FR2725519A1 - Procede et dispositif de test de l'integrite d'un capteur de deformation - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur (1) de déformation, comprenant par exemple, une jauge extensométrique (3), assujetti à une structure (2) soumise à des efforts. Selon l'invention: -on provoque une déformation locale de la structure (2) au voisinage du capteur (1) par une contrainte forcée, - on relève des mesures délivrées par le capteur (1) en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée, - on compare lesdites mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

Description

L'invention est relative à un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur de déformation. Bien que plus particulièrement destinée à des jauges extensométriques, la présente invention n'en est pas moins limitée à de telles applications et elle trouvera son utilisation dans tous les secteurs de l'activité économique dans lesquels on est amené à rencontrer des capteurs de déformation assujettis à des structures soumises à des efforts.

Il pourra s'agir, par exemple, de structures mobiles et, plus généralement, de tous types de structures soumises à des déformations pour lesquelles les conditions d'utilisation et/ou les conditions d'essais suivent, notamment, des contraintes particulières.

C'est par exemple le cas de structures telles que, par exemple des ponts roulants, utilisées dans des atmosphères dangereuses ou nocives comme, notamment, l'industrie nucléaire ou chimique. C'est également le cas de structures intégrées à des chaînes de production industrielle qui ne peuvent tolérer que des temps d'arrêt limités. C'est encore le cas de structures telles que, par exemple, des pylônes aériens ou des ponts éventuellement soumis à des contraintes climatiques.

Pour ces structures, les tests doivent fournir des mesures représentatives de leur état. De plus, les temps disponibles pour les tests sont limités et les essais doivent donc être mis en oeuvre dans un délai le plus court possible, ceci dès le premier essai.

Pour cela, on peut envisager des essais en charge de la structure. Néanmoins, ce type de test ne permet pas d'effectuer des vérifications indépendantes capteur par capteur de l'intégrité de ces derniers. De plus, de tels essais ne sont pas toujours possibles. Cela est par exemple le cas des structures dont on ne peut prévoir à quel moment les déformations vont avoir lieu telles que des pylônes aériens ou des ponts. Enfin, les essais en charge présentent des difficultés de reproductibilité.

On connaît également, dans le cas particulier de jauges extensométriques, différents procédés permettant de vérifier l'intégrité du capteur en testant l'état du circuit électrique qui le constitue afin de contrôler sa résistance. Néanmoins, ces essais ne donnent des indications que sur l'éventuelle corrosion du circuit et non sur l'intégrité d'ensemble du capteur.

En effet, il ne donne pas d'information sur d'éventuels défauts de collage et/ou d'éventuels défauts de liaison entre le capteur et la structure alors qu'une coopération parfaite entre un capteur de déformation et la structure sur laquelle il est assujetti est capital pour obtenir des mesures représentatives de l'état de cette dernière.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur de déformation qui pallient les inconvénients précités et permettent un contrôle capteur par capteur par déformation locale de la structure sur laquelle ils sont assujettis, grâce à l'application d'une contrainte forcée.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur de déformation qui permettent d'assurer la reproductibilité des essais.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur de déformation qui permettent de contrôler, notamment, les défauts de collage et/ou de liaison du capteur avec la structure sur laquelle il est assujetti.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur dont la mise en oeuvre soit rapide et les résultats facilement exploitables.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur qui permettent de vérifier également la chaîne de mesure associée à la structure en série avec le capteur.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de test de l'intégrité d'un capteur qui ne nécessitent pas la modification de la structure sur laquelle il est assujetti.

Un avantage du dispositif conforme à la présente invention est de ne pas endommager l'aspect esthétique des structures dont on contrôle les capteurs de déformation. En effet, elle permet d'éviter de détériorer les éventuels films de protection tels que, par exemple, vernis ou peintures, qui les recouvrent.

D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.

La présente invention concerne un procédé de test de l'intrégrité d'un capteur de déformation, comprenant, par exemple, une jauge extensométrique, assujetti à une structure soumise à des efforts, caractérisé par le fait que:
- on provoque une déformation locale de la structure au voisinage du capteur par une contrainte forcée,
- on relève des mesures délivrées par le capteur en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée,
- on compare lesdites mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

La présente invention concerne également un dispositif de test pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus dans lequel on teste l'intégrité d'un capteur de déformation tel que, par exemple, une jauge extensométrique, assujetti à une structure soumise à des efforts, caractérisé par le fait qu'il comprend
- des moyens pour provoquer une déformation locale de la structure au voisinage du capteur par une contrainte forcée,
- des moyens pour relever des mesures délivrées par le capteur en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée,
- des moyens pour comparer lesdites mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description suivante ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante.

La figure 1 montre schématiquement, en vue de coupe suivant la ligne I-I de la figure 2, un exemple de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.

