'aide d'une pince telle qu'une pince de type brucelles), sur un système multi-axes, tel qu'illustré en figures 3A et 3B. De préférence, on ne prend le fil que par l'une de ses extrémités, de manière à ne pas le déformer.

La figure 5 illustre un capteur dans lequel l'élément sensible 14, de diamètre lpm, est galbé pour un fonctionnement à 4K, caractéristique de l'He liquide. Le capteur est réalisé à partir d'un fil de Wollaston, de diamètre de gaine 80 pm, de diamètre d'âme 1 pm, de longueur I de zone active égale à 300 pm. A température ambiante, le rapport de la flèche sur le diamètre du fil est approximativement de 60. Les figures 6A - 6C représente un exemple d'une utilisation cryogénique, en particulier dans un écoulement cryogénique.

La figure 6A représente un montage de 2 sondes 2, 2a, dont au moins une selon l'invention, sur un support 70 sur lequel un tube de Pitot 42 est également monté. Un tel ensemble peut être utilisé dans l'étude d'un écoulement cryogénique, comme décrit en lien avec les figures 6B et 6C.

La figure 6B représente un montage en vue d'une expérience cryogénique dans une chambre verticale 80.

La référence 91 désigne une buse de production d'un jet, par laquelle de l'hélium va être introduit dans la chambre 80. L'hélium est produit par un circuit comportant un moteur 95 alimenté par des moyens 89. Les références 86 et 88 désignent des capteurs de pression pour mesurer, d'une part, la pression du bain d'hélium et, d'autre part, la pression dans le circuit de production, lequel comporte un cryostat 100. En sortie du cryostat, l'hélium est dirigé vers la base de la chambre 80, par l'intermédiaire d'un débitmètre venturi 99 et d'un échangeur hélicoïdal 93.

Les références 82, 83, 84 désignent des sondes de température de type carbone.

La référence 97 désigne un ensemble d'écrans thermiques.

Ce type de dispositif permet d'étudier un écoulement formé par un jet d'hélium.

On peut y positionner une ou plusieurs sondes selon l'invention.

La figure 6C une partie du même dispositif, en vue de dessus, avec le positionnement de 3 sondes 2, 2a, 2b selon l'invention et d'un tube de Pitot 72. Les références 85a, 85b désignent des transducteurs acoustiques.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Sonde anémométrique à au moins un fil, comportant: a) un corps de sonde (10) muni de deux broches (4, 6) de maintien du fil, b) une portion de fil (2), fixé sur lesdites broches, le fil (2), comportant une gaine (22, 22ι, 22ι) qui entoure une partie centrale (21), laquelle est dénuée de gaine sur une zone (14) de longueur I, ladite zone (14) ayant un galbe g, compris entre 50 μιτι et 65 pm, à la température de 4 K.
2. 2. Sonde anémométrique selon la revendication 1, la partie centrale (21) ayant un diamètre compris entre 0,2 pm et 10 pm .
3. 3. Sonde anémométrique selon la revendication 1 ou 2, la partie centrale (21) ayant un diamètre inférieur à 1,3 pm.
4. 4. Sonde anémométrique selon l'une des revendications 1 à 3, le rapport entre le galbe et le diamètre de la partie centrale (21) du fil étant compris entre 5 et 100.
5. 5. Procédé de réalisation du galbe d'un fil, comportant une gaine (22) qui entoure une partie centrale (21), laquelle est dénuée de gaine sur une zone (14) de longueur I, entre deux extrémités (22i, 222) de la gaine, en vue de la réalisation d'une sonde anémométrique, ce procédé comportant : - le positionnement d'au moins ladite zone (14) dénuée de gaine dans un bain d'un liquide cryogénique (13), - le réglage du galbe par ajustement de l'écartement entre les deux extrémités (22i, 22i) de la gaine.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, comportant en outre l'enlèvement du liquide cryogénique (13) ou l'enlèvement du fil du bain de liquide cryogénique (13).
7. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, la galbe étant compris entre 10 pm et 65 pm en présence du liquide cryogénique (13).
8. 8. Procédé de réalisation d'un fil, comportant une gaine (22) qui entoure une partie centrale (21), laquelle est dénuée de gaine sur une zone (14) de longueur I, entre deux extrémités (22i, 222) de la gaine, en vue de la réalisation d'une sonde anémométrique, ce procédé comportant : - un procédé de décapage du fil, pour former ladite zone (14) de longueur I, dénuée de gaine, - puis un procédé de réalisation d'un galbe du fil, selon l'une des revendications 5 à 7.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, le fil étant maintenu par un dispositif d'alignement de précision, comportant : - une lère surface d'appui et une 2ème surface d'appui des moyens (40, 42, 46, 48) pour aligner ces 2 surfaces dans un même plan, - un 1er plot (34) et un 2ème plot (36), l'extrémité de chaque plot pouvant venir en contact la lère surface d'appui ou la 2ème surface d'appui et des moyens (343) pour déplacer ces plots selon un axe perpendiculaire à ces surfaces.
10. 10. Utilisation d'une sonde anémométrique selon l'une des revendications 1 à 4, à température cryogénique, comprise entre 77K et 2K.