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1 - CORPS D'ÉPREUVE

2 - DU PRINCIPE DE DÉTECTION AU CAPTEUR ET TRANSMETTEUR

Article de référence | Réf : R2042 v2

Du principe de détection au capteur et transmetteur
Pressions usuelles dans les fluides - Capteurs et transmetteurs (partie 1)

Auteur(s) : Christian RIBREAU

Date de publication : 10 mars 2011

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  • Christian RIBREAU : Docteur ès sciences - Faculté des Sciences et Technologie, Créteil - Université Paris-Est Créteil Val de Marne

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INTRODUCTION

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.

À l'instar de l'article précédent [R 2 041] sur les manomètres mécaniques, nous présentons ici l'agencement des instruments, leur potentiel et leurs limites. L'accent est notamment porté sur le 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. Dans cette première partie, on tirera profit de la présentation des appareils conventionnels pour proposer un premier aperçu des technologies de leur senseur. Une deuxième partie [R 2 045] abordera les aspects inhérents à la miniaturisation des instruments.

Pour une revue générale sur l'étude des pressions usuelles dans les fluides, le lecteur pourra consulter dans ce traité les articles [R 2 040] et [R 2 041].

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r2042


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2. Du principe de détection au capteur et transmetteur

Les principes physiques de la détection de pression ont été rappelés dans l’article [R 2 040]. 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 analogique 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

2.1.1 Potentiomètre

Le détecteur est un potentiomètre de précision, rectiligne, circulaire, voire hélicoïdal, dont le curseur traduit, avec ou sans démultiplication, les déplacements du corps d'épreuve (figure 6). Lorsque le curseur est directement accouplé à l’axe d’une aiguille manométrique, le manomètre, doté d’un double système de mesure, délivre une mesure locale de la pression par moyens mécaniques et une mesure à distance par transmission électrique. Cependant, le contact matériel des éléments du détecteur lui fait souvent préférer, du moins dans ce type de manomètre, des détecteurs de déplacement à induction ou codage angulaire optique...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BLASQUEZ (G.) et al -   Static response of miniature capacitive pressure sensors with square and rectangular diaphragm  -  Revue de Physique Appliquée, 22, p. 505-510 (1987).

  • (2) - TIMOSHENKO (S.), WOINOVSKY-KRIEGER (S.) -   Theory of plates and shells  -  McGraw-Hill Book Co., coll. « Eng. Mech. Series » (1940) (réimpr. 1959).

  • (3) - DOUBLET (J.) -   Applications de la technologie dite des couches épaisses à la mesure des grandeurs mécaniques  -  Journées d’étude Extensométrie 96 sous le patronnage du GAMAC (Groupement pour l’avancement des méthodes d’analyse des contraintes), Paris (19-20 mars 1996).

  • (4) - PORTAT (M.), BRUERE (A.), GODEFROY (J.-C.), HELIAS (F.) -   Les capteurs pelliculaires ONERA et leurs applications  -  Mes. Rég. Aut., 46, 11, 65-72 (1981).

  • (5) - MAHR (W.), GAUTSCHI (G.H.) -   Piezotron® Transducers. How they compare with piezoelectric transducers using charge amplifiers  -  Piezo-Instrumentation Kistler, 20.106e 6.82 (4.93).

  • ...

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