FR3079928A1 - DIFFERENTIAL PASSIVE SENSOR BASED ON ELASTIC WAVE RESONATORS FOR CONTACT DETECTION MEASUREMENT AND TEMPERATURE MEASUREMENT - Google Patents
DIFFERENTIAL PASSIVE SENSOR BASED ON ELASTIC WAVE RESONATORS FOR CONTACT DETECTION MEASUREMENT AND TEMPERATURE MEASUREMENT Download PDFInfo
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Abstract
L'invention a pour objet un capteur passif à ondes élastiques apte à mesurer la déformation d'un élément déformable comprenant au moins : - un support comportant une base, ledit support étant apte à être reporté sur ledit élément déformable, ledit support comprenant au moins une première zone de déformation et une seconde zone de déformation négligeable ; - au moins un premier résonateur à ondes élastiques de fréquence f1 situé dans ladite première zone de déformation au niveau de ladite base dudit support ; - au moins un second résonateur à ondes élastiques de fréquence de résonance f2 situé dans ladite seconde zone de déformation négligeable et en contact avec un élément configuré pour réduire les effets de déformation dudit élément déformable, ledit second résonateur étant situé à un niveau supérieur du niveau de ladite base. L'invention a aussi pour objet un sectionneur comprenant un capteur passif selon l'invention The subject of the invention is a passive elastic wave sensor capable of measuring the deformation of a deformable element comprising at least: - A support comprising a base, said support being able to be transferred to said deformable element, said support comprising at least a first deformation zone and a second negligible deformation zone; - At least a first elastic wave resonator of frequency f1 located in said first deformation zone at said base of said support; - At least one second elastic wave resonator of resonance frequency f2 located in said second negligible deformation zone and in contact with an element configured to reduce the deformation effects of said deformable element, said second resonator being located at a level higher than the level of said base. The invention also relates to a disconnector comprising a passive sensor according to the invention
Description
Capteur passif différentiel à base de résonateurs à ondes élastiques pour mesure de détection de contact et de mesure de températurePassive differential sensor based on elastic wave resonators for contact detection and temperature measurement
Le domaine de l’invention concerne la mesure de détection de contact pouvant être enrichie de mesure de température sur des équipements électriques haute tension et moyenne tension qui ont une fonction d’interrupteur. Ces mesures permettent de s’assurer que l’équipement est correctement configuré afin de supporter la charge sans risque.The field of the invention relates to contact detection measurement which can be enriched by temperature measurement on high voltage and medium voltage electrical equipment which has a switch function. These measures ensure that the equipment is properly configured to support the load safely.
Il est proposé dans la présente invention de mesurer la détection de contact ou la détection de contact et de température à l’aide d’un capteur acoustique passif à base de résonateurs interrogé à l’aide d’un signal radiofréquence. Il peut avantageusement s’agir typiquement de la mesure à l’aide de capteurs piézoélectriques passifs à ondes de surface communément appelé capteur SAW (Surface Acoustic Wave).It is proposed in the present invention to measure contact detection or contact and temperature detection using a passive acoustic sensor based on resonators interrogated using a radio frequency signal. Advantageously, this can typically be the measurement using passive piezoelectric surface wave sensors commonly known as the Surface Acoustic Wave (SAW) sensor.
Ces capteurs sont par exemple constitués de résonateurs fonctionnant dans des bandes de fréquences allant de 430 à 450 MHz et utilisant généralement un substrat de quartz permettant d’atteindre de hauts facteurs de qualité jusqu’à 20 000.These sensors are for example made up of resonators operating in frequency bands ranging from 430 to 450 MHz and generally using a quartz substrate making it possible to achieve high quality factors up to 20,000.
Selon l’état de l’art un résonateur à ondes de surface est constitué d’électrodes métalliques, déposées par des procédés de photolithographie usuels en micro-électronique, à la surface d’un substrat piézoélectrique. La structure d’un résonateur à ondes de surface repose sur un transducteur T électroacoustique à peignes inter-digités entouré de part et d’autre par des miroirs de Bragg M1 et M2 comme illustré en figure 1.According to the state of the art, a surface wave resonator consists of metal electrodes, deposited by photolithography methods usual in microelectronics, on the surface of a piezoelectric substrate. The structure of a surface wave resonator is based on an electroacoustic T transducer with cross-combed combs surrounded on both sides by Bragg mirrors M1 and M2 as illustrated in Figure 1.
A la fréquence de résonance, la condition de synchronisme entre les réflecteurs est satisfaite permettant d’obtenir une addition cohérente des différentes réflexions qui se produisent sous les réflecteurs. On observe alors un maximum d’énergie acoustique au sein de la cavité résonante et d’un point de vu électrique, on observe un maximum d’amplitude du courant admis par le transducteur. La conductance électrique (partie réelle de l’admittance qui multipliée par la tension donne le courant), suit une loi Lorentzienne en fonction de la fréquence et présente un maximum à la fréquence de résonance comme illustré en figure 2. La résonance est également caractérisée par sa largeur à mi-hauteur qui est directement liée à la surtension du résonateur (définie comme l’inverse de la bande relative à mi-hauteur).At the resonant frequency, the condition of synchronism between the reflectors is satisfied, making it possible to obtain a coherent addition of the different reflections which occur under the reflectors. We then observe a maximum of acoustic energy within the resonant cavity and from an electrical point of view, we observe a maximum amplitude of the current admitted by the transducer. The electrical conductance (real part of the admittance which multiplied by the voltage gives the current), follows a Lorentzian law as a function of the frequency and has a maximum at the resonance frequency as illustrated in Figure 2. Resonance is also characterized by its width at mid-height which is directly linked to the overvoltage of the resonator (defined as the inverse of the band relative to mid-height).
