Métrologie : le bolomètre NRD ROHDE & SCHWARZ

"Dessine moi un bolomètre !" aurait pu dire le Petit Prince... encore fallait-il qu'il en connaisse l'existence ! J'ai attendu l'âge de 50 ans pour en entendre parler, par un OM ancien de chez ARIANE Espace, oui les fusées...  (73' Henri !)

Mais c'est quoi ce truc ???! 

Comme indiqué en face avant, en allemand, c'est un THERMISCHER LEISTUNGSMESSER, un wattmètre thermique. 

Et alors ? 

Euh, c'est un appareil capable de mesurer une très faible puissance électrique, depuis le courant continu jusqu'à 3200MHz, 3,2 GHz.... aussi faible qu' 1 milliWatt, totalement linéaire, avec une précision redoutable, même 65 ans plus tard ... L'invention est ancienne, 1878, sa rareté en fait un appareil de labo. Le principe est de faire dissiper des calories à un absorbeur, de comparer l'élévation de température obtenue avec celle d'un absorbeur identique mais NON chauffé. Vous suivