16
9 ACCESO A 4” - Delphin Alard para viola, vol.II - 15 estudios caprichosos de mediana dificultad E. Mateu - Estudios B. Volver - 24 estudios Blumenstengel - Estudios op.32, vol.II H. Sitt - 42 estudios Kreutzer - Sevcik, escuela de la tØcnica (Adecuado a las necesidades del alumno) - Schradiek, vol.I - Escalas y arpegios Flesch - Estudio de escalas y arpegios Fleta - Escuela del mecanismo,op 74 Dancla - ’XRVGH%DUWRN3OH\HO%DFK&OHPHQWL« - Fantasias para viola sola Telemann - Suites para viola sola Bach ACCESO A 5” - Delphin Alard para viola, vol.II - 15 estudios caprichosos de mediana dificultad E. Mateu - Estudios B. Volver - 24 estudios Blumenstengel - Estudios op.32, vol.II H. Sitt - 42 estudios Kreutzer - 41 Caprichos op.22 Campagnoli - Sevcik, escuela de la tØcnica (Adecuado a las necesidades del alumno) - Schradiek, vol.I - Escalas y arpegios Flesch - Estudio de escalas y arpegios Fleta - Escuela del mecanismo,op 74 Dancla - Duos de Bartok, Pleyel, Bach, Clementi - Fantasias para viola sola Telemann - Suites para viola sola Bach ACCESO A 6” - Delphin Alard para viola, vol.II - 15 estudios caprichosos de mediana dificultad E. Mateu - Estudios B. Volver - 24 estudios Blumenstengel - Estudios op.32, vol.II H. Sitt - 42 estudios Kreutzer - 41 Caprichos op.22 Campagnoli - Sevcik, escuela de la tØcnica (Adecuado a las necesidades del alumno) - Schradiek, vol.I - Escalas y arpegios Flesch - Estudio de escalas y arpegios Fleta - Escuela del mecanismo,op 74 Dancla - ’XRVGH%DUWRN3OH\HO%DFK&OHPHQWL« - Fantasias para viola sola Telemann - Suites para viola sola Bach

Chapitre8

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Page 1: Chapitre8

ES (APIEURS

Les capteurs sont les premiers elements d'une chaine d'acquisition. Achaque mesurande est associe un capteur dont Ie role est de traduire cemesurande de valeur m en une grandeur electrique s(m), fonction connuedu mesurande, en sorte qu'a chaque valeur s de cette grandeur electrique puisseetre liee de fa<;:onunivoque la valeur m du mesurande. Cette grandeur electriques(m) est a l'origine du signal electrique que traite Ie systeme d' acquisition.

8.1 DefinitionsI.?etenduede mesure (E.M.) d'un capteur definit la plage de valeurs du mesu-rande pour lesquelles Ie capteur repond aux specifications du constructeur. Leslimites de cette plage etant mmin et mmax' on pose:

La sensibilite S(m) d'un capteur, pour une valeur donnee m du mesurande, estegale au quotient de la variation de la sortie electrique par la variation correspon-dante du mesurande :

S(m) = (~) .11m m

Un capteur est dit lineaire si, dans l'etendue de mesure, s(m) est fonction lineairede m; sa sensibilite est alors constante dans cette plage de fonctionnement.

La discretion est la qualite du capteur qui evite que, par sa presence, il ne modi-fie la valeur du mesurande. La discretion est specifiee par des grandeurs physiquesprop res a chaque type de capteur et qui definissent son interaction avec Ie milieude mesure. 11s'agit ainsi, par exemple :

de sa masse, pour un accelerometre,

- de sa capacite calorifique pour une sonde thermometrique.

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Les grandeurs d'influence sont les grandeurs physiques autres que le mesurandequi sont susceptibles d'affecter la sortie electrique s du capteur. L'action d'unegrandeur d'influence se traduit generalement par :

un decalage du zero;- une derive de la sensibilite.

La grandeur d'influence la plus generale est la temperature du capteur; les vibra-tions, la pression, 1'humidite, les champs magnetiques peuvent aussi exercer uneinfluence sur la reponse d'un capteur.