Il est également connu que lorsque les résonateurs sont connectés à une antenne, il est possible de les interroger par l’intermédiaire d’ondes électromagnétiques. Si une impulsion électromagnétique de durée suffisante (par rapport au paramètre surtension/fréquence de résonance) est émise à une fréquence FO appartenant à la bande passante du résonateur, celui-ci va rentrer en oscillation (oscillation forcée), pendant cette phase dite d’émission. Plus la fréquence émise est proche de la fréquence de résonance plus le résonateur accumule d’énergie dans la cavité acoustique. Pendant la durée de l’impulsion émise, le résonateur se charge, accumulant de l’énergie. Si l’on interrompt l’émission, après un bref état transitoire, le résonateur se décharge dans l’antenne qui lui est connectée, émettant une exponentielle décroissante à sa fréquence naturelle d’oscillation (oscillation libre) Fr, c.à.d. à la fréquence de résonance. La puissance reçue de l’exponentielle décroissante est alors mesurée, c’est la phase dite de réception. Une méthode d’interrogation bien connue consiste à faire varier la fréquence d’interrogation FO avec un certain pas et à enregistrer le niveau de puissance pour chacune des fréquences émises suite à quoi la fréquence de résonance est déterminée via le maximum de la puissance mesurée où via une interpolation permettant d’approximer la fonction Lorentzienne. La fréquence de résonance dépend en particulier de la température et de la contrainte auxquelles le résonateur SAW est soumis.It is also known that when the resonators are connected to an antenna, it is possible to interrogate them by means of electromagnetic waves. If an electromagnetic pulse of sufficient duration (relative to the overvoltage / resonance frequency parameter) is emitted at a frequency FO belonging to the passband of the resonator, the latter will enter into oscillation (forced oscillation), during this phase called program. The closer the emitted frequency is to the resonant frequency, the more energy the resonator accumulates in the acoustic cavity. During the duration of the emitted pulse, the resonator charges, accumulating energy. If the emission is interrupted, after a brief transient state, the resonator discharges into the antenna which is connected to it, emitting a decreasing exponential at its natural frequency of oscillation (free oscillation) Fr, i.e. . at the resonant frequency. The power received from the decreasing exponential is then measured, this is the so-called reception phase. A well-known interrogation method consists in varying the interrogation frequency FO with a certain step and in recording the power level for each of the frequencies emitted after which the resonant frequency is determined via the maximum of the measured power where via an interpolation allowing to approximate the Lorentzian function. The resonant frequency depends in particular on the temperature and the stress to which the SAW resonator is subjected.
De manière à s’affranchir de certaines perturbations RF (distance entre le capteur et l’antenne d’émission notamment) et de certains problèmes dus au vieillissement du capteur (dérive des fréquences dans le temps par exemple), ce dernier est généralement constitué d’un minimum de deux résonateurs. Cela permet d’utiliser la différence de fréquence entre les deux résonateurs pour calculer la grandeur physique mesurée, comme par exemple la contrainte (déformation) ou la température.In order to overcome certain RF disturbances (distance between the sensor and the transmitting antenna in particular) and certain problems due to aging of the sensor (frequency drift over time for example), the latter generally consists of: '' a minimum of two resonators. This allows the frequency difference between the two resonators to be used to calculate the physical quantity measured, such as stress (strain) or temperature.
Ces capteurs passifs trouvent un intérêt dans les situations où l’utilisation d’une batterie représente une contrainte rédhibitoire (maintenance périodique, poids ou encombrement, fonctionnement dans les environnements sévères haute température, forts champs électromagnétiques en particulier) et présentent également l’avantage de pouvoir être intégrés dans des milieux diélectriques (bois, béton, plastique, caoutchouc,...) où l’inaccessibilité résultante rend impossible le changement de batterie. Ils sont adaptés également à des configurations où le capteur est intégré dans un environnement en mouvement (rotation par exemple).These passive sensors find an advantage in situations where the use of a battery represents a prohibitive constraint (periodic maintenance, weight or size, operation in severe high temperature environments, strong electromagnetic fields in particular) and also have the advantage of be able to be integrated in dielectric environments (wood, concrete, plastic, rubber, ...) where the resulting inaccessibility makes it impossible to change the battery. They are also suitable for configurations where the sensor is integrated in a moving environment (rotation for example).
Le Demandeur propose dans la présente invention d’utiliser ce type de capteur pour réaliser la détection de contact mécanique qui constitue notamment une mesure déterminante pour le bon fonctionnement des appareillages électriques en particulier pour les applications moyenne et haute tension. Ces appareils (sectionneurs, disjoncteurs, contacteurs, ...) permettent la mise sous ou hors tension de portions de réseau électrique.The Applicant proposes in the present invention to use this type of sensor to carry out the detection of mechanical contact which constitutes in particular a decisive measure for the proper functioning of electrical equipment in particular for medium and high voltage applications. These devices (disconnectors, circuit breakers, contactors, ...) allow the power supply to be switched on or off.
Les sectionneurs par exemple sont des organes de sécurité utilisés pour ouvrir ou fermer un circuit lorsqu’ils ne sont pas parcourus par un courant. Ils sont utilisés pour isoler un ensemble de circuits, un appareil, une machine, une section de ligne aérienne ou de câble, afin de permettre au personnel d’exploitation d’y accéder sans danger. Une fois l’intervention terminée il est nécessaire de s’assurer que le contact électrique est de bonne qualité avant de remettre le courant. Si le contact n’est pas parfait à cause d’un mauvais positionnement des parties mâle et femelle (apparition d’une résistance élevée liée à un mauvais contact mécanique) un arc électrique lié à l'ionisation de l’air va être produit pouvant ainsi générer de graves dégâts. Il est donc nécessaire de disposer d’un équipement permettant de mesurer l’état de fermeture du contact (dans le cadre d’un réseau triphasé, il est nécessaire de contrôler 3 contacts).Disconnectors for example are safety devices used to open or close a circuit when they are not traversed by a current. They are used to isolate a set of circuits, an apparatus, a machine, an overhead line or cable section, in order to allow operating personnel to access them without danger. Once the intervention is finished, it is necessary to make sure that the electrical contact is of good quality before putting the power back on. If the contact is not perfect because of a bad positioning of the male and female parts (appearance of a high resistance linked to a bad mechanical contact) an electric arc linked to the ionization of the air will be produced which can thus generate serious damage. It is therefore necessary to have equipment to measure the state of contact closure (in the context of a three-phase network, it is necessary to control 3 contacts).
Il n’existe aujourd’hui aucun appareillage permettant d’effectuer une mesure mécanique du contact en particulier à cause des champs électromagnétiques intenses qui régnent dans les environnements haute tension.There is currently no device for performing a mechanical measurement of the contact in particular because of the intense electromagnetic fields which prevail in high voltage environments.
Une méthode pourrait consister à utiliser des jauges de déformations résistives pour mesurer la déformation sur les contacts. Mais l’utilisation de telles jauges connectées à un conditionneur via une liaison filaire n’est pas possible du fait de l’environnement électromagnétique.One method could be to use resistive strain gauges to measure the strain on the contacts. However, the use of such gauges connected to a conditioner via a wired link is not possible due to the electromagnetic environment.
Le Demandeur considère que les jauges de contraintes à ondes élastiques qui ont été largement étudiées et leurs avantages sont compatibles d’un tel environnement.The Applicant considers that the elastic wave strain gauges which have been widely studied and their advantages are compatible with such an environment.
