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Tre
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Tif
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Rela
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521726A1
Family ID 2061795
Probable Assignee Yokogawa Electric Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title JAUGE DE PRESSION DU TYPE A VIBREUR CYLINDRIQUE
Abstract
_________________________________________________________________
CETTE JAUGE EST ADAPTEE POUR DETERMINER LA PRESSION APPLIQUEE AU
VIBREUR A PARTIR DE LA FREQUENCE DE RESONANCE DE CELUI-CI. LE VIBREUR
COMPREND UNE PARTIE CYLINDRIQUE 11 A PAROI MINCE, UNE PARTIE
CYLINDRIQUE 12 A PAROI EPAISSE A UNE EXTREMITE DE LA PARTIE
CYLINDRIQUE 11, ET UNE PARTIE D'EXTREMITE 13 A PAROI EPAISSE QUI EST
RELIEE A L'AUTRE EXTREMITE DE LA PARTIE 11 A PAROI MINCE, CETTE
DERNIERE AU MOINS ETANT MONTEE A L'INTERIEUR D'UN BOITIER 4 AUQUEL EST
FIXEE FERMEMENT L'EXTREMITE 13 A PAROI EPAISSE DU VIBREUR.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a une jauge de pression du type
dans
lequel on utilise un vibreur cylindrique et l'on tire parti du fait
qu'une pression de fluide ou une
pression differentielle appliquee au vibreur affecte la fre-
quence de resonance de celui-ci D'une facon plus particuliere,
l'invention concerne une telle jauge de pression qui est resis-
tante a la pression et a la vibration et est fiable, et qui est
utilisee d'une facon extensive et particulierement efficace
dans les applications aeronautiques.
La Fig 1 est une vue en perspective d'une jauge de
pression de cette sorte, du type classique a vibreur cylindri-
que, certaines parties etant arrachees Cette jauge de pression
comprend un vibreur cylindrique 10, un corps cylindrique Il dispose a
l'interieur du vibreur, un bobinage 21 pour exciter le vibreur 10 et
un bobinage detecteur 31, les bobinages etant montes sur le corps 11
Le vibreur 10 est entierement loge dans
un bottier protecteur cylindrique 4 Une pression Pl devant 8-
tre mesuree est admise a l'interieur du vibreur 10 A travers un
trou d'entree 51 Ainsi le vibreur 10 est realise de telle fa-
con que sa frequence de resonance varie en concordance avec la
difference entre la pression Pl et la pression regnant dans la
chambre delimitee par le vibreur 10 et le bo tier 4, c'test-&#x003E;-
dire la pression regnant a l'exterieur du vibreur 10.
Le dispositif de la technique anterieure construit
comme decrit ci-dessus utilise le corps cylindrique 11 pour por-
ter le bobinage 21, qui excite le vibreur, et le bobinage 31 qui
detecte la frequence de resonance, et une extremite de ce corps 11 est
libre En consequence, le corps ll peut presenter des frequences
naturelles dans une direction perpendiculaire a la direction axiale,
et de ce fait la frequence de resonance du vibreur 11 se trouve
affectee d'une facon indesirable En
outre, pour augmenter la resistance a la pression, la paroi la-
terale et la partie d'extremite du vibreur 10 doivent etre 4-
paisses, ce qui abaisse les frequences naturelles du vibreur
dans une direction perpendiculaire a la direction axiale de ce-
lui-ci Il en resulte que le dispositif est d'autant plus ex-
pose aux vibrations exterieures parasites.
L'invention a en consequence pour but principal de realiser une jauge
de pression du type a vibreur cylindrique qui assure une mesure
precise et fiable et soit resistante a
la pression et a la vibration, et depourvue des defauts men-
tionnes ci-dessus.
