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FR2647544A1 - Device for measuring angles of inclination - Google Patents

Device for measuring angles of inclination Download PDF

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Publication number
FR2647544A1
FR2647544A1 FR8907014A FR8907014A FR2647544A1 FR 2647544 A1 FR2647544 A1 FR 2647544A1 FR 8907014 A FR8907014 A FR 8907014A FR 8907014 A FR8907014 A FR 8907014A FR 2647544 A1 FR2647544 A1 FR 2647544A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
sensor
measuring
current
signal
voltages
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR8907014A
Other languages
French (fr)
Inventor
Francis Robach
Marcel Bof
Thierry Thomas
Bruno Chatagnon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR8907014A priority Critical patent/FR2647544A1/en
Publication of FR2647544A1 publication Critical patent/FR2647544A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/18Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
    • G01C9/20Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids the indication being based on the inclination of the surface of a liquid relative to its container
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02Details
    • G01C9/06Electric or photoelectric indication or reading means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for measuring angles of inclination, including a sensor 10 and electronic measurement means 50, wherein the electronic measuring means 50 comprise: - electrical current measurement 51 and supply 52 means, and wherein the sensor comprises: . a first hollow conducting element 11, this element being divided at at least one of the planes of symmetry into two identical parts, electrically insulated from each other, each part being connected to the current measurement means 50; . a second conducting element 12 centered inside the first element 11, this element being connected to the supply means 52, and; . a conducting liquid 18 filling half the internal volume of the first element 11. Application to the measurement of angles.

Description

DISPOSITIF DE MESURE D'ANGLES D'INCLINAISON
DESCRIPTION
L'invention concerne un dispositif de mesure d'angles d'inclinaison et plus particulièrement la realisation d'un capteur du type incLinomètre et de son électronique. Un tel capteur permet d'effectuer des mesures d'angles et de variations d'angles.
DEVICE FOR MEASURING TILT ANGLES
DESCRIPTION
The invention relates to a device for measuring angles of inclination and more particularly the production of a sensor of the incLinometer type and of its electronics. Such a sensor makes it possible to carry out measurements of angles and variations of angles.

La manière la plus simple et la plus ancienne de mesurer un angle consiste à utiliser un niveau à bulle couplé à un rapporteur d'angle. D'autres dispositifs plus sophistiques existent sur le marché. The simplest and oldest way to measure an angle is to use a spirit level coupled to a protractor. Other more sophisticated devices exist on the market.

On citera par exemple l'inclinomètre-accèléromètre
SENSOREX modèle 41100. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un tel dispositif.
We will quote for example the inclinometer-accelerometer
SENSOREX model 41100. FIG. 1 schematically shows such a device.

Dans cet inclinomètre, l'élément sensible est un galvanomètre balourd 1 associé à un détecteur optique de position 2. Quand l'appareil est incline d'un angle X, le pendule 3 a tendance à suivre cette inclinaison. Sa position est détectée et traduite en un courant de rappel injecte dans le galvanomètre pour le ramener à la position de référence d'équilibre. Ce courant de rappels, proportionnel à la composante de la pesanteur détectée est mesuré aux bornes d'une résistance 4 de précision. Un tel système est dit "å asservissement". Ce dispositif permet d'obtenir une bonne précision dans les mesures mais au prix d'une électronique complexe. In this inclinometer, the sensitive element is an unbalanced galvanometer 1 associated with an optical position detector 2. When the device is inclined by an angle X, the pendulum 3 tends to follow this inclination. Its position is detected and translated into a booster current injected into the galvanometer to bring it back to the equilibrium reference position. This recall current, proportional to the component of gravity detected, is measured across a precision resistor 4. Such a system is called "servo-controlled". This device makes it possible to obtain good precision in the measurements but at the cost of complex electronics.

Il est connu également un inclinomètre miniature, sous l'appellation SPERRY, moins coûteux mais moins sophistiqué puisqu'il est non asservi, cet inclinomètre est .egalcmcnt distribue par la société
SENSOREX. Cet appareil utilise grossièrement te meme principe que le précédent. Lorsque le capteur tourne autour de son axe sensiole, il fournit une variation de capacité très linéaire qui est convertie en une tension électrique proportionnelle à l'angle de rotation.
It is also known a miniature inclinometer, under the name SPERRY, less expensive but less sophisticated since it is not controlled, this inclinometer is .egalcmcnt distributed by the company
SENSOREX. This device uses roughly the same principle as the previous one. When the sensor rotates around its sensiole axis, it provides a very linear variation in capacitance which is converted into an electrical voltage proportional to the angle of rotation.

Il est connu également par le brevet US 3906471 un inclinomètre monoaxial base sur le principe d'une mesure capacitive. Cet inclinomètre est constitué d'une première pièce cylindrique à l'intérieur de laquelle sont logées quatre autres pièces, toutes concentriques. Un liquide à forte constante diélectrîque se déplace en fonction de l'inclinaison dans la couronne que forment les pièces internes avec la pièce externe. Son déplacement modifie la capacité que présente une pièce interne avec la surface de la pièce externe correspondante. It is also known from US patent 3906471 a monoaxial inclinometer based on the principle of a capacitive measurement. This inclinometer consists of a first cylindrical part inside which are housed four other parts, all concentric. A liquid with a high dielectric constant moves as a function of the inclination in the crown formed by the internal parts with the external part. Its movement changes the capacity of an internal part with the surface of the corresponding external part.

Il n'est pas possible avec un tel inclinomètre d'effectuer des mesures par rapport à plusieurs axes. It is not possible with such an inclinometer to make measurements with respect to several axes.

- La plupart de tous ces dispositifs connus actuellement ont les caractéristiques générales suivantes
- une plage de fonctionnement étroite : quelques dizaines de degrés dans une seule direction,
- un système d'asservissement électronique- mécanique du capteur d'ou une certaine sensibilité aux chocs et aux variations de condition climatique,
- des dimensions standards souvent trop importantes pour un bon nombre d'applications,
- pour les modèles les plus sensibles : un prix relativement élevé du capteur.
- Most of all these devices currently known have the following general characteristics
- a narrow operating range: a few tens of degrees in one direction,
- an electronic-mechanical servo system for the sensor or a certain sensitivity to shocks and variations in climatic conditions,
- standard dimensions often too large for a good number of applications,
- for the most sensitive models: a relatively high price for the sensor.

Ces caractéristiques les rendent souvent délicats à utiliser en de nombreuses aDplications. En effet, une bonne utilisation de ces capteurs suppose que l'on connaisse avec précision l'axe de l'angle à mesureur ou, s'il s'agit d'un dép 1 a cement, l'axe de déplacement.  These features often make them difficult to use in many applications. Indeed, a good use of these sensors supposes that one knows with precision the axis of the angle to measurer or, if it is a dep 1 a cement, the axis of displacement.

A partir du moment ou l'on contact ces axes, il s'agit alors d'orienter avec le plus de précision possible. l'axe sensible du capteur parallèlement à l'axe le long duquel doit être faite la mesure. From the moment we contact these axes, it is then a question of orienting as precisely as possible. the sensitive axis of the sensor parallel to the axis along which the measurement must be made.

Cet ajustement n'est pas toujours possible et dans le cas ou le capteur n'est pas parfaitement orienté, les mesures obtenues peuvent être entachées d'une erreur bien entendu néfaste. This adjustment is not always possible and in the case where the sensor is not perfectly oriented, the measurements obtained may be vitiated by an error, of course harmful.

