CARACTÉRISTIQUES : CAPTEUR DE FORCE

La grande majorité des capteurs de force utilisent des jauges d'extensométrie comme élément détecteur leur conférant un ensemble de caractéristiques nominales et métrologiques. Ces dernières sont présentées dans la partie relative à l'étalonnage des dynamomètres. 

Les principales caractéristiques nominales définies en rapport avec l'utilisation du capteur de force, sont les suivantes :

Forces appliquées 

• La force nominale d'utilisation

  est celle qui correspond à l'utilisation normale du capteur de force. Un dépassement de 10% de cette charge doit conserver la validité de l'étalonnage.

• La force maximale sans détérioration

  est celle que peut recevoir le capteur de force sans altérer de façon définitive sa capacité à mesurer des forces. Pour cette charge, la conservation des résultats de l'étalonnage n'est pas garantie. Elle est souvent de l'ordre de 130% de la charge nominale d'utilisation.

• La force de rupture

  est celle qui entraîne la rupture du corps d'épreuve sous l'action d'une contrainte supérieure à la contrainte maximale admissible par le matériau constitutif du corps d'épreuve.

Sensibilité

• La sensibilité du capteur de force

  est le rapport de la tension délivrée par le capteur de force sur la tension qui l'alimente, le capteur étant chargé à la force nominale d'utilisation. Elle s'exprime en mV/V. Cette valeur traduit la contrainte maximale appliquée au corps d'épreuve. Moins la sensibilité est élevée, plus faible est le niveau des contraintes appliquées au capteur de force et mieux sont conservées ses caractéristiques métrologiques.

• Les valeurs de sensibilité

  se situent généralement entre 1,5 et 4 mV/V. Un capteur de force linéaire se traduit par une sensibilité constante. Pour ce faire, le corps d'épreuve doit avoir des caractéristiques particulières que ne possède pas un simple barreau cylindrique qui engendre des contraintes légèrement non-linéaires.

Influence de la température

La température influe sur les principaux éléments constitutifs d'un capteur de force.

• Sur le corps d'épreuve en modifiant son élasticité

  Cette variation est en valeur relative de l'ordre de 0,1% par degré pour les aciers.

• Sur les jauges d'extensométrie en modifiant leur résistance électrique.

  L'influence de la température peut être réduite en ajoutant aux jauges d'extensométrie des composants qui induisent dans le circuit de mesure une variation opposée à celle due à la température. Il est possible de cette façon de réduire cette influence d'un facteur supérieur à 5. Mais ces compensations ne sont généralement efficaces que sur un domaine de température donné. C'est pourquoi, plusieurs domaines de température sont à considérer. La température de référence est celle pour laquelle les caractéristiques métrologiques du capteur de force sont établies. Celle-ci est actuellement définie à 20 °C comme pour l'ensemble de la métrologie mécanique.

• La plage de température compensée

  sur laquelle les caractéristiques du capteur sont effectivement obtenues.

• La plage de température opérationnelle

  sur laquelle le capteur de force peut être utilisé mais sans garantie du respect des caractéristiques métrologiques du capteur mais sans perte de ses caractéristiques nominales.

• La plage de température de stockage

  en dehors de laquelle il y a un risque avéré de perte définitive des caractéristiques nominales du capteur de force.

Au final, l'influence de la température sur le capteur se traduit par 2 coefficients :

• Le coefficient de température sur la sensibilité du capteur

  qui caractérise la variation de la sensibilité du capteur en fonction de la température. Il s'exprime en % de la valeur mesurée et par °C.

• Le coefficient de température sur le zéro

  qui caractérise la variation du signal délivré par le capteur au repos sous l'influence de la température. Il s'exprime en % de l'étendue de mesure du capteur et par °C.