La presente invention a donc pour objet un vibreur cylindrique qui
comporte une partie cylindrique a paroi mince, une partie cylindrique
a paroi epaisse partant d'une extremite
de la partie cylindrique a paroi mince, et une partie d'extre-
mite a paroi eepaisse qui est reunie a l'autre extremite de la partie
cylindrique a paroi mince, le vibreur etant dispose a l'interieur d'un
bottier auquel est fixee de facon ferme la
partie d'extremite a paroi epaisse.
Les caracteristiques et avantages de l'invention res-
sortiront de la description donnee ci-apres de modes de reali-
sation representes aux dessins annexes, sur lesquels: la Fig 1 est une
vue en perspective d'une jauge
de pression du type classique a vibreur cylindrique, dont cer-
taines parties sont arrachees; la Fig 2 est une vue en perspective
d'une jauge de pression mettant en oeuvre l'invention; la Fig 3 est
une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la Fig 2; la
Fig 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la
Fig 2; la Fig 5 est un schema d'un circuit electrique de jauge suivant
l'invention; les Fig 6 et 7 sont des vues partielles en coupe d'autres
dispositifs suivant l'invention; les Fig 8 et 9 sont des courbes
caracteristiques de vibreurs cylindriques de differentes
constructions, montrant les relations entre la frequence de balayage
et le gain; la Fig 10 est une courbe caracteristique de la connection
representee a la Fig 11 montrant la relation entre la frequence de
balayage et le gain; la Fig 11 est un schema de circuit utilise pour
un
dispositif suivant l'invention -
La Fig 2 montre la construction d'un exemple de jauge de pression
suivant la presente invention La Fig 3 est une
vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la Fig 2.
La Fig 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig 2 Sur
ces figures, un vibreur cylindrique 1 comprend une partie cylindrique
11 a paroi mince, une partie cylindrique 12 a paroi epaisse partant
d'une extremite de la partie 11, et une partie d'extremite 13 a paroi
epaisse qui ferme l'ouverture de l'extremite opposee de la partie 11
La partie cylindrique 12 comporte quatre trous 14 a 17 qui sont
espaces de 900 les uns
des autres sur la circonference du vibreur Les trous s'eten-
dent de la peripherie externe jusqu'au voisinage de la paroi interne
et sont perces par usinage par reproduction Parmi ces trous, les trous
14 et 16 diametralement opposes logent des dispositifs excitateurs 21
et 22 respectivement pour exciter le
vibreur 1 Les autres trous 15 et 17 diametralement opposes lo-
gent des detecteurs 31 et 32, respectivement, pour detecter la
frequence de resonance du vibreur 1 Les excitateurs 21 et 22 et les
detecteurs 31 et 32 sont constitues par des dispositifs
piezo-electriques Le vibreur 1 est loge a l'interieur d'ur
bottier 4 dont une extremite est fixee sur la partie cylindri-
que 12 a paroi epaisse La partie d'extremite 13 du vibreur 1
qui est introduite dans l'ouverture du bottier 4 et qui est fi-
xee sur ce dernier a un diametre externe qui est egal au diame-
tre interne de la partie cylindrique 12 La fixation du bottier 4 sur
la partie cylindrique 12 et sur la premiere extremite du vibreur 1 est
realisee par soudage, par exemple, de maniere que l'etancheite a l'air
soit maintenue Le bottier 4 comporte un orifice 41 d'entree de
pression qui traverse sa paroi laterale, et une pression est admise
dans une chambre 40 delimitee entre le vibreur 1 et le bottier 4, par
l'orifice d'entree Un corps ayant une forme analogue a celle d'un
disque est fixe sur le vibreur 1 au moyen d'une vis 7, avec
interposition d'un joint torique d'etancheite 6 Un autre orifice 51
d'admission de pression s'etend de la surface de la paroi laterale du
corps 5 jusqu'a l'interieur 10 du vibreur 1 de sorte que la
pression est admise a l'interieur de ce dernier.