La diversite des besoins, consequence des contraintes metrologiques, economi-ques ou operatoires entralne, pour un meme mesurande, l' existence d'une multi-plicite de types de capteurs faisant appel a des principes de traduction varies.

Une classification sommaire des divers types de capteurs peut etre etablie d'apresla nature de la grandeur electrique de sortie s(m) qui les caracterise.

8.2 Capteurs generateurs de force eledromotriceCertains phenomenes se traduisent, dans un dispositif adequat, par l'apparitiond'une fe.m. sous 1'influence d'une grandeur physique determinee. Ces pheno-menes, designes comme effets, permettent par la mesure de la fe.m. qui enresulte de connaltre la valeur de la grandeur physique qui en est la cause. C' est leprincipe de leur application ala realisation de capteurs.

Le schema electrique equivalent d'un tel capteur est un schema de Thevenin :generateur de tension e(m) en serie avec une impedance interne Zc generalementpurement resistive lorsque e(m) est quasi continue .

• Thermocouple

Un circuit forme de deux conducteurs A et B, de nature chimique differenteet dont les jonctions sont a des temperatures Tx et Ta, est le siege d'une fe.m.'fo AIB (Tx, Ta)· C' est l' effet Seebeck.

Un thermocouple est constitue de deux conducteurs A et B dont generalementrun au moins est un alliage : il delivre la fe.m. 'foA1B(Tx, Ta) dont la mesurepermet de determiner la temperature Tx inconnue lorsque la temperature T,; ditede reference est connue. Des tables normalisees donnent la fe.m. 'foA1B (Tx,Ta) lorsque Ta = 0 °C pour les types usuels de thermocouples; dans ce cas lamesure de la fe.m. permet immediatement de connaltre Tx (figure 8.1).

Dans la pratique industrielle, le maintien d'une jonction de reference a 0 °C estune servitude et l'on opere generalement avec la jonction de reference a la tempe-rature ambiante 'Fa. Dans ce cas, la fe.m. mesuree est:

e = 'fo AIB ( Tx, 'Fa).

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Linfluence de la temperature ambiante Ta est eliminee et l'on se ramene auxvaleurs normalisees 'jgAIB (Tx' 0 DC) en utilisant la relation:

'jgAIB (Tx' 0 DC) = 'jgAIB (Tx' Ta) + 'jgAIB (Ta, 0 DC).

E Chromel (nickel-chrome)/Constantan (cuivre-nickel)K Chromel/ Alumel (aluminium-nickel)R Platine-rhodium (13 %}/platineB Platine-rhodium (30 %}/platine-rhodium (6 %1N Nicrosil (nickel-chrome-silicium}/Nisil (nickel-siliciuml

J Fer/ConstantanT Cuivre/Constantan5 Platine-rhodium (10 %l/platine

Figure 8. I - Force e/ectromotrice des principoux types de thermocouples,10 jonction de reference etont ci 00 c.

Un circuit dit de compensation de soudure froide (c.sJ.) place a la temperatureTa delivre une tension vc(T;) telle que:

vc(Ta) = 'jgAIB(Ta, 0 DC).

Le circuit de compensation etant monte en serie avec Ie thermocouple (figure8.2), la tension de mesure v devient independante de Ta et fonction de Tx seule :

La mesure de v permet, au moyen des tables, la determination immediate de Tx.

La compensation de soudure fro ide peut aussi etre faite par logiciel : dans cecas, un capteur thermometrique resistif place a la temperature Ta permet deconnaltre celle-ci. Le calculateur recevant cette information determine aumoyen d'une table la valeur de vc( Ta) et calcule alors Tx a partir du resultatde l'equation (1).

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L:interet du thermocouple reside dans une plage de fonctionnement etendue, desdimensions reduites, un temps de reponse pouvant etre tres faible.

®T

avc("T,,) •.

1---------------------I I fCu c.S .. I Cu

r------------------III

: Cu Cu

Figure 8.2 - Exemples de montage d'un thermocouple:sans compensation de soudure froide (a) et avec compensation (b).

