Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
-
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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Choix des jauges pour les capteurs3. Conception mécanique des capteurs
3.1 Calcul des capteurs
Le calcul d’un capteur, ou plus précisément de son corps d’épreuve, se ramène généralement à des cas simples de la résistance des matériaux (traction, flexion, torsion de poutres, de plaques, de membranes). Le tableau 5 donne des formules destinées à simplifier le calcul des corps d’épreuve. Ayant choisi l’emplacement des jauges, on peut calculer, pour chacune d’elles, la déformation ε (avec son signe). Il lui correspond une variation de résistance (avec son signe) :
( 2 )
avec :
- K :
-
facteur de jauge, généralement de l’ordre de 2.
En appliquant la formule [1], on obtient le ΔR /R total d’où, éventuellement, le signal Vs /Ve (en mV/ V).
Il ne faut pas trop s’étonner si les résultats expérimentaux diffèrent quelque peu des calculs, car toutes les formules du tableau 5 (p. 21) sont données par des théories simples de la résistance des matériaux, liées à des cas idéalisés. Par exemple, les lames fléchies peuvent être considérées plus ou moins comme plaques ou comme poutres, cependant que les plaques minces encastrées sont plus ou moins membranes. C’est pourquoi ces calculs, utiles pour l’étude d’un projet de capteur, ne sont pas utilisés pour son étalonnage. Chaque capteur doit être étalonné par application de valeurs connues de la grandeur à la mesure de laquelle il est destiné.
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Conception mécanique des capteurs
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. - -
HAUT DE PAGE
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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