Sur la Fig 5 est represente un schema d'un circuit electrique destine
a faire vibrer le vibreur 1 a sa frequence de resonance, et les
excitateurs 21 et 22 et les detecteurs
31, 32 du vibreur 1 sont relies a ce circuit Ce circuit com-
prend un amplificateur U 1 pour amplifier le signal provenant du
detecteur 31 ou 32, un filtre passe-bande (abrege en BPF) qui comprend
un amplificateur U 2, un limiteur (abrege en LM) qui comprend un
amplificateur U 3, et un filtre passe-bas (en
abrege LPF) qui comprend un amplificateur U 4 et decale la pha-
se du signal de sortie du limiteur afin d'obtenir une auto-
oscillation Le signal de sortie provenant du filtre passe-bas est
applique aux excitateurs 21 et 22 Le circuit forme ainsi une boucle
d'auto-oscillation comprenant les excitateurs, le vibreur cylindrique
et les d&tecteurs de vibrations et fait vibrer le vibreur 1 dans le
sens circonferentiel dans un mode
donne, par exemple dans le mode du quatrieme ordre.
Le dispositif nouveau realise de la facon decrite ci-
dessus est caracterise en ce que la partie d'extremite 13 de la partie
Il a paroi mince du vibreur est rendue epaisse et est
fixee sur le bottier 4.
En cours du fonctionnement du dispositif suivant 1 'in-
vention, une pression PO est admise dans la chambre 40 par l'o-
rifice d'entree 41 et, en m 9 me temps, une pression F 1 est ad-
mise a l'interieur du vibreur 1 par l'orifice d'entree 51 Du fait que
le vibreur 1 forme une boucle a auto-oscillation en cooperation avec
le circuit electrique represente a la Fig 5, sa frequence de vibration
f est donnee par l'equation suivante f/f O = 1 ' to(Pl P) ( 1)
o O est une constante, Po est la pression regnant a l'inte-
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rieur de la chambre 40, Pl est la pression regnant dans le
volume interieur 10 et fo est la frequence de vibration du vi-
breur dans les conditions P = P 1 o En consequence si fo et d sont
determines a l'avance, la pression (Pl PI) peut etre calculee a partir
de la fre- quence de vibration f En outre, si la chambre 40 entourant
le vibreur 1 est vide, la pression Pl Po est alors une pression
absolue. En raison du fait que la variation de la frequence f de
resonance du vibreur 1 depend pour sa plus grande partie de la force
de tension ou de compression circonferentielle qui agit sur la surface
du cylindre, la partie d'extremite 13 est fixee sur le bottier Par
suite, la partie 123 peut Atre epaisse et les frequences naturelles
dans une direction perpendiculaire
a laxe du dispositif peuvent etre rendues plus elevees.
Le dispositif suivant l'invention realise co:ne decrit ci-dessus
presente une resistance amelioree aux vibrationls a la
pression En outre, du fait que le vibreur 1 comporte une cavi-
te, aucune vibration affectant la frequence de zesonance dlu vi
breur n'est engendree, et il N 1 est pas affecte par une vibra-
tion exterieure parasite De plus comme le vibreur exerce une force au
voisinage d'un noeud de vibration a l'inteerieur de la partie
cylindrique 12, c'est-a-cire de la partie cylindrique 11, pour assurer
une excitation, le dispositif produit un Q plus
eleve et peut effectuer une mesure de pression avec precision.
Sur la Fig 6 est montree la construction de la partie principale d'un
autre dispositif suivant l'inventions Dans cet agencement, le vibreur
cylindrique 1 est loge a l'interieur
d'un bottier 4, et une partie d'extremite 13 du vibreur est fi-
xee a ce bottier 4 au moyen d'un organe flexible 18, qui est
souple dans la direction axiale du vibreur et absorbe la diffe-
rence entre sa dilatation thermique et celle du bottier 4 Ce-
pendant cet organe est maintenu de telle sorte qu'il ne se de-
place pas dans la direction circonferentielle.
