Système d'étalonnage automatisé FPG8601

Principes de fonctionnement

Mesure

Le système FPG8601 fonctionne selon le principe bien connu du manomètre à piston, par lequel la pression exercée sur la surface effective d'un piston-cylindre est transformée en force proportionnelle. Cependant, au lieu d'être comparée à des masses accélérées par la gravité, la force résultant de la pression est mesurée par un dynamomètre pendulaire relié au piston. Le piston-cylindre étant équipé d'une chambre de pression à ses deux extrémités, la pression de référence utilisée pour définir la pression peut être modifiée (atmosphère pour la pression relative et vide pour la pression absolue). La mise à zéro du dynamomètre avec une pression commune dans les chambres inférieure supérieure supprime la masse du piston et toute autre force due à la pression mesurée, ce qui permet de commencer la mesure de la pression à zéro. La valeur de la pression différentielle exercée est calculée à partir de la surface effective du piston-cylindre, tandis que la valeur de force nette est mesurée par le dynamomètre.

Afin d'éviter l'instabilité et la complexité mécanique liées au centrage du piston par pivotement dans le cylindre, le piston FPG est centré par le débit d'une pression gazeuse de lubrification indépendante dans l'espace piston-cylindre. Cet espace est conique et se rétrécit en direction des extrémités du piston. L'espace piston-cylindre est compris entre 1 et 6 µm, et la pression de lubrification est supérieure de 40 kPa à la pression de référence, ce qui permet de maintenir un débit très faible dans les chambres de mesure (moins de 1 sccm au total). La force du piston est transmise au dynamomètre via un système de raccord à rotule qui maintient le piston au niveau de son centre de gravité. Le passage du système de connexion est également utilisé pour amener le gaz de lubrification dans le piston-cylindre. Le dynamomètre est contenu dans une chambre hermétique à travers laquelle circule le gaz de lubrification. La conception de la chambre du dynamomètre permet de maintenir sa température constante et le gaz de lubrification est traité pour garantir une humidité relative.

Contrôle

Le contrôleur de pression du système FPG8601 règle le débit via un réducteur de débit. La face amont du réducteur est connectée à la chambre de pression supérieure du FPG, tandis que la face aval est reliée à la chambre de pression inférieure du FPG ainsi qu'à l'atmosphère ou à une source de vide indépendante pour un fonctionnement en mode absolu. Le contrôleur intègre plusieurs réducteurs de débit de différentes conductivités, qui sont sélectionnés automatiquement en fonction de la plage de pressions. Deux contrôleurs débit-masse (l'un pour le contrôle brut de la pression et l'autre, de plage inférieure, pour le contrôle précis de la pression) sont utilisés en parallèle pour régler le débit dans une boucle d'asservissement. Le contrôle repose sur la différence entre le point de consigne de pression et la mesure de pression du FPG. Un contrôleur de pression à deux étages, dont le deuxième étage est référencé à la face aval des réducteurs de débit, fournit une pression d'entrée stable aux contrôleurs débit-masse.

Fonctionnement automatisé

Le système FPG8601 inclut un contrôleur système Windows®, qui communique avec le matériel FPG8601 et les appareils testés. Le logiciel FPG Tools™ surveille et contrôle le fonctionnement du FPG et prend en charge de nombreuses fonctions avancées, notamment l'exécution entièrement automatisée et sans surveillance de séquences de tests avec acquisition des données des appareils testés. Toutes les données du FPG et des appareils testés sont consignées dans des fichiers de données délimités, qui peuvent être facilement téléchargés vers d'autres applications à des fins d'analyse. Le logiciel FPG Tools offre notamment les fonctions suivantes :

• Modification du mode de mesure (relatif/absolu)
• Définition de la gamme et mise à zéro automatiques du dynamomètre
• Réglage du temps de calcul de la moyenne des points de données
• Avertissements en cas de modification excessive des conditions de fonctionnement
• Corrections de la transpiration thermique en faible valeur absolue
• Configuration d'appareils testés
• Définition et stockage des procédures de test
• Exécution entièrement automatisée des tests
• Restitution en temps réel des résultats de test

Modes de mesure relatif, absolu et absolu différentiel

Le système FPG8601 prend en charge les trois modes de mesure suivants :

• Mode relatif : la chambre inférieure du FPG et le côté « basse pression » du test sont connectés et laissés ouverts à l'atmosphère.
• Mode absolu : la chambre inférieure du FPG est évacuée et le vide résiduel est mesuré par un vacuomètre. Ce mode est utilisé pour étalonner des appareils testés de pression absolue scellés.
• Mode absolu différentiel : la chambre inférieure du FPG et le côté « basse pression » du test sont connectés et évacués. Ce mode est utilisé pour étalonner des appareils testés différentiels par rapport au vide.

Système pour plans de travail sans contraintes environnementales particulières

Le système FPG8601 peut être installé sur une paillasse de laboratoire de haute qualité de 2 m. Généralement, le contrôleur de pression est installé sous la paillasse. Si un dispositif de mesure de la pression absolue est inclus, il convient de réfléchir à l'emplacement adéquat des pompes à vide. Une paillasse sur mesure peut être fournie avec le système sur simple demande.

Le fonctionnement du système FPG8601 est soumis aux exigences environnementales en vigueur dans les laboratoires de métrologie de pointe.

Service d'installation et de formation

Pour une nouvelle installation FPG8601, il est recommandé d'avoir recours à un service d'installation et de formation pendant 3 à 5 jours. Ce service comprend la configuration et les tests du système FPG8601 ainsi que la formation des utilisateurs au fonctionnement et à l'entretien de ce dernier (notamment pour l'exécution des tests type). La formation peut être dispensée dans les locaux de Fluke Calibration, à Phoenix en Arizona, avant la livraison et/ou sur le site d'installation après la livraison.