8.3 (apteurs gimerateurs de courantLorsque l'action d'une grandeur physique provoque dans un materiau la genera-tion de porteurs de charge libres, celle-ci se traduit par une modification conco-mitante du courant electrique traversant ce milieu. C' est Ie cas lorsque Iemesurande est:

un rayonnement nucleaire provoquant l'ionisation du milieu;

un rayonnement optique generant des porteurs libres par effet photoelectrique.

Cette variation de courant due au mesurande m est, pour certains dispositifs,modelisable par une source de courant i(m). Le schema electrique du capteur estdans ce cas un schema de Norton: generateur de courant i(m) en parallele avecl'impedance interne Zc du capteur formee d'une resistance en parallele avec unecapacite .

• Photo diode

Une diode polarisee en inverse est parcourue par un faible courant fo' Un flux derayonnement <p incident sur la jonction de la diode y cree, par effet photoelectri-que, des paires electron-trou qui forment un courant frp proportionnel a <p et quis'ajoure au courant fo pour donner Ie courant total fd de la photodiode :

fd = fo + frp = fo + Sd <p.

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10est Ie courant d' obscurite de la photodiode, tres sensible a la temperature, Sdest la sensibilite (~hl W) de la photo diode (figure 8.3).

'd(fLA)

-50 0,5

10 50 fLW V

2030 100 fLW

40 150 fLW50

'$ Cd 60 200 fLW70

® @ ®Sd(fLAlfLW) 1,0

0,60,4

0,2

0,1

0,060,04

0,01

-'/

•.... \I

\::: \~r:

600 1 000800 1 200

A(nm)

125 35 45 55 65 75 85 95

T(OC)

Figure 8.3 - Photodiode (HP 5082) :aj realisation; bj schema electrique equivalent; cj courant inverse en fonction du flux; dj sensibilite

en fonction de la longueur d'onde; e) courant d'obscurite en fonction de la temperature.

8.4 Capteurs gimerateurs de chargeCes capteurs exploitent l' effet piezoelectrique ou l' effet pyroelectrique, effetsentrarnant une variation de la polarisation dielectrique de certains materiaux etse traduisant par l' apparition de charges superficielles egales et de signes contrai-res sur les faces opposees d'une lame soumise a :

une force, efIet piezoeIectrique du quartz, de certaines ceramiques (PZT) oucertains polymeres (PVDF) j

- une variation de temperature: dIet pyroeIectrique du sulfate de triglycine.

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•Les materiaux piezo- et pyroelectriques etant des isolants, les charges superficiellessont des charges de polarisation done des charges liees. La metallisation des facesde la lame portant ces charges ± Q permet de constituer les armatures d'uncondensateur sur lesquelles l'influence electrostatique des charges liees attire descharges libres =+= Q. Le condensateur associe a la lame porte done une charge dememe valeur que celle developpee par effet piezoelectrique ou pyroelectrique etla tension a ses bornes, en circuit ouvert est v = Qj Co, Co etant la capacite ducondensateur. Un capteur piezo- ou pyroelectrique pelit etre modelise par 1'un oul'autre des deux schemas suivants :

un schema de Thevenin dont la f.e.m. est e = Qj Co en serie avec la capacite Co;un schema de Norton, adapte aux mesurandes dynamiques, dont la source decourant a pour valeur i = dQjdt, la capacite Co etant en parallele .

• Dynamometre et acceIerometre a quartz

Lapplication d'une force F normale aux faces d'une lame de quartz (coupe X)entrarne l'apparition sur ces faces de charges de signes opposes et de valeur :

Q=d·Fou d, module piezoelectrique a pour valeur 2,13 X 10-12 C/N. Ce dispositif estutilise pour la realisation de dynamometres pour forces de compression (figure8.4a) ou, si la lame a ete prealablement soumise a precontrainte, pour forces decompression et traction. La realisation d'un accelerometre piezoelectrique exigela traduction de l'acceleration en force. Ceci est obtenu au moyen d'unemasse M dite sismique qui, soumise a l'acceleration r, developpe une forced'inertie F = Mr. C'est cette force qui, appliquee au quartz, entrarne 1'appari-tion d'une charge electrique proportionnelle a 1'acceleration (figure 8.4b).

lamespiezoelectriques

Figure 8.4 - Capteurs piezoelectriques.a) dynamometre (doc. Kistler); b) accelerometre (doc. Bruel & Kiaer).