L'objet de l'invention consiste donc en un dispositif de mesure d'angles d'inclinaison qui ne présente pas les inconvénients que présentent les dispositifs connus. The object of the invention therefore consists of a device for measuring angles of inclination which does not have the drawbacks which the known devices present.

Le dispositif de mesure objet de l'invention comporte l'ensemble des caractéristiques suivantes :
- une plage de fonctionnement élargie à son maximum : environ 1800 (+/- quelques degrés) dans toutes les directions de l'espace (selon 3 axes),
- une conception simple et qui procure en meme temps une grande solidité car ce dispositif est réalisé à partir d'un système mécanique simple. La résistance aux chocs n'est alors plus liée qu'd un problème de fabrication,
- une forme et une dimension du capteur modulable pouvant être adaptes aux exigences de chaque utilisateur sans nuire aux qualités de la mesure,
- dissociation entre la mécanique et l'électronique de traitement,
- un prix de revient de fabrication faible (particulièrement en ce qui concerne la partie mécanique permettant une utilisation en capteur "perdu").
The measuring device which is the subject of the invention comprises all of the following characteristics:
- an operating range widened to its maximum: around 1800 (+/- a few degrees) in all directions of space (along 3 axes),
- A simple design and which at the same time provides great strength because this device is made from a simple mechanical system. The impact resistance is then only linked to a manufacturing problem,
- a shape and a dimension of the modular sensor which can be adapted to the requirements of each user without harming the qualities of the measurement,
- dissociation between mechanics and processing electronics,
- a low manufacturing cost price (particularly with regard to the mechanical part allowing use in a "lost" sensor).

L'invention a plus particulièrement pour objet un dispositif de mesure d'angles d'inclinaison comportant un capteur et des moyens électroniques de mesure caractérisé en ce que les moyens électroniques de mesure comprennent
- des moyens de mesure de courants électriques et d'alimentation et en ce que le capteur comprend
un premier élément creux conducteur comportant au moins un plan de symétrie, cet élément entant divise au niveau de ce plan de symétrie en deux parties identiques, isolées électriquement entre elles, chaque partie entant reliée aux moyens de mesure de courants,
un deuxième élément conducteur centré à l'intérieur du premier élément et équidistant des différentes parties, Cet élément étant relié aux moyens d'alimentation, et
un liquide conducteur remplissant une partie du volume intérieur du premier élément de façon à être en contact permanent avec le deuxième élément.
The invention more particularly relates to a device for measuring angles of inclination comprising a sensor and electronic measuring means characterized in that the electronic measuring means comprise
- means for measuring electric currents and supply and in that the sensor comprises
a first hollow conductive element comprising at least one plane of symmetry, this element being divided at this plane of symmetry into two identical parts, electrically isolated from each other, each part being connected to the current measurement means,
a second conductive element centered inside the first element and equidistant from the different parts, this element being connected to the supply means, and
a conductive liquid filling part of the interior volume of the first element so as to be in permanent contact with the second element.

Selon unr caractéristique de l'invention le dispositif de mesure comporte des éléments d'isolation électrique qui permettent d'isoler les différentes parties constituant le premier élément. According to a characteristic of the invention, the measuring device comprises electrical insulation elements which make it possible to isolate the different parts constituting the first element.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la mesure du courant est réalisée à partir de moyens de connexior fixs sur chaque partie isolée, ces moyens de connexion permettent de connecter chaque partie isolée aux moyens de mesure. According to another characteristic of the invention, the measurement of the current is carried out using connection means fixed on each insulated part, these connection means make it possible to connect each insulated part to the measuring means.

Selon un exemple de réa lisat ion conforme à l'invention, le premier élément creux conducteur a une enveloppe intérieure de forme sphérique et le deuxième élément est de forme sphérique. According to an exemplary embodiment according to the invention, the first hollow conductive element has an inner envelope of spherical shape and the second element is of spherical shape.

Avantageusement les éléments d'isolation sont constitués de plaques isolantes découpées de manière à avoir une forme évidée correspondant sensiblement à celle du premier élément, l'une de ces plaques au moins comportant une patte dont l'extrémité maintint le deuxième élément et sur laquelle est situe un conducteur isole reliant cet élément aux moyens d'alimentation. Advantageously, the insulating elements consist of insulating plates cut so as to have a hollowed out shape corresponding substantially to that of the first element, at least one of these plates comprising a tab whose end holds the second element and on which is locates an insulated conductor connecting this element to the supply means.

Selon un autre exemple de réalisation conforme à l'invention, le premier élément creux conducteur a une enveloppe intérieure cylindrique fermée par des plaques isolantes en ses ext r émit ès e t le deuxième élément est constitué par un fil conducteur tendu entre les deux plaques isolantes extremes. According to another exemplary embodiment in accordance with the invention, the first hollow conductive element has a cylindrical inner envelope closed by insulating plates at its ends and the second element consists of a conductive wire stretched between the two extreme insulating plates .

Avantageusement les éléments d'isolation sont constitues de joints isolants de dimensions correspondant à celles des surfaces des sections de chacune des parties. Advantageously, the insulating elements consist of insulating joints of dimensions corresponding to those of the surfaces of the sections of each of the parts.

Selon une caractéristique de I'invcntion, les moyens de mesure de courant électrique comportent :
- des moyens de collection et de transposition qui reçoivent les courants de chaque partie identique du capteur tout en les maintenant au même potentiel et qui délivrent des tensions fonction des courants collectes,
- un detectcur qui reço i t les tensions des moyens de collection et de transposition et qui délivre au moins un signal proportionnel à l'amplitude desdites tensions et permettant la détermination de l'angle d'inclinaison correspondant. Ce détecteur délivre autant de signaux que le capteur comporte d'axes de mesure.
According to a characteristic of the invention, the means for measuring electric current comprise:
collection and transposition means which receive the currents from each identical part of the sensor while maintaining them at the same potential and which deliver voltages as a function of the collected currents,
- A detectcur which receives the voltages of the collection and transposition means and which delivers at least one signal proportional to the amplitude of said voltages and allowing the determination of the corresponding angle of inclination. This detector delivers as many signals as the sensor has measurement axes.

Ces moyens de mesure comportent en outre un filtre passe-bas en sortie du détecteur pour supprimer les composantes résiduelles du signal dont les fréquences sont harmoniques à celle de l'excitation en courant du deuxième élément conducteur. These measurement means further include a low-pass filter at the output of the detector to remove the residual components of the signal whose frequencies are harmonic with that of the current excitation of the second conductive element.

Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'alimentation comportent
- un générateur de courant délivrant un courant d'excitation électrique du deuxième élément conducteur,
- des moyens de commande comportant un oscillateur délivrant un signal périodique, un générateur de tension de référence délivrant une tension de réf é renc e, des moyens de calibrage recevant t e signal périodique e t la tension de rfrence pour délivrer un signal de commande du générateur de courant calibre en amplitude.
According to a characteristic of the invention, the supply means comprise
a current generator delivering an electric excitation current from the second conductive element,
control means comprising an oscillator delivering a periodic signal, a reference voltage generator delivering a reference voltage, calibration means receiving the periodic signal and the reference voltage for delivering a control signal from the generator current range in amplitude.

De façon avantageuse, le détecteur reçoit le signal périodique et délivre un signal proportionnel à l'amplitude de la partie des tensions issues des moyens de collection et de transposition qui sont en synchronisme avec le signal de commande. Advantageously, the detector receives the periodic signal and delivers a signal proportional to the amplitude of the part of the voltages from the collection and transposition means which are in synchronism with the control signal.

