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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE POSITION AND/OR MOVEMENT OF TWO SITES WITH RESPECT TO EACH OTHER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/157390
Kind Code:
A1
Abstract:
Each of two elements (4, 6) are fastened to one of the sites the mutual movement of which is to be measured. The active element (4) bears magnetic emitters (7AB 7CD) that are variably coupled to magnetic receivers (8A, 8B, 8C, 8D) via magnetic conductors (9) borne by the other element (6). The two elements (4, 6) are mechanically independent of each other, each being rigidly fastened to one of the sites. By virtue of a suitable geometry defined by the topographical arrangement of the magnetic emitters, receivers and conductors and by the initial mutual positions of the elements, and of mathematical processing of the responses of the receivers, the device delivers a measurement of a component along at least one axis of movement (X) corresponding to a degree of freedom, this measurement being corrected for the influence of at least one component in at least one other degree of freedom. Use as extensometer, crackmeter, etc.

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Inventors:
OSWALD DOMINIQUE (FR)
CHOQUEUSE CONSTANT (FR)
Application Number:
PCT/FR2019/050218
Publication Date:
August 06, 2020
Filing Date:
January 31, 2019
Export Citation:
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Assignee:
OSMOS GROUP (FR)
International Classes:
G01D5/20; G01B7/02; G01D3/036; G01L1/14
Foreign References:
US20090140729A12009-06-04
US20120119986A12012-05-17
DE102016206782A12017-10-26
US20140266166A12014-09-18
US3827291A1974-08-06
Attorney, Agent or Firm:
IPAZ (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé pour mesurer une position et/ou un déplacement de deux sites (3a,

3b) l'un par rapport à l'autre, comprenant les étapes :

■ ancrage, à chacun des deux sites, d'un élément respectif (4, 6 ; 104, 106 ; 204, 206), les éléments comportant des moyens magnétiques comprenant au moins un émetteur de flux (7, 107, 207), au moins deux récepteurs de flux (8, 108, 208) et des surfaces de couplage magnétique (71, 81, 91), chaque récepteur étant relié magnétiquement à l'émetteur par au moins un entrefer entre deux surfaces de couplage solidaires chacune de l'un des éléments, les surfaces de couplage ayant sur chaque élément un agencement topographique prédéterminé, ledit ancrage plaçant les deux éléments dans une relation spatiale variable influençant le degré de couplage magnétique dans chaque entrefer ;

■ détection d'une grandeur physique sensible au degré de couplage précité ;

■ évaluation de la position relative et/ou du déplacement relatif des deux sites d'après le résultat de la détection ;

caractérisé en ce que :

■ par un choix de l'agencement topographique de chaque surface de couplage et de ladite relation spatiale lors de l'ancrage, les degrés de couplage varient les uns par rapport aux autres de façon différente en fonction de la position des éléments l'un par rapport à l'autre selon au moins deux axes (X, Y) correspondant respectivement à au moins deux degrés de liberté ;

■ lors de l'étape de détection on ménage pour les deux éléments (4, 6 ;

104, 106 ; 204, 206) une mobilité relative selon lesdits au moins deux degrés de liberté ; et

■ l'évaluation fournit une mesure d'au moins une composante de position et/ou de déplacement, correspondant à l'un respectif des au moins deux degrés de liberté précités, cette mesure étant corrigée de l'influence de position selon l'autre des au moins deux degrés de liberté.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on obtient par la détection ladite grandeur physique respectivement pour chacun des au moins deux récepteurs (8, 108, 208).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors de la détection les deux éléments (4, 6 ; 104, 106 ; 204, 206) sont libres de toute liaison mécanique l'un par rapport à l'autre.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape d'ancrage est une étape de fixation rigide de chaque élément au site respectif (3a, 3b). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lors de l'ancrage on coule au moins partiellement l'un des éléments, de préférence un élément passif, dans une masse solidaire et/ou au moins partiellement constitutive du site associé. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pendant l'étape d'ancrage on maintient par un moyen mécanique provisoire les deux éléments dans ladite relation spatiale initiale, puis après l'ancrage on libère les deux éléments l'un de l'autre en désactivant le moyen mécanique provisoire. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les au moins deux degrés de liberté comprennent deux directions (X, Y) dans un plan commun aux entrefers formés par les surfaces de couplage (71, 81, 91).

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'évaluation fait intervenir au moins un coefficient de géométrie (Dc) qu'on a déterminé expérimentalement.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que par une combinaison mathématique à partir des grandeurs mesurées l'évaluation fournit une indication d'inclinaison des deux éléments l'un par rapport à l'autre.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'évaluation comprend une correction en fonction de l'écartement entre les deux éléments.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on transmet le résultat de détection et/ou le résultat d'évaluation à un site distant par transmission sans fil.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens magnétiques sont des moyens de transformation électromagnétiques, l'au moins un émetteur de flux (7) est au moins un primaire des moyens de transformation, les au moins deux récepteurs (8) sont des secondaires des moyens de transformation, et on alimente le primaire à l'aide d'un générateur oscillant (G).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une détection et/ou évaluation au moins indirecte de la dérivée du courant parcourant le primaire.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que pour obtenir la détection et/ou l'évaluation de la dérivée du courant on détecte une tension aux bornes d'une inductance de valeur connue montée en série avec le primaire.

15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'évaluation fournit à partir de la dérivée du courant parcourant le primaire la valeur d'une composante de position et/ou de déplacement des deux éléments l'un par rapport à l'autre selon une direction (Z) d'écartement entre les surfaces de couplage des deux éléments (4,6).

16. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la détection comprend une détection de la tension aux bornes de chacun des secondaires.

17. Procédé selon la revendication l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que l'évaluation comprend pour chaque secondaire une division de la tension détectée par ladite dérivée du courant parcourant le primaire.

18. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'évaluation comprend la division d'une mesure du flux de chaque secondaire par une mesure de la force électromotrice.

19. Procédé selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce qu' à la fabrication ou au plus tard après installation d'un seul des deux éléments sur le site associé, on peut déterminer, pour chaque secondaire monté sur l'un des éléments comportant également un primaire correspondant, l'inductance de l'air refermant le circuit magnétique entre ce primaire et ce secondaire en l'absence de l'autre élément, et lors de l'évaluation on détermine pour chaque secondaire l'inductance ajoutée par l'autre élément en déduisant de l'inductance totale ladite inductance de l'air.

20. Procédé selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que l'alimentation par le générateur électrique (G) est intermittente.

21. Procédé selon l'une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce qu'on alimente le générateur électrique oscillant par une pile.

22. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'au moins un émetteur (107, 207) est un aimant permanent et les au moins deux récepteurs (108, 208) sont choisis dans le groupe comprenant les sondes à effet Hall et les flux gates.