Les figures 3a et 3b sont relatives à une configuration de mesure de la contrainte/déformation avec une jauge dite SAW comprenant un dispositif à ondes élastiques de surface et collée près de l’encastrement dans le cadre d’une configuration d’une poutre encastrée en flexion (figure 3a).FIGS. 3a and 3b relate to a configuration for measuring the stress / deformation with a so-called SAW gauge comprising an elastic surface wave device and bonded near the embedding in the context of a configuration of a beam embedded in bending (Figure 3a).
Avec a : la distance entre l’encastrement et le centre du résonateurWith a: the distance between the embedding and the center of the resonator
F : la force liée au poids de masse m appliqué à la distance L de l’encastrementF: the force linked to the weight of mass m applied to the distance L of the embedding
T : la contrainte calculée au centre du résonateur :T: the stress calculated at the center of the resonator:
On a le calcul de contraintes ci-dessous :We have the stress calculation below:
T = hF (a-L)/2.lT = hF (a-L) /2.l
1= Wh3 /121 = Wh 3/12
F =mgF = mg
La figure 3b montre le résultat de mesure (variation de fréquence relative à 434 MHz) de contrainte à l’aide d’une jauge SAW collée près de l’encastrement d’une poutre en flexion pour une variation de contrainte de 150 MPa.Figure 3b shows the measurement result (frequency variation relative to 434 MHz) of stress using a SAW gauge glued near the embedding of a bending beam for a stress variation of 150 MPa.
La jauge SAW est par exemple basée sur un résonateur fonctionnant dans la bande ISM à 434 MHz utilisant une coupe de quartz qui permet de minimiser la sensibilité à la température (température d’inversion proche de la température typique d’utilisation) et d’atteindre une sensibilité à la contrainte compatible des objectifs de précision sur la mesure de contraintes. Afin de s’affranchir de la sensibilité résiduelle en fonction de la température ou de forces parasites, on utilisera de la même façon que pour les jauges résistives filaires des structures en demi-pont (2 jauges) ou des structures en pont complet (4 jauges).The SAW gauge is for example based on a resonator operating in the ISM band at 434 MHz using a quartz cut which makes it possible to minimize the temperature sensitivity (inversion temperature close to the typical temperature of use) and to reach sensitivity to stress compatible with precision objectives for stress measurement. In order to overcome the residual sensitivity as a function of temperature or parasitic forces, we will use in the same way as for the wired resistive gauges half-bridge structures (2 gauges) or full bridge structures (4 gauges ).
La mesure de température d’un contact est également une mesure qui permet d’anticiper des phénomènes de génération d’arc électrique. En effet lorsque le sectionneur en particulier est ouvert, une pollution peut venir se déposer sur les contacts argentés créant ainsi une résistance localisée dont la valeur peut croître au cours du temps à cause du vieillissement jusqu’à générer un arc électrique. Des mesures par thermographie infrarouge permettent en particulier de détecter les points chauds potentiellement dangereux à terme et par conséquent d’intervenir pour une opération de maintenance. Néanmoins l’utilisation de caméra IR souffre d’inconvénients comme la sensibilité de la mesure de température à la distance, à l’angle d’observation, à la variation d’état de surface (pollution au cours du temps). Pour les applications sectionneurs par exemple, les contraintes sont encore plus nombreuses : sensibilité de la mesure au vent, au rayonnement solaire ce qui conduit à utiliser des équipements auxiliaires tels que des lasers pour la mesure de la distance, des anémomètres pour la mesure de la vitesse du vent ou bien à effectuer des mesures de nuit. On peut également citer d’autres technologies telles que la mesure par fibre optique ou bien les solutions à récupération d’énergie.The measurement of the temperature of a contact is also a measurement which makes it possible to anticipate phenomena of electric arc generation. When the disconnector in particular is open, pollution can deposit on the silver contacts thus creating a localized resistance whose value can increase over time due to aging until generating an electric arc. Infrared thermography measurements make it possible in particular to detect potentially dangerous hot spots in the long term and therefore to intervene for a maintenance operation. However, the use of IR cameras suffers from drawbacks such as the sensitivity of the temperature measurement to the distance, to the angle of observation, to the variation of the surface state (pollution over time). For disconnector applications, for example, the constraints are even more numerous: sensitivity of the measurement to wind and solar radiation, which leads to the use of auxiliary equipment such as lasers for measuring the distance, anemometers for measuring the wind speed or take measurements at night. We can also cite other technologies such as fiber optic measurement or energy recovery solutions.
La technologie SAW offre ainsi une solution alternative non invasive, sans fil, passive permettant une surveillance en continu. Dans des applications, cellule moyenne tension intégrant des disjoncteurs par exemple ou bien sectionneurs, il a déjà été proposé d’utiliser des capteurs SAW pour des mesures de températures basés sur une structure comportant deux résonateurs connectés en parallèle. Selon l’état de l’art, chaque résonateur utilise une coupe de quartz ou un angle de propagation différent de façon à générer une variation de la différence de fréquence de résonance presque linéaire en fonction de la température.SAW technology thus offers a non-invasive, wireless, passive alternative solution allowing continuous monitoring. In applications, medium voltage cell integrating circuit breakers for example or disconnectors, it has already been proposed to use SAW sensors for temperature measurements based on a structure comprising two resonators connected in parallel. According to the state of the art, each resonator uses a quartz cut or a different propagation angle so as to generate a variation of the almost linear resonant frequency difference as a function of temperature.
Les figures 4a et 4b illustrent un exemple de variation des fréquences en fonction de la température d’un capteur de température SAW (gamme de mesure -20°C, 165°C précision +/- 2°C) foctionnant dans la bande ISM (figure 4a) et la variation de la différence de fréquence du même capteur en fonction de la température (figure 4b).Figures 4a and 4b illustrate an example of frequency variation as a function of the temperature of a SAW temperature sensor (measurement range -20 ° C, 165 ° C accuracy +/- 2 ° C) operating in the ISM band ( figure 4a) and the variation of the frequency difference of the same sensor as a function of the temperature (figure 4b).
Néanmoins le nombre de capteurs pouvant être interrogés varie significativement selon que l’on a affaire à une application en espace libre (sectionneurs) ou bien en environnement confiné (cellules). Dans le premier cas, la bande autorisée se limite à la bande ISM en Europe [433.05 MHz, 434.79 MHz] et cette bande permet d’interroger typiquement un capteur (cf. figures 4a et 4b). Toute augmentation du nombre de capteurs condamne à une restriction de la gamme de température ou à une dégradation de la précision de mesure.However, the number of sensors that can be interrogated varies significantly depending on whether we are dealing with an application in free space (disconnectors) or in a confined environment (cells). In the first case, the authorized band is limited to the ISM band in Europe [433.05 MHz, 434.79 MHz] and this band typically makes it possible to interrogate a sensor (see Figures 4a and 4b). Any increase in the number of sensors results in a restriction of the temperature range or a deterioration in the measurement accuracy.
