**Revue française de métrologie


n° 21, Vol. 2010-1, 9-21, DOI : 10.1051/rfm/2010102

Etude de lames flexibles en alliage de cuivre-beryllium pour l’expérience française de balance du watt.

Study of flexure strips made of copper-beryllium alloy to be used for the French watt balance experiment.

 

Patrick PINOT 1, Stéphane MACÉ 1, Gérard GENEVES 2, Pierre GOURNAY 2, Darine HADDAD 2, Michel LECOLLINET 1, François VILLAR 2 et Marc HIMBERT 1

Laboratoire commun de métrologie LNE-Cnam
1 LNE-INM, CNAM, 61 Rue du Landy, 93210 La Plaine Saint-Denis, France, patrick.pinot@cnam.fr.
2 LNE, 29 Avenue Roger Hennequin, 78197 Trappes Cedex, France.

Résumé : La conception d’une expérience de balance du watt fait appel à des compétences pluridisciplinaires et nécessite de nombreuses études sur chaque élément qui la constitue. Un exemple d’une telle étude est présenté dans cet article. Afin de concentrer, en un point unique, les points d’application de deux forces à comparer (un poids et une force électromagnétique équilibrant ce poids), un système à liaisons élastiques monobloc à lames flexibles a été réalisé en alliage de cuivre-béryllium. Il permet l’articulation des suspensions de la masse et de la bobine engendrant la force électromagnétique selon quatre axes coplanaires qui se coupent en un seul point (centre virtuel de rotation). Les caractéristiques statiques d’élasticité des lames en termes de raideur et de limite d’élasticité ont été étudiées. De plus, l’étude du comportement dynamique sous vide de ce dispositif a été effectuée en termes de fréquence de résonance, d’amortissement dû aux frictions internes et de couplage entre les deux systèmes d’articulation.

Abstract: The design of a watt balance experiment requires skills in several scientific fields and needs to carry out numerous studies about every element of this experiment. That can be illustrated by the experimental study presented in this article. In order to have a single point of application of a weight and an electromagnetic force balancing this weight, a system of double gimbals with flexure pivots was made out of copper-beryllium alloy. It allows the articulation of the suspensions of the mass and coil generating the electromagnetic force round four coplanar axes which intersect in one point (virtual centre of rotation). The static characteristics of these elastic pivots have been studied in terms of stiffness and elasticity limit. In addition, the study of the dynamic behaviour under vacuum of this device has been carried out in terms of resonance frequency, damping due to internal frictions and coupling between the two systems of gimbals.

Mots clés : pivot flexible, raideur, cardan, balance du watt, alliage cuivre-beryllium.

Key words: flexure pivot, stiffness, gimbals, watt balance, copper-beryllium alloy.


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