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RÉSUMÉ
Cet article présente des capteurs très spécifiques utilisés pour les mesures sans contact. Les technologies abordées sont les comparateurs pneumatiques, les capteurs à ultrasons, à micro-ondes, utilisant des rayonnements ionisants, à force atomique, à effet tunnel et enfin le GPS. Tous ces capteurs offrent des propriétés spécifiques qui permettent d'étendre les possibilités de la mesure sans contact. Pour chacune de ces technologies, cet article présente les principes, les caractéristiques techniques et les domaines d'utilisation.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Louis CHARRON : Ingénieur au Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
INTRODUCTION
C et article présente des capteurs aussi variés que :
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les capteurs à ultrasons 1 ;
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les comparateurs pneumatiques 2 ;
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les capteurs à micro-ondes 3 ;
-
les capteurs utilisant des rayonnements ionisants 4 ;
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les capteurs à force atomique ou attraction moléculaire 5 ;
-
les capteurs à effet tunnel 6 ;
-
le GPS (Global Positioning System) 7.
Ces capteurs, à côté des méthodes plus couramment utilisées comme les capteurs inductifs ou optiques, offrent des propriétés et des possibilités complémentaires qui permettent d’étendre encore plus les possibilités des mesures dimensionnelles sans contact. En général, ces capteurs sont destinés à des applications plus ciblées comme les mesures à faible coût des grandes distances avec les capteurs à ultrasons, des capteurs robustes et précis comme les capteurs pneumatiques qui sont principalement utilisés pour le contrôle en très grande série. Les capteurs à micro-ondes sont principalement utilisés pour des mesures de niveau mais aussi des mesures de très grandes distances dans l’aéronautique. Les capteurs utilisant des rayonnements ionisants sont adaptées aux mesures à l’intérieur de matériaux et pièces opaques très divers pour des applications aussi différentes que la recherche de défauts internes ou le contrôle douanier. Les capteurs utilisant la force atomique ou l’attraction moléculaire autorisent des mesures à des échelles submicroniques sur des matériaux les plus divers, tout comme les capteurs à effet tunnel qui sont utilisés à l’échelle atomique sur des matériaux conducteurs. Le GPS permet lui un positionnement absolu à la surface de la terre, mais est aussi précis pour permettre la surveillance de barrages ou de failles tectoniques.
Cet article s’inscrit dans une série consacrée aux capteurs de mesures dimensionnelles sans contact :
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Mesures sans contact. Généralités Mesures sans contact- Généralités ;
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Mesures sans contact. Méthodes magnétiques et capacitives Mesures sans contact- Méthodes magnétiques et capacitives ;
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Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 1) Mesures sans contact- Méthodes optiques (partie 1) ;
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Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 2) Mesures sans contact- Méthodes optiques (partie 2) ;
-
Mesures sans contact. Autres méthodes [R 1 334] ;
— Mesures sans contact. Comparatif Mesures sans contact[Comp. R 1 335] dans lequel le lecteur trouvera une liste des principaux fournisseurs de capteurs.
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Présentation
Capteurs à ultrasons7. GPS
Le lecteur consultera l’article Le GPS : utilisation en positionnement et surveillance Le GPS : utilisation en positionnement et surveillance dans ce traité.
7.1 Principe
Le GPS (Global Positioning System ) utilise les émissions de vingt-quatre satellites pour déterminer la position. Ces satellites sont régulièrement répartis sur six orbites circulaires inclinées à 63 degrés sur le plan équatorial, et à une altitude de 20 200 kilomètres qui leur assure une période de révolution de douze heures. Cette architecture spatiale garantit la visibilité permanente d’au moins six satellites en tous points du globe.
Chaque satellite possède une horloge atomique et émet des signaux codés sur deux fréquences en bande L avec une stabilité relative de 10–13. Ces fréquences sont modulées par trois types de signaux :
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un message de navigation qu contient l’almanach du système (état, identification, positions, temps) ;
-
un code dit C/A (corrélation étroite) qui se répète au rythme de la milliseconde et permet la mesure de la distance ;
-
un code dit P (précision) qui ne se répète qu’à intervalles longs.
Le récepteur mesure les instants d’arrivée des signaux émis par les satellites à l’aide de son horloge interne. Le processus de calcul consiste donc à résoudre des équations dont les inconnues sont d’une part les trois coordonnées du récepteur, et d’autre part un terme d’erreur de temps identique pour toutes les mesures de pseudo-distances puisque tous les satellites sont, eux, parfaitement synchronisés entre eux. Ainsi le récepteur utilise les données de quatre satellites pour résoudre son problème, soit par mesures successives avec une seule voie de réception, soit par mesures simultanées avec un récepteur à...
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