Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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André POLETAEFF : Ingénieur diplômé du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Ingénieur chargé d’études et de recherches en métrologie basses fréquences au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les méthodes de zéro sont couramment utilisées en métrologie. Elles permettent de comparer soit directement, soit par l’intermédiaire d’un pont de mesure, la grandeur à mesurer à un étalon. Le choix de l’une ou de l’autre de ces méthodes repose sur la nature de cette grandeur, les étalons disponibles et dépend également de la fréquence à laquelle on désire effectuer la mesure ainsi que de l’incertitude souhaitée. Dans cet article, nous considérons uniquement les mesures d’impédance.
Les ponts les plus couramment rencontrés et aussi les plus simples sont les ponts de type Wheatstone. Une place importante leur est donc consacrée (§ 2). Les différentes configurations dans lesquelles ils peuvent être utilisés y sont décrites, avec pour chacune d’elles le type d’impédance pour lequel elle est le mieux adaptée. Les ponts à transformateurs sont aussi largement utilisés du fait, d’une part, de leur bonne précision et de l’influence relativement faible des conditions environnementales sur leurs performances et, d’autre part, de leur coût relativement bas. Le principe de ces ponts est également présenté (§ 3).
La réalisation de l’équilibre constituant un point clef dans toutes les méthodes de zéro, le choix du « détecteur de zéro » qui permet de réaliser cet équilibre peut devenir crucial. La technique la plus performante pour extraire un signal alternatif de faible amplitude d’un bruit pouvant être nettement prépondérant, dite « technique de détection synchrone », est décrite en détail et les deux grandes familles de détecteurs synchrones modernes actuellement disponibles sur le marché sont présentées (§ 4). Des considérations d’ordres technique de même qu’économique sont évoquées.
Enfin, lorsque des incertitudes très petites sont recherchées ou lorsqu’on désire effectuer des mesures à des fréquences élevées, l’adoption d’un montage en structure coaxiale peut s’avérer incontournable. Les principes de base régissant la mise en œuvre de ponts coaxiaux, la description des éléments spécifiques qui les constituent ainsi que deux exemples de réalisation complètent cette présentation (§ 5).
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1979 par Jean-Marc VANZO
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Ponts coaxiaux4. Détecteurs de zéro
Dans les méthodes de mesure dites « de zéro », l’équilibre du pont correspond à l’annulation d’une différence de potentiel entre deux points du montage bien définis lorsque celui-ci est sous tension. Le voltmètre qui mesure cette différence de potentiel, joue donc un rôle capital. Il doit en effet permettre de réaliser cet équilibre avec la meilleure exactitude possible. À cette fin, il doit posséder certaines caractéristiques spécifiques, liées essentiellement au fait qu’il s’agit ici de mesures en courant alternatif, et être utilisé moyennant certaines précautions. Il doit notamment pouvoir détecter le signal utile qui devient très faible au voisinage de l’équilibre, tout en restant le moins sensible possible à tout signal parasite ainsi qu’au bruit, qui peuvent alors devenir prépondérants. C’est la raison pour laquelle il est recommandé de toujours travailler à des fréquences légèrement décalées par rapport à celle de l’alimentation électrique ou de ses harmoniques. Il existe actuellement deux grandes approches pour réaliser cette détection : l’utilisation d’un voltmètre classique associé à un filtre à bande étroite centré sur la fréquence de la tension d’alimentation du pont ou les méthodes basées sur la détection synchrone. Ces dernières étant les plus performantes, c’est à elles que nous allons nous intéresser principalement.
4.1 Facteurs influençant la détection de zéro en alternatif
4.1.1 Sensibilité des détecteurs au contenu harmonique du signal
Si la relation exprimant la condition d’équilibre du pont fait intervenir la fréquence, la tension d’alimentation ne doit pas contenir d’harmoniques pour que l’équilibre puisse être correctement réalisé. Dans le cas contraire (ex. ponts de type Wheatstone), l’équilibre peut théoriquement être réalisé même en présence d’harmoniques, mais ces derniers peuvent néanmoins avoir une certaine influence perturbatrice sur le résultat de la mesure. Celle-ci se manifeste notamment lorsque l’amplificateur d’entrée...
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Détecteurs de zéro
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NEY (G) - Mesures électriques et électroniques - Cours de l’école supérieure d’Electricité.
-
(2) - HAGUE (B.) - Alternating current bridge methods - Pitman (1971).
-
(3) - Kibble (B.P.), Rayner (G.H.) - Coaxial AC Bridges - Ed. A. E. Bailey. Cet ouvrage, maintenant épuisé, peut être obtenu sous forme de copie auprès du NPL (1984).
-
(4) - BHAGYAJYOTI, IMMANUEL (J.), SUDHEER (L.S.), BHASKAR (P.), ARVATHI (C.S.) - Review on Lock-in Amplifier - International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), Volume 1, Issue 5 (November 2012).
-
(5) - * - Technical Note TN 1000, What is a Lock-in Amplifier ? Perkin Elmer Instruments, USA.
-
(6) - * - Technical Note TN 1001, Specifying Lock-in Amplifiers. Perkin Elmer Instruments,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
EGG Signal Recovery :
Zurich Instruments :
https://www.zhinst.com/europe/fr
Stanford Research Systems :
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Comité Français d’Accréditation (COFRAC) :
Association Française de Normalisation (AFNOR) :
HAUT DE PAGE1.3 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoire...
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