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8.5 Capteurs resistifsUn capteur n~sistif est, du point de vue electrique, une resistance pure R dontla valeur est liee aux parametres qui la determinent par une expression de laforme:

ou F(a, b, c) est fonction de la geometrie et des dimensions a, b, c et 0 est laconductivite du materiau constitutif:

o = q . (Ilp P + Iln n)

ou q est la charge elementaire, IIp et Iln sont les mobilites respectives des trous dedensite pet des electrons de densite n.

Tout mesurande agissant sur :

la mobilite des porreurs (temperature, contrainte, champ magnetique) ;

la densite des charges libres (temperature, flux lumineux);

les dimensions geometriques (contrainte, position d'un curseur);

est susceptible d'etre traduit electriquement par la variation de resistance qu'ilimpose a un capteur resistif.

• Resistances thermometriquesLa valeur d'une resistance depend generalement de la temperature par Ie biais dela variation thermique de sa conductivite (J, beaucoup plus imporrante que lavariation thermique de ses dimensions. 11en resulte que c'est la nature du mate-riau constituant la resistance qui determine la loi de son evolution thermique .

• Resistances metalliquesCes resistances ont une valeur croissant avec la temperature selon une loi d' evolu-tion de la forme:

T etant la temperature exprimee en 0c, Ro la resistance a 0 °C, les coefficients A,B, C dependant de la nature du metal.

Le metal Ie plus utilise est Ie platine a qui son inertie chimique confhe unegrande stabilite et dont la plage d'utilisation s'etend de - 200°C a 1 000 0c. Lasonde de platine (figure 8.5a) est utilisable comme etalon, les valeurs de sa resis-tance en fonction de la temperature etant fixees par une norme. Pour des raisonsde reactivite chimique, l'utilisation du nickel est limitee a 250°C et celle ducuivre a 180°C; la resistance de cuivre est caracterisee par une evolution quasilineaire en fonction de la temperature.

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Elles sont constituees a partir de melanges agglomeres et frittes d' oxydes metal-liques (figure 8.5b). Leur resistance decroit tres rapidement en fonction de latemperature suivant une loi du type:

R( T) = Ro • exp [B ( ~ - ~ ) Jo

ou Test exprimee en K, Ro est la resistance a la temperature Tv et Best une carac-teristique de la thermistance dont la valeur est generalement comprise entre3000 et 4000 K.

Les thermistances sont utilisables jusqu'a des temperatures de l'ordre de 800°C.Par suite de la variation tres rapide de sa resistance en fonction de la temperature,une thermistance determinee n' est utilisable que dans une plage limitee detemperature, de l'ordre de 100°C. Du fait de leur grande sensibilite thermique,les thermistances sont adaptees a la mesure de tres faibles variations de tempera-ture (emploi en regulation).

tube protecteur(quartz, verre, ceramique)

enroulementde platine

Figure 8.5 - Capteurs resistifs :a) resistance thermometrique de platine; b) thermistance;

c) iauge extensometrique; d) photoresistance.

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• Jauges d'extensometrie

Ce sont des elements resistifs (figure 8.5c), soit metalliques (fils, trames pellicu-laires, depots en couche mince ou epaisse), soit semi-conducteurs (lames mono-cristallines ou couches diffusees dans un substrat de silicium). AI' exception descouches diffusees, les jauges sont fixees a un support isolant mince qui est colle a1'endroit de la structure dont on veut connattre la deformation !leU subie sous1'effet d'une contrainte; dans Ie cas des jauges diffusees, c'est Ie substrat de sili-cium qui est la structure deformee.11en resulte, pour la jauge, une deformation identique a celle de la structure sous-jacente entratnant une variation de sa resistance proportionnelle a la deformationet donnee par l' expression:

!1R=K·!1fR f

ou K est Ie facteur de jauge dont la valeur est comprise entre 2 et 4 pour les jaugesmetalliques, entre ± 50 et ± 200 pour les jauges semi-conductrices selon lanature et la concentration de leur dopant.La premiere application des jauges est evidemment la determination des defor-mations de structures soumises a contraintes. Un second groupe tres importantd'applications des jauges est constitue par les capteurs composites. Ces capteursutilisent un corps d'epreuve qui est une structure mecanique a laquelle sontfixees des jauges et qui, sous l' effet d'un mesurande m determine, subit unedeformation proportionnelle a m et dont la traduction electrique est assuree parles jauges.