D'autres particularités et avantages appara5tront à la lecture de la description faite à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés qui représentent :
- la figure 1, le schéma d'un dispositif de mesure d'angles d'inclinaison selon l'état de la technique,
- la figure 2, le schéma d'un dispositif de mesure d'angles d'inclinaison conforme à la présente invention selon un premier mode de réalisation,
- la figure 3, le schéma de montage d'un exemple de réalisation pratique d'un capteur selon la figure 2,
- la figure 4, le schéma d'un capteur conforme à l'invention selon une variante de réalisation,
- la figure 5, le schéma d'un deuxième mode de réalisation du capteur 10 conforme à l'invention,
- la figure 6, le schéma d'un mode de réalisation particulier des moyens -électroniques de mesure selon l'invention,
- la figure 7, le schéma d'une réalisation particulière conforme à l'invention des moyens de détection et d'alimentation,
- la figure 8, le schéma d'une réalisation particulière des moyens de commande.
Other particularities and advantages will appear on reading the description given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings which represent:
FIG. 1, the diagram of a device for measuring tilt angles according to the state of the art,
FIG. 2, the diagram of a device for measuring tilt angles according to the present invention according to a first embodiment,
FIG. 3, the assembly diagram of a practical embodiment of a sensor according to FIG. 2,
FIG. 4, the diagram of a sensor according to the invention according to an alternative embodiment,
FIG. 5, the diagram of a second embodiment of the sensor 10 according to the invention,
FIG. 6, the diagram of a particular embodiment of the electronic measurement means according to the invention,
FIG. 7, the diagram of a particular embodiment in accordance with the invention of the detection and supply means,
- Figure 8, the diagram of a particular embodiment of the control means.

On a représenté sur la figure 2 un dispositif de mesure d'angles d'inclinaison conforme à l'invention. FIG. 2 shows a device for measuring tilt angles according to the invention.

Le dispositif comporte un capteur 10 et des moyens électroniques de mesure 50. Le capteur 10 représenté sur cette figure correspond à un premier mode de réalisation conforme à l'invention. The device comprises a sensor 10 and electronic measurement means 50. The sensor 10 shown in this figure corresponds to a first embodiment according to the invention.

Le capteur 10 selon ce mode de réalisation comporte un premier élément creux conducteur il ayant une enveloppe intérieure de forme sphérique et un deuxième élément conducteur 12 de forme sphérique tel qu'une bille. L'élément conducteur 12 est centré dans l'élément conducteur 11. The sensor 10 according to this embodiment comprises a first hollow conductive element it having an inner envelope of spherical shape and a second conductive element 12 of spherical shape such as a ball. The conductive element 12 is centered in the conductive element 11.

Ce capteur 10 admet autant de plans de symétrie désirés et permet en conséquence de réaliser selon le besoin un inclinomètre monoaxial ou multi axial.  This sensor 10 admits as many desired symmetry planes and consequently makes it possible to produce, as necessary, a monoaxial or multi-axial inclinometer.

Sur cette figure, on a représenté à titre d'exemple un capteur 10 du type monoaxial. In this figure, there is shown by way of example a sensor 10 of the monoaxial type.

A cette fin, le premier élément conducteur 11 est divisé en deux parties identiques 13, 14, chacune formant une demi-calotte sphérique dans ce mode de réalisation. Les deux parties 13 et 14 sont séparées par un élément d'isolation électrique 15 qui permet à la fois de réaliser l'isolation électrique entre les deux conducteurs 13, 14 et aussi le maintien au centre du deuxième élément conducteur 12 et son alimentation électrique. To this end, the first conductive element 11 is divided into two identical parts 13, 14, each forming a spherical half cap in this embodiment. The two parts 13 and 14 are separated by an electrical insulation element 15 which makes it possible both to achieve electrical insulation between the two conductors 13, 14 and also to maintain the center of the second conductive element 12 and its electrical supply.

Dans le cas où l'inclinomètre est du type multiaxial, l'élément conducteur 11 est divisé en autant de parties ontiques que nécessaire . Chaque partie est isolée électriquement par des éléments d'isolation tels que l'élément 15. Un seul de ces éléments 15 est toutefois suffisant pour maintenir en place l'élément central 12 et son alimentation. In the case where the inclinometer is of the multiaxial type, the conductive element 11 is divided into as many ontic parts as necessary. Each part is electrically insulated by insulating elements such as element 15. Only one of these elements 15 is however sufficient to keep the central element 12 and its power supply in place.

Des moyens de connexion tels qu'une borne électrique 16, 17, sont fixes sur chaque partie de l'élément conducteur 11 et permettent de mesurer un courant, ces bornes étant reliées aux moyens de mesure. Connection means such as an electrical terminal 16, 17, are fixed on each part of the conductive element 11 and make it possible to measure a current, these terminals being connected to the measuring means.

Un liquide conducteur 18 remplit une partie (généralement la moitié) du volume intérieur de l'élément conducteur 11 de façon à ce que l'élément 12 soit en contact permanent avec le liquide. A conductive liquid 18 fills part (generally half) of the interior volume of the conductive element 11 so that the element 12 is in permanent contact with the liquid.

La sphère centrale 12 est alimentée en courant par un générateur de courant 53 comme représente par exemple sur la figure 6. L'alimentation se fait par exemple au moyen d'un fil conducteur isolé 19 relie au générateur et à la sphère 12. The central sphere 12 is supplied with current by a current generator 53 as shown, for example in FIG. 6. The supply is made, for example, by means of an insulated conducting wire 19 connected to the generator and to the sphere 12.

Les deux calottes sphériques 13 et 14 sont maintenues à un Potentiel de valeur constante comme cela est décrit en référence à la figure 6. The two spherical caps 13 and 14 are maintained at a constant value potential as described with reference to FIG. 6.

Le courant injecté par la sphère 12 dans le liquide 18 se répartit sur les calottes au prorata de la surface des calottes baignées par le liquide résistif 18. The current injected by the sphere 12 into the liquid 18 is distributed over the caps in proportion to the surface of the caps bathed by the resistive liquid 18.

L'axe du capteur X,X' est défini comme la ligne joignant les deux sommets opposés des deux calottes. Le plan de séparation isolant ces deux calottes lui est alors perpendiculaire. The axis of the sensor X, X 'is defined as the line joining the two opposite vertices of the two caps. The separation plane isolating these two caps is then perpendicular to it.

Dans le cas où cet axe est horizontak, soit parallèle à la surface du liquide, chaque calotte est baignée symétriquement sur une même surface. Ces deux calottes 13, 14, recueillent alors une même intensité du courant : la moitié de celle injecte par la bille centrale 12. L'angle entre l'axe du capteur et la verticale est égal à Pi/r, ainsi l'inclinaison (donnée par rapport au plan horizontal) est nulle. In the case where this axis is horizontak, ie parallel to the surface of the liquid, each cap is bathed symmetrically on the same surface. These two caps 13, 14 then collect the same intensity of current: half of that injected by the central ball 12. The angle between the axis of the sensor and the vertical is equal to Pi / r, thus the inclination ( given with respect to the horizontal plane) is zero.

Dans les cas intermédiaires, du fait de la géométrie sphérique et du demi-remplissage de la caviste, la différence d'intensité des courants recueillis par les deux calottes est proportionnelle à l'angle entre l'axe du capteur X,X' et le plan horizontal, c'est-à-dire l'inclinaison, ceci indépendamment de toutes rotations autour de l'axe du capteur. In the intermediate cases, due to the spherical geometry and the semi-filling of the cellar, the difference in intensity of the currents collected by the two caps is proportional to the angle between the axis of the sensor X, X 'and the horizontal plane, that is to say the inclination, this independently of any rotations around the axis of the sensor.