Dans cet exemple, l'exterieur de la partie d'extremite 13 du vibreur
et l'exterieur de sa paroi laterale peuvent
etre maintenues a une pression egale a celle regnant a l'in-
terieur du bottier 4, et par consequent le dispositif peut ne
pas etre affecte par une variation de la pression de l'air ex-
terne. Sur la Fig 7, est represente en coupe un autre mode
de realisation d'un dispositif suivant l'invention Ce dispo-
sitif est analogue a celui represente a la Fig 2 sauf qu'il
comporte un excitateur 23 pour faire vibrer la partie cylindri-
que 11 a paroi mince dans sa direction axiale et un dispositif 33 pour
detecter la vibration, qui sont montes au voisinage de
la peripherie de la partie d'extre-mite 13 du vibreur cylindri-
que 1.
Le dispositif represente a la Fig 2 est concu de telle sorte que les
excitateurs 21 et 22 astreignent la partie Il
a vibrer circonferentiellement dans un niode donne Le disposi-
tif represente a la Fig 7 est agence de maniere qu'en plus de cette
vibration circonferentielle lexcitateur 23 provoque une vibration
axiale de la partie cylindrique 11 dans un autre mode
donne dont la frequence de resonance est detectee par le detec-
teur 33 On remarquera que l'excitateur 23 n'est pas absolu-
ment necessaire, du fait aue la vibration axiale est egalement
produite par la vibration circonferentielle.
Dans le dispositif ainsi realise, la partie cylindri-
que 11 a paroi mince seule vibre dans deux modes donnes En consequence
apres avoir obtenu les frequences de resonance f 1
et f 2, si on effectue des operations arithmetiques predeternmi-
nees en utilisant ces valeurs, on obtient alors un signal de
pression qui n'est pas affecte par la temperature de l'envi-
ronnement du vibreur 1, ni par la densite du fluide sous pres-
sion qui est soumis a la mesure, ni par un autre facteur ana-
logue. Dans les exemples ci-dessus, la partie cylindrique 12 comporte
des trous qui sont perces par reproduction de points, et l'excitateur
et le detecteur sont montes dans ces trous, mais de tels trous peuvent
etre remplaces par des gorges ou analogue De mnme il peut etre prevu
un nombre d'excitateurs different de celui des detecteurs S'il est
prevu davantage d'excitateurs et de detecteurs, on peut alors produire
un mode de vibration dans le sens circonferentiel, plus complique, et
d'un ordre plus eleve En outre, les excitateurs et les vibra-
teurs peuvent etre montes en des points autres que la partie de paroi
cylindrique epaisse, et ces dispositifs peuvent etre
electromagnetiques au lieu de piezoelectriques De plus, au lieu des
agencements precites dans lesquels le vibreur comporte une extremite
fermee, cette extremite peut ttre prevue avec un
trou la traversant afin d'introduire la meme pression a l'inte-
rieur du bottier 4 et a l'interieur du vibreur 1.
La Fig 8 montre une courbe caracteristique du vibreur
cylindrique classique represente a la Fig 1, donnant la rela-
tion entre la frequence de balayage et le gain tandis que la Fig 9 est
une courbe analogue du dispositif nouveau represente
aux Fig 2 a 4 Ces courbes sont les resultats d'experiences.
La courbe de la Fig 8 comporte une crate Pl provoquee par la vibration
dans la direction indiquee par la fleche a, et une
crete P 2 qui peut etre attribuee a la vibration dans la direc-
tion indiquee par la fleche b Au contraire on a constate que la courbe
de la Fig 9, qui a ete tracee a partir du dispositif
nouveau suivant l'invention ne presente pas de telles cretes.
La Fig 10 est une courbe montrant la relation entre la frequence de
balayage et le gain dans les conditions dans lesquelles les
excitateurs 21, 22 et les detecteurs 31, 32,
sont montes respectivement en des positions opposees, comme re-
presente a la Fig 11, dans un dispositif suivant l'invention afin de
former une boucle aauto-oscillation, et le vibreur cylindrique 1 est
astreint a vibrer dans le mode du quatrieme ordre La forme de
connection representee a la Fig 11 peut
supprimer les cretes P 3 et P 5 representees a la Fig 9 et per-
mettre au vibreur 1 de vibrer de facon stable dans le mode du
quatrieme ordre comme indique par les traits interrompus a la
Fig 11.
