Présentation
Auteur(s)
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Christian RIBREAU : Docteur ès sciences - Institut universitaire de technologie de Cachan
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Marc BONIS : Docteur ès sciences - Université de technologie de Compiègne
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Jacques BEAUFRONT : Ingénieur-conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les capteurs et transmetteurs sont indiqués pour des mesures statiques ou /et dynamiques nécessitant une exploitation sous forme d’un signal électrique. Ces instruments sont dotés de propriétés, voire de fonctions intrinsèques, qui permettent de déporter l’information à distance plus ou moins grande. Ce critère, qui permet de différencier capteurs et transmetteurs, n’exclut pas, bien sûr, une utilisation locale limitée au seul affichage numérique de la valeur de pression (manomètre électronique). Rappelons enfin que la mesure des pressions usuelles couvre une gamme allant de quelques centaines de pascals à 50 MPa.
A l’instar de l’article précédent sur les manomètres mécaniques, nous présentons ici l’agencement des instruments, leur potentiel et leurs limites. L’accent est notamment porté sur la technologie du maillon essentiel : le senseur (corps d’épreuve + détecteur). Que ce soit dans les appareils à sortie analogique ou/et numérique, intégrant ou non des fonctions logiques, le senseur représente le cœur du système ; il lui confère ses qualités intrinsèques. La plupart des senseurs délivrent un signal analogique. Leurs technologies seront donc développées dans la présentation des appareils à sortie analogique. Les aspects inhérents à l’intégration des fonctions seront soulignés dans la présentation des instruments dits numériques.
La liaison de données entre l’instrument et le site d’exploitation des mesures conditionne de plus en plus les choix de l’ingénieur. Cette question primordiale conditionne l’interchangeabilité, l’interopérabilité, le renouvellement des matériels, voire la pérennité des installations. Après l’essor technologique des détecteurs et des senseurs, l’intégration-boîtier des fonctions, de traitement du signal et de communication, constitue la principale avancée des dernières années. La tendance, avec l’essor des microtechniques, tend vers davantage d’intégration.
Le tableau 1 donne quelques points de repère de l’évolution rapide de la technologie en matière de capteurs et transmetteurs.
Pour une revue générale sur l’étude des pressions usuelles dans les fluides, le lecteur pourra consulter dans ce traité les articles Pressions usuelles dans les fluides- Instruments et principes de mesure[R 2 041] références [1] et [2].
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- Version courante de mars 2011 par Christian RIBREAU
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2. Capteurs et transmetteurs analogiques
Les principes physiques de détection de la pression ont été rappelés dans la référence [1]. Il reste à présenter ici leur mise en œuvre respective dans la réalisation des senseurs. Simple détecteur associé à des circuits de mesure et de compensation ou ensemble de mesure avec traitement de signal intégré, les exemples de capteurs ou transmetteurs que nous présentons ont ceci de commun qu’ils possèdent tous une sortie électrique analo-gique dont seuls le niveau et la nature sont différents. On montre, à l’aide de quelques exemples significatifs, les avantages et les inconvénients des différentes versions d’instruments ainsi que les ordres de grandeur de leurs caractéristiques métrologiques.
2.1 Capteurs et transmetteurs à variation de résistance
On peut considérer deux grands types de senseurs à variation de résistance. Les senseurs potentiométriques et les senseurs à jauges. Les premiers traduisent des déplacements, tandis que les seconds traduisent des déformations.
HAUT DE PAGE
Le détecteur est un potentiomètre de précision, rectiligne, cir-culaire, voire hélicoïdal (figure 6) dont le curseur traduit, avec ou sans démultiplication, les déplacements du corps d'épreuve. Par exemple, le curseur peut être directement accouplé à l’axe de l’aiguille d’un manomètre. Dans ce cas, l’appareil est équipé d’un double système de mesure qui permet une indication locale de la pression par moyens mécaniques et une mesure à distance par transmission électrique.
La résistance du potentiomètre est constituée soit par un fil bobiné, soit par une piste conductrice. Le bobinage de fil isolé est serti dans un support isolant (plastique, alliage léger anodisé, etc.). Il est dénudé sur la partie en contact avec le curseur. L’erreur de résolution est grossièrement égale à la distance entre deux spires. Les potentiomètres à piste conductrice ont une résolution meilleure. Les pistes sont fabriquées à partir d’un plastique chargé par une poudre conductrice de carbone ou de métal ; elles sont électriquement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RIBREAU (C.), BONIS (M.), GLIGNY (J.-P.), BEAUFRONT (J.) - Pressions usuelles dans les fluides. Instruments et principes de mesure - R 2 040 (1996).
-
(2) - RIBREAU (C.), BONIS (M.), GLIGNY (J.-P.), BEAUFRONT (J.) - Pressions usuelles dans les fluides. Manomètres mécaniques - R 2 041 (1996).
-
(3) - TOUX (J.) - Capteurs - R 410-R 411 (1996).
-
(4) - LE GOËR (J.-L.), AVRIL (J.) - Capteurs à jauges extensométriques - R 1 860 (1992).
-
(5) - TRAN-TIEN LANG - Mise en œuvre des procédés électroniques dans les techniques de mesure - R 430 (1984).
-
(6) - FERRETI (M.) - Capteurs à filtres optiques - R 415 (1996).
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...
ANNEXES
La liste des constructeurs de capteurs et transmetteurs qui ont été présentés dans cet article est donnée suivant l’ordre de l’exposé :
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tableau : Capteurs et transmetteurs analogiques à variation de résistance (cf. § 2.1) ;
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tableau : Autres capteurs et transmetteurs analogiques (cf. § 2.2) ;
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tableau : Microcapteurs. Microtechnologies (cf. § 2.3) ;
-
tableau : Matériels particuliers (cf. § 2.4 et 2.5) ;
-
tableau : Capteurs et transmetteurs numériques (cf. § 3).
Cette liste n’est pas exhaustive.
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