L'inclinomètre est insensible à la valeur de la résistivité du liquide, en première approximation et dans des limites raisonnables, car la mesure est basee sur le principe d'une répartition du courant. The inclinometer is insensitive to the value of the resistivity of the liquid, as a first approximation and within reasonable limits, because the measurement is based on the principle of a distribution of the current.

Sur la figure 3 on a représente un schéma de montage d'un exemple de réalisation pratique du capteur. Selon cet exemple pratique l'élément creux 11 de forme -sphérique est obtenu en usinant deux demisphères (à titre d'exemple d'un diamètre régal à 1000 mm) avec une grande précision dans un bloc de cuivre massif ou de tout autre matériau conducteur. L'état de surface des deux surfaces intérieures a ete travaille de façon à éliminer tout défaut pouvant introduire une erreur sur les surfaces baignées par le liquide, donc une déviation des mesures par la suite. In Figure 3 there is shown a circuit diagram of a practical embodiment of the sensor. According to this practical example the hollow element 11 of spherical shape is obtained by machining two half-spheres (for example with a diameter equal to 1000 mm) with great precision in a block of solid copper or any other conductive material . The surface condition of the two interior surfaces has been worked so as to eliminate any defect which could introduce an error on the surfaces bathed by the liquid, therefore a deviation of the measurements thereafter.

Les blocs 23 et 24 contenant les demi-sphères 13, 14, ont été percés et taraudés de façon à pouvoir être assembles l'un contre l'autre au moyen de vis en un matériau non conducteur tel que du nylon, car l'utilisation de vis en materiau non conducteur empoche tout contact électrique direct et indésirable entre les deux demi-sphères.  The blocks 23 and 24 containing the half-spheres 13, 14, were drilled and tapped so as to be able to be assembled one against the other by means of screws made of a non-conductive material such as nylon, because the use of screws made of non-conductive material prevents any direct and undesirable electrical contact between the two hemispheres.

On pratique au centre géométrique de chacune des demi-spheres ainsi réalisées un petit orifice 26 fileté de faible diamètre, par exemple 3 mm. Cet orifice permet par L9 jite l'introduction du liquide resistif à l'intérieur de la caviste sphérique ; l'autre orifice permet de rééquilibrer l'état de surface des demi-sphères.  A small threaded orifice 26 of small diameter, for example 3 mm, is practiced at the geometric center of each of the half-spheres thus produced. This orifice allows by L9 jite the introduction of the resistive liquid inside the spherical cellar; the other orifice makes it possible to rebalance the surface condition of the hemispheres.

Avantageusement, l'élément d'isolation 15 est réalisé à partir d'une plaque 25 qui permet à la fois d'isoler les blocs 24 et 23 et de maintenir la bille 12 au centre de la sphère formée par les deux demi-spheres 13, 14, usinées dans ces blocs. Cette plaque pressente donc une surface isolante au moins égale aux surfaces en regard des deux demi-blocs 23 et 24 et d'épaisseur la plus faible possible. Cette plaque d'isolation a eté réalisée à titre d'exemple à partir d'une plaque en résine-fibre de verre de faible épaisseur (1 mm) telle que les plaques utilisées pour réaliser les circuits imprimes. Advantageously, the insulating element 15 is produced from a plate 25 which makes it possible both to isolate the blocks 24 and 23 and to maintain the ball 12 at the center of the sphere formed by the two half-spheres 13 , 14, machined in these blocks. This pressing plate therefore has an insulating surface at least equal to the facing surfaces of the two half-blocks 23 and 24 and of the smallest possible thickness. This insulation plate was produced by way of example from a resin-fiberglass plate of small thickness (1 mm) such as the plates used to make the printed circuits.

Cette réalisation présente l'avantage, en utilisant les caractéristiques de cette plaque, de pouvoir amener par dépit une ligne conductrice 19 de faible épaisseur jusqu'au centre de la sphère. Cette ligne 19 est isolée par la suite au moyen d'un léger film de résine polyester passe au pinceau. This embodiment has the advantage, using the characteristics of this plate, of being able to bring in spite of a conductive line 19 of small thickness to the center of the sphere. This line 19 is subsequently isolated by means of a light film of polyester resin passed with a brush.

La plaque 25 est prédécoupée aux dimensions exactes des deux blocs en cuivre (ou en tout autre matériau conducteur) et est partiellement évidée sur une surface correspondant à la projection de la sphère 11 sur son plus grand diamètre. Seule n'est pas découpée une petite bande 29 (de largeur 3 mm environ) passant par le centre de la surface. The plate 25 is precut to the exact dimensions of the two blocks of copper (or any other conductive material) and is partially hollowed out on a surface corresponding to the projection of the sphere 11 over its largest diameter. Only a small strip 29 (about 3 mm wide) passing through the center of the surface is not cut.

Par traitement chimique, selon la méthode utilisée classiquement pour réaliser les circuits imprimés, un dépit de cuivre ou de tout autre matériau conducteur (de largeur environ 1,5 mm) est réalisé. sur la plaque depuis une de ses bordures extérieures jusqu'à son centre, la ligne 19 se trouvant précisément sur la bande 29. By chemical treatment, according to the method conventionally used to make printed circuits, a spite of copper or any other conductive material (of width approximately 1.5 mm) is produced. on the plate from one of its outer edges to its center, the line 19 being precisely on the strip 29.

On pratique sur la plaque, avant de procéder à son évidement, un trou de diamètre égal à celui de la bille 12 qui doit être implantée. Le contact entre la bordure du trou et le ruban de cuivre dépose précédemment est étamé. La bille peut alors venir prendre sa place dans le trou. Elle est soudée au ruban de cuivre par de la soudure étain. Is practiced on the plate, before proceeding to its recess, a hole of diameter equal to that of the ball 12 which must be implanted. The contact between the edge of the hole and the copper tape previously removed is tinned. The ball can then come to take its place in the hole. It is soldered to the copper tape by tin solder.

Après avoir réalisé la pièce isolante 25 munie de sa bille 12, les différents éléments du capteur peuvent être assemblés. L'étanchéité du capteur est réalisée par exemple en enduisant les deux faces de la pièce 25 en contact avec les deux demi-sphères, de mastic silicone. After having produced the insulating part 25 provided with its ball 12, the various elements of the sensor can be assembled. The sensor is sealed for example by coating the two faces of the part 25 in contact with the two hemispheres with silicone sealant.

La solution résistive est introduite dans la sphère assemblée par exemple au moyen d'une seringue à travers l'un des orifices 26 prévu à cet effet. Le volume nécessaire au remplis5age du capteur correspond dans cet exemple de réalisation très exactement au demi-volume intérieur du capteur après assemblage. The resistive solution is introduced into the assembled sphere, for example by means of a syringe through one of the orifices 26 provided for this purpose. The volume necessary for filling the sensor corresponds in this embodiment very exactly to the interior half volume of the sensor after assembly.

A titre d'exemple, la solution résistive est obtenue par dilution de chlorure de cuivre Il dans de l'eau désionisée. La concentration de la solution est directement fonction du choix de résistivité désirée.  By way of example, the resistive solution is obtained by diluting copper chloride II in deionized water. The concentration of the solution is a direct function of the choice of resistivity desired.

En fait, dans le principe même du fonctionnement du capteur, La résistivité de la solution n'a pas d'importance. On la choisit simplement dans la gamme de fonctionnement optimum de l'électronique de détection du signal (afin d'obtenir une résistance globale entre la bille centrale et les deux hémisphères réunis de l'ordre de 500# à 1 k #, par exemple). In fact, in the very principle of the operation of the sensor, the resistivity of the solution does not matter. It is simply chosen from the optimum operating range of the signal detection electronics (in order to obtain an overall resistance between the central ball and the two hemispheres together of the order of 500 # to 1 k #, for example) .