Exemples: mesurandeforcepressIOnacceleration

corps d'epreuvecolonne, anneaudiaphragmelame en flexion avec masse sismique

Precautions d' emploi des capteurs resistifsL'information etant liee a la variation de resistance du capteur due au seul mesu-rande, il faut eviter que des phenomenes annexes puissent provoquer des varia-tions de resistance parasites risquant d'etre confondues avec la premiere .

• AutoechauffementLe capteur est Ie siege d' un effet Joule qui entraTne un autoechauffement et doncune variation thermique de sa resistance; cet autoechauffement est fonction :

- du courant de mesure;

- de la valeur de la resistance;

- des echanges thermiques entre capteur et milieu environnant specifies parla resistance thermique correspondante.

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Toute variation de I'une de ces grandeurs risque de provoquer une variationde I'autoechauffement et donc de la resistance du capteur.

De fac;:on genera Ie, il faut limiter Ie courant de mesure 0 des va leurs suffi-samment faibles pour que les variations eventuelles de I'autoechauffemententrainent des variations de resistance tres inferieures 0 celles dues aumesurande.

• Fils de liaisonLorsque Ie capteur est eloigne de I'installation de mesure, il s'y trouve reliepar des longueurs de fils qui peuvent etre importantes et dont la resistanceest susceptible de varier avec la temperature ambiante. Dans ce cas, lesmontages de mesure utilises doivent permettre I'elimination de I'influencedes fils de liaison:

- source de courant et montage 4 fils (§ 9.3.1);

- pont de Wheatstone en montage 3 fils (§ 9.3.2).

• Resistance d'isolement par rapport a la masseS'il existe entre Ie capteur et la masse une resistance de fuite, celle-ci deriveune partie du courant de mesure modifiant par 10 meme Ie signal. L'humiditeet la pollution sont les causes principales d' alteration de la resistanced'isolement. On considere comme regie que la resistance d'isolement d'unejauge extensometrique par rapport 0 la masse doit etre, au minimum, supe-rieure 0 106 fois la resistance du capteur.

8.6 Capteurs inductifsCes capteurs component un ou plusieurs enroulements de mesure traverses parun flux d'induction magnetique qui est fonction du mesurande, ce dernier etantgeneralement une position ou un deplacement lineaire ou angulaire. On distin-gue deux types de realisations selon que Ie flux variable sous l' effet du mesurandeest un flux d'auro-induction ou de mutuelle induction.

• Capteurs a variation du coefficient d'auto-induction

Le flux d'induction est cree par un courant alternatif qui parcoun Ie bobinage demesure et la variation d'amplitude de ce flux est due a Ia modification par Iemesurande du circuit magnetique associe a Ia bobine.

Exemples: capteur a variation d'entrefer (figure 8.6a), capteur a noyau plongeur(figure 8.6b).

La mesure pone sur Ie coefficient d'auro-induction de Ia bobine qui est generale-ment une fonction non Iineaire de Ia position de l' elemern mobile.

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• Capteurs a variation du coefficient de mutuelle inductionLe flux d'induction est dli au courant alternatif circulant dans un enroulementd' excitation ou inducteur distinct des bobines de mesure qui sont les induits. Lavariation d'amplitude du flux dans un bobinage induit est la consequence d'unemodification, sous l' effet du mesurande, du coefficient de mutuelle inductionentre inducteur et induit et elle se traduit par une variation de la force electromo-trice induite dans Ie bobinage de mesure. Ce type de capteur delivre une tensionfonction du coefficient de mutuelle induction determine par Ie mesurande .