La figure 2 est une vue de dessus du dispositif représenté à la figure 1.

La figure 3 donne un exemple de l'évolution, pendant la durée d'un test conforme à l'invention, des mesures délivrées par un capteur de déformation en fonction de la contrainte forcée qui lui est appliquée.

L'invention concerne un procédé de test de l'intrégrité d'un capteur de déformation.

Bien que plus particulièrement développée pour des jauges extensométriques, elle n'en est pas moins limitée à de telles applications et l'invention pourra être mise en oeuvre dans tous domaines de l'activité économique dans lesquels on est amené à tester l'intégrité d'un capteur de déformation assujetti à une structure soumise à des efforts.

Il pourra s'agir, par exemple, de structures suivant des conditions particulières d'utilisation et/ou d'essais telles que, par exemple, des ponts roulants utilisés pour le chargement/déchargement de piles de combustible dans un réacteur de centrale nucléaire.

Si l'on se réfère à la figure 1, le procédé de test conforme à l'invention permet de vérifier l'intégrité d'un capteur de déformation 1 assujetti à une structure 2 soumise à des efforts. Le capteur de déformation 2 testé comprend, par exemple, une jauge extensométrique 3.

Selon l'invention, afin de tester l'intégrité du capteur 1, on provoque une déformation locale de la structure 2 au voisinage de ce même capteur 1 par une contrainte forcée. On relève ensuite des mesures délivrées par ce capteur 1 en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée. Enfin, on compare lesdites mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

Le test ainsi réalisé, contrairement à un essai en charge, est indépendant de l'ensemble de la structure et permet d'effectuer des vérifications capteur par capteur.

Le procédé conforme à l'invention permet donc, en testant préalablement l'intégrité des capteurs 1, de s'assurer de la fiabilité des mesures de déformation effectuées ultérieurement sur la structure 2 lors de son fonctionnement et/ou de ses essais.

De plus, il permet de tester l'intégrité de l'ensemble du capteur de déformation. En effet, en simulant localement, grâce à une contrainte forcée appliquée au voisinage du capteur 1, une déformation globale de la structure 2, il met en jeu l'ensemble des caractéristiques du capteur 1 testé.

Par exemple, dans le cas de jauges extensométriques, celles-ci sont collées sur la structure 2 sur une surface repérée 4. Elles sont également recouvertes d'un mastic 5 coopérant, au niveau de la surface repérée 6, avec la structure 2. Une adhésion uniforme doit être assurée sur l'ensemble des surfaces 5, 6 pour permettre une bonne représentativité des informations délivrées par la jauge extensométrique 3.

Le procédé de test conforme à l'invention permet de vérifier, notamment, l'éventualité d'un décollage, même partiel de la jauge 3 et/ou du mastic 5.

En effet, si les informations relevées grâce au capteur 1 lors de l'essai par application de la contrainte forcée ne correspondent pas aux informations délivrées antérieurement, dans les mêmes conditions, par le même capteur, alors on peut conclure à l'apparition d'un défaut.

Le procédé de test conforme à l'invention permet donc effectivement de vérifier l'ensemble des caractéristiques essentielles du capteur de déformation 1.

La mesure de référence qui sert de comparaison est effectuée, par exemple, lors de la mise en place du capteur de déformation 1. Les instruments de mesure alors utilisés sont préalablement contrôlés afin de s'assurer de leur fiabilité.

Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, on soumet la structure 2 à un gradient thermique 7 au voisinage du capteur de déformation 1. Ce gradient thermique constitue la contrainte forcée apte à provoquer la déformation locale de la structure 2 au voisinage du capteur 1. Il est appliqué, par tous moyens permettant d'abaisser ou d'augmenter la température localement, par exemple, grâce à des bombes réfrigérantes, des pistolets thermiques ou autres.

Suivant ce mode particulier de réalisation, on prévoit, par exemple, des moyens de compensation des éventuels effets parasitaires de la chaleur sur le capteur de déformation 1.

Pour assurer une bonne reproductibilité des tests d'intégrité conformes à l'invention, le gradient thermique 7 est, notamment, d'amplitude paramétrable et, comme représenté à la figure 1, il suit une direction 8 donnée.

Dans le cas d'une jauge extensométrique, la direction 8 correspond à l'orientation de la jauge pour les jauges unidirectionnelles ou à celle de la jauge active pour les jauges bi ou tridirectionnelles. Il s'agit, en général, de la dimension de la structure soumise à la déformation que l'on souhaite mesurer.

Selon l'invention, on effectue, au moins deux mesures de températures, respectivement T1 et T2, en amont et en aval du capteur de déformation 1 suivant la direction 8. Le signal caractéristique de la contrainte forcée appliquée à la structure 2, c'est-à-dire le signal caractéristique du gradient thermique 7, est repéré par l'amplitude de température ET entre T1 et T2.