De façon avantageuse, pour éviter les phénomènes d'électrolyse pouvant intervenir entre les hémisphères et la solution, on choisit un sel issu du même métal que celui utilisé dans la fabrication des deux blocs (ainsi si l'3n utilise du cuivre on prendra un sel à base de cuivre : CuCl ). Advantageously, to avoid the electrolysis phenomena that can occur between the hemispheres and the solution, we choose a salt from the same metal as that used in the manufacture of the two blocks (so if the 3n uses copper we will take a salt based on copper: CuCl).

2
On a représenté sur la figure 4 le schéma d'un capteur 10 conforme à l'invention selon une variante de réalisation. Cette variante correspond en fait à la réalisation d'un capteur multiaxial suivant le mode de réalisation décrit à propos de la figure 3.
2
FIG. 4 shows the diagram of a sensor 10 according to the invention according to an alternative embodiment. This variant in fact corresponds to the production of a multiaxial sensor according to the embodiment described with reference to FIG. 3.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2 et dans l'exemple pratique de réalisation de la figure 3, les capteurs sont du type monoaxial. L'angle mesure est l'angle entre l'axe du capteur et le plan horizontal.In the embodiment shown in Figure 2 and in the practical example of Figure 3, the sensors are of the monoaxial type. The measurement angle is the angle between the axis of the sensor and the horizontal plane.

Suffisant pour certaines applications, un tel dispositif ne permet pas de déterminer complètement la direction que prend la verticale dans un repère lie au solide sur lequel est fixe le capteur. Sufficient for certain applications, such a device does not make it possible to completely determine the direction that the vertical takes in a reference linked to the solid on which the sensor is fixed.

Un inclinomètre à deux axes orthogonaux permet à une ambiguïté prés de résoudre le problème, en effet aux deux angles ainsi mesurés correspondent deux canes (orientes) respectivement suivant les deux axes du capteur. Sauf cas particulier, deux solutions sont possibles pour la direction de la verticale : elles correspondent au deux génératrices formées par l'intersection des deux cônes. Lorsque une donnée annexe permet de lever cette ambiguïté, un tel dispositif à deux axes est suffisant, sinon il faut envisager un troisième dispositif Inclinomètre à trois axes orthogonaux dit "Inclinomètre triaxial". An inclinometer with two orthogonal axes allows an ambiguity to solve the problem, in fact the two angles thus measured correspond to two canes (orient) respectively along the two axes of the sensor. Except in special cases, two solutions are possible for the direction of the vertical: they correspond to the two generatrices formed by the intersection of the two cones. When an additional item of data makes it possible to remove this ambiguity, such a two-axis device is sufficient, otherwise a third inclinometer device with three orthogonal axes, called "triaxial inclinometer", must be considered.

Le principe de base du capteur selon l'invention s'étend facilement à des configurations multiaxiales. Pour cela on procède à une coupure en autant de blocs que désiré, et à une séparation des blocs deux à deux par une barrière électriquement isolante (laissant libre la cavité centrale), la sphère conductrice. 11 suivant le plan perpendiculaire de chaque axe contenant le centre de la sphère 12. The basic principle of the sensor according to the invention easily extends to multiaxial configurations. For this we proceed to a cut into as many blocks as desired, and a separation of the blocks two by two by an electrically insulating barrier (leaving the central cavity free), the conductive sphere. 11 along the perpendicular plane of each axis containing the center of the sphere 12.

Ainsi pour une configuration à deux axes orthogonaux, la sphère est subdivisée en quatre portions égales suivant deux méridiens. De même pour trois axes orthogonaux, on obtient huit portions sphériques correspondant à une découpe suivant deux méridiens - et l'équateur tel que représente sur la figure 4. Thus for a configuration with two orthogonal axes, the sphere is subdivided into four equal portions along two meridians. Similarly for three orthogonal axes, we obtain eight spherical portions corresponding to a cut along two meridians - and the equator as shown in Figure 4.

Le courant recueilli par chaque portion provenant de la bille centrale est proportionnel à la surface baignée par le liquide qui remplit généralement la moitié de la cavité, ceci lorsque les potentiels électriques des portions sphériques sont indépendamment maintenus à une même valeur. The current collected by each portion from the central ball is proportional to the surface bathed by the liquid which generally fills half of the cavity, this when the electrical potentials of the spherical portions are independently maintained at the same value.

La figure 4 correspond donc à la réalisation d'un capteur comportant 8 pièces 251 isolées électriquement telles que les pièces 231, 232 sur chacune desquelles est fixée une borne 161, 162
capteur comporte par conséquent trois axes de mesures.
Figure 4 therefore corresponds to the embodiment of a sensor comprising 8 parts 251 electrically isolated such as parts 231, 232 on each of which is fixed a terminal 161, 162
sensor therefore has three axes of measurement.

La figure 5 correspond à un deuxième mode de réalisation d'un capteur conformément à l'invention. FIG. 5 corresponds to a second embodiment of a sensor according to the invention.

Selon ce mode de réalisation, le capteur 10 comporte un premier élément conducteur 31 constitue par un cylindre creux et le deuxième élément conducteur 32 est constitue d'un fil de faible diamètre tendu suivant l'axe longitudinal du cylindre. Le cylindre 31 est ferme en ses deux extrémités par des plaques circulaires isolantes 36, 37 permettant à la fois de fermer hermétiquement le cylindre et de maintenir tendu le fil conducteur 32.According to this embodiment, the sensor 10 comprises a first conductive element 31 constituted by a hollow cylinder and the second conductive element 32 is constituted by a wire of small diameter stretched along the longitudinal axis of the cylinder. The cylinder 31 is closed at its two ends by circular insulating plates 36, 37 enabling both to close the cylinder hermetically and to keep the conductive wire 32 tight.

La caviste cylindrique ainsi constituée est à demi-remplie d'un liquide rçsistif 18. The cylindrical cellar thus formed is half-filled with a resistive liquid 18.

Conformément à l'invention, le premier élément conducteur, c'es±à-dire le cylindre 31, est constitue de deux parties identiques constituant des demi-enveloppes cylindriques 33, 34 (ce mode de réalisation ne permet qu'un fonctionnement monoaxial). According to the invention, the first conductive element, ie ± the cylinder 31, is made up of two identical parts constituting cylindrical half-envelopes 33, 34 (this embodiment only allows monoaxial operation) .

Ces enveloppes cylindriques sont à la fois jointes mécaniquement et séparées électriquement par un élément d'isolation électrique 35. La fonction de maintien suivant l'axe central de l'élément 32 est assurée par exemple par les deux plaques extrêmes 36 et 37.These cylindrical envelopes are both mechanically joined and electrically separated by an electrical insulation element 35. The holding function along the central axis of the element 32 is provided for example by the two end plates 36 and 37.

L'alimentation de ce fil conducteur 32 est faite par les moyens d'alimentation par l'intermédiaire de moyens de connexion (non représentés). Une borne 38, respectivement 39 est fixée sur la demi-enveloPpe 33, respectivement 34. Ces bornes permettent de relier électriquement les demi-envelopPes aux moyens de mesure.The supply of this conductive wire 32 is made by the supply means via connection means (not shown). A terminal 38, respectively 39 is fixed on the half-envelope 33, respectively 34. These terminals make it possible to electrically connect the half-envelopes to the measurement means.