• Transformateur differentielCe capteur est constitue d'une bobine inductrice de part et d'autre de laquellesont placees deux bobines induites identiques (figure 8.6c). Un noyauferromagnetique, fixe a une tige solidaire de la piece mobile, etablit un couplagemagnetique variable entre inducteur et induits. Le deplacement du noyau provo-que des variations de couplage qui sont opposees pour chacune des deux bobinesinduites. Ces dernieres sont montees en opposition en sone que la tension resul-tante est, en principe, nulle lorsque Ie noyau est dans la position centrale etqu' elle varie lineairement de part et d' autre de cette position.

I---""v-

- 0000000 •••••••• 0000000 ~mandrin0000000 ••••••• 0000000 steatite0000000 ••••••• 0000000 --I

noyau

® -0000000 -0000000 . 1 d••••••• tlge e-- 0000000 ••••••• 0000000 guidage0000000 ••••••• 0000000

~- secondaire primaire secondaire1 2

mesure

@ @

Figure 8.6 - Capteurs indudifs :a reluctance variable (a); a noyau plongeur (b); transformateur differentiel (c).

8.7 Capteurs capadtifsCes capteurs sont des condensateurs generalement plans ou cylindriques dont lacapacite a pour expression:- pour un condensateur plan:

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A et d etant respectivement l'aire et la distance des armatures en regard, Cr etantla permittivite relative du dielectrique et Eo = 8,85 X 10-12 MKSA;

pour un condensateur cylindrique :C = 2rc Er Eo e/ln hlrl)

r2 etant Ie rayon interne du conducteur exterieur, rl Ie rayon du conducteur inte-rieur et e etant la longueur des conducteurs en regard.

Le mesurande provoque une variation de capacite par modification soit de lapermittivite E,. du dielectrique, soit des parametres dimensionnels .

• Mesurandes modifiant la permittiviteLa temperature, Ie degre hygrometrique ou plus generalement la compositionchimique de l'atmosphere environnante sont des mesurandes susceptibles demodifier la permittivite de materiaux convenablement choisis (figure 8.7a).

Le niveau d'un liquide isolant, dans lequel plonge un condensateur cylindrique,determine la capacite de ce dernier du fait de la difference entre la permittivite duliquide et celle de 1'air dont il a pris la place (capteur capacitif de niveau).

electrodes descondensateurs

electrodeporeuse

electrode

dielectriquesensible

®boitier

diaPhragmeaiSOlant

plaque membranearriere isolante

1trou d'egalisation

des pressions statiques

@

membranedetectrice

huile ausilicone

isolantrigide

Figure 8.7 . Capteurs capacitifs :capteur de composition gazeuse (a); microphone capacitif (b); capteur de pression differentielle Rose-

mount (c).

• Mesurandes modifiant les parametres dimensionnels

Le deplacement d'une armature par rapport a 1'autre peut etre l'objet premier de lamesure; il peut aussi etre la consequence de l'application de mesurandes tels que:

- la pression acoustique - microphone capacitif (figure 8.7b);

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la pression des fluides - capteurs de pression absolue, relative ou differentielle(figure 8.7c);

la deformation de solides - jauge extensometrique capacitive.

Les capacites de ce type de capteurs sont generalement faibles, de l'ordre de 10 a.102 pF et donc du meme ordre que les capacites parasites associees. It est doncnecessaire de concevoir les conditionneurs en sorte que 1'influence des capacitesparasites soit minimisee et stabilisee. En ourre, ces capteurs ont des impedancestres elevees : 1'impedance d'une capacite de 100 pF a. 10 kHz est de 159 kn. Leprobleme instrumental que cela pose ainsi que sa solution sont examines au para-graphe 9.4.

8.8 Capteurs pour milieux fortement perturbes

Lorsque Ie milieu ou doit s'effectuer la mesure d'une grandeur physique est Iesiege de phenomenes electromagnetiques intenses, il yale risque que Ie faiblesignal electrique delivre par Ie capteur et son conditionneur eventuel ne soit noyedans un niveau de parasites beaucoup plus important. Il est alors souvent possiblede choisir un type de capteur delivrant un signal qui presente une immuniteimportante a l'egard des parasites. Cette immunite peut etre obtenue par 1'undes moyens suivants .

