PFE Métrologie Mesure Asservissement
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Métrologie mesure incertitudesPh Reiffsteck6.1.3. Variation de volume ∆VPour les sols saturés, la variation de volume de l'éprouvette est déterminée à partir de la mesure desvolumes d'eau absorbés ou expulsés par l'éprouvette. La mesure du volume drainé ne doit pas affecter lapression interstitielle dans l'éprouvette de plus de ±1 %. Pour les sols mous (modules de 0,1 à 1 MPa), onutilise un système de mesure dont la résolution permet d'apprécier des variations de volume de 0,1 % parrapport au volume total de l'éprouvette. Pour les sols moyennement consistant à raides (modules de 1 à 100MPa), la résolution de la mesure doit être de 0,02 %.De nombreux systèmes de mesure des variations de volume satisfont ces spécifications; on peut citer parexemple:- la burette de Bishop (deux tubes concentriques branchés en série, avec un liquide coloré plus léger quel'eau pour suivre les mouvements du liquide), qui peut être utilisée avec un tube intérieur de 5 mm dediamètre pour les sols mous et de 2 mm de diamètre pour les sols raides (cf. figure 6 a);- un générateur de volume : il s’agit d’un vérin hydraulique, dont le fonctionnement est asservi à la nonvariation de la pression interstitielle; la mesure du volume drainé est faite au moyen d'un capteur dedéplacement qui suit la translation du piston; la section du vérin doit être adaptée à la précision requiseet sa longueur aux variations de volume probables (cf. figure 5).- un volumètre de précision : cet appareil de laboratoire est destiné à mesurer les variations de volumed’eau dans le circuit de drainage lors d’un essai de type triaxial (cf. figure 6 b et c). Cet appareillagedispose d’un capteur inductif étanche ainsi que d’une électronique spécifique.PCeauhuile deparaffine coloréetube graduévers celluleou éprouvettePCvers sourcede pressionb)vers celluleou éprouvettevers sourcede pressiona)vers générateurde pressionmembraneBelloframvers l'éprouvetteFigure 6. Systèmes de mesures des variations de volume : (a) burette de Bishop ; (b) volumètre de précision CECP ; (c) volumètrede précision WF6.2. Évolution de l’acquisition et asservissementLes premiers systèmes d’asservissement faisaient appel à des relais, ils s’agissaient de régulateursproportionnels. En effet, l’absence ou l’existence du contact validait ou invalidait la mise en fonctionnementde l’actionneur. Dans le cas de la figure 7a, le moteur actionnant le pressostat pouvait être mis en rotationdans les deux sens, augmentant ou diminuant ainsi la pression dans la cellule.c)220 Vrelaismoteurair comprimérégulateurde pressionvérinindicateur dedéformationsystème d'application dela pression interstitiellea) b)Figure 7. régulateurs proportionnels LCPC et Mécasol, 1972Dans les années soixante-dix, apparaissent les premiers systèmes à acquisition automatique etd’asservissement faisant appel à l’informatique encore balbutiante.20
Métrologie mesure incertitudesPh Reiffstecka) b)Figure 8. a) Années 75 : système à acquisition automatique du LCPC b) Années 80 : les premiers ordinateurs avec systèmed ’exploitation en CPMLe développement en Angleterre par Menzies et Sutton, (1980) du contrôleur de pression volume à abouti àune intégration accrue de l’essai triaxial.Figure 9. Dispositifs de mesures localesFigure 10. Dispositifs de mesures localesToutefois, lorsque la mesure de la déformation verticale est un paramètre important, par exemple pour ladétermination du module tangent en début de chargement, on utilise un système de mesure placé sur lapartie centrale de l'éprouvette. Il est alors possible de s’affranchir de possibles rotations du chapeau del’éprouvette ou des frottements du piston (figure 11). Cela a comme conséquence d’améliorerl’asservissement.frottement du pistonmauvaisalignementjeuxrotationcapteur de force extérieurcapteur dedéplacementextérieurcapteur de pressioninterstitielle extérieurcapteur de pressioninterstitiellecapteur radialcapteur de forceintérieurbender elementscapteur axialFigure 11. Dispositifs de mesures localesOn place pour cela des dispositifs de mesure sur un diamètre et sur une ou plusieurs génératrices del’éprouvette (figure 11). Ces dispositifs doivent combiner rigidité et légèreté et suivre des points bien définisde l’éprouvette. Ces mesures permettent également la connaissance des modules anisotropes. Les21
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Métrologie mesure incertitudesPh Reiffstecka) b)Figure 8. a) Années 75 : système à acquisition automatique du LCPC b) Années 80 : les premiers ordinateurs avec systèmed ’exploitation en CPMLe développement en Angleterre par Menzies et Sutton, (1980) du contrôleur de pression volume à abouti àune intégration accrue de l’essai triaxial.Figure 9. Dispositifs de mesures localesFigure 10. Dispositifs de mesures localesToutefois, lorsque la mesure de la déformation verticale est un paramètre important, par exemple pour ladétermination du module tangent en début de chargement, on utilise un système de mesure placé sur lapartie centrale de l'éprouvette. Il est alors possible de s’affranchir de possibles rotations du chapeau del’éprouvette ou des frottements du piston (figure 11). Cela a comme conséquence d’améliorerl’asservissement.frottement du pistonmauvaisalignementjeuxrotationcapteur de force extérieurcapteur dedéplacementextérieurcapteur de pressioninterstitielle extérieurcapteur de pressioninterstitiellecapteur radialcapteur de forceintérieurbender elementscapteur axialFigure 11. Dispositifs de mesures localesOn place pour cela des dispositifs de mesure sur un diamètre et sur une ou plusieurs génératrices del’éprouvette (figure 11). Ces dispositifs doivent combiner rigidité et légèreté et suivre des points bien définisde l’éprouvette. Ces mesures permettent également la connaissance des modules anisotropes. Les21
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