La figure 6 représente le schéma de réslisation des moyens lectroniques de mesure 50 selon l'invention pour un capteur monoaxial, le capteur 10 ayant ete représente sur cette figure très schématiquement. FIG. 6 represents the diagram of resolution of the electronic measurement means 50 according to the invention for a monoaxial sensor, the sensor 10 having been shown in this figure very schematically.

Les moyens 50 comportent des moyens de mesure de courants 51 et des moyens d'alimentation 52. Les moyens 52 comportent un générateur de courant 53 et des moyens de commande 54 permettant de commander l'excitation en courant du capteur 10 et éventuellement de synchroniser la détection des courants mesurés il et i2 pris sur les bornes qui sont fixées au capteur. The means 50 comprise means for measuring currents 51 and supply means 52. The means 52 comprise a current generator 53 and control means 54 making it possible to control the current excitation of the sensor 10 and possibly to synchronize the detection of the currents measured il and i2 taken from the terminals which are fixed to the sensor.

Les moyens de commande 54 comportent des moyens de calibrage tels qu'un portier de calibrage 540, un oscillateur 541 et un générateur de tension de référence 542 agissant sur le portier de calibrage 540 pour que ce dernier, qui est a liment é par l'oscillateur 541 délivre un signal périodique tel qu'un signal carre calibre en amplitude Hc et proportionncl à la tension de référence Vref. The control means 54 include calibration means such as a calibration gatekeeper 540, an oscillator 541 and a reference voltage generator 542 acting on the calibration gatekeeper 540 so that the latter, which is powered by the oscillator 541 delivers a periodic signal such as a square signal calibrated in amplitude Hc and proportional to the reference voltage Vref.

Le générateur délivre alors un courant i
o
Les moyens de détection 51 comportent un collecteur transposeur 510 qui reçoit les courants il et i2 tels que i =(1/2+#)io et i =(1/2--)io, α étant l'angle 1 # o 2 # o d'inclinaison de l'axe du capteur XX' par rapport au plan horizontal. Ce circuit 510 convertit ces courants en deux tensions El et E2 de polarité inverse tel que E1=RT.io α/#, E2=RT#io (- #)/# , RT étant une
o To T résistance interne du circuit permettant d'effectuer la
conversion courant-tension.
The generator then delivers a current i
o
The detection means 51 comprise a transposing collector 510 which receives the currents il and i2 such that i = (1/2 + #) io and i = (1/2 -) io, α being the angle 1 # o 2 # o of inclination of the axis of the sensor XX 'relative to the horizontal plane. This circuit 510 converts these currents into two voltages El and E2 of reverse polarity such that E1 = RT.io α / #, E2 = RT # io (- #) / #, RT being a
o To T internal resistance of the circuit enabling the
current-voltage conversion.

Les moyens 51 comportent éga lemen t un détecteur 511 suivi d'un filtre passe-bas 512. Le détecteur reçoit les deux tensions de polarité inverse
El, E2 et est de préférence synchronise par le signal 5V de l'oscillateur 541. Le filtre passe-bas 512 opère après la détection synchrone. Le détecteur 511 délivre en sortie un signal proportionnel à l'amplitude de la différence des tensions E et E . Lorsque le détecteur
1 2 est synchrone les perturbations en amplitude sont en outre fortement atténuées. Le filtre passe-bas permet ensuite d'éliminer les composantes résiduelles du signal de sortie du détecteur, de fréquences voisines et supérieures à la fréquence de l'excitation. Le signal de sortie du filtre passe-bas est proportionnel à l'angle . La sortie de ce filtre 512 est reliée à des moyens d'adaptation 513 en gain et en impédance permettant de relier par une connexion S le dispositif de l'invention à des moyens de lecture.
The means 51 also include a detector 511 followed by a low-pass filter 512. The detector receives the two voltages of reverse polarity
E1, E2 and is preferably synchronized by the 5V signal from the oscillator 541. The low-pass filter 512 operates after the synchronous detection. The detector 511 delivers at output a signal proportional to the amplitude of the difference of the voltages E and E. When the detector
1 2 is synchronous the amplitude disturbances are also greatly attenuated. The low-pass filter then makes it possible to eliminate the residual components of the output signal of the detector, of frequencies close to and greater than the frequency of the excitation. The output signal of the low pass filter is proportional to the angle. The output of this filter 512 is connected to adaptation means 513 in gain and in impedance making it possible to connect by a connection S the device of the invention to reading means.

Le générateur 53 permet d'injecter un courant calibre dans l'électrolyte 18 du capteur au niveau de la bille 12 ou du fil 32. Le circuit de mesure 51 permet de recueillir pour chacune des deux parties 13, 14 (ou 33, 34) les courants i et i correspondants en 1 2 les maintenant à un même potentiel électrique sans interconnexion réelle entre les deux parties. Le traitement de la différence des deux courants permet comme décrit précédemment la mesure de l'angle d'inclinaison du capteur. The generator 53 makes it possible to inject a calibrated current into the electrolyte 18 of the sensor at the level of the ball 12 or of the wire 32. The measurement circuit 51 makes it possible to collect for each of the two parts 13, 14 (or 33, 34) the corresponding currents i and i in 1 2 maintaining them at the same electrical potential without any real interconnection between the two parts. The processing of the difference of the two currents allows, as described above, the measurement of the angle of inclination of the sensor.

A titre de remarque, la connexion du portier de calibrage au collecteur-transposeur représentée sur la figure 6 permet de soustraire un courant régal à une partie du courant d'excitation de façon à augmenter la dynamique des tensions E , E dans la ga de tension d'entrée. On a pris à titre d'exemple les valeurs suivantes :
R9 = R15 = 3,01 K Q
R10 = R11 = 2,05 K#
R14 = 464
R20 = 20,5 KIL , R21 = R22 = 51,1 KR
C5 = C9 = 4,7 pF
C6 = 1 rF, C11 = 22 pF
La haute résolution du dispositif est donne par une détection synchrone et une analyse différentielle. Le détecteur 511 utilisé comporte quatre interrupteurs analogiques I montes en anneau (par exemple du type 4016).
By way of remark, the connection of the calibration gatekeeper to the collector-transposer shown in FIG. 6 makes it possible to subtract a regal current from a part of the excitation current so as to increase the dynamics of the voltages E, E in the voltage ga entry. The following values were taken as an example:
R9 = R15 = 3.01 KQ
R10 = R11 = 2.05 K #
R14 = 464
R20 = 20.5 KIL, R21 = R22 = 51.1 KR
C5 = C9 = 4.7 pF
C6 = 1 rF, C11 = 22 pF
The high resolution of the device is given by synchronous detection and differential analysis. The detector 511 used comprises four analog switches I mounted in a ring (for example of the type 4016).

A titre d'exemple on a pris les valeurs suivantes pour les différents éléments constituant ce détecteur
R12 = R13 = 511 #
R7 = R8 = 20,5 k#
R16 = R17 = R19 = R18 = 51,1 k#
C10 = 10 nF
C7 = C8 = 220 pF
Le filtre passe-bas 512 élimine apres détection synchrone les résidus à la fréquence de l'oscillateur et détermine la bande passante du signal disponible en sorties du dispositif. un montage du type filtre du second ordre à partir d'un amplificateur différentiel a été utilisé. A titre d'exemple, on a pris les valeurs suivantes pour les différents éléments constituant ce filtre :
R23 = 100 K Q
R26 = R25 = R24 = 46,4 #
C13 = C14 = 220 nF
C12 = 1nF
Sur la figure 8 on a représente de façon tres détaillée un exemple de réalisation des moyens de commande 54.
By way of example, the following values have been taken for the various elements constituting this detector
R12 = R13 = 511 #
R7 = R8 = 20.5 k #
R16 = R17 = R19 = R18 = 51.1 k #
C10 = 10 nF
C7 = C8 = 220 pF
The low-pass filter 512 eliminates after synchronous detection the residues at the frequency of the oscillator and determines the bandwidth of the signal available at the outputs of the device. a second order filter type assembly from a differential amplifier was used. For example, the following values have been taken for the various elements constituting this filter:
R23 = 100 KQ
R26 = R25 = R24 = 46.4 #
C13 = C14 = 220 nF
C12 = 1nF
In FIG. 8, an exemplary embodiment of the control means 54 is shown in very detail.