Il apparaît clairement à ce stade que la principale difficulté consiste à pouvoir effectuer une mesure de contact mécanique ou une mesure de température et de contact mécanique dans le cas où les contraintes d’encombrement spectral sont dictées par les normes d’utilisation de systèmes sans fil en espace libre.It is clear at this stage that the main difficulty consists in being able to perform a mechanical contact measurement or a temperature and mechanical contact measurement in the case where the spectral congestion constraints are dictated by the standards for the use of wireless systems. in free space.
L’objet de la présente invention consiste donc à proposer une solution applicable à ce problème adaptée à différentes normes prises comme exemple dans la présente demande de brevet, sachant que les exemples cités ne limitent en rien le domaine d’application des configurations qui sont présentées.The object of the present invention therefore consists in proposing a solution applicable to this problem adapted to different standards taken as an example in the present patent application, knowing that the examples cited in no way limit the field of application of the configurations which are presented. .
Plus précisément la présente invention a pour objet un capteur passif à ondes élastiques apte à mesurer la déformation d’un élément déformable comprenant :More specifically, the subject of the present invention is a passive elastic wave sensor capable of measuring the deformation of a deformable element comprising:
- un support comportant une base, ledit support étant apte à être reporté sur ledit élément déformable, ledit support comprenant au moins une première zone de déformation et une seconde zone de déformation négligeable ;- A support comprising a base, said support being able to be transferred to said deformable element, said support comprising at least a first deformation zone and a second negligible deformation zone;
- au moins un premier résonateur à ondes élastiques de fréquence f1 situé dans ladite première zone de déformation au niveau de ladite base dudit support ;- At least a first elastic wave resonator of frequency f1 located in said first deformation zone at said base of said support;
- au moins un second résonateur à ondes élastiques de fréquence de résonance f2 situé dans ladite seconde zone de déformation négligeable et en contact avec un élément configuré pour réduire les effets de déformation dudit élément déformable, ledit second résonateur étant situé à un niveau supérieur du niveau de ladite base.- At least one second elastic wave resonator of resonance frequency f2 located in said second negligible deformation zone and in contact with an element configured to reduce the deformation effects of said deformable element, said second resonator being located at a level higher than the level of said base.
Selon des variantes de l’invention, l’élément configuré pour réduire les effets de déformation dudit élément déformable est une pièce en forme de L.According to variants of the invention, the element configured to reduce the deformation effects of said deformable element is an L-shaped part.
Selon des variantes de l’invention, le capteur passif comporte en outre un troisième résonateur de fréquence f3 dans ladite seconde zone de déformation négligeable ou dans une troisième zone de déformation négligeable. Le capteur peut avantageusement comprendre deux pièces en forme de L.According to variants of the invention, the passive sensor further comprises a third resonator of frequency f3 in said second negligible deformation zone or in a third negligible deformation zone. The sensor can advantageously comprise two L-shaped parts.
Selon des variantes de l’invention, le support comporte au moins une partie intégrant ladite pièce en forme de L.According to variants of the invention, the support comprises at least one part integrating said L-shaped part.
Selon des variantes de l’invention, ladite au moins pièce en forme de L est collée sur ledit support.According to variants of the invention, said at least L-shaped part is bonded to said support.
Selon des variantes de l’invention, le capteur passif comprend en outre un capot permettant de protéger lesdits résonateurs.According to variants of the invention, the passive sensor further comprises a cover making it possible to protect said resonators.
Selon des variantes de l’invention, le capteur comporte des moyens de report dudit support, lesdits moyens de report étant des ouvertures permettant le vissage, ou étant de type soudure, brasage, collage.According to variants of the invention, the sensor includes means for transferring said support, said transfer means being openings allowing screwing, or being of the welding, brazing, bonding type.
Selon des variantes de l’invention, le capteur passif comprend une antenne solidaire intégrée audit capteur.According to variants of the invention, the passive sensor comprises an integral antenna integrated into said sensor.
Selon des variantes de l’invention, le capteur passif comprend une liaison filaire pour connecter ledit capteur à une antenne.According to variants of the invention, the passive sensor comprises a wire connection for connecting said sensor to an antenna.
Selon des variantes de l’invention, le capteur comporte une antenne et des résonateurs connectés en parallèle à ladite antenne, permettant une interrogation sur la résonance desdits résonateurs.According to variants of the invention, the sensor comprises an antenna and resonators connected in parallel to said antenna, allowing interrogation on the resonance of said resonators.
Selon des variantes de l’invention, le capteur comporte une antenne et des résonateurs connectés en série à ladite antenne, permettant une interrogation sur l’anti-résonance desdits résonateurs.According to variants of the invention, the sensor comprises an antenna and resonators connected in series to said antenna, allowing interrogation on the anti-resonance of said resonators.
Selon des variantes de l’invention, les résonateurs à ondes élastiques sont des résonateurs à ondes élastiques de surface, pouvant comprendre un substrat de quartz.According to variants of the invention, the elastic wave resonators are surface elastic wave resonators, which can comprise a quartz substrate.
Selon des variantes de l’invention, le capteur passif comprend au moins :According to variants of the invention, the passive sensor comprises at least:
- un premier résonateur de fréquence de résonance f1 de coupe de quartz C1 et d’angle de propagation a1 situé dans la première zone de déformation ;a first resonator of resonance frequency f1 of quartz cut C1 and of propagation angle a1 located in the first deformation zone;
- un résonateur de fréquence de résonance f2, de coupe de quartz C1 et d’angle de propagation a1 situé dans la seconde zone de déformation négligeable, permettant de réaliser des mesures de déformation.- a resonator of resonance frequency f2, of quartz cut C1 and of propagation angle a1 located in the second negligible deformation zone, making it possible to carry out deformation measurements.
Selon des variantes de l’invention, le capteur passif comprend :According to variants of the invention, the passive sensor comprises:
- un premier résonateur de fréquence de résonance f1, de coupe de quartz C1 et d’angle de propagation a1 situé dans une zone de déformation ;- a first resonator with a resonant frequency f1, a quartz cut C1 and a propagation angle a1 located in a deformation zone;
- un résonateur de fréquence de résonance f2, de coupe de quartz C1 et d’angle de propagation a1 situé dans une zone de déformation négligeable ;- a resonator of resonance frequency f2, of quartz cut C1 and of propagation angle a1 situated in a negligible deformation zone;
- un résonateur de fréquence de résonance f3, de coupe de quartz C2 et d’angle de propagation a2 situé dans une zone de déformation négligeable ;- a resonator with a resonant frequency f3, a quartz cut C2 and a propagation angle a2 located in an area of negligible deformation;
permettant de réaliser des mesures de déformation et de température.allowing measurements of deformation and temperature.