23. Dispositif pour mesurer une position et/ou un déplacement de deux sites (3a, 3b) l'un par rapport à l'autre, pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 22, comprenant :

■ deux éléments (4, 6 ; 104, 106 ; 204, 206) qui sont en service mobiles l'un par rapport à l'autre, destinés à être ancrés chacun à l'un respectif des deux sites ;

■ des moyens magnétiques comprenant au moins un émetteur de flux (7, 107, 207) et au moins deux récepteurs de flux (8, 108, 208) et des surfaces de couplage magnétique (71, 81, 91), chaque récepteur étant relié magnétiquement à l'émetteur par au moins un entrefer entre deux surfaces de couplage solidaires chacune de l'un des éléments, les surfaces de couplage ayant sur chaque élément un agencement topographique prédéterminé, les éléments étant en service ancrés chacun à l'un respectif des deux sites en ayant entre eux une relation spatiale variable influençant le degré de couplage magnétique dans chaque entrefer ;

■ des moyens de détection (84), aux récepteurs (8, 108, 208), d'une grandeur physique sensible au degré de couplage magnétique du récepteur considéré avec son émetteur ;

■ des moyens (11) d'évaluation de la position relative et/ou du déplacement relatif des deux sites (3a, 3b) d'après le résultat de la détection ;

caractérisé en ce que :

■ par un choix de l'agencement topographique des surfaces de couplage et d'une relation spatiale initiale des deux éléments l'un par rapport à l'autre, les degrés de couplage entre émetteur et récepteurs varient les uns par rapport aux autres d'une façon qui est fonction de la position des éléments l'un par rapport à l'autre selon au moins deux axes (X, Y) correspondant à au moins deux degrés de liberté respectifs ;

■ les deux éléments ont en service une mobilité relative selon lesdits au moins deux degrés de liberté ; et

■ les moyens d'évaluation fournissent une mesure d'au moins une composante de position et/ou de déplacement correspondant à l'un respectif des au moins deux degrés de liberté précités, la mesure étant corrigée de l'influence de la composante de position et/ou de déplacement selon l'autre des au moins deux degrés de liberté.

24. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que les moyens de détection sont agencés pour fournir ladite grandeur physique respectivement pour chacun des au moins deux récepteurs.

25. Dispositif selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que les deux éléments sont conçus pour être fixés rigidement chacun au site (3a, 3b) qui lui est respectivement affecté.

26. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que l'un des éléments comporte l'au moins un émetteur (7, 107) et l'ensemble des récepteurs (8, 108), et l'autre élément est un élément passif comportant des conducteurs magnétiques (9, 109) entre surfaces de couplage de cet élément.

27. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 26, caractérisé en ce qu'il comporte avant son installation sur sites un moyen mécanique provisoire qui maintient les deux éléments dans ladite relation spatiale initiale, et qui est susceptible de désactivation après installation sur sites pour permettre la mobilité relative des deux éléments.

28. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 27, caractérisé en ce que les entrefers ont un plan d'entrefer commun parallèle auxdits deux axes (X, Y).

29. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 28, caractérisé en ce que l'évaluation prend en compte au moins un coefficient de géométrie (Dc) déterminé expérimentalement avant installation du dispositif sur sites.

30. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 29, caractérisé en ce que l'évaluation comprend une correction en fonction de l'écartement entre les deux éléments.

31. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 30, caractérisé en ce que les au moins deux récepteurs comprennent quatre récepteurs disposés aux sommets d'un quadrilatère, de préférence un rectangle.

32. Procédé selon l'une des revendications 23 à 31, caractérisé en ce que l'un des éléments (4, 104) comporte l'au moins un émetteur (7, 107) et les au moins deux récepteurs (8, 108), et l'autre élément (6, 106) est un élément passif équipé de conducteurs magnétiques (9, 109) portant les surfaces de couplage (91) de cet élément.

33. Dispositif selon la revendication 31 ou 32, caractérisé en ce que l'élément mobile par rapport aux récepteurs présente dans le plan d'entrefer trois faces de couplage dont une face de couplage intermédiaire (91BD, 109BD) décalée latéralement par rapport aux deux autres (91A, 91C ; 109A, 109C), lesquelles sont alignées, avec une distance entre elles, parallèlement à l'axe (X) de la composante à évaluer.

34. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 33, caractérisé en ce que les moyens magnétiques sont des moyens de transformation électromagnétiques, l'au moins un émetteur de flux est un primaire des moyens de transformation, les au moins deux récepteurs sont des secondaires des moyens de transformation, et le dispositif comprend un générateur oscillant (G) raccordé pour alimenter électriquement le primaire.

35. Dispositif selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (74) de détection et/ou évaluation de la dérivée du courant parcourant un primaire des moyens de transformation, et en ce que les moyens de détection et/ou d'évaluation de la dérivée du courant sont de préférence des moyens de détection de la tension aux bornes d'une inductance de valeur connue montée en série avec le primaire des moyens de transformation.

36. Dispositif selon la revendication 34 ou 35, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation sont adaptés à fournir à partir de la dérivée du courant parcourant le primaire une valeur de position et/ou de déplacement des deux éléments l'un par rapport à l'autre selon une direction (Z) d'écartement entre les deux éléments (4, 6).

37. Dispositif selon l'une des revendications 34 à 36, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent des moyens de détection de la tension aux bornes de chacun des secondaires.

38. Dispositif selon la revendication 37, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation (11) opèrent pour chaque secondaire une division de la tension détectée par ladite dérivée du courant.

39. Dispositif selon l'une des revendications 34 à 38, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation (11) déterminent pour chaque secondaire associé à l'un des éléments l'inductance ajoutée par l'autre élément pour ce secondaire en déduisant de l'inductance totale une inductance de l'air préalablement déterminée.

40. Dispositif selon l'une des revendications 34 à 39, caractérisé en ce que l'un au moins des éléments (4) est formé d'une carte électronique de circuit imprimé sur laquelle une partie au moins des enroulements primaire et secondaires sont directement dessinés en cuivre lors du routage de la carte.

41. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 33, caractérisé en ce que l'au moins un émetteur (107, 207) est un aimant permanent et les au moins deux récepteurs (108, 208) sont choisis dans le groupe formé des sondes à effet Hall et des flux gates.

Description:
Procédé et dispositif pour mesurer la position et/ou le déplacement de deux sites l'un par rapport à l'autre

La présente invention concerne un procédé pour mesurer la position et/ou le déplacement de deux sites l'un par rapport à l'autre.

La présente invention concerne également un dispositif pour réaliser une telle mesure.

L'invention concerne en particulier mais non limitativement le domaine des déplacements sur des distances de l'ordre du dixième de mm à quelques cm. Elle vise principalement les applications nécessitant une surveillance sur une longue durée, par exemple plusieurs années. Un domaine d'application particulier est celui de la surveillance des fissures ou des interstices dans les bâtiments, les ouvrages de génie civil ou les structures naturelles comme les falaises ou les galeries. Un dispositif selon l'invention peut ainsi constituer un fissuromètre. Dans ce cas les deux sites sont choisis de part et d'autre de la fissure ou de l'interstice à surveiller. Un dispositif selon l'invention peut également faire office d'extensomètre permettant de mesurer les déformations et/ou les contraintes dans un ouvrage ou une structure naturelle, les deux sites étant alors choisis en deux emplacements d'un même solide, convenablement espacés l'un de l'autre.

On connaît les fissuromètres comportant deux éléments dont l'un, fixé à l'un des sites, porte un index qui coulisse devant une échelle graduée portée par l'autre élément, fixé à l'autre site. Un tel dispositif nécessite une lecture in situ, très contraignante ou même impossible dans certains cas d'installation. Sa précision est limitée.

