FR2621396A1 - Appareil de mesure de l'impedance electrique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un appareil de mesure de l'impédance électrique, en particulier l'impédance de la sève des arbres. Conformément à la présente invention, cet appareil de mesure comporte un circuit générateur A pour produire un signal rectangulaire alternant d'une fréquence de l'ordre de 100 Hz, un pont diviseur B pour le signal de sortie de ce circuit générateur A, un convertisseur d'impédance C, un circuit d'étalonnage D, un circuit de rectification et d'intégration E, un circuit de compensation de composants électroniques F, un circuit de sélection d'échelle G et un moyen d'affichage. Le signal rectangulaire créé par le générateur est déformé en traversant le bois de l'arbre ou plus particulièrement la sève, et il assume une forme quasi sinusodale. Ce signal quasi sinusodale est rectifié et intégré pour donner un signal positif continu dont la hauteur est affichée en forme digitale. Cet appareil de mesure est utilisé pour apprécier soit l'état de vigueur d'un arbre, soit l'évolution de ses tissus constitutifs à partir de la variation de la résistance électrique de la sève ou des tissus objets de cette mesure.
Description
La présente invention a trait à un appareil de mesure de l'impédance électrique d'une masse comportant au moins deux électrodes combinées dans une sonde capable d'être mise en contact avec cette masse dans une géométrie prédéterminée et un générateur de courant électrique passant entre les électrodes au travers de la masse.
La demande de brevet français No 2'271'568 décrit un dispositif pour déterminer l'état de vigueur d'un arbre comportant un émetteur hyperfréquence rayonnant une onde électromagnétique vers l'arbre, rayonnement qui est partiellement réfléchi par ce dernier et reçu dans un récepteur dudit dispositif. L'intensité du rayonnement réfléchi est mesurée et un paramètre représentant l'état de vigueur de l'arbre est obtenu par le traitement particulier d'un signal électrique obtenu en réponse au rayonnement réfléchi ainsi que d'un signal représentant une information supplémentaire correspondant à l'espèce de 11 arbre ou autre.
Il est également connu de mesurer l'état de la vigueur d'un arbre par la mesure de la résistance électrique de la sève basé sur le fait que la résistance électrique de ladite sève devient considérablement plus petite lors de la dégradation du tissu de l'arbre, dû à une forte augmentation de la concentration des ions positifs.
Tous les appareils actuellement connus sont d'une complexité et d'un coût très élevé et le but de la présente invention est de prévoir un appareil pour la mesure de l'état de vigueur d'un arbre d'un fonctionnement relativement simple et moins honéreux tout en gardant une exactitude de mesure-connue dans les appareils existants.
Ce but est obtenu avec un appareil comme mentionné ci-dessus-qui est caractérisé en ce que le courant électrique est un courant alternatif représenté par une suite de signaux rectangulaires susceptibles d'être déformés en signaux quasi-sinusodales pendant leur passage au travers de la masse, ces signaux quasi-sinusoldales étant traités par les composants suivants de l'appareil de mesure : un convertisseur de l'impédance pour augmenter l'impédance par rapport à la sortie du générateur et de la sonde, un circuit d'étalonnage, un circuit de rectification et d'intégration , un circuit de sélection d'échelle, un circuit de compensation des composants et un moyen d'affichage.
Il est avantageux d'arranger les deux électrodes combinées dans une seule sonde pour garantir le maintien de la même géométrie de mesure lors des opérations de mesure consécutives.
La sonde est branchée comme résistance dans un pont diviseur connecté à la sortie du générateur de façon telle que le courant fourni par le générateur passe en série, d'abord par une résistance fixe, et ensuite au travers des deux électrodes séparées par la masse de l'arbre avec laquelle la sonde est en contact telle que la résistance de la sève de l'arbre détermine la résistance de la sonde, et en conséquence, elle détermine aussi le potentiel d'un point entre la résistance fixe comme mentionné plus haut et la sonde.
Pour adapter l'impédance des circuits électroniques qui suivent à l'impédance du circuit comprenant la sonde et le générateur de courant, on prévoit un convertisseur d'impédance qui est constitué par un amplificateur opérationnel de gain unitaire.