L’invention a aussi pour objet un appareil électrique comprenant un capteur de l’invention, ledit capteur permettant de mesurer un contact dans ledit appareil électrique.The invention also relates to an electrical device comprising a sensor of the invention, said sensor making it possible to measure a contact in said electrical device.
Selon des variantes de l’invention, ledit appareil électrique est un sectionneur comprenant une tête avec au moins deux doigts, et un conducteur apte à venir contacter les deux dits doigts, un capteur selon l’invention étant positionné sur un des deux doigts de manière à détecter la contrainte appliquée par ledit conducteur entre les deux doigts.According to variants of the invention, said electrical device is a disconnector comprising a head with at least two fingers, and a conductor capable of coming to contact the two said fingers, a sensor according to the invention being positioned on one of the two fingers so detecting the stress applied by said conductor between the two fingers.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures parmi lesquelles :The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the description which follows given without limitation and thanks to the figures among which:
- la figure 1 illustre les électrodes d’un résonateur à ondes de surface vues de dessus ;- Figure 1 illustrates the electrodes of a surface wave resonator viewed from above;
- la figure 2 illustre la réponse en fréquence typique d’un résonateur SAW sur quartz ;- Figure 2 illustrates the typical frequency response of a SAW resonator on quartz;
- les figures 3a et 3b illustrent une configuration de mesure de la contrainte/déformation avec une jauge SAW collée près de l’encastrement dans le cadre d’une configuration d’une poutre encastrée en flexion et le résultat de mesure (variation de fréquence relative à 434 MHz) pour une variation de contrainte de 150 MPa ;- Figures 3a and 3b illustrate a measurement configuration of the stress / deformation with a SAW gauge glued near the embedding as part of a configuration of a beam embedded in bending and the measurement result (relative frequency variation at 434 MHz) for a stress variation of 150 MPa;
- les figures 4a et 4b illustrent un exemple de variation des fréquences en fonction de la température d’un capteur de température SAW (gamme de mesure -20°C, 165°C précsion +/- 2°C) fonctionnant dans la bande ISM et la variâion de la différence de fréquence du même capteur en fonction de la température ;- Figures 4a and 4b illustrate an example of frequency variation as a function of the temperature of a SAW temperature sensor (measurement range -20 ° C, 165 ° C accuracy +/- 2 ° C) operating in the ISM band and the variation of the frequency difference of the same sensor as a function of the temperature;
- la figure 5 illustre une représentation schématique de la tête d’un sectionneur équipé avec le capteur de déformation muni de son antenne selon l’invention ;- Figure 5 illustrates a schematic representation of the head of a disconnector equipped with the deformation sensor provided with its antenna according to the invention;
- la figure 6 illustre une représentation schématique des trois phases instrumentées d’un sectionneur avec trois capteurs de contact muni de leur antenne communiquant chacun avec un interrogateur également muni de son antenne ;- Figure 6 illustrates a schematic representation of the three instrumented phases of a disconnector with three contact sensors with their antenna each communicating with an interrogator also with its antenna;
- les figures 7a et 7b illustrent respectivement des configurations possibles de positionnement de résonateurs dans un capteur de déformation et de température comportant 4 résonateurs et 3 résonateurs ;- Figures 7a and 7b respectively illustrate possible configurations of positioning of resonators in a strain and temperature sensor comprising 4 resonators and 3 resonators;
- les figures 8a, 8b et 8c illustrent différentes configurations de mise en oeuvre du concept de capteur selon l’invention pour la mesure de contact ou la mesure de contact et de température ;- Figures 8a, 8b and 8c illustrate different configurations of implementation of the sensor concept according to the invention for contact measurement or contact and temperature measurement;
- la figure 9 illustre un exemple de réalisation d’un capteur de l’invention de mesure de température et de contact comportant 3 résonateurs SAW.- Figure 9 illustrates an exemplary embodiment of a sensor of the invention for measuring temperature and contact comprising 3 SAW resonators.
Le Demandeur s’est plus particulièrement intéressé à la problématique de la mesure de déformation sur des contacts de sectionneurs haute tension, enrichie éventuellement par une mesure de la température.The Applicant is more particularly interested in the problem of measuring deformation on contacts of high voltage disconnectors, possibly enriched by a temperature measurement.
Il s’agit de manière générale d’effectuer une mesure de déformation ou de déformation et de température en 3 points correspondant aux polarités des régimes triphasés.This is generally a measurement of deformation or deformation and temperature at 3 points corresponding to the polarities of the three-phase regimes.
La figure 5 illustre une représentation schématique d’une des trois phases d’un sectionneur, chaque phase du sectionneur étant équipée d’un capteur de déformation ou de déformation et de température muni de son antenne. Plus précisément la figure 5 montre la tête d’un sectionneur 10 avec les doigts 11 du sectionneur entre lesquels le conducteur 12 de section circulaire vient s’insérer. Sous l’effet de la contrainte appliquée par le conducteur, les doigts sont soumis dans ce cas à une contrainte de type flexion. Le capteur 20 est donc également soumis à une contrainte et sa réponse fréquentielle varie proportionnellement. On distingue également sur la figure 5 une antenne 30 qui permet de communiquer via une liaison sans fil avec l’interrogateur qui peut être préférentiellement localisé au sol.FIG. 5 illustrates a schematic representation of one of the three phases of a disconnector, each phase of the disconnector being equipped with a deformation or deformation and temperature sensor provided with its antenna. More precisely, FIG. 5 shows the head of a disconnector 10 with the fingers 11 of the disconnector between which the conductor 12 of circular section is inserted. Under the effect of the stress applied by the driver, the fingers are subjected in this case to a stress of bending type. The sensor 20 is therefore also subjected to a stress and its frequency response varies proportionally. We also distinguish in Figure 5 an antenna 30 which allows communication via a wireless link with the interrogator which can be preferably located on the ground.
Pour les applications haute tension type 400 kV typiquement la distance d’isolation entre phases est de l’ordre de 25 m et la distance d’interrogation par rapport au sol est de l’ordre de 10 m comme illustré en figure 6 qui fournit une représentation schématique des trois phases instrumentées d’un sectionneur avec un capteur de température et de contact muni de son antenne communiquant chacun avec un interrogateur également muni de son antenne.For 400 kV type high voltage applications, typically the insulation distance between phases is around 25 m and the interrogation distance from the ground is around 10 m as illustrated in Figure 6 which provides a schematic representation of the three instrumented phases of a disconnector with a temperature and contact sensor equipped with its antenna, each communicating with an interrogator also equipped with its antenna.