L'oscillater 541 permet d'avoir un signal carré d'une fréquence stable, basse fréquence (pratiquement 100 Hz à 10 KHz) avec un rapport cyclique de 50% afin de respecter la symétrie temporelle du signal. Oscillating 541 makes it possible to have a square signal of a stable frequency, low frequency (practically 100 Hz to 10 KHz) with a duty cycle of 50% in order to respect the temporal symmetry of the signal.

A titre d'exemple, on a pris les valeurs suivantes pour les éléments constituant l'oscillateur :
R37 = R38 = 100 K St
R39 = 14,7 k#, R41 = 10 M#, R42 = 46,4 k#
R40 = 205 # C20 = 22 nF
Le générateur de tension de référence 542 conditionne la calibration du signal carré d'excitation et peut, si besoin est, servir également à créer des tensions fixes de décalage dans le cas ou on utilise une tension d'alimentation monotension du dispositif. A titre d'exemple on a pris les valeurs- suivantes pour les éléments constituant ce générateur :
R43 = R45 = 51,1 K Q
R44 = 24,9 k#, R46 = 12,1 k#
P3 = 47 K C22 = 220 nF
C21 = 10 Z1 : élément de tension de référence de 2,5 V, de référence commerciale par exemple LM336.
As an example, the following values have been taken for the elements constituting the oscillator:
R37 = R38 = 100 K St
R39 = 14.7 k #, R41 = 10 M #, R42 = 46.4 k #
R40 = 205 # C20 = 22 nF
The reference voltage generator 542 conditions the calibration of the square excitation signal and can, if necessary, also be used to create fixed offset voltages in the case where a single-voltage supply voltage of the device is used. As an example, we took the following values for the elements making up this generator:
R43 = R45 = 51.1 KQ
R44 = 24.9k #, R46 = 12.1k #
P3 = 47 K C22 = 220 nF
C21 = 10 Z1: 2.5 V reference voltage element, commercial reference for example LM336.

Le portier de calibrage 540 est basé sur le même principe (quatre interrupteurs montes en anneau) que le détecteur synchrone et réalise une fonction d'inversion synchrone au signal d'excitation, de la tension de référence selon un gain désiré.  The calibration gatekeeper 540 is based on the same principle (four switches mounted in a ring) as the synchronous detector and performs a synchronous inversion function on the excitation signal, of the reference voltage according to a desired gain.

A titre d'exemple on a pris les valeurs suivantes pour les éléments constituant ce portier :
R49 = R52 = 10 k#
R50 = R51 = 51,1 k#
C23 = 1 nF
R47 = R48 = 20,5 K Q
Les amplificateurs différentiels utilisés dans les différentes fonctions sont des fonctions intégrées classiques d'amplificateurs opérationnels tels que les amplificateurs portant la référence LF347.
By way of example, the following values have been taken for the elements constituting this gatekeeper:
R49 = R52 = 10k #
R50 = R51 = 51.1 k #
C23 = 1 nF
R47 = R48 = 20.5 KQ
The differential amplifiers used in the various functions are conventional integrated functions of operational amplifiers such as the amplifiers marked LF347.

L'électronique de traitement est peu différente (dans son principe) dans le cas multiaxial de celle décrite précédemment dans le cas du capteur monoaxial. Les parties décrites concernant le signal d'excitation injecte au niveau de la bille centrale, sont sans modification. The processing electronics are little different (in principle) in the multiaxial case from that described previously in the case of the monoaxial sensor. The parts described concerning the excitation signal injected at the level of the central ball, are without modification.

Les courants correspondants de chacune des portions (sur 8 fils de liaison pour la configuration triaxiale) sont transposées en tensions tout en maintenant les potentiels des portions à une même valeur, en utilisant par exemple comme précédemment des amplificateurs différentiels (autant que de portions) montes en asservissement de tension d'entrée. Il sera alors possible par simple sommation des tensions (par six groupes de quatre pour la configuration triaxiale) de reconstituer le cas de deux hémisphères opposés (trois couples de signaux). The corresponding currents of each of the portions (on 8 connecting wires for the triaxial configuration) are transposed into voltages while maintaining the potentials of the portions at the same value, using for example as previously mounted differential amplifiers (as many as portions) in input voltage control. It will then be possible by simple summation of the tensions (by six groups of four for the triaxial configuration) to reconstruct the case of two opposite hemispheres (three pairs of signals).

Des canaux identiques, comprenant comme à l'exemple du capteur monoaxial une détection éventuellement synchrone et un étage de filtrage, traitent de manière parallèle chaque couple de signaux disponible après sommation correspondant à chaque axe (soit 3 canaux de mesure pour le triaxial). Identical channels, comprising, as in the example of the monoaxial sensor, possibly synchronous detection and a filtering stage, process in parallel each pair of signals available after summation corresponding to each axis (ie 3 measurement channels for the triaxial).

Il est également possible de réaliser un mixage entre les intensités des courants recueillis à partir de portions sphériques quelconques d'une même "sphere-sensible" autrement dit d'un même capteur ou par extension à plusieurs "sphères-sensibles", c'est-à- dire à plusieurs capteurs.  It is also possible to carry out a mixing between the intensities of the currents collected from any spherical portions of the same "sensitive sphere" in other words from the same sensor or by extension to several "sensitive spheres", that is to say that is to say to several sensors.

On citera par exemple le cas simple de deux configurations moncaA ales traitées par une même électronique, similaire à celle correspondante à une configuration à deux axes, mais effectuant une soustraction des tensions images au niveau du "collecteur transposeur") (on se référera par exemple au schéma de la figure 6). We will cite for example the simple case of two moncaA ales configurations processed by the same electronics, similar to that corresponding to a two-axis configuration, but performing a subtraction of the image voltages at the level of the "transposing collector") (we will refer for example in the diagram of figure 6).

Le dispositif ainsi forme permet, de manière aisée et au bénéfice d'une résolution optimale, d'effectuer de I'inclinometrie différentielle. The device thus formed allows, easily and for the benefit of an optimal resolution, to perform differential inclinometry.

Le dispositif objet de l'invention présente donc les avantages suivants. The device which is the subject of the invention therefore has the following advantages.