Pour adapater la plage désirée de résistance à mesurer au traitement de signaux et à l'affichage, on prévoit un circuit d'étalonnage comprenant un amplificateur opérationnel de gain unitaire dont l'entrée négative reçoit le signal du convertisseur d'impédance au travers d'un potentiomètre tandis que l'entrée positive est connectée à zéro. Le réglage dudit potentiomètre sert pour l'adaptation de la plage désirée de mesure au circuit électronique de l'appareil et enfin à une échelle désirée d'affichage.
Le courant électrique en forme de signaux quasi-sinusoidales est passé par un circuit de rectification et d'intégration afin d'obtenir un signal positif continu dont la hauteur est proportionnelle à l'intégral du signal quasi-sinusoidale.
Afin de pouvoir mesurer avec une grande exactitude dans une large gamme de résistances, on a prévu un circuit de sélection d'échelle permettant l'extension d'une première sous-plage de valeurs de résistances mesurées sur toute la largeur de l'affichage ou, alternativement, la couverture de la plage totale par ce même moyen d'affichage. Pour cela, le circuit de sélection d'échelle comporte un amplificateur opérationnel dont la boucle de réaction comprend deux résistances alternativement sélectionnables tel que le gain de cet amplificateur opérationnel peut être choisi comme 1 ou 10.
Pour compenser des déviations des composants électroniques de leur valeur théorique, on a prévu un circuit de compensation des composants qui est constitué d'un pont diviseur réglable connecté à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel-du circuit de sélection d'échelle.
La présente invention concerne également l'utilisation de l'appareil pour mesurer, au moyen de deux électrodes connectées à l'appareil et introduites selon un plan radial dans le cambium, la résistance de la sève et par déduction, la vigueur de l'arbre. Elle concerne aussi la mesure de l'évolution des tissus des arbres selon la procédure suivante
- perçage d'un trou radial dans l'arbre à examiner,
- introduction progressive dans ce trou d'une sonde comportant au moins deux électrodes,
- mesure de la résistance des tissus grâce à cette sonde connectée à l'appareil.
- perçage d'un trou radial dans l'arbre à examiner,
- introduction progressive dans ce trou d'une sonde comportant au moins deux électrodes,
- mesure de la résistance des tissus grâce à cette sonde connectée à l'appareil.
La figure unique représente un schéma de circuit électronique d'un appareil de mesure selon la présente invention.
Un circuit intégré 1 du type 4047 qui est alimenté en +5v et -5v fourni un signal rectangulaire alternatif de + et - 5v dont chaque phase positive et négative à une durée de 5 millisecondes correspondant à une fréquence de 100
Hz, fréquence qui est choisie par la valeur de la capacité 2 et de la résistance 3. Le signal rectangulaire produit par le générateur A est communiqué à un pont diviseur B constitué par une résistance fixe 4 et la sonde 5 comportant deux électrodes séparées par un espace qui va être couvert par le tissu de l'arbre à mesurer. Le potentiel du point 4' entre la résistance 4 et la sonde 5 est communiqué au convertisseur d'impédance C qui comporte une résistance 6 par laquelle le potentiel du point 4' du pont diviseur B est fourni à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 9 tandis que son entrée négative est branchée à zéro moyennant une résistance 7.La sortie de l'amplificateur opérationnel 9 est connectée avec son entrée négative au travers d'une résistance 8 pour constituer une boucle de réaction ; la valeur de la résistance 8 est choisie de façon telle que le gain de l'amplificateur opérationnel 9 est unitaire.
Hz, fréquence qui est choisie par la valeur de la capacité 2 et de la résistance 3. Le signal rectangulaire produit par le générateur A est communiqué à un pont diviseur B constitué par une résistance fixe 4 et la sonde 5 comportant deux électrodes séparées par un espace qui va être couvert par le tissu de l'arbre à mesurer. Le potentiel du point 4' entre la résistance 4 et la sonde 5 est communiqué au convertisseur d'impédance C qui comporte une résistance 6 par laquelle le potentiel du point 4' du pont diviseur B est fourni à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 9 tandis que son entrée négative est branchée à zéro moyennant une résistance 7.La sortie de l'amplificateur opérationnel 9 est connectée avec son entrée négative au travers d'une résistance 8 pour constituer une boucle de réaction ; la valeur de la résistance 8 est choisie de façon telle que le gain de l'amplificateur opérationnel 9 est unitaire.
La sortie de l'amplificateur opérationnel 9 est connectée à un potentiomètre 10 dont le terminal variable est connecté au travers d'une résistance 11 avec l'entrée négative d'un nouvel amplificateur opérationnel 13, dont l'entrée positive est connectée à 0 au travers d'une résistance 14. La sortie de l'amplificateur opérationnel 13 est connectée avec son entrée négative au travers d'une résistance 12 formant une boucle de réaction dont la résistance est choisie de façon telle que le gain de l'amplificateur opérationnel 13 est unitaire.
La sortie de l'amplificateur opérationnel 13 du circuit d'étalonnage D est connectée à l'entrée d'un circuit de rectification et d'intégration du signal quasi-sinusoldale, comportant une résistance 15 connectée à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 16. La sortie de cet amplificateur opérationnel est connectée à une capacité 27 et l'entrée négative du même amplificateur opérationnel est connectée à une capacité 18. Une résistance 17 constitue la boucle réactive pour les parties continues du signal de sortie. La boucle réactive pour la partie alternante du signal de sortie comprend deux branches constituées chacune par une capacité 20 et 21 ainsi que des diodes 28 et 29 qui sont branchées en sens inverse l'une par rapport à l'autre. La capacité 20 est court-circuité par une résistance 19 et la capacité 21 est court-circuité par une résistance 26.Le point entre la diode 29 et la capacité 21 est connecté avec une résistance 25 et l'autre côté de la capacité 21 est connecté à une boucle RC consistant de la capacité 22 et d'une résistance 23. Une capacité 24 étant branchée entre les résistances 25 et 26.
Le point entre la résistance 25 et la capacité 24 constitue la sortie du circuit de rectification et d'intégration et le signal apparaissant est communiqué au travers d'une résistance 30 à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 38. La sortie négative de cet amplificateur opérationnel 38 est connectée à un circuit de compensation F constitué par un pont diviseur comportant des résistances 31 et 33 et un potentiomètre 32. L'amplificateur opérationnel 38 comporte une sortie qui est branchée avec son entrée négative par une boucle réactive comportant deux branches sélectionnables alternativement moyennant un interrupteur 37 pour choisir soit la résistance 34 ou la résistance 35 comme facteur déterminant du gain de cet amplificateur opérationnel 36. La boucle de la résistance 35 comporte en outre un potentiomètre 36 pour un réglage fin.
La sortie de l'amplificateur opérationnel 38 est connecté à un moyen d'affichage H comportant un LCD 39 ou tout autre circuit d'affichage digital.
Dans ce qui suit nous allons décrire le fonctionnement du circuit électronique comme décrit plus haut. Le circuit A génère un signai alternant rectangulaire de fréquence lOOHz. Ce signal est transmis au pont diviseur
B dont le potentiel du point 4' est utilisé comme signal de mesure. Avant de procéder au traitement de ce signal il passe par un convertisseur d'impédance C pour adapter l'impédance du circuit A+B+C à l'impédance du circuit D et ce qui suit. Le circuit d'étalonnage D a pour fonction l'adaptation d'une plage de mesure désirée à la plage de l'affichage du circuit H.Le signal rectangulaire du circuit générateur A, qui était déformé en signal quasi-sinusoidale par le passage au travers du bois de l'arbre qui est mesuré, est donc communiqué à l'entrée du circuit de rectification et d'intégration E en passant par le circuit C et D pour les raisons décrites plus haut. Le circuit de rectification et d'intégration E transforme le signal quasi-sinusoldale en un signal positif continu dont la hauteur est strictement proportionnelle à la somme des surfaces des phases positives et négatives du signal quasi-sinusoidale. La sortie du circuit E, c'est à dire le signal continu est branchée au circuit de sélection d'échelle G offrant la possibilité de fournir le signal continu sortant du circuit E directement au moyen d'affichage H ou de l'amplifier par un facteur 10.Le moyen d'affichage 39 comporte un circuit électronique qui convertit le signal positif continu en signal digital nécessaire pour l'alimentation des cellules d'affichage individuelles.