• Capteurs sources de courant

Limpedance interne elevee d'une source de courant offre une protection efficacevis-a.-vis des parasites magnetiques (§ 4.2), la protection a.1'egard des parasiteselectriques etant normalement assuree par Ie blindage.

Le capteur thermometrique AD590 (Analog Devices) a une structure interne desource de courant permettant son emploi en milieu perturbe .

• Capteurs generateurs de signaux modules en frequence

Linformation portee par la frequence est moins sensible aux parasites quelorsqu' elle est portee par l'amplitude. Certains capteurs comportent des structu-res mecaniques qui sont mises en vibration a.leur frequence propre, celle-ci etantfonction d'un mesurande determine. C' est Ie cas, par exemple, du capteur depression a.tube vibrant (figure 8.8a) dont la frequence F des oscillations est lieea.la pression differentielle p a.laquelle ses parois sont soumises :

p = a(F-Fo) + b(F-FY + c(F-FY

Fo etant la frequence d' oscillation pour p = 0; a, b, c, etant des coefficients fonc-tion du materiau et de la geometrie du tube.

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12 3

11 4

8o bitO

7_bit 1

espace videde reference

bobined'excitation

bobinesde detection

Photodiodes:pfiltre optique

cable afibre optique //

/'/'

diaphragmephototransistors diodes Ga As

LED(Iumieretransmise)

photoluminescence(Iumiere en retour)

Figure 8.8 - Capteurs adaptes aux milieux perturbes :0) copteur de pression a tube vibrant; b) codeur optique et dessin simplifie d'un disque en

code Gray; c) copteur de temperature a thermoluminescence: constitution et courbes dereponse.

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• Capteurs generateurs d'impulsions

Le signal delivre est forme de trains d'impulsions de niveaux hams et bas associesaux valeurs binaires 1 et 0 et dont la sequence traduit la valeur numerique dumesurande selon un code determine. En presence de parasites, l'information esttotalement sauvegardee tant que l'intensite des parasites n' empeche pas la discri-mination des niveaux 0 et 1.

ExempLes:

codeur de position angulaire (figure 8.8b); tachymerre a impulsions .

• Transducteurs a sortie non electrique

II s'agit de dispositifs qui assurent la traduction du mesurande en une grandeurphysique non electrique : pneumatique et plus frequemment optique. Un rayon-nement lumineux, visible ou infrarouge, n'est absolument pas affecte par desparasites electromagnetiques. Le transfert de l'information du mesurande aurayonnement optique s'effectue au moyen d'un corps d'epreuve dont les proprie-tes optiques sensibles au mesurande modifient Ie rayonnement qu'il emet, refle-chit ou transmer. Le signal optique, support de l'information, est alors transmis,generalement par fibre optique, jusqu'a une zone sans perturbations OU il estconverti par une photodiode en signal electrique pour etre ensuite traite par lachaine de mesure.

ExempLe:

capteur de temperature a thermoluminescence (figure 8.8e).

8.9 Choix d' un capteurLe choix d'un capteur approprie s'effectue en verifiant que ses caracteristiquesmetrologiques sont compatibles avec les conditions imposees par Ie cahier descharges.

Ces conditions sont de deux types:

conditions sur Ie mesurande ;

conditions sur I'environnement de mesure.

Le tableau 8.1 indique, en regard de chaque condition imposee, la caracteristiquemetrologique a prendre en compte, cette liste n'etant pas exhaustive.

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Tableau 8.1 - Caracteristiques metralagiques en fonctiondes conditions imposees.

Mesurande Capteurconditions imposees caraderistiques metrologiques

Plage de voriation Etendue de mesure

Voriation minimole 0 mesurer Resolution ou erreur de mobilite

Spectre de frequences ou vitesse de voriotion Bonde possonte ou temps de reponse

Precision de mesure Erreur de lineoriteErreur d'hysteresis

Plage de temperature de fonctionnement Derives thermiques du zero et de la sensibiliteTenue en temperature

Localisotion Encombrement

Composition de I' atmosphere Inertie chimiqueProtections

Porasites BlindageIsolement ou non por rapport 0 la masse