Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
E

électronique (suite)

Mesure des niveaux de liquide

Les équipements électroniques de mesure de niveaux utilisent un capteur qui traduit les variations du niveau en variations d’une grandeur électrique ; le plus simple de ces capteurs est le capteur capacitif. Celui-ci est, pour les liquides isolants (huile, pétrole, etc.), constitué par deux électrodes coaxiales fixées verticalement dans le réservoir. Le liquide lui-même joue le rôle de diélectrique ; la capacité électrostatique entre les électrodes varie avec la hauteur du liquide. Si le liquide est conducteur, on utilise une électrode verticale placée à l’intérieur d’un manchon isolant, et c’est le liquide lui-même qui joue le rôle de la seconde électrode. Le capteur constitué par les deux électrodes définies ci-dessus constitue l’une des branches d’un pont de capacité, qui est équilibré pour une déviation nulle de l’appareil de mesure correspondant au niveau zéro. Le pont est alimenté en courant alternatif de fréquence élevée (par exemple 100 kHz).

La tension de déséquilibre du pont agit, après redressement, sur un appareil indicateur gradué et, après amplification, sur un milliampèremètre gradué en hauteur de liquide ou en volume. Le câble de raccordement du capteur au pont de mesure doit être le plus court possible et doit être de faible capacité. La précision de lecture du jaugeur électronique est au moins de 1 p. 100. Le système possède une très grande sécurité de fonctionnement : il ne comporte ni pièce mobile à l’intérieur du réservoir, ni membrane, ni contact électrique. De plus, les indications données par l’appareil sont complètement indépendantes de la pression existant dans le réservoir. Enfin, les risques d’incendie sont inexistants, l’électrode isolée n’étant parcourue que par un faible courant alternatif mettant en jeu une puissance inférieure à 10 μW.


Mesure des pressions

Pour les mesures de pression, on utilise des capteurs comportant une membrane dont la déformation est mesurée par une jauge extensométrique, un capteur capacitif ou un capteur inductif. Dans ce dernier cas, la pression appliquée modifie la longueur d’un entrefer, donc la valeur d’une inductance. De tels capteurs sont insérés dans un pont d’impédance, et toute variation de pression déséquilibre le pont. Après amplification, le courant de déséquilibre actionne un appareil indicateur.

Il existe aussi des capteurs de pression piézo-électriques dans lesquels la pression à mesurer déforme un cristal de quartz, un cristal de sel de Rochette ou l’un des nombreux autres cristaux doués de propriétés piézo-électriques. Convenablement taillés, ces cristaux ont la propriété de fournir entre leurs faces extrêmes une tension proportionnelle à la force appliquée.

Pour mesurer des pressions dynamiques, on utilise généralement des capteurs piézo-électriques et des jauges extensométriques.


Mesure des débits

La mesure d’un débit dans une canalisation peut se ramener à la mesure de deux pressions, de part et d’autre d’un obstacle (diaphragme, tuyère, venturi, etc.) placé dans la canalisation. Le rapport des deux pressions est fonction du débit de la canalisation. Leur mesure peut s’effectuer avec un capteur manométrique différentiel. Les courants issus du capteur étant appliqués à l’entrée d’un amplificateur différentiel, le courant de sortie actionne finalement un indicateur gradué en débits (dm3/s, m3/s, etc.).


Extensométrie

La mécanique moderne exige la connaissance précise des contraintes que supportent les divers éléments d’une réalisation mécanique (pièces de machines ou éléments de construction, poutres métalliques ou en ciment, barrages, etc.). L’extensométrie a pour but d’étudier les contraintes dans les matériaux, ou plus exactement les déformations superficielles des matériaux ; de ces déformations, on peut déduire les contraintes. Le capteur extensométrique est réalisé soit avec un fil, soit avec un film métallique. La jauge à fil comporte essentiellement un support en papier mince de quelques centimètres carrés supportant un fil fin de 15 à 30 μ disposé en zigzag et terminé par deux connexions souples. Le fil est collé sur le papier, qui sera fixé par collage sur la pièce à étudier. Une fois la jauge collée, il est souvent nécessaire de la protéger de l’humidité par un vernis imperméable. La jauge à film métallique est constituée par un dépôt métallique disposé de la même manière que le fil résistant de la jauge à fil. L’épaisseur du dépôt est de l’ordre de 4 μ, l’épaisseur totale de la jauge étant de 20 μ.

L’extensométrie est fondée sur la variation de la résistance ΔR d’un conducteur soumis à un effort de traction qui diminue la section et augmente la longueur ΔL. On peut définir un facteur de sensibilité K, ou coefficient dynamométrique, égal au rapport Ce facteur, remarquablement constant, présente une valeur optimale voisine de 2 pour un fil de constantan. Les jauges résistantes permettent de faire des mesures dans de larges limites de température, jusqu’à 150 °C pour des jauges en Bakélite et jusqu’à 1 000 °C pour des jauges à ciments spéciaux. L’inertie de telles jauges étant très faible, il est possible de faire des mesures dynamiques, la réponse étant linéaire jusqu’à 50 000 Hz.

J. D.

➙ Amplificateur / Électron / Oscilloscope / Semi-conducteur / Tube électronique / Ultrason.

 A. Blanc-Lapierre, G. Goudet et P. Lapostolle, Électronique générale (Eyrolles, 1953 ; nouv. éd., 1959). / E. H. W. Banner, Electrical Measuring Instruments (New York, 1955 ; 2e éd., 1958 ; trad. fr. Instruments électroniques de mesures, Dunod, 1958). / G. Goudet, Électronique industrielle (Eyrolles, 1957 ; 4e éd., 1962). / J. Thurin, Mesures électriques et électroniques (Eyrolles, 1961 ; 3e éd., 1967). / R. David, l’Électronique (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1964 ; 3e éd., 1969). / A. Haas, Applications industrielles des procédés électroniques (Éd. Radio, 1967). / H. Aberdam, Électronique et radio-électronique (Dunod, 1970). / D. Blanc, l’Électronique nucléaire (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1971). / G. Baurain, Initiation à l’électronique (Chotard, 1975).