Plus précisément, chaque phase (phase 1, phase 2, phase 3) comprend :More specifically, each phase (phase 1, phase 2, phase 3) includes:
- une tête de sectionneur 10 instrumentée (à préciser) avec les doigts 11 du sectionneur entre lesquels le conducteur 12 de section circulaire vient s’insérer ;- an instrumented disconnector head 10 (to be specified) with the fingers 11 of the disconnector between which the conductor 12 of circular section is inserted;
- un capteur 20 selon l’invention en contact avec un doigt de sectionneur relié à une antenne 30 ;- a sensor 20 according to the invention in contact with a disconnector finger connected to an antenna 30;
- un isolateur 40 ;- an insulator 40;
- un support de sectionneur 50 ;- a disconnector support 50;
- un interrogateur 60 dudit capteur.- an interrogator 60 of said sensor.
L’espacement entre phases nécessite l’utilisation de 3 antennes (une antenne par phase). On peut utiliser des antennes directives côté interrogateur (type YAGI par exemple) qui permettent d’optimiser la liaison RF grâce à leur gain élevé et également de s’affranchir de problèmes résiduels d’interférences entre les capteurs installés sur les différentes phases.The spacing between phases requires the use of 3 antennas (one antenna per phase). Directional antennas on the interrogator side (YAGI type for example) can be used which optimize the RF link thanks to their high gain and also overcome residual interference problems between the sensors installed on the different phases.
Cette configuration est relativement favorable puisque la totalité de la bande ISM est exploitable pour chacune des phases.This configuration is relatively favorable since the entire ISM band can be used for each of the phases.
Dans le cas d’un capteur de contact et de température, une solution peut être de distribuer les 4 résonateurs nécessaires pour la réalisation d’une mesure différentielle de température et de contrainte dans la bande ISM à 434 MHz.In the case of a contact and temperature sensor, a solution may be to distribute the 4 resonators necessary for carrying out a differential measurement of temperature and stress in the ISM band at 434 MHz.
Néanmoins une telle solution est consommatrice en terme d’occupation spectrale et le Demandeur propose également une solution permettant de réduire le nombre de résonateurs et donc de maximiser les sensibilités à la température et à la déformation.However, such a solution is consuming in terms of spectral occupancy and the Applicant also proposes a solution making it possible to reduce the number of resonators and therefore to maximize the sensitivities to temperature and to deformation.
En considérant à titre d’exemple la distribution de déformation le long d’un des doigts métalliques qui constituent la partie femelle d’un sectionneur. La déformation est localisée dans une certaine zone et celle-ci est logiquement proportionnelle à la charge à laquelle est soumis le doigt métallique.Considering by way of example the distribution of deformation along one of the metal fingers which constitute the female part of a disconnector. The deformation is localized in a certain zone and this is logically proportional to the load to which the metal finger is subjected.
Un premier agencement possible est présenté sur la figure 7a. Pour la mesure de déformation dans une configuration de traction/compression, on peut utiliser une structure demi-pont composé de deux jauges comprenant des résonateurs SAW R1 (f1, C1, a1) et R2 (f2, C1, a1) orientés à 90° l’une de l’autre. Ces deux jauges utilisent la même coupe de quartz C1 et le même angle de propagation cc1, et diffèrent par leurs fréquences de synchronisme (f1, f2) qui peuvent être ajustées par la période de métallisation. Ces jauges sont positionnées dans une zone de déformation significative Zd. La mesure de température est obtenue via l’agencement de deux résonateurs R3 (f3, C2, a2) et R4 (f4, C3, a2) supplémentaires utilisant eux même deux coupes de quartz différentes C2 et C3 et le même angle de propagation cc2 ou bien deux résonateurs utilisant la même coupe de quartz avec C2=C3 mais deux angles de propagation différents. Ces deux résonateurs sont localisés dans une zone Zdn où la déformation est négligeable.A first possible arrangement is shown in Figure 7a. For the measurement of deformation in a tension / compression configuration, it is possible to use a half-bridge structure composed of two gauges comprising SAW resonators R1 (f1, C1, a1) and R2 (f2, C1, a1) oriented at 90 ° one from the other. These two gauges use the same quartz cut C1 and the same propagation angle cc1, and differ by their synchronism frequencies (f1, f2) which can be adjusted by the metallization period. These gauges are positioned in a zone of significant deformation Zd. The temperature measurement is obtained by the arrangement of two additional resonators R3 (f3, C2, a2) and R4 (f4, C3, a2) themselves using two different quartz cuts C2 and C3 and the same propagation angle cc2 or well two resonators using the same quartz cut with C2 = C3 but two different propagation angles. These two resonators are located in a zone Zdn where the deformation is negligible.
Un second agencement optimisé afin de réduire l’occupation spectrale et par voie de conséquence améliorer la précision de la mesure de température et de déformation, peut être constitué de 3 résonateurs comme présenté sur la figure 7b. Un seul résonateur R1 (f1, C1, a1) est localisé dans la zone Zd où la déformation est significative et représentative de l’état de fermeture du contact. Le capteur de température comporte deux résonateurs R2 (f2, C1, a1) et R3 (f3, C2, a2) localisés dans une zone Zdn où la déformation est négligeable. On exploite ici le fait que la combinaison angle de coupe, angle de propagation utilisée pour la mesure de déformation est choisie de façon à minimiser la sensibilité à la température en particulier.A second arrangement optimized in order to reduce the spectral occupancy and consequently improve the accuracy of the temperature and deformation measurement, can be made up of 3 resonators as presented in FIG. 7b. A single resonator R1 (f1, C1, a1) is located in the zone Zd where the deformation is significant and representative of the closed state of the contact. The temperature sensor comprises two resonators R2 (f2, C1, a1) and R3 (f3, C2, a2) located in an area Zdn where the deformation is negligible. It exploits here the fact that the cutting angle, propagation angle used for the measurement of deformation is chosen so as to minimize the temperature sensitivity in particular.