On connaît encore les dispositifs dits « LVDT » (« Linear Variable Differential Transformer »= Transformateur différentiel variable linéaire) dans lesquels l'un des éléments est un noyau de matière perméable magnétiquement qui coulisse dans un alésage de l'autre élément. L'alésage est entouré par un primaire de transformateur, placé axialement entre deux secondaires qui entourent également l'alésage. Tout déplacement axial du noyau défavorise le couplage de l'un des secondaires avec le primaire et favorise le couplage de l'autre secondaire. En faisant la différence entre les réponses des deux secondaires on obtient une mesure de la position relative des deux éléments. Ce dispositif connu ne donne lui aussi qu'une réponse selon une direction. Chaque élément nécessite une fixation soigneuse, articulée au site associé. La réalisation est complexe, la réponse du dispositif étant fonction du jeu radial et du centrage mutuels des deux éléments. Des grippages des deux éléments l'un par rapport à l'autre sont possibles. La mesure dans la direction de mouvement surveillée est susceptible d'être faussée par les éventuels déplacements correspondant à d'autres degrés de liberté entre les deux sites.

Le brevet US3 827 291 décrit un dispositif du même genre mais dont chacun des éléments porte des enroulements. L'un des éléments forme avec le site auquel il est fixé une fente dans laquelle l'autre élément, de forme plate, coulisse selon la direction de déplacement prévue. Là encore la précision de la mesure du mouvement selon le degré de liberté choisi comme étant à surveiller, dépend de la présence - non - de mouvements selon des degrés de liberté secondaires.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de mesure de position et/ou déplacement qui remédie à tout ou partie des inconvénients des procédés et dispositifs connus

Suivant un premier aspect de l'invention, le procédé pour mesurer une position et/ou un déplacement de deux sites l'un par rapport à l'autre, le procédé comprenant les étapes :

■ ancrage, à chacun des deux sites, d'un élément respectif, les éléments comportant des moyens magnétiques comprenant au moins un émetteur de flux, au moins deux récepteurs de flux et des surfaces de couplage magnétique, chaque récepteur étant relié magnétiquement à l'émetteur par au moins un entrefer entre deux surfaces de couplage solidaires chacune de l'un des éléments, les surfaces de couplage ayant sur chaque élément un agencement topographique prédéterminé, ledit ancrage plaçant les deux éléments dans une relation spatiale variable influençant le degré de couplage magnétique dans chaque entrefer ; ■ détection d'une grandeur physique sensible au degré de couplage précité ;

■ évaluation de la position relative et/ou du déplacement relatif des deux sites d'après le résultat de la détection ;

est caractérisé en ce que :

■ par un choix de l'agencement topographique de chaque surface de couplage et de ladite relation spatiale lors de l'ancrage, les degrés de couplage varient les uns par rapport aux autres de façon différente en fonction de la position des éléments l'un par rapport à l'autre selon au moins deux axes (X, Y) correspondant respectivement à au moins deux degrés de liberté ;

■ lors de l'étape de détection on ménage pour les deux éléments une mobilité relative selon lesdits au moins deux degrés de liberté ; et

■ l'évaluation fournit une mesure d'au moins une composante de position et/ou de déplacement, correspondant à l'un respectif des au moins deux degrés de liberté précités, cette mesure étant corrigée de l'influence de position selon l'autre des au moins deux degrés de liberté.

L'invention est remarquablement simple en termes de moyens et bénéfique en termes de résultats. L'invention supprime à la fois le besoin de guidage linéaire entre les deux éléments et/ou le risque de mesure faussée par un mouvement non prévu dans la deuxième direction. On peut ainsi, par exemple, surveiller l'écartement mutuel des deux lèvres d'une fissure, sans que la mesure soit faussée par un éventuel glissement mutuel des deux lèvres parallèlement l'une à l'autre. En général, la composante de mouvement à surveiller correspond à un degré de liberté en translation et l'au moins une autre composante correspond à tout ou partie des cinq autres degrés de liberté pouvant, selon les cas, exister entre les deux sites. Typiquement, on obtient par la détection ladite grandeur physique respectivement pour chacun des au moins deux récepteurs. C'est ensuite au cours de l'évaluation que les résultats de détection sont traités de manière combinée pour fournir la mesure de position ou de déplacement selon au moins un degré de liberté. Ceci se distingue de l'art antérieur des LVDT, où la détection ne porte que sur la somme algébrique de deux tensions opposées induites dans deux enroulements secondaires montés en opposition. De préférence, lors de la détection les deux éléments sont libres de toute liaison mécanique l'un par rapport à l'autre. On évite ainsi certaines difficultés de fabrication et de montage, et la plupart des risques de grippage sur sites.

Dans un mode particulier, ladite étape d'ancrage est une étape de fixation rigide de chaque élément au site respectif. Le dispositif est alors simple à mettre en place et robuste dans le temps.

Dans certaines applications, lors de l'ancrage des éléments sur les deux sites, une option consiste à couler au moins partiellement l'un des éléments, en particulier un élément passif tel qu'exposé plus loin, dans une masse solidaire et/ou au moins partiellement constitutive du site associé.

Pendant l'étape d'ancrage, on peut avantageusement maintenir par un moyen mécanique provisoire les deux éléments dans une relation spatiale initiale voulue, puis après la fixation on libère les deux éléments l'un de l'autre en désactivant le moyen mécanique provisoire. On garantit ainsi la relation spatiale initiale prédéterminée voulue, qui peut être choisie centrale par rapport à la plage de déplacements que le dispositif est capable de mesurer, ou au contraire décentrée pour accroître d'un côté la plage de déplacements détectables, et la réduire du côté opposé, et ce relativement à la composante de mouvement à mesurer et/ou à au moins une autre composante de mouvement possible.

Dans un mode typique de mise en œuvre du procédé, les au moins deux degrés de liberté comprennent deux directions dans un plan commun aux entrefers formés par les surfaces de couplage.

Dans une version offrant une particulièrement bonne précision de mesure, l'évaluation fait intervenir au moins un coefficient de géométrie qu'on a déterminé expérimentalement, l'évaluation comprenant de préférence une correction en fonction de l'écartement entre les deux éléments. Dans un mode de mise en œuvre avantageux, l'évaluation mathématique des grandeurs mesurées fournit une indication de l'inclinaison des éléments l'un par rapport à l'autre.

Avantageusement, on transmet le résultat de détection et/ou le résultat d'évaluation à un site distant, notamment par transmission sans fil.

Dans une version préférée du procédé, les moyens magnétiques sont des moyens de transformation électromagnétiques, l'au moins un émetteur de flux est au moins un primaire des moyens de transformation, les au moins deux récepteurs sont des secondaires des moyens de transformation, et on alimente le primaire à l'aide d'un générateur oscillant.

Il est avantageux de procéder en outre à une détection et/ou évaluation au moins indirecte de la dérivée du courant parcourant le primaire des moyens de transformation, par exemple en détectant une tension aux bornes d'une inductance de valeur connue montée en série avec le primaire.

Selon une première exploitation possible de cette dérivée, l'étape d'évaluation fournit à partir de ladite dérivée du courant parcourant le primaire une valeur de position et/ou de déplacement des deux éléments l'un par rapport à l'autre selon une direction d'écartement entre les surfaces de couplage des deux éléments.

Dans une réalisation du procédé, la détection comprend une détection de la tension aux bornes de chacun des secondaires. Cette tension varie, aux bornes de chaque secondaire, en fonction du degré de couplage de la branche de circuit magnétique qui traverse le secondaire.