B dont le potentiel du point 4' est utilisé comme signal de mesure. Avant de procéder au traitement de ce signal il passe par un convertisseur d'impédance C pour adapter l'impédance du circuit A+B+C à l'impédance du circuit D et ce qui suit. Le circuit d'étalonnage D a pour fonction l'adaptation d'une plage de mesure désirée à la plage de l'affichage du circuit H.Le signal rectangulaire du circuit générateur A, qui était déformé en signal quasi-sinusoidale par le passage au travers du bois de l'arbre qui est mesuré, est donc communiqué à l'entrée du circuit de rectification et d'intégration E en passant par le circuit C et D pour les raisons décrites plus haut. Le circuit de rectification et d'intégration E transforme le signal quasi-sinusoldale en un signal positif continu dont la hauteur est strictement proportionnelle à la somme des surfaces des phases positives et négatives du signal quasi-sinusoidale. La sortie du circuit E, c'est à dire le signal continu est branchée au circuit de sélection d'échelle G offrant la possibilité de fournir le signal continu sortant du circuit E directement au moyen d'affichage H ou de l'amplifier par un facteur 10.Le moyen d'affichage 39 comporte un circuit électronique qui convertit le signal positif continu en signal digital nécessaire pour l'alimentation des cellules d'affichage individuelles.
L'invention a été décrite au moyen d'un mode de réalisation possible sans pour autant être limitée à la configuration exacte des composants électroniques illustrés dans la figure 1.
La description de la présente invention a été limitée aux circuits électroniques et ne contient pas la mention des composants classiques tels que l'alimentation ou le boitier.
L'alimentation de cet appareil de mesure est avantageusement variable et sous une forme de réalisation préférée qui comporte un accumulateur rechargeable au moyen d'une prise d'allume- cigares d'une voiture et, une deuxière prise de secteur.
On peut aussi prévoir une alimentation par une ou deux piles.
De façon classique, tout voltage d'alimentation est stabilisé pour augmenter l'exactitude des mesures.
Claims (11)
1 - Appareil de mesure de l'impédance électrique d'une masse comportant au moins deux électrodes combinées dans une sonde capable d'être mise en contact avec cette masse dans une géométrie prédéterminée et un générateur de courant électrique passant entre les électrodes au travers de la masse, caractérisé en ce que le courant électrique est un courant alternatif représenté par une suite de signaux rectangulaires susceptibles d'être déformés en signaux quasi-sinusoldales pendant leur passage au travers de la masse, ces signaux quasi-sinosodales étant traités par les composants suivants de l'appareil de mesure : un convertisseur de l'impédance (C) pour augmenter l'impédance par rapport à la sortie du générateur (A) et de la sonde (5), un circuit d'étalonnage (D), un circuit de rectification et d'intégration (E), un circuit de sélection d'échelle (G), un circuit de compensation des composants (F) et un moyen d'affichage (H).
2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde (5) est arrangee comme résistance dans un pont diviseur (B) connecté à la sortie du générateur (A).
3 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le convertisseur d'impédance (C) est constitué par un amplificateur opérationnel (9) de gain unitaire.
4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'étalonnage (D) comprend un amplificateur opérationnel (13) des gains unitaires dont l'entrée négative reçoit le signal du convertisseur d'impédance (C) au travers d'un potentiomètre (10) et l'entrée positive est connectée à zéro.
5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de rectification et d'intégration (E) fournit un signal positif continu dont la hauteur est proportionnelle à l'intégral du signal quasi-sinusoidale.
6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de sélection d'échelle (G) comporte un amplificateur opérationnel (38) dont la boucle de réaction comprend deux résistances (34,35) alternativement sélectionnables.
7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux résistances (34,35) dans la boucle de réaction se distinguent l'une par rapport à l'autre par un facteur 10.
8 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel (38) du circuit de sélection d'échelle (G) est connecté au circuit de compensation (F) des composants qui est constitué d'un pont diviseur (31,32,33) réglable.
9 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation électrique à voltage stabilisé, fourni par au moins un accumulateur rechargeable au moyen d'une prise allume-cigares et/ou une prise de secteur.
10 - Utilisation d'un appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes pour mesurer au moyen de deux électrodes connectées à l'appareil et introduites selon un plan radial dans le cambium, la résistance de la sève et, par déduction, la vigueur de 1' arbre.
11 - Utilisation d'un même appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour mesurer l'évolution des tissus des arbres selon la procédure suivante
- perçage d'un trou radial dans l'arbre à examiner,
- introduction progressive dans ce trou d'une sonde comportant au moins deux électrodes,
- mesure de la résistance des tissus grâce à cette sonde connectée à l'appareil.
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- 1987-10-06 FR FR8713783A patent/FR2621396B1/fr not_active Expired - Fee Related
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