Perturbations dans les mesures

Résumé du document

Les plus gros soucis que devra affronter le spécialiste en mesures lors de la mise au point de manips ou de bancs de mesures viendront des nombreuses perturbations extérieures qui affecteront le résultat.
L'objet de ce cours est de répertorier les principaux modes de perturbations électriques ; pour chacun de ces modes, on donnera une définition théorique (donc assez large), et pour ne pas rester dans le flou, on passera tout de suite à un exemple concret, représentatif de ce qu'on trouve fréquemment dans la pratique de la mesure.
Il ne faudra bien entendu pas se borner à cet exemple, et garder à l'esprit qu'il est seulement représentatif d'une famille de perturbations.
Ce cours est simplifié. En effet, on rentre dans le domaine plutôt complexe de la Compatibilité ÉlectroMagnétique (CEM) des équipements électriques. Ce domaine est assez mal maîtrisé, car jusqu'à présent, il est resté confiné dans des domaines pointus (spatial, militaire, radiodiffusion...).
L'émergence de nouvelles normes en matière de CEM visant à réduire les parasites émis par les équipements électriques augmente actuellement de façon considérable le champ d'action de cette discipline.
Il n'est pas question dans ce cours de rentrer dans le détail des notions complexes de ce domaine ; le but est juste de sensibiliser de futurs spécialistes en mesure aux plus gros problèmes qu'ils devront affronter, et leur permettre :
D'éviter les pièges les plus grossiers.
De " flairer " les pièges plus subtils ; il feront alors appel à un spécialiste de la CEM qui les aidera à mettre le montage de mesure au point. Quelquefois, des conseils simples suffiront.

Extraits

[...] afin de réduire la boucle formée par les conducteurs aller et retour d'un signal bas niveau, on rapprochera ces deux fils au maximum. dans la mesure du possible, on torsadera ces deux câbles : le champ perturbateur va créer des effets qui vont s'annuler grâce à l'inversion des câbles induite par le torsadage. COUPLAGE PAR DIAPHONIE CAPACITIVE Ce phénomène est dû au fait que deux conducteurs en regard et séparés par un diélectrique (l'air, ou un isolant quelconque) forment une capacité qui va les relier DÉFINITION. Le couplage par diaphonie capacitive est créé par variation de tension entre deux conducteurs en regard. [...]

[...] Très souvent, un simple toilettage du montage suffira (câblage rationnel des appareils, pas de câbles superflus, câbles courts . Ensuite, en fonction des résultats désirés et des moyens disponibles, on pourra piocher dans les méthodes proposées ci dessous " Flottement " d'un appareil. Nous avons vu que la source de tous nos problèmes venait souvent de couplages dûs aux liaisons à la terre des divers appareils interconnectés. Pour éviter ces problèmes à peu de frais, on peut être tentés de couper ces liaisons avec la terre. [...]

[...] Le montage est composé des éléments suivants : un montage électronique comprenant le shunt de mesure d'un courant, un des pôles du shunt étant relié à la masse du montage électronique. une alimentation stabilisée fournissant l'énergie au montage électronique. un oscilloscope permettant de visualiser et mesurer le courant du montage électronique. un câble coaxial liant le montage à l'oscilloscope. Le montage réel sera le suivant : Fig Mesure sur shunt. Il est très important de noter que chaque appareil possède sa masse électrique, que ces masses sont reliées entre elles par les câbles de liaison, et que les masses de l'alimentation et de l'oscilloscope sont reliées à la terre. [...]

[...] C'est économique, mais gênant quand ces signaux se superposent à un signal musical différent. Ce dernier exemple montre que même avec des montages " normalement " BF, on peut avoir des problèmes secondaires induits par des composantes HF ! Même pour ces montages, on prendra donc des précautions pour limiter l'influence des courants et tension HF, et restreindre au maximum tous les modes de couplage. [...]

[...] Ce sont des masses locales. Si une ddp apparaît entre ces deux masses (tension de mode commun Vmc), les capacités parasites Cp2 et Cp2 laisseront passer les composantes HF de cette tension, introduisant une tension de mode commun sur le circuit amont qui peut perturber ce circuit et les appareils qui y sont reliés. Il faut noter que les capacités parasites Cp1 et Cp2 n'existent pas physiquement telles quelles : la capacité parasite est en fait répartie uniformément sur tout le bobinage. [...]