Le second résonateur R2 traditionnellement utilisé pour la mesure de déformation est utilisé comme résonateur de référence pour le capteur de température et sa sensibilité à la déformation n’est pas exploitée du fait que celui-ci est positionné dans une zone de déformation négligeable. Le troisième résonateur R3 caractérisé par les paramètres f3, C2, cc2 dans le cas le plus général peut utiliser une coupe de quartz C2 et un angle de propagation cc2 qui sont différents des deux résonateurs précédents et présente une sensibilité à la température plus importante que les deux autres résonateurs.The second R2 resonator traditionally used for the measurement of deformation is used as the reference resonator for the temperature sensor and its sensitivity to deformation is not exploited because it is positioned in a negligible deformation zone. The third resonator R3 characterized by the parameters f3, C2, cc2 in the most general case can use a quartz cut C2 and a propagation angle cc2 which are different from the two previous resonators and have a higher temperature sensitivity than the two other resonators.
Ce dernier peut en particulier également utiliser la même coupe C1 que les deux premiers résonateurs en considérant un angle de propagation cc2 différent de cc1 ou bien utiliser une coupe C2 différente de C1 en considérant un angle de propagation cc2=cc1.The latter can in particular also use the same cut C1 as the first two resonators by considering a propagation angle cc2 different from cc1 or else use a cut C2 different from C1 by considering a propagation angle cc2 = cc1.
Il est également possible de se satisfaire d’une mesure de la déformation différentielle à base de deux résonateurs présentant respectivement les caractéristiques f1, C1, cc1 et f2, C2, cc2. Dans ce cas l’information de température permettant d’améliorer la précision sur la mesure de déformation n’est pas disponible et on doit se contenter d’une mesure partiellement compensée en température avec une précision dégradée.It is also possible to be satisfied with a measurement of the differential deformation based on two resonators having respectively the characteristics f1, C1, cc1 and f2, C2, cc2. In this case, the temperature information making it possible to improve the precision on the deformation measurement is not available and one must be satisfied with a measurement partially compensated in temperature with degraded precision.
Quel que soit le cas (utilisation de deux ou trois résonateurs), on considère une connexion des résonateurs en parallèle sur l’antenne dans le cas d’un fonctionnement des résonateurs sur la fréquence de résonance et une connexion série dans le cas d’un fonctionnement des résonateurs sur la fréquence d’antirésonance (cf. brevet FR3039708 et EP3125428).Whatever the case (use of two or three resonators), a connection of the resonators in parallel on the antenna is considered in the case of operation of the resonators on the resonant frequency and a serial connection in the case of a operation of the resonators on the antiresonance frequency (cf. patent FR3039708 and EP3125428).
Les figures 8a, 8b et 8c présentent ci-après 3 exemples de capteurs selon l’invention permettant une mesure de la déformation ou de la déformation et de la température.Figures 8a, 8b and 8c below show 3 examples of sensors according to the invention allowing a measurement of the deformation or deformation and of the temperature.
La figure 8a illustre une configuration de capteur présentant un support 1 apte à être reporté sur un élément déformable et comportant une base 100. Ledit support comprend au moins une première zone de déformation significative Zd et une seconde zone de déformation négligeable Zdn.FIG. 8a illustrates a configuration of a sensor having a support 1 capable of being transferred to a deformable element and comprising a base 100. Said support comprises at least a first zone of significant deformation Zd and a second zone of negligible deformation Zdn.
Un premier résonateur à ondes élastiques R1 de fréquence f1 est situé dans ladite première zone Zd et en contact avec la base 100 dudit support.A first elastic wave resonator R1 of frequency f1 is located in said first zone Zd and in contact with the base 100 of said support.
Un second résonateur à ondes élastiques R2 de fréquence de résonance f2 situé dans ladite seconde zone Zdn et en contact avec un élément 102 configuré pour réduire les effets de déformation dudit élément déformable, ledit résonateur étant situé à un niveau supérieur du niveau dans lequel est positionné ledit premier résonateur.A second elastic wave resonator R2 of resonant frequency f2 located in said second zone Zdn and in contact with an element 102 configured to reduce the effects of deformation of said deformable element, said resonator being located at a level higher than the level in which is positioned said first resonator.
Dans cet exemple, l’ensemble la partie supérieure 102 est reliée à la base 100 par une partie centrale 101, l’ensemble des parties 101 et 102 formant un L renversé.In this example, the whole upper part 102 is connected to the base 100 by a central part 101, all the parts 101 and 102 forming an inverted L.
Ainsi, le résonateur R1 fonctionnant à la fréquence f1 sensible aux contraintes est localisé sur le niveau le plus bas du support 1 pouvant typiquement être un support métallique.Thus, the resonator R1 operating at the frequency f1 sensitive to stresses is located on the lowest level of the support 1 which can typically be a metallic support.
Le résonateur R2 fonctionnant à la fréquence f2 est localisé sur la partie surélevée en forme de L où la contrainte est négligeable, ledit L pouvant être métallique.The resonator R2 operating at the frequency f2 is located on the raised L-shaped part where the stress is negligible, said L possibly being metallic.
L’ensemble des résonateurs R1 et R2 permet de réaliser une mesure différentielle de déformation et par la même de contact.The set of resonators R1 and R2 makes it possible to carry out a differential measurement of deformation and by the same of contact.
La figure 8b présente un second exemple de réalisation dans lequel le capteur passif comprend 3 résonateurs R1, R2 et R3. Le résonateur supplémentaire R3 fonctionnant à la fréquence f3 est localisé sur une deuxième partie surélevée en forme de L constituée également d’une partie verticale 101 et d’une partie horizontale 102 où la contrainte est négligeable et permet avec le résonateur R2 de déterminer la température.FIG. 8b presents a second example of embodiment in which the passive sensor comprises 3 resonators R1, R2 and R3. The additional resonator R3 operating at the frequency f3 is located on a second raised L-shaped part also consisting of a vertical part 101 and a horizontal part 102 where the stress is negligible and allows with the resonator R2 to determine the temperature .
La figure 8c montre un exemple de réalisation de capteur passif comprenant trois résonateurs R1, R2 et R3 et dans lequel les parties en L constituées des parties 101 et 102 ne font plus partie intégrante du support mais sont rapportées par un procédé de collage via des éléments de collage 300 sur la base 100 dudit support.FIG. 8c shows an exemplary embodiment of a passive sensor comprising three resonators R1, R2 and R3 and in which the L-shaped parts made up of parts 101 and 102 no longer form an integral part of the support but are added by a bonding process via elements bonding 300 on the base 100 of said support.
La figure 9 présente un exemple de réalisation de capteur. Le résonateur R1 fonctionnant à une fréquence f1 et sensible aux contraintes est localisé sur le niveau le plus bas correspondant à la base 100 du support pouvant être métallique.FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a sensor. The resonator R1 operating at a frequency f1 and sensitive to stresses is located on the lowest level corresponding to the base 100 of the support which may be metallic.