A la figure 3, on retrouve un exemple de l'évolution des mesures effectuées lors d'un procédé de test conforme à l'invention. Les différentes grandeurs relevées à savoir les déformations a et la température T sont représentées en ordonnée. Les mesures sont effectuées en fonction du temps t représenté en abscisse.

Les déformations a relevées par le capteur A sont repérées par la courbe 9. Les températures T1 et T2 relevées sur la structure 2 sont repérées respectivement par les courbes 10 et 11. On observe ainsi l'évolution des déformations a en fonction de l'amplitude de température ET représentée par l'écart repéré 12 entre les courbes T1 et T
La figure 3 représente un exemple particulier dans lequel on a appliqué une source chaude à la structure 2. Cette dernière est donc dilatée. Les déformations 6 mesurées par le capteur 1 sont maximales en Sm lorsque la différence de température ST est maximale en STm comme représenté par la flèche repérée 13. Après arrêt de l'application de la contrainte forcée, les températures s'uniformisent dans la structure 2 et les courbes T1 et T2 se rejoignent.La dilatation, au voisinage du capteur 1, tend également à être uniforme et la courbe a se rapproche de son niveau de départ.

L'exemple particulier représenté correspond à des mesures relevées sur une structure 2 présentant une épaisseur de quelques millimètres. La différence de température ETm est de l'ordre, par exemple, de quelques dizaines de degrés CO et les déformations de quelques dizaines de micromètres/mètres. Les relevés de courbes sont effectués sur une durée inférieure à 3 mn.

Le procédé de test conforme à l'invention permet donc de vérifier rapidement l'intégrité du capteur de déformation 1. En effet, après le relevé de mesures, qui ne dure que quelques minutes, il suffit de les comparer aux mesures de référence effectuées préalablement.

Pour cela, suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, on stocke les mesures délivrées par le capteur 1 en fonction du signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée. Ce stockage est réalisé, par exemple, sur un même support, ce qui permet une comparaison rapide des informations relevées lors des différents tests et/ou des informations relevées lors de la mesure de référence. Ceci permet d'améliorer la traçabilité des tests successifs effectués.

Si l'on se réfère de nouveau à la figure 1, on constate que, selon un mode particulier de réalisation de l'invention, on utilise, pour la mesure, une chaîne de mesure 14 associée au capteur 1 afin de tester également l'intégrité de cette même chaîne de mesure 14.

Il s'agit, par exemple, de la chaîne de mesure associée en série avec le capteur de déformation 1 sur la structure 2 et qui sert aux relevés des informations lors de l'utilisation et/ou des essais en charge de cette même structure. Selon ce procédé, on teste donc, par exemple, en plus du capteur lui-même l'état des différentes connexions électriques ainsi que, notamment, l'intégrité des instruments d'analyse, d'affichage et/ou de stockage des mesures.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, on effectue également les mesures de déformation et/ou de température sur un dispositif parallèle 15.

Selon un mode particulier de mise en oeuvre du procédé de test conforme à l'invention, on déforme localement la structure 2 jusqu'à dépassement d'un seuil 16 du signal caractéristique de la contrainte forcée. Il pourra s'agir par exemple, de la différence de température 8T, le seuil 16 étant constitué par la différence de température maximale 8Trn.

Toujours suivant le même mode particulier de réalisation de l'invention, on détecte le dépassement du seuil 16 et on relève la mesure délivrée par le capteur 1 au dépassement de ce seuil. Dans l'exemple donné plus haut, il s'agit de la mesure arn. Ceci permet de réduire encore le temps de test. En effet, pour déterminer l'intégrité du capteur de déformation 1, il suffit de comparer deux nombres à savoir la déformation arn relevée lors de l'essai et la déformation arn de référence relevée pour une même différence de température ETm. Ceci permet également de limiter les données à stocker.

Plus précisément, le mode particulier de réalisation du procédé de test exposé ci-dessus est mis en oeuvre grâce, par exemple à l'émission d'un signal de synchronisation lors de la détection du dépassement du seuil. Ce signal de synchronisation est transmis et déclenche une mesure à la volée des déformations et/ou des températures. On compare et on stocke ainsi un nombre limité de chiffres plutôt qu'une courbe entière.

La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de test, exposé ci-dessus, de l'intégrité d'un capteur 1 de déformation comprenant par exemple, une jauge extensométrique 3, assujetti à une structure 2 soumise à des efforts.

Selon l'invention, le dispositif comprend des moyens pour provoquer une déformation locale de la structure 2 au voisinage du capteur 1 par une contrainte forcée. I1 comprend également des moyens pour relever des mesures délivrées par le capteur 1 en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée ainsi que des moyens pour comparer ces mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

Il comprend en outre, par exemple, des moyens de stockage des informations relevées.

