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RÉSUMÉ
Premier maillon de la chaîne de mesures, le capteur est censé fournir un signal électrique proportionnel à la grandeur physique à mesurer. Parfois, les variables mécaniques nécessitent une transformation préalable pour devenir une grandeur électrique, le capteur comporte alors un élément primaire et un élément sensible. Cet article présente tout d’abord les définitions et le vocabulaire de la métrologie, ainsi que les termes relatifs aux conditions de fonctionnement d’un capteur. Sont détaillés ensuite les principes de détection utilisés pour réaliser les capteurs : variation de résistance, de capacité, de fréquence, de flux lumineux…
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Lire l’articleAuteur(s)
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Yves PARMANTIER : Ingénieur de recherche Animateur du pôle Capteurs - Automatismes, université d'Orléans
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Frédéric KRATZ : Professeur des universités - Institut Prisme, ENSIB (École nationale supérieure d'Ingénieurs de Bourges) - Responsable de l'équipe – projet MCDS (modélisation, commande et diagnostic des systèmes)
INTRODUCTION
Le capteur (en anglais sensor ou transducer) est le premier maillon de la chaîne de mesure. Il fournit un signal électrique proportionnel à la grandeur physique à mesurer.
Dans cette première partie, nous étudierons les définitions et le vocabulaire de la métrologie, ainsi que les principes de détection utilisés pour réaliser les capteurs.
Cet article est la nouvelle édition de l'article Capteurs rédigé par Jacques Toux, auquel sont empruntés certaines extraits.
La seconde partie détaillera la constitution des capteurs.
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3. Principes de détection utilisés dans les capteurs
Le tableau 3 donne, dans les grandes lignes, les différents principes de détecteurs utilisés.
3.1 Variation de résistance
3.1.1 Capteur potentiométrique
Le potentiomètre (figure 3) fournit une relation linéaire entre la variable Zx et la tension de sortie Vs , à condition que le dispositif de mesure de cette dernière ait une impédance d'entrée suffisamment grande.
Les voltmètres et les millivoltmètres électroniques ont une impédance d'entrée supérieure à 1 MΩ. Compte tenu de la dissipation maximale admissible dans les divers éléments du diviseur de tension, la tension E sera choisie aussi élevée que possible. Le circuit ainsi constitué est asymétrique : la tension correspondant au niveau de référence de la grandeur à mesurer n'est pas nulle.
L'évolution dans la fabrication des potentiomètres permet une mesure continue grâce aux pistes plastiques, sans supprimer pour autant l'effet d'usure locale qui limite l'emploi de ce type de capteur.
HAUT DE PAGE
Ce type de capteur est le plus utilisé (cf. article Capteurs à jauges extensométriques dans le présent traité). Les extensomètres à jauges de contrainte (stain gauge ou strain gage) sont réalisés sur la base d'un élément résistif, monté en pont, qui détecte la déformation de la structure sur laquelle les jauges sont collées. Dans le montage en pont, le signal est prélevé aux bornes de la diagonale de mesure, le signal correspondant au niveau de référence peut être annulé par un équilibrage du pont (figure 4).
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