Selon une deuxième exploitation possible de la dérivée du courant parcourant le primaire, l'évaluation comprend pour chaque secondaire une division de la tension détectée par ladite dérivée du courant. On corrige ainsi les effets, sur la grandeur mesurée, des éventuelles variations de l'écartement entre les deux éléments. Dans un autre mode de mise en œuvre, l'évaluation comprend la division d'une mesure du flux de chaque secondaire par une mesure de la force électromotrice.

A la fabrication du dispositif ou au plus tard après installation d'un seul des deux éléments sur le site associé, on peut déterminer, pour chaque secondaire monté sur l'un des éléments comportant également un primaire correspondant, l'inductance de l'air refermant le circuit magnétique entre ce primaire et ce secondaire en l'absence de l'autre élément, et lors de l'évaluation on détermine pour chaque secondaire l'inductance ajoutée par l'autre élément en déduisant de l'inductance totale ladite inductance de l'air. On améliore ainsi la précision de l'évaluation.

De préférence, notamment pour une mesure sur une longue durée concernant des phénomènes relativement lents, l'alimentation par le générateur électrique est intermittente. On économise ainsi l'énergie tout en renonçant, sans inconvénient en pratique, à une mesure strictement permanente.

Il est avantageux d'alimenter le générateur électrique oscillant par une pile.

Selon une autre version du procédé, l'au moins un émetteur est un aimant permanent et les au moins deux récepteurs sont choisis dans le groupe comprenant les sondes à effet Hall et les magnétomètres, notamment ceux appelés « flux gates ».

Suivant un second aspect de l'invention, le dispositif pour mesurer une position et/ou un déplacement de deux sites l'un par rapport à l'autre, pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect, comprenant :

■ deux éléments qui sont en service mobiles l'un par rapport à l'autre, destinés à être ancrés chacun à l'un respectif des deux sites ;

■ des moyens magnétiques comprenant au moins un émetteur de flux et au moins deux récepteurs de flux et des surfaces de couplage magnétique, chaque récepteur étant relié magnétiquement à l'émetteur par au moins un entrefer entre deux surfaces de couplage solidaires chacune de l'un des éléments, les surfaces de couplage ayant sur chaque élément un agencement topographique prédéterminé, les éléments étant en service ancrés chacun à l'un respectif des deux sites en ayant entre eux une relation spatiale variable influençant le degré de couplage magnétique dans chaque entrefer ;

■ des moyens de détection, aux récepteurs, d'une grandeur physique sensible au degré de couplage magnétique du récepteur considéré avec son émetteur ;

■ des moyens d'évaluation de la position relative et/ou du déplacement relatif des deux sites d'après le résultat de la détection ;

caractérisé en ce que :

■ par un choix de l'agencement topographique des surfaces de couplage et d'une relation spatiale initiale des deux éléments l'un par rapport à l'autre, les degrés de couplage entre émetteur et récepteurs varient les uns par rapport aux autres d'une façon qui est fonction de la position des éléments l'un par rapport à l'autre selon au moins deux axes correspondant à au moins deux degrés de liberté respectifs ;

■ les deux éléments ont en service une mobilité relative selon lesdits au moins deux degrés de liberté ; et

■ les moyens d'évaluation fournissent une mesure d'au moins une composante de position et/ou de déplacement correspondant à l'un respectif des au moins deux degrés de liberté précités, la mesure étant corrigée de l'influence de la composante de position et/ou de déplacement selon l'autre des au moins deux degrés de liberté.

Dans une version préférée, les moyens de détection sont agencés pour fournir ladite grandeur physique respectivement pour chacun des au moins deux récepteurs.

Les deux éléments sont de préférence conçus pour être fixés rigidement chacun au site qui lui est respectivement affecté.

Dans un mode de réalisation, l'un des éléments comporte l'au moins un émetteur et l'ensemble des récepteurs, et l'autre élément est un élément passif comportant des conducteurs magnétiques comportant les surfaces de couplage de cet élément. L'élément passif est de préférence exempt de tout composant électrique et de tout raccordement notamment avec les moyens d'évaluation, et/ou avec le réseau électrique et/ou avec des moyens de transmission etc. Avantageusement le dispositif comporte avant son installation sur sites un moyen mécanique provisoire qui maintient les deux éléments dans une relation spatiale initiale prédéterminée. Ce moyen magnétique est susceptible de désactivation après installation sur sites pour permettre la mobilité relative des deux éléments.

Les au moins deux degrés de liberté comprennent de préférence deux directions dans un plan commun à tous les entrefers précités.

Dans une version perfectionnée l'évaluation prend en compte au moins un coefficient de géométrie qu'on a déterminé expérimentalement.

Dans une autre version perfectionnée ou la même, l'évaluation comprend une correction en fonction de l'écartement entre les surfaces de couplage des deux éléments.

Sans que ce soit limitatif, il est proposé de prévoir des moyens pour transmettre le résultat de détection et/ou le résultat d'évaluation à un site distant par transmission sans fil. L'évaluation peut en effet être faite sur place puis transmise au site distant, ou en variante les mesures sont transmises au site distant comportant les moyens d'évaluation.

Les au moins deux récepteurs peuvent comprendre au moins trois récepteurs non alignés, ou encore quatre récepteurs disposés aux sommets d'un quadrilatère, de préférence un rectangle. L'élément mobile par rapport aux récepteurs peut alors présenter dans le plan d'entrefer, typiquement, trois faces de couplage dont une face de couplage intermédiaire décalée latéralement par rapport aux deux autres, alignées, avec une distance entre elles, parallèlement à la composante de position et/ou de déplacement à évaluer.

Dans une version préférée du dispositif, les moyens magnétiques sont des moyens de transformation électromagnétiques, l'au moins un émetteur de flux est un primaire des moyens de transformation, les au moins deux récepteurs sont des secondaires des moyens de transformation, et le dispositif comprend un générateur oscillant raccordé pour alimenter électriquement le primaire.

Dans une réalisation le dispositif comprend en outre des moyens de détection et/ou évaluation de la dérivée du courant parcourant un primaire des moyens de transformation, opérant dans un exemple en détectant la tension aux bornes d'une inductance de valeur connue montée en série avec l'enroulement primaire des moyens de transformation. Les moyens d'évaluation peuvent être adaptés à fournir à partir de la dérivée du courant parcourant un primaire des moyens de transformation une valeur de position et/ou de déplacement des deux éléments l'un par rapport à l'autre selon une direction d'écartement entre les surfaces de couplage des deux éléments.

Dans une version privilégiée les moyens de détection détectent la tension aux bornes de chacun des enroulements secondaires, et, de manière encore plus privilégiée mais non limitative, les moyens d'évaluation opèrent pour chaque secondaire une division de la tension détectée, par la dérivée du courant parcourant le primaire.

Avantageusement, les moyens d'évaluation déterminent un flux de couplage corrigé reçu par chaque secondaire en déduisant du flux total reçu par le secondaire un flux de fuite connu ou déterminable d'après des données préalables.

Avantageusement le générateur électrique est alimenté à partir d'une pile ou batterie de façon intermittente ou à la demande, par exemple sur requête reçue par transmission sans fil en provenance d'un site distant.