Comme on l'a decrit plus haut, on peut obtenir confor-
mement a l'invention, une jauge de pression du type a vibreur
cylindrique qui peut effectuer une mesure avec precision et est fiable
et resistante a la pression et a la vibration.
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Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T I O N S
1 Jauge de pression comprenant un vibreur cylindri-
que et adaptee pour determiner la pression appliquee au vibreur a
partir de la frequence de resonance de celui-ci, caracterisee en ce
que le vibreur cylindrique comporte une partie cylindri-
que ( 11) a paroi mince, une partie cylindrique 12 a paroi epais-
se qui part d'une extremite de la partie cylindrique il a paroi mince,
et une partie d'extremite 13 a paroi epaisse reliee a l'autre
extremite de la partie cylindrique ( 11), et en ce que au moins la
partie cylindrique Il est montee a ltinterieur d'un bottier 4, auquel
est fixee la partie d'extremite epaisse 13
du vibreur.
2 Jauge de pression suivant la revendication 1, ca-
racterisee en ce qu'elle comprend des moyens ( 21, 22) pour exciter le
vibreur et des detecteurs de vibration ( 31, 32) qui
sont montes au voisinage de la paroi interne de la partie cy-
lindrique 12 a paroi epaisse.
3 Jauge de pression suivant la revendication 1, ca-
racterisee en ce que la partie d'extremite du bottier 4 compor-
te une ouverture dans laquelle est introduite l'extremite epais-
se 13 du vibreur qui est fixee a ce bottier 4.
4 Jauge de pression suivant la revendication 1, ca-
racterisee en ce que la partie d'extremite epaisse 13 du vi-
breur est fixee sur le bottier 4 au moyen d'un organe 18 qui
est souple dans la direction axiale du vibreur.
Jauge de pression suivant la revendication 1 ca- racterisee en ce
qu'elle comprend des moyens 33 pour detecter la vibration dans la
direction axiale de la partie cylindrique 11 a paroi mince, ces moyens
etant montes au voisinage de la
peripherie de l'extremite epaisse 13 du vibreur.
6 Jauge de pression du type a vibreur cylindrique,
caracterisee en ce qu'elle comprend un vibreur cylindrique com-
prenant une partie cylindrique 11 i a paroi mince, une partie cy-
lindrique 12 a paroi epaisse partant d'une extremite de la par-
tie cylindrique 11 et une partie d'extremite epaisse 13 qui est
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reliee a l'autre extrenite de la partie cylindricue l a paroi mince;
un bottier auquel est fixe l'extremite 13 et qui contient au moins la
partie cylindrioue il a paroi mince du vibreur; des excitateurs ( 21,
2) peur exciter le vibreur, ces excitateurs etant montes en opposition
l'un a l'autre au voisinage de la paroi interne de la partie
cylindrique 12 a
paroi epaisse des detecteurs ( 31, 32) pour detecter la vibra-
tion, ces detecteurs etant montes a l'oppose l'un de l'autre au
voisinage de la paroi interne de la partie cylindrique ( 12) a paroi
epaisse, et un circuit electrique oui recoit les signaux
provenant des detecteurs et transmet des signaux aux excita-
teurs, ce circuit comprenant les excitateurs, le vibreur cylin-
drique et les detecteucs pour former une boucle a auto-oscil-
1 ation.
? Jauge de pression suivant la revendication 6, ca-
racterisee en ce que le vibreur vibre dans le sens circorfe-
rentiel dans le mode du quatrieme ordre.
8 Jauge de pression suivant la revendication 6, ca-
racterisee en ce que le circuit electrique comprend un filtre
passe-bande U 2, un limiteur U 3 et un filtre passe-bas U 4.
? ?
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