Les moyens pour prélever les mesures sont constitués, par exemple, d'un analyseur 19 et de moyens d'affichage 20 connus de l'homme de l'art. Il pourra s'agir, par exemple d'un oscilloscope, d'un microordinateur muni d'une carte et d'un logiciel de mesure ou autre. L'analyseur est relié par un câble 21 au capteur de déformation 2 et, par un câble 22, au moyen d'affichage.

Les moyens de stockage sont constitués, par exemple, par des mémoires d'un dispositif de traitement de données numériques.

Les moyens de mesure peuvent également être doublés par un dispositif parallèle 23 de traitement et d'affichage rapide des déformations et/ou du signal caractéristique de la contrainte forcée appliquée au capteur 1.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens pour provoquer une déformation locale de la structure 2 sont constitués de moyens pour soumettre ladite structure 2 à un gradient thermique 7 de direction 8 donnée et d'amplitude paramétrable. Ces derniers permettent ainsi d'assurer, entre les différents tests d'intégrité successifs réalisés sur un même capteur 1, de reproduire la même contrainte forcée.

Si l'on se réfère maintenant aux figures 1 et 2, les moyens 24 pour soumettre la structure 1 à un gradient thermique 7 sont constitués, par exemple, d'un boîtier 25, comprenant, au moins, une zone d'échange thermique 26, de sondes de mesure de température 27 et des moyens d'orientation dudit boîtier 25 dans la direction donnée 8.

Le boîtier 1 est placé, par exemple, en série entre le capteur 1 et l'analyseur 19. Les sondes de mesure de température permettent d'évaluer la différence de température en amont et en aval du capteur 1 selon la direction 8. La différence de température ainsi mesurée constitue le signal caractéristique de la contrainte forcée appliquée au capteur de déformation 1. Les deux sondes de température 27 peuvent se présenter, par exemple, sous la forme de thermo-couple.

Les moyens d'orientation, non représentés sur les figures, sont constitués, par exemple, de découpes, méplats, détrompeurs, ou autres aptes à coopérer avec des formes correspondantes et/ou complémentaires réalisées sur le capteur 1.

Le boîtier 25 comprend, en outre, par exemple, des moyens pour délivrer des signaux de synchronisation de mesure ainsi que des moyens d'alimentation du dispositif de test conforme à l'invention, connus de l'homme de l'art.

Afin de garantir une zone d'échange thermique 26 de dimensions précises, le boîtier 25 est, par exemple, réalisé dans une matière constituant un isolant thermique.

Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de la présente demande.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de test de l'intégrité d'un capteur (1) de déformation, comprenant par exemple, une jauge extensométrique (3), assujetti à une structure (2) soumise à des efforts, caractérisé par le fait que

- on provoque une déformation locale de la structure (2) au voisinage du capteur (1) par une contrainte forcée,

- on relève des mesures délivrées par le capteur (1) en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée,

- on compare lesdites mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on soumet la structure (2) à un gradient thermique (7).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit gradient thermique (7) est d'amplitude paramétrable et suit une direction (8) donnée.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on stocke les mesures délivrées par le capteur (1) en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise, pour la mesure, une chaîne de mesure (14) associée au capteur (1) afin de tester également l'intégrité de ladite chaîne de mesure (14).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on effectue également les mesures sur un dispositif parallèle (15).

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que

- on déforme localement la structure (1) jusqu'à dépassement d'un seuil (16) du signal caractéristique de ladite contraine forcée,

- on détecte le déplacement dudit seuil,

- on relève la mesure délivrée par le capteur (1) au dépassement dudit seuil.

8. Dispositif de test pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel on teste l'intégrité d'un capteur (1) de déformation comprenant par exemple, une jauge extensométrique (3), assujetti à une structure (2) soumise à des efforts, caractérisé par le fait qu'il comprend

- des moyens pour provoquer une déformation locale de la structure (2) au voisinage du capteur (1) par une contrainte forcée,

- des moyens pour relever des mesures délivrées par le capteur (1) en fonction d'un signal caractéristique de la contrainte forcée qui lui est appliquée,

- des moyens pour comparer lesdites mesures à des mesures de référence effectuées préalablement.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens pour provoquer une déformation locale de la structure (1) sont constitués de moyens pour soumettre ladite structure à un gradient thermique de direction (8) donnée et d'amplitude paramétrable.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les moyens pour soumettre la structure (1) à un gradient thermique sont constitués d'un boîtier (25) comprenant, au moins, une zone d'échange thermique (26) de surface donnée, de sonde de mesure de température (27) et des moyens d'orientation dudit boîtier (25) dans la direction donnée (8).