Dans une réalisation industrielle très avantageuse, l'un au moins des éléments est formé d'une carte électronique de circuit imprimé sur laquelle une partie au moins des enroulements primaire et secondaires sont directement dessinés en cuivre lors du routage de la carte. Dans une autre version du dispositif, l'au moins un émetteur est un aimant permanent et les au moins deux récepteurs sont choisis dans le groupe comprenant les sondes à effet Hall et les magnétomètres, notamment ceux appelés « flux gates ».

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non-limitatifs. Aux dessins annexés :

■ La Figure 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

■ La Figure 2 est un schéma de principe, de dessous, montrant des agencements topographiques possibles pour les surfaces de couplage d'un dispositif de mesure de la Figure 1, et une relation spatiale entre elles ;

■ La Figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif semblable à celui de la Figure 1 ;

■ La Figure 4 est un schéma électrique d'un dispositif semblable à celui de la Figure 2, mais avec un seul émetteur ;

■ La Figure 5 est un schéma magnétique équivalent au schéma électrique de la Figure 4 ;

■ La Figure 6 est un schéma de principe d'un autre mode de réalisation, dans lequel l'émetteur peut être un aimant permanent ; et

■ La Figure 7 est un schéma analogue à celui de la Figure 6, mais pour un troisième mode de réalisation, dont l'émetteur peut également être un aimant permanent.

Toute particularité ou combinaison de particularités décrite ci-après ou pouvant s'extraire de la description ci-après notamment par généralisation doit s'entendre comme susceptible en tant que telle d'être partie de la présente invention, se combinant ou non avec d'autres parties, même si cette particularité ou combinaison de particularités ne constitue qu'une partie d'un paragraphe ou qu'une partie d'une phrase, ou qu'une partie d'un des modes de réalisation présentés.

Dans le mode de réalisation et de mise en œuvre de la Figure 1, le dispositif de mesure 1 est installé pour mesurer l'évolution d'une fissure 2 dans une paroi par exemple en béton 3. La fissure 2 subdivise la paroi 3 en deux sites 3a et 3b susceptibles de se déplacer l'un par rapport à l'autre sous l'action des contraintes s'exerçant dans la paroi 3. En cas de tels mouvements des deux sites l'un par rapport à l'autre, la fissure 2 peut s'élargir ou se rétrécir selon la direction X sensiblement perpendiculaire à la fissure. Il est encore possible que les deux lèvres de la fissure 2 aient un mouvement relatif parallèlement l'une à l'autre selon la direction Y sensiblement parallèle à la fissure. Il est encore possible que l'un des deux sites 3a et 3b se soulève par rapport à l'autre selon la direction Z perpendiculaire au plan de la paroi 3. Des mouvements de basculement selon un ou plusieurs des trois degrés de liberté en rotation sont également possibles même si en pratique un basculement a statistiquement de très grandes chances de s'opérer selon un axe suffisamment éloigné du dispositif de mesure pour que le basculement soit avant tout détectable comme un déplacement selon l'un au moins des trois axes de translation X, Y, Z. Enfin tout mouvement relatif combinant au moins deux des mouvements élémentaires qui viennent d'être décrits est également possible.

Dans la réalisation de la Figure 1, le dispositif comprend deux éléments 4, 6, essentiellement rigides, fixés rigidement chacun à l'un respectif des sites 3a et 3b, de part et d'autre de la fissure 2, au moyen de vis 7. L'élément 4 comporte une semelle 41 de fixation contre le site 3a, et à partir de la semelle 41 une platine 42 qui s'étend en porte-à-faux à une certaine distance au-dessus de la fissure 2, en direction du site 3b. L'élément 6 comporte une semelle 61 de fixation contre le site 3b et une languette 62 dirigée de la semelle 61 vers le site 3a en passant au-dessus de la fissure 2 et entre la paroi 3 et la platine 42, en n'étant en contact ni avec la paroi 3 ni avec l'élément 4. En service les éléments 4 et 6 sont mécaniquement libres l'un par rapport à l'autre. Autrement dit l'élément 6 peut librement suivre tous les mouvements imposés par le site 3b selon les axes de translation X, Y et Z ainsi que selon les trois degrés de liberté en rotation, à condition bien entendu que les éléments 4 et 6 n'interfèrent pas l'un avec l'autre, ni chacun d'eux avec le site 3a ou 3b auquel l'autre élément est fixé, interférences qui résulteraient de mouvement relatif excédant les amplitudes maximales pour lesquelles le dispositif est conçu.

Lors de l'installation du dispositif, les deux éléments 4 et 6 peuvent être provisoirement fixés l'un à l'autre dans une relation spatiale initiale voulue, par exemple grâce à une goupille amovible (non représentée). Une fois les éléments 4 et 6 fixés chacun à l'un des deux sites, on désactive la fixation provisoire pour libérer les deux éléments l'un par rapport à l'autre et leur permettre de fonctionner en détection. Les deux œillets 43 et 63, Figure 3, permettent la fixation provisoire précitée, l'un des œillets étant allongé pour permettre un réglage de la relation spatiale initiale des deux éléments 4, 6. Une ou plusieurs cales (non représentées) peuvent être interposées entre les semelles et les sites pour pouvoir fixer les éléments 4, 6 aux sites 3a, 3b dans la relation spatiale initiale voulue et le cas échéant imposée par la fixation provisoire.

Les mouvements relatifs entre les deux sites 3a, 3b ont pour conséquence un couplage magnétique variable entre des émetteurs magnétiques 7AB et 7CD et des récepteurs magnétiques 8A, 8B, 8C et 8D du dispositif 1. Le couplage variable précité se traduit par des réponses qui varient de façon correspondante de la part des récepteurs 8A, 8B, 8C et 8D. L'analyse combinée de ces réponses fournit une mesure de la composante en X, cette mesure étant corrigée de façon à être indépendante d'au moins une autre composante possible du déplacement, en particulier la composante en Y qui est telle que les axes X et Y forment un plan XY sensiblement parallèle à celui de la surface sur laquelle sont fixés les éléments 4 et 6, et aussi possiblement la composante selon l'axe Z perpendiculaire au plan XY, ou encore l'une au moins des composantes selon les degrés de liberté de rotation. Les moyens pour parvenir à cette individualisation d'une composante sont décrits plus loin.

Dans l'exemple représenté tous les émetteurs 7AB et 7CD ainsi que tous les récepteurs 8A, 8B, 8C et 8D appartiennent à l'un des éléments, ici l'élément 4 comportant la platine 42, et qu'on appelle élément actif. L'élément actif 4 comporte également tous les composants électriques (encore à décrire), et tous les raccordements avec l'extérieur qui peuvent notamment comprendre des moyens de communication, typiquement sans fil, avec un site distant pour la transmission des résultats de détection et/ou de mesure, et le cas échéant la réception de commandes comme par exemple une commande de réaliser une mesure à un instant donné, ou de transmettre des résultats à un moment donné. Le dispositif, en particulier l'élément actif 4, peut comporter une mémoire locale pour stocker les résultats de détection et/ou de mesure, et ne transmettre les résultats que selon une périodicité donnée et/ou sur instruction reçue du site distant. Le dispositif, plus particulièrement dans cet exemple l'élément actif 4, comporte des moyens d'alimentation électrique, à savoir un raccordement électrique ou comme dans l'exemple préféré représenté une pile 45.

