Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean-Luc LE GOËR : Ingénieur ESL (École Technique Supérieure du Laboratoire) - Président de Vishay Micromesures
-
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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Présentation
Instrumentation associée5. Circuits électriques de compensation thermique
Les effets thermiques agissent théoriquement de la même façon sur les quatre branches du pont, donc s’annulent en première approximation, mais lorsque l’on veut atteindre une certaine précision (par exemple 0,005 % / oC) il y a lieu de discuter cette évidence théorique.
Parmi les causes de parasites d’origine thermique, citons :
-
les effets thermoélectriques générateurs de tensions ;
-
les dérives du zéro ;
-
les variations de sensibilité.
Considérons successivement ces phénomènes.
5.1 Effets de couples thermoélectriques parasites
Ils apparaissent lorsque les fils de liaison sont d’un métal différent de celui des jauges et que des dissymétries thermiques existent entre les différentes parties du capteur. On évite donc ces effets en câblant les liaisons à l’aide de fils appropriés ; cela lorsque l’on craint vraiment les effets thermoélectriques, ce qui est relativement rare et, en tout cas, peu important sur un capteur câblé avec symétrie.
HAUT DE PAGE5.2 Dérive thermique du zéro
Il est essentiel de corriger cet effet avant de s’occuper des variations de sensibilité. Les dérives du zéro peuvent apparaître lorsque les jauges ne sont pas rigoureusement à la même température. C’est le cas, par exemple, de capteurs subissant un rayonnement thermique ou un courant d’air sur une face. Pour les précisions améliorées (tableau 4), ce peut être le cas de tout capteur, même non soumis à de tels effets.
On a donc intérêt à choisir des jauges autocompensées pour le métal du corps d’épreuve utilisé, c’est‐à‐dire ne variant pas de résistance avec la température. Un tel montage est souvent suffisant. Un capteur à 1 % ou 0,5 % peut être ainsi réalisé, stable dans le domaine des températures courantes.
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Cependant, comme les jauges peuvent permettre de meilleures performances, il faut imaginer des circuits compensateurs, pour atteindre les hautes précisions (tableau 4). Pour des réalisations uniques de...
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Circuits électriques de compensation thermique
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
-
(6) - PERRY (C.C.), LISSNER (H.R.) - The strain gage primer. - 2e éd., McGraw-Hill (1962).
-
(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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