- la partie sensible du capteur ne fait intervenir aucune pièce mécanique mobile. Sa conception est simple (essentietlement quelques constituants solides et un liquide). Ceci lui garantit les qualités de robustesse, facilite de fabrication (emboutissage des deux dem;-sphères) et d'une bonne tenue à long terme ;
- le capteur pour un axe sensible permet une dynamique de mesure pratiquement totale, elle avoisine les 180 (les zones non linéaires aux bornes de la dynamique, liées à la présence des éléments d'isolation, peuvent être inférieures au degré). La mesure est fiable quelle que soit la rotation autour de l'axe sensible. Ce dispositif permet d'obtenir des mesures sur les 1800 avec 3600 de liberté ;
- la consommation de courant de l'ensemble du dispositif (partie capteur + électronique) reste faible (25 mA pour le prototype monoaxial réalisé). La consommation peut en fait être inférieure à 5 mA pour un capteur monoaxial et de l'ordre de 10 mA pour un capteur triaxial par l'utilisation de composants actifs à faible consommation.
- the sensitive part of the sensor does not involve any moving mechanical part. Its design is simple (essentially a few solid constituents and a liquid). This guarantees the qualities of robustness, ease of manufacture (stamping of the two dem; -spheres) and good long-term resistance;
- the sensor for a sensitive axis allows a practically total measurement dynamic, it is around 180 (the non-linear zones at the limits of the dynamic, linked to the presence of the insulation elements, can be less than the degree). The measurement is reliable whatever the rotation around the sensitive axis. This device makes it possible to obtain measurements on the 1,800 with 3,600 of freedom;
- the current consumption of the entire device (sensor part + electronics) remains low (25 mA for the monoaxial prototype produced). The consumption can in fact be less than 5 mA for a monoaxial sensor and of the order of 10 mA for a triaxial sensor by the use of active components with low consumption.

Claims (11)

REVENDICATIOASREVENDICATIOAS 1. Dispositif de mesure d'angles d'inclinaison comportant un capteur (10) et des moyens électroniques de mesure (50) caractérisé en ce que les moyens électroniques de mesure (50) comprennent 1. Device for measuring tilt angles comprising a sensor (10) and electronic measuring means (50) characterized in that the electronic measuring means (50) comprise - des moyens de mesure de courants électriques (51) et d'alimentation (52) et en ce que le capteur comprend - means for measuring electric currents (51) and supply (52) and in that the sensor comprises un premier élément creux conducteur (11, 31) comportant au moins un plan de symétrie, cet élément étant divise au niveau de ce plan de symétrie en deux parties identiques, isolées électriquement entre elles, chaque partie entant reliée aux moyens de mesure de courants (50), a first hollow conductive element (11, 31) comprising at least one plane of symmetry, this element being divided at the level of this plane of symmetry into two identical parts, electrically isolated from each other, each part being connected to the current measurement means ( 50), un deuxième élément conducteur (12, 32) centré à l'intérieur du premier élément (11, 31) et équidistant des différentes parties, cet élément étant relie aux moyens d'alimentation (52), et a second conductive element (12, 32) centered inside the first element (11, 31) and equidistant from the different parts, this element being connected to the supply means (52), and un liquide conducteur (18) remplissant une partie du volume intérieur du premier élément de façon à être en contact permanent avec le deuxième élément.  a conductive liquid (18) filling part of the interior volume of the first element so as to be in permanent contact with the second element. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérise en ce qu'il comporte des éléments d'isolation (15, 35) électrique qui permettent d'isoler les différentes parties constituant le premier élément.  2. Measuring device according to claim 1, characterized in that it comprises electrical insulation elements (15, 35) which make it possible to isolate the different parts constituting the first element. 3. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que sur chaque partie isolée sont fixés des moyens de connexion (16, 17) permettant de relier chaque partie isolée aux moyens de mesure. 3. Measuring device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that on each insulated part are fixed connection means (16, 17) for connecting each insulated part to the measuring means. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications là 3, caractérisé en ce que le premier élément t11) creux conducteur a une enveloppe intérieure de forme sphér que et en ce que le deuxième élément (12) est de forme sphérique. 4. Device according to any one of claims there 3, characterized in that the first element t11) hollow conductor has an inner envelope of spherical shape and that the second element (12) is of spherical shape. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments d'isolation (15) 5. Device according to claim 4, characterized in that the insulation elements (15) sont constitues de plaques isolantes (25) découpées de marnière à avoir une forme évidée correspondant sensiblement à celle du premier élément (11), l'une de ces plaques au moins comportant une patte (29) dont l'extrémité maintient le deuxième élément (12) et sur laquelle est situé un conducteur isolé (19) reliant cet élément aux moyens d'alimentation (52). consist of insulating plates (25) cut out of a hinge to have a hollowed out shape corresponding substantially to that of the first element (11), at least one of these plates comprising a tab (29) the end of which holds the second element ( 12) and on which is located an insulated conductor (19) connecting this element to the supply means (52). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier élément creux conducteur (31) a une enveloppe intérieure cylindrique fermée par des plaques isolantes (37, 36) en ses extrémités et en ce que le deuxième élément (32) est constitué par un fil conducteur tendu entre les deux plaques isolantes extrêmes (37, 36). 6. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first hollow conductive element (31) has a cylindrical inner envelope closed by insulating plates (37, 36) at its ends and in that the second element (32) consists of a conductive wire stretched between the two extreme insulating plates (37, 36). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérise en ce que les éléments d'isolation (35) sont constitués de joints isolants de dimensions correspondant à celles des surfaces des sections de chacune des parties. 7. Device according to claim 6, characterized in that the insulation elements (35) consist of insulating joints of dimensions corresponding to those of the surfaces of the sections of each of the parts. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérise en ce que les moyens de mesure de courant électrique (51) comportent 8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the means for measuring electric current (51) comprise - des moyens de collection et de transposition (510) qui reçoivent les courants (i , i ) - means of collection and transposition (510) which receive the currents (i, i) 1 2 de chaque partie identique du capteur tout en les maintenant au même potentiel et qui délivrent des tensions (El, E2) fonctions des courants collectés, 1 2 of each identical part of the sensor while maintaining them at the same potential and which deliver voltages (El, E2) which are functions of the collected currents, - un détecteur (511) qui reçoit les tensions (El, E2) des moyens de collection et de transposition (510) et qui délivre au moins un signal proportionnel à l'amplitude desdites tensions et permettant la détermination de l'angle ''incLinaison correspondant. - a detector (511) which receives the voltages (El, E2) of the collection and transposition means (510) and which delivers at least one signal proportional to the amplitude of said voltages and allowing the determination of the angle '' inclination corresponding. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure de courant électrique (51) comportent en outre un filtre passe-bas (512) en sortie du détecteur (511) pour supprimer la composantes résiduelles du signal dont les fréquences sont harmoniques à celle de L'excitation en courant du deuxième élément conducteur. 9. Device according to claim 8, characterized in that the means for measuring electric current (51) further comprises a low-pass filter (512) at the output of the detector (511) to remove the residual components of the signal whose frequencies are harmonic with that of the current excitation of the second conducting element. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (52) comportent 10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the supply means (52) comprise - un générateur de courant (53) délivrant un courant d'excitation électrique du deuxième élément conducteur (12, 32), - a current generator (53) delivering an electric excitation current from the second conductive element (12, 32), - des moyens de commande (54) comportant un oscillateur (541) délivrant un signal périodique (SY), un générateur de tension de référence (542) délivrant une tension de référence (bref), det moyens de calibrage (540) recevant le signal périodique (SY) et la tension de référence pour délivrer un signal de commande du générateur dc courant (53) calibré en amplitude (Hc). - control means (54) comprising an oscillator (541) delivering a periodic signal (SY), a reference voltage generator (542) delivering a reference voltage (short), det calibration means (540) receiving the signal periodic (SY) and the reference voltage to deliver a control signal from the current generator (53) calibrated in amplitude (Hc). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le détecteur reçoit le signal périodique (SY) et délivre un signal proportionnel à l'amplitude de la partie des tensions issues des moyens de collection et de transposition qui sont en synchronisme avec le signal de commande.  11. Device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the detector receives the periodic signal (SY) and delivers a signal proportional to the amplitude of the part of the voltages from the collection and transposition means which are in synchronism with the control signal.
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