Les éléments 4 et 6 comportent chacun une face d'interaction 44, 64 respectivement. Les deux faces 44, 64 en regard, planes et parallèles au plan XY, définissent entre elles une zone d'interaction 46 de forme générale plane et parallèle au plan XY et à ladite face de la paroi 3.

L'autre élément 6 est dit « élément passif » en ce sens qu'il ne comporte que des conducteurs magnétiques, ici trois conducteurs 9 de forme plate et rectangulaire, coplanaires avec le plan XY.

Le couplage entre émetteurs et récepteurs passe par des entrefers formés dans la zone d'interaction 46, chacun entre deux surfaces de couplage magnétique solidaires chacune de l'un respectif des éléments 4, 6. Dans l'exemple représenté où les émetteurs et les récepteurs sont portés par un même élément, à savoir l'élément actif 4, le flux allant d'un émetteur à un récepteur doit traverser deux entrefers successifs, l'un entre l'émetteur 7AB ou 7CD et un conducteur magnétique 9, l'autre entre ce conducteur magnétique 9 et le récepteur 8A, 8B, 8C ou 8D

Chacun des émetteurs 7, (c'est-à-dire 7AB ou 7CD), des récepteurs 8 (c'est-à- dire 8A, 8B, 8C ou 8D), et des conducteurs magnétiques 9 porte une surface de couplage magnétique respective 71AB, 71CD, 81A, 81B, 81C et 81D, 91A, 91BD et 91C. Les surfaces de couplage 71 des émetteurs 7 et les surfaces de couplage 81 des récepteurs 8 contribuent à définir la face d'interaction 44 de l'élément 4. Les surfaces de couplage 91 des conducteurs 9 contribuent à définir la face d'interaction 64 de l'élément passif 6. Tout autour des surfaces de couplage, les surfaces d'interaction 44 et 64 sont définies par un matériau à forte réluctance et amagnétique, par exemple une matière plastique constitutive du corps de l'élément 4 ou 6 respectivement. Sur chaque face d'interaction 44 ou 64, les surfaces de couplage correspondantes présentent une topographie prédéterminée. Cette topographie comprend la forme du contour de chaque face de couplage, les dimensions de chaque face de couplage, et le positionnement des faces de couplage les unes par rapport aux autres. Lors de l'installation du dispositif 1 sur la structure à surveiller, ici la paroi 3, on fixe les deux éléments 4 et 6 chacun à son site respectif 3a, 3b dans une position choisie pour que les deux topographies aient l'une par rapport à l'autre une relation spatiale initiale voulue. La figure 2 représente une relation spatiale qui peut être une relation spatiale initiale. Ensuite la relation spatiale varie en fonction des mouvements des deux sites 3a et 3b l'un par rapport à l'autre.

Typiquement, comme représenté, la relation spatiale initiale est telle que chaque surface de couplage est partiellement couverte par une ou plusieurs surfaces de couplage de l'autre élément, et partiellement laissée découverte par les surfaces de couplage de l'autre élément.

Selon une autre particularité avantageuse, chaque zone de recouvrement (on a hachuré la zone 92 à titre d'exemple à le Figure 2) entre surface de couplage 71AC ou 71BD d'émetteur et surface de couplage 91 en regard est délimitée par un bord 93 de la surface de couplage 91 qui n'est entièrement parallèle ni à l'axe X ni à l'axe Y. Dans l'exemple, ce bord comporte une partie parallèle à l'axe X et une partie parallèle à l'axe Y. Ainsi, l'aire de la zone varie pour un déplacement selon l'axe X et pour un déplacement selon l'axe Y.

Dans la réalisation représentée, le conducteur 91A établit un couplage magnétique variable entre l'émetteur 7AB et le récepteur 8A, le conducteur 91C établit un couplage magnétique variable entre l'émetteur 7CD et le récepteur 8C, et le conducteur 91BD établit un couplage magnétique variable entre chaque émetteur 7AB et 7CD et les deux récepteurs 8B et 8D sensiblement alignés selon l'axe X.

Dans l'exemple représenté les quatre récepteurs 8A, 8B, 8C et 8D sont disposés aux angles d'un rectangle qui peut être un carré, et dont les côtés sont parallèles aux axes X et Y respectivement. Toujours dans l'exemple représenté, les surfaces de couplage 91A et 91C sont alignées parallèlement à l'axe X de la composante à évaluer. La surface de couplage 91B est décalée latéralement en étant adjacente à l'intervalle entre les surfaces 91A et 91C.

Tout mouvement des éléments 4 et 6 l'un par rapport à l'autre dans le plan XY modifie la répartition des degrés de couplage entre récepteurs 8A, 8B, 8C, et/ou 8D et émetteurs 7AB, 7CD. Par exemple, dans le cas d'un mouvement de l'élément 6 (surfaces de couplage 91) parallèlement à l'axe X vers la gauche, l'émetteur 7AB est de plus en plus couplé avec le récepteur 8B et de moins en moins avec le récepteur 8A, tandis que l'émetteur 7CD est de plus en plus couplé avec le récepteur 8C et de moins en moins avec le récepteur 8D. Par conséquent la variation de la répartition de l'énergie reçue par les quatre récepteurs permet de détecter un tel mouvement. Dans le cas d'un mouvement parallèlement à l'axe Y vers le haut, l'émetteur 7AB est de moins en moins couplé avec le récepteur 8A et de plus en plus avec les récepteurs 8B et 8C tandis que l'émetteur 7CD est de moins en moins couplé avec le récepteur 8C et de plus en plus couplé avec les récepteurs 8B et 8D. Là encore, la variation de la répartition de l'énergie reçue par les quatre récepteurs permet de détecter le mouvement, et de le distinguer du mouvement en X précédemment envisagé. On comprendra de ce qui précède qu'un mouvement en X fait varier le couplage des récepteurs 8A et 8D dans le même sens, inverse du sens de variation du couplage des récepteurs 8B et 8C. Un mouvement en Y fait varier le couplage des récepteurs 8A et 8C dans le même sens, inverse du sens de variation du couplage des récepteurs 8B et 8D. Une analyse combinée des variations d'énergie dans les quatre récepteurs permet donc de connaître le sens et la direction du mouvement relatif entre les deux sites dans un plan donné. L'amplitude des variations permet de connaître l'amplitude du mouvement selon l'axe X ou Y concerné.

En cas de mouvement oblique, avec une composante en X et une composante en Y, par exemple déplacement des surfaces de couplage 91 vers le haut et la droite de la Figure 2, l'un des récepteurs (8C) subit deux baisses de couplage cumulées, un autre récepteur (8D) subit deux augmentations cumulées, et les deux autres subissent deux variations qui se soustraient l'une de l'autre. Ainsi, l'analyse combinée des quatre variations permet de déterminer les deux composantes du mouvement, selon X et selon Y.

