Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean-Luc LE GOËR : Ingénieur ESL (École Technique Supérieure du Laboratoire) - Président de Vishay Micromesures
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Jean AVRIL : Ancien Élève de l’École Polytechnique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les extensomètres à fils résistants, que l’on désigne aussi sous le nom de jauges de contraintes (cette expression n’est pas tout à fait correcte, mais usuelle), furent inventés pour mesurer les déformations des structures en vue d’en évaluer l’état de contraintes. Il s’agit de petits circuits électriques très fins (figure 1) qui, collés sur les pièces à étudier, en subissent les déformations, ce qui entraîne une variation de leur résistance électrique. Les mesures électriques peuvent être très précises et très sensibles puisque l’on atteint facilement des déformations de l’ordre du micromètre par mètre (µm /m). Ces jauges sont décrites dans l’article Extensométrie Extensométrie.
La fidélité des jauges permit dès l’origine d’envisager leur usage pour fabriquer des capteurs. Avec les mêmes jauges et la même instrumentation en aval, il est possible d’imaginer de nombreux types de capteurs 1.
Les capteurs extensométriques simples peuvent être exécutés même par des non-spécialistes. Il est d’ailleurs fréquent que, dans des ateliers ou des laboratoires, l’utilisateur fabrique d’abord lui‐même ses capteurs, quitte à les faire réaliser ensuite par des professionnels lorsque la méthode s’est révélée satisfaisante et susceptible d’être étendue à de plus grandes précisions.
Le non-spécialiste qui a réalisé un capteur, en achetant simplement des jauges, des colles et quelques accessoires, pourra, à frais réduits, bien définir lui‐même son problème. Ensuite, pour passer à l’utilisation définitive ou en grandes quantités, il aura tout intérêt, bien entendu, à s’adresser à un producteur spécialisé. Le choix est une question d’économie relative (tableau 5).
Les nombreux montages cités dans la suite de cet article sont illustrés par des exemples comprenant des jauges à trames métalliques. Les jauges peuvent être aussi du type semi-conducteur en silicium. Ces dernières donnent un signal plus élevé et offrent la possibilité d’un très faible encombrement (capteurs intégrés). Cependant, les jauges à semi-conducteur ont l’inconvénient d’être sensibles à la température ; cette sensibilité peut être compensée par un microprocesseur (mise en mémoire des courbes résistance-température). L’avantage des jauges métalliques est que, leurs caractéristiques dépendant de nombreux paramètres liés aux diverses variétés d’alliages, elles peuvent être mieux adaptées aux différents cas d’espèces.
Les jauges métalliques restent les plus utilisées actuellement en extensométrie.
Cet article fait suite à l’article Extensométrie Extensométrie du présent traité, auquel le lecteur pourra se reporter pour la description des jauges.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1980 par Jean AVRIL
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Circuits électriques de compensation thermique4. Choix des jauges pour les capteurs
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Le métal des jauges doit être choisi en fonction de divers critères tels que, entre autres :
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le domaine de température d’emploi : par exemple 200 oC maximum pour le constantan, 300 oC maximum pour le Nichrome, etc. ;
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la dilatation du corps d’épreuve (les jauges sont autocompensées, par exemple, pour l’acier, le bronze, etc.) ;
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la variation du facteur de jauge K avec la température pour compenser la variation du module d’élasticité E du corps d’épreuve ;
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la limite élastique ou la limite de fatigue du corps d’épreuve.
Les jauges d’un même métal constituent une famille. Les producteurs présentent diverses familles aux propriétés particulières, ainsi que les produits de collage et de protection recommandés pour les différentes applications.
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En ce qui concerne les géométries, celles‐ci sont très nombreuses, car les jauges sont fabriquées par photogravure, et il suffit d’en faire un dessin pour le reproduire indéfiniment. Les catalogues comprennent un nombre considérable de formes. Quelques géométries sont représentées en figure 33. Outre la forme classique (figure 33a ), certaines ont des sorties latérales (figure 33b ), ce qui facilite les câblages. Il en est de même avec les jauges doubles (figure 33c ).
Pour les mesures de couples de torsion, les jauges sont constituées de brins actifs orientés à ± 45o (figure 33d ). Pour les pressions, quatre jauges sont montées sur un même support circulaire, les brins étant radiaux sur deux d’entre elles et tangentiels pour les deux autres (figure 33e ). Cette disposition donne le signal maximal d’après la théorie des plaques circulaires (tableau 5).
Nota :il existe aussi des jauges dont la géométrie n’est jamais publiée...
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Choix des jauges pour les capteurs
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - AVRIL (J.) - Encyclopédie d’analyse des contraintes. - Vishay Micromesures.
-
(2) - DESJARDINS (M.), PORTE (M.) - Les capteurs de mesure. - 2e éd., Éditions Kirk (1991).
-
(3) - Extensométrie par jauges de déformation. - LNE (1965).
-
(4) - Extensométrie 67. - GAMAC et LNE (1967).
-
(5) - MURRAY (W.M.), STEIN (P.K.) - Strain gage techniques. - Massachusetts Inst. Technol. (1959).
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(6) - PERRY (C.C.), LISSNER (H.R.) - The strain gage primer. - 2e éd., McGraw-Hill (1962).
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(7) - Technique des mesures à l’aide...
ANNEXES
PY (R.) - Comportement mécanique et électrique de films minces à haute température : application aux jauges d'extensométrie. - Paris 11, Orsay (1998).
HAUT DE PAGE
L’extensométrie ne se prête pas à l’établissement de normes proprement dites. Toutefois, le fascicule de documentation ci-dessous rappelle entre autres les notions d’élasticité qui sont à la base de l’extensométrie.
NF X 10-011 - 3-58 - Résistance des matériaux et essais mécaniques de matériaux. Vocabulaire. - -
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Abelex
AMC.
ATEX (Applications des Techniques d’Extensométrie).
Baléa SARL.
Bell et Howell France SA. - absorbé par Kodak : http://wwwfr.kodak.com
Beta....
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