Le support comprend en outre deux orifices 400 en périphérie permettant le report du capteur par exemple sur le doigt métallique d’un sectionneur par vissage à l’aide de deux vis adaptées aux deux orifices circulaires du support. Il est à noter que dans d’autres variantes non représentées, le report sur le doigt métallique peut être réalisé via un autre procédé tel que la soudure, la brasure ou le collage.The support also comprises two orifices 400 at the periphery allowing the sensor to be transferred, for example to the metal finger of a disconnector by screwing using two screws adapted to the two circular orifices of the support. It should be noted that in other variants not shown, the transfer onto the metal finger can be carried out by another process such as welding, soldering or gluing.
Les résonateurs R2 et R3 sont positionnés sur des zones exemptes de contraintes significatives tout en maintenant des conditions de température aussi proches que possible que celles du résonateur R1.The R2 and R3 resonators are positioned in areas free from significant stresses while maintaining temperature conditions as close as possible to those of the R1 resonator.
Ceci est réalisé en positionnant les deux résonateurs R2 et R3 sur des parties métalliques en forme de L et constituées des parties 101 et 102.This is achieved by positioning the two resonators R2 and R3 on L-shaped metal parts made up of parts 101 and 102.
Les trois résonateurs abrités derrière un capot métallique 500 par exemple sont connectés en parallèle à une antenne qui permet de communiquer sans fil avec l’interrogateur.The three resonators housed behind a metal cover 500 for example are connected in parallel to an antenna which allows wireless communication with the interrogator.
Le fait d’intégrer les 3 résonateurs dans le même boîtier permet de garantir des conditions de température similaires et donc d’obtenir une mesure de température précise ainsi qu’une compensation précise des effets thermiques sur la mesure de la déformation.The fact of integrating the 3 resonators in the same housing makes it possible to guarantee similar temperature conditions and therefore to obtain an accurate temperature measurement as well as precise compensation for the thermal effects on the measurement of the deformation.
L’antenne du capteur peut être solidaire de ce dernier mais elle peut également être délocalisée via une liaison afin de réduire la taille du capteur et de ce fait faciliter son intégration dans des environnements où les contraintes d’encombrement sont fortes. Le fait de délocaliser l’antenne permet de surcroît de positionner celle-ci dans des zones permettant de maximiser la liaison RF avec l’interrogateur.The sensor antenna can be integral with the latter but it can also be relocated via a link in order to reduce the size of the sensor and thereby facilitate its integration in environments where the space constraints are high. Relocating the antenna also makes it possible to position the antenna in areas making it possible to maximize the RF link with the interrogator.
Le Tableau 1 ci-après présente les résultats de mesure en termes de variations de fréquence des résonateurs R1 et R2 selon l’état du sectionneur, dans le cas d’un capteur selon l’invention comprenant la configuration illustrée en figure 8a à deux résonateurs R1 et R2, dans deux états de fermeture d’un sectionneur ouvert (Off) et fermé (On).Table 1 below presents the measurement results in terms of frequency variations of the resonators R1 and R2 according to the state of the disconnector, in the case of a sensor according to the invention comprising the configuration illustrated in FIG. 8a with two resonators R1 and R2, in two closed states of an open (Off) and closed (On) disconnector.
On constate que la variation de fréquence du résonateur R1 situé dans une zone de déformation significative est environ 14 fois plus importante que celle du résonateur R2 situé dans une zone de faible déformation.It is noted that the frequency variation of the resonator R1 located in a significant deformation zone is approximately 14 times greater than that of the resonator R2 located in a zone of weak deformation.
Tableau 1Table 1
Le Tableau 2 ci-après fournit une comparaison de la valeur de la déformation évaluée sur la base des mesures du Tableau 1 comparativement avec celle issues d’une mesure avec des jauges résistives, ainsi que la valeur de la déformation issue d’une simulation.Table 2 below provides a comparison of the value of the deformation evaluated on the basis of the measurements in Table 1 compared with that obtained from a measurement with resistive gauges, as well as the value of the deformation resulting from a simulation.
Ces résultats montrent en particulier un accord entre le capteur SAW et les jauges résistives à 5% près.These results show in particular an agreement between the SAW sensor and the resistive gauges to the nearest 5%.
Tableau 2Table 2
Il est à noter que les configurations de résonateurs précédemment exposées peuvent être utilisées pour d’autres types de norme. La norme FCC par exemple autorise l’utilisation en particulier aux Etats unis et au Canada d’une bande centrée autour de 915 MHz qui s’étend de 902 MHz à 928 MHz. Cette bande relative de 2.8 % (plus importante que la bande relative ISM à 434 MHz i.e. 0.4%) permet d’utiliser un nombre plus importants de résonateurs mais les structures précédemment décrites peuvent toujours être mises en oeuvre afin de minimiser le nombre de résonateurs au profit d’une sensibilité et donc d’une précision pour la mesure de déformation et de température plus importante ou bien afin de minimiser la complexité du capteur et par voie de conséquence d’en réduire le coût.It should be noted that the resonator configurations previously exposed can be used for other types of standard. The FCC standard for example allows the use in particular in the United States and Canada of a band centered around 915 MHz which extends from 902 MHz to 928 MHz. This relative band of 2.8% (larger than the relative band ISM at 434 MHz ie 0.4%) allows the use of a larger number of resonators but the structures previously described can always be implemented in order to minimize the number of resonators at take advantage of a sensitivity and therefore an accuracy for the measurement of greater deformation and temperature or else in order to minimize the complexity of the sensor and consequently reduce the cost thereof.
D’autres applications de mesure de déformation peuvent être envisagées avec ce type de capteur en particulier la mesure de couple si l’on combine deux capteurs répondant aux schémas illustrés en figures 8a, 8b, 8c, à +/-45 ° de l’axe de rotation.Other applications for deformation measurement can be envisaged with this type of sensor, in particular torque measurement if two sensors are combined which correspond to the diagrams illustrated in FIGS. 8a, 8b, 8c, at +/- 45 ° from the rotation axis.
Claims (17)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1853093A FR3079928B1 (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | DIFFERENTIAL PASSIVE SENSOR BASED ON ELASTIC WAVE RESONATORS FOR CONTACT DETECTION AND TEMPERATURE MEASUREMENT |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1853093A FR3079928B1 (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | DIFFERENTIAL PASSIVE SENSOR BASED ON ELASTIC WAVE RESONATORS FOR CONTACT DETECTION AND TEMPERATURE MEASUREMENT |
| FR1853093 | 2018-04-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| EP2554962A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-06 | Honeywell Romania S.R.L. | Wireless saw differential strain gauge |
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