Il est avantageux, comme par exemple dans le mode de réalisation représenté, de faire en sorte que dans toutes les positions relatives des deux éléments l'un par rapport à l'autre le couplage total des deux émetteurs et des quatre récepteurs soit indépendant de la position relative des deux éléments relativement aux déplacements en X et en Y à condition que les éléments 4 et 6 ne sortent pas d'une plage de positions relatives prédéterminée que l'on explicitera plus loin. Autrement dit la somme des aires des quatre zones de recouvrement telle que 92 est constante. Ainsi, la puissance de l'émetteur étant supposée constante, le flux total reçu par les récepteurs est constant si l'écartement de l'entrefer, selon la direction Z, n'a pas varié. Une variation du flux total indique un déplacement selon la direction Z. Une variation du flux total différente pour chacun des deux émetteurs indique une rotation selon celui des axes X ou Y (Y dans l'exemple) pour lequel l'écartement d'entrefer (selon Z) devient différent pour un émetteur par rapport à l'autre. Dans l'exemple, la plage déterminée précitée est celle pour laquelle chaque surface de couplage 71 d'émetteur 7 est recouverte par deux surfaces de couplage 91 de l'élément passif 6.

Dans l'exemple représenté, toutes les surfaces de couplage 71, 81, 91 sont rectangulaires. Chaque surface de couplage 71 d'émetteur 7 est positionnée entre les deux surfaces de couplage 81A et 81B, et respectivement 81C, 81D des deux récepteurs associés, de façon à former une colonne de trois surfaces selon l'un des axes X et Y, ici l'axe Y. Les deux colonnes sont disposées côte à côte avec un intervalle entre elles. Les deux émetteurs 71AB et 71CD sont alignés selon l'axe X. il en va de même des deux récepteurs 8A et 8C, et des deux récepteurs 8B et 8D.

Dans l'exemple préféré, toutes les surfaces de couplage 71 et 81 de l'élément actif 4 ont la même longueur L parallèlement à l'axe X.

Sur l'élément passif 6 il y a trois surfaces de couplage 91 comprenant deux surfaces extrêmes 91A et 91C alignées selon l'axe perpendiculaire à celui des colonnes, donc ici selon l'axe X. Les surfaces de couplage extrêmes 91A et 91C ont entre elles un intervalle ayant une dimension E mesurée parallèlement à la direction d'alignement, donc ici l'axe X. Dans l'exemple avantageux représenté, l'intervalle E est sensiblement égal à l'entraxe entre les deux colonnes de surfaces de couplage 81A, 71AB, 81B et respectivement 81C, 71CD, 81D. La surface 91B est latéralement adjacente à l'intervalle et présente selon l'axe X une dimension égale à celle E de l'intervalle. Les trois surfaces 91A, 91BD et 91C ont trois côtés alignés selon une ligne parallèle à l'axe X (superposée à l'axe X dans la représentation de la Figure 2). Dans la relation spatiale initiale représentée, cette ligne passe par les centres des deux surfaces de couplage 71AB et 71CD des deux émetteurs 7AB et 7CD. La dimension H9 des surfaces de couplage 91A, 91B et 91C perpendiculairement à la ligne précitée, est sensiblement égale à la distance H entre deux côtés, parallèles à l'axe X et tournés à l'opposé l'un de l'autre, d'une surface de couplage 71 d'émetteur et de la surface de couplage 81 d'un récepteur associé.

Selon une particularité avantageuse, si l'on considère une droite D (Figure 2) parallèle à l'axe Y et que l'on déplace cette droite (flèches F) parallèlement à l'autre axe (axe X dans l'exemple) au-dessus des surfaces de couplage 91A, 91BD et 91C, la longueur de la partie de cette droite qui recouvre les surfaces de couplage 91A, 91BD, 91C est constante, égale à la dimension H9.

La course optimale des éléments 4 et 6 l'un par rapport à l'autre selon l'axe X est sensiblement égale à la longueur L d'une surface de couplage 71 ou 81 de l'élément actif 4 selon l'axe X. A la Figure 2, les éléments 4 et 6 sont représentés dans une position relative de mi-course parallèlement à l'axe X. A partir de cette position, si l'un des éléments 4 ou 6 se déplace vers la droite ou vers la gauche par rapport à l'autre, le couplage de chaque émetteur 7 avec ses récepteurs 8 respectifs ne varie pratiquement plus lorsque le déplacement dépasse L/2. Par conséquent la partie du déplacement qui dépasse L/2 ne sera pas détectée.

Parallèlement à l'axe Y, la course optimale est égale à la dimension H7 d'une surface de couplage 71 d'émetteur. A la Figure 2, les éléments 4 et 6 sont représentés dans une position relative de mi-course parallèlement à l'axe Y. De part et d'autre de la course optimale, une course additionnelle égale à la dimension H8 d'une surface de couplage 81 d'émetteur est exploitable avec une moindre précision puisque le couplage de chaque émetteur ne varie plus qu'avec un seul des deux récepteurs qui lui sont associés. Le flux total n'est plus constant.

Le dispositif selon l'invention est défini à la conception pour offrir des courses optimales et le cas échéant des courses additionnelles déterminées parallèlement aux axes X et Y du plan d'entrefer. Les courses précitées peuvent être choisies librement puisqu'elles dépendent de paramètres géométriques différents, comme on vient de le voir notamment pour l'exemple représenté.

Il n'est pas obligatoire que la position initiale soit une position de mi-course parallèlement à l'axe X et/ou à l'axe Y comme représenté. Par exemple, pour surveiller une fissure qui est fermée au moment de l'installation, on peut partir d'une position initiale qui correspond à une extrémité de la course optimale parallèlement à la direction correspondant à la variation d'écartement de la fissure, pour que toute la course optimale soit disponible dans le sens de l'accroissement de l'écartement par rapport à l'état initial.

Dans l'exemple représenté, le dispositif 1 est de type électromagnétique. Les émetteurs 7 et les récepteurs 8 forment ensemble des moyens de transformation électromagnétique. Les surfaces de couplage 71 et 81 sont formées à une extrémité de noyaux magnétiques respectifs 72 et 82 en ferrite ou autre matériau magnétique à forte perméabilité, entourés chacun par un enroulement électrique 73 et 83 respectif. Chaque noyau 72 d'un émetteur 7 et son enroulement 73 forment un primaire des moyens de transformation. Chaque noyau 82 d'un récepteur 8 et son enroulement 83 forment un secondaire des moyens de transformation.

La Figure 4 est un schéma électrique d'un dispositif semblable à celui des Figures 1 à 3, où cependant il n'est prévu qu'un seul primaire PI, comportant un seul enroulement primaire 73. Un seul circuit magnétique M couple de manière variable le primaire PI avec les quatre secondaires SA, SB, SC, SD, comportant chacun un enroulement secondaire 83. Des dispositifs à un seul primaire et quatre secondaires sont représentés aux Figures 6 et 7 qui seront décrites plus loin. Le primaire PI est alimenté par un générateur G délivrant une tension oscillante Vosc. La fréquence d'oscillation est par exemple comprise entre 500 kHz et 1 MHz. Dans l'exemple représenté, correspondant à des applications où les mouvements à détecter sont lents, le générateur n'est activé que par intermittences pour économiser l'énergie. Le dispositif 1 ne produit des mesures que lorsque le générateur G est activé. Même quand le générateur est activé, la consommation d'énergie est très faible, elle correspond à la compensation des fuites magnétiques car les enroulements secondaires sont en circuit ouvert.

Un capteur de la dérivée du courant primaire 74 est monté en série avec l'enroulement primaire 73 pour être traversé par le courant primaire et fournit en sortie une mesure de la dérivée du courant primaire par rapport au temps, d(I(in))/dt, égale à col(in), expression dans laquelle I( in) représente l'intensité instantanée au primaire et w représente la pulsation du courant primaire.

