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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Schéma électrique des capteurs1. Quelques principes de capteurs
Différents exemples de capteurs sont représentés sur le tableau 1. Cette liste n’est pas limitative. On voit que, par des dispositifs mécaniques particuliers, on peut, sous l’effet du phénomène physique à mesurer, provoquer la déformation d’une pièce dite corps d’épreuve (cylindre, lame fléchie, membrane, etc.). Des jauges collées sur le corps d’épreuve en détectent les déformations. Leurs variations de résistance sont liées aux variations de la grandeur physique, dont la mesure se ramène ainsi à celle d’une résistance électrique.
Outre les cas simples représentés par ces schémas, on peut imaginer des capteurs dont le corps d’épreuve détecte simultanément plusieurs paramètres. Par exemple, une même poutre peut servir à détecter des tractions, des flexions suivant deux composantes, des torsions. Par une disposition judicieuse des jauges, ces composantes sont mesurées séparément.
le cas des dards aérodynamiques qui servent à supporter des maquettes en soufflerie ; ils sont constitués par une poutre unique qui détecte séparément les composantes des forces et des couples subis par les modèles.
Par ailleurs, des instruments différents peuvent être conçus suivant des schémas analogues. Ainsi, un capteur de vibrations mesure soit le déplacement, soit l’accélération, suivant que la fréquence à laquelle on l’utilise est supérieure ou inférieure à la fréquence propre fondamentale de résonance. On obtient l’un ou l’autre de ces deux types de capteurs par le choix des dimensions et des masses des divers composants mécaniques qui le constituent.
Ces différents capteurs peuvent être statiques ou dynamiques, suivant qu’ils servent à la détection de grandeurs lentement ou rapidement variables. Les limitations en fréquence ne dépendent que des inerties de la partie mécanique, car les jauges elles‐mêmes ne sont limitées que par leurs dimensions (par exemple, 100 000 Hz pour des jauges de l’ordre du millimètre). Évidemment, l’instrumentation électronique disposée en aval du capteur est également à considérer de ce point de vue ...
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Quelques principes de 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. - -
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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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