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).
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1979 par Jean-Marc VANZO
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2. Ponts de type Wheatstone
2.1 Description et condition d’équilibre
Le schéma de base des ponts de type Wheatstone utilisés en courant alternatif est le même que celui du pont de Wheatstone utilisé en courant continu. Il est constitué par quatre impédances notées Z 1 à Z 4 et associées, comme indiqué sur la figure 1. Un générateur de tension alternative alimente le pont entre les nœuds A et B et un voltmètre permet de mesurer la tension développée entre les nœuds C et D.
Cette tension s’écrit :
![](figures/ul-r965v2niv10002/2/sl11641358-web.gif)
Le pont est dit « équilibré » lorsque le voltmètre détecte une tension nulle entre les nœuds C et D, ce qui implique :
![](figures/ul-r965v2niv10002/2/sl11641359-web.gif)
Par ailleurs, le fait qu’aucun courant ne circule à travers le voltmètre implique :
![](figures/ul-r965v2niv10002/2/sl11641360-web.gif)
La condition d’équilibre du pont se déduit de la combinaison de ces quatre dernières équations, soit :
![](figures/ul-r965v2niv10002/2/sl11641361-web.gif)
2.2 Contraintes pratiques
Les ponts de type Wheatstone sont utilisés essentiellement pour mesurer une impédance. Celle-ci constituera donc une des branches du pont, les trois autres étant formées d’associations d’impédances simples et connues servant d’étalons. L’élaboration de la structure de ces branches doit tenir compte de plusieurs facteurs :
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le premier est lié au fait que, dans la pratique, les seuls dipôles étalons réalisables...
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Ponts de type Wheatstone
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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