Chaque enroulement secondaire est monté entre les bornes d'entrée (in+) et (in-) d'un capteur de tension respectif 84 fournissant en sortie une mesure MesA, MesB, MesC, MesD de la tension dans les enroulements secondaires respectifs. Chaque capteur se comporte comme une rupture de circuit entre les extrémités de l'enroulement secondaire auquel il est associé.

Les sorties des capteurs 74 de dérivée du courant primaire et 84 de tension secondaire sont envoyées à un calculateur 11 relié à une mémoire 12 et à un dispositif de transmission 13. A partir des mesures fournies par les capteurs, le calculateur évalue la position relative des éléments 4, 6 et stocke dans la mémoire 12 le résultat de son évaluation et/ou la transmet à un site distant via le dispositif de transmission 13. Dans une autre réalisation, les mesures sont stockées dans la mémoire 12 et transmises au site distant, lequel comporte les moyens de calcul permettant d'évaluer les positions relatives des deux éléments 4 et 6. L'évaluation peut être fournie sous toute forme appropriée, par exemple sous forme de graphique présentant les variations dans le temps.

La Figure 5 présente un schéma magnétique équivalent du circuit électromagnétique de la Figure 4. Chaque liaison magnétique variable entre le primaire PI et les secondaires SA, SB, SC et SD de la Figure 4 équivaut à deux réluctances en parallèle. L'une de ces réluctances, notée RelAf, RelBf, RelCf et RelDf représente le couplage par le matériau magnétique (la ferrite dans l'exemple) et les entrefers entre zones superposées des surfaces de couplage. L'autre, notée ReIAa, RelBa, ReICa, et RelDa, représente le couplage parasite à travers l'air, couplage qui existe même entre deux surfaces de couplage qui ne sont pas du tout superposées ou entre les surfaces de couplage de l'élément actif 4 sans passer par les conducteurs magnétiques de l'élément passif 6. Pour chaque secondaire, le flux respectif cpA, cpB, cpC, et cpD, constitué par l'addition du flux à travers la réluctance ferrite et du flux à travers la réluctance air, est traduit en les sorties MesA, MesB, MesC et MesD décrites en référence à la Figure 4.

On va maintenant décrire le principe de calcul de la position relative des deux éléments 4 et 6. Sachant que, dans l'exemple du secondaire A :

MesA = j.cû.ntours.c A = j. cü.ntours. ntourp. I (IndA(air) + IndA( ferrite))

Expression dans laquelle :

w est la pulsation,

n tours est le nombre de tours d'enroulement au secondaire,

ntourp est le nombre de tours d'enroulement au primaire,

I est l'intensité du courant primaire,

Ind A (air) est l'induction de l'air pour le secondaire A,

Ind A (ferrite) est l'induction de la ferrite pour le secondaire A dans la position relative des deux éléments 4 et 6.

On déduit que :

MesA/j. l = ntours. ntourp. (IndA(air) + IndA( ferrite))

Lorsque le dispositif 1 est fabriqué, on réalise une mesure à vide, c'est-à-dire en l'absence de l'élément passif 6, pour chacun des secondaires et pour le courant primaire I, fournissant les valeurs MesAo, MesBo, MesCo, MesDo et Mescolo.

Puis en service le calculateur 11 extrait l'inductance ajoutée par la ferrite en faisant :

A = (MesA / Mes l) (MesAo / Mes lo) Ensuite la mesure X, corrigée de l'influence des déplacements selon les autres degrés de liberté, est obtenue en faisant :

= Dc.[( A-B)/(A+B) + (D-C)/(D+C) ]

D c est un facteur à déterminer expérimentalement sur prototype du dispositif pendant sa conception, il dépend de la géométrie du dispositif. Le facteur D c est influencé par les mouvements en Z, d'une façon qui peut également être déterminée à la conception ou en expérimentation sur prototype puis être en mémoire dans le calculateur 11.

La position selon la direction Z perpendiculaire au plan d'entrefer peut être estimée à partir de 1/(A+B+C+D) qui correspond à l'inductance globale des flux ajoutés par la ferrite. La relation entre cette expression et la valeur de la position en Z est en mémoire dans le calculateur 11. Le dispositif fournit ainsi une évaluation des déplacements selon l'axe Z en plus d'une correction du facteur D c et donc de la mesure en X en fonction de l'évaluation en Z.

La Figure 6 est une représentation très schématique du second mode de réalisation de l'invention. Pour des raisons de clarté l'élément actif 104 et l'élément passif 106 sont représentés décalés latéralement l'un par rapport à l'autre au lieu d'être superposés dans leur position d'interaction fonctionnelle. Chaque émetteur, récepteur et conducteur magnétique n'est représenté que par sa surface de couplage. Ce mode de réalisation ne sera décrit que pour ses différences avec celui des Figures 1 à 3. L'élément actif 104 comporte toujours quatre récepteurs 108A, 108B, 108C, 108D dont les faces de couplage sont comme dans l'exemple précédent rectangulaires et disposées aux angles d'un carré ou d'un rectangle. Par contre l'élément actif 104 ne comporte plus qu'un seul émetteur 107 dont la surface de couplage, rectangulaire ou carrée, est disposée sensiblement au centre du rectangle défini par la topographie des quatre surfaces de couplage des récepteurs. L'élément passif 106 est semblable à l'élément 6 du mode de réalisation précédent, avec deux conducteurs magnétiques extrêmes 109A, 109C alignés avec un intervalle entre eux et un conducteur intermédiaire 109BD adjacent à cet intervalle. Le troisième mode de réalisation est illustré à la Figure 7 de façon analogue à celui de la Figure 6. La topographie des surfaces de couplage des quatre récepteurs 208 est la même que dans le mode de réalisation de la figure 6. Par contre l'élément 204 ne comporte pas d'émetteur. L'émetteur 207 se trouve sur l'autre élément 206 qui n'est donc plus un élément passif. L'élément 206 ne comporte plus de conducteurs magnétiques tels que 9 ou 109 des modes de réalisation précédents.

Pour une application où l'on ne fait aucune supposition sur les déplacements les plus probables qui devront être mesurés entre les deux éléments 204 et 206, on choisira une géométrie initiale où la surface de couplage de l'émetteur 207 est sensiblement au centre de la topographie en carré des surfaces de couplage des récepteurs 208. Le couplage magnétique entre émetteur et chaque récepteur ne passe plus que par un seul entrefer variable, au lieu de deux dans les exemples précédents. La mesure fournie par chaque récepteur 208 dépend de l'aire de la surface de couplage de ce récepteur qui est recouverte par la surface de couplage 207 de l'émetteur, autrement dit l'aire de l'entrefer formé entre le récepteur considéré et l'émetteur. Au lieu d'une réalisation électromagnétique, une réalisation à aimant permanent est possible. Par exemple dans les réalisations des figures 6 et 7, on pourrait utiliser comme émetteur un aimant permanent et pour chaque récepteur une sonde à effet Hall ou un magnétomètre du type flux gâte. Dans l'exemple de la Figure 7, cette réalisation permet de réaliser l'élément 206 sans aucun raccordement avec l'extérieur bien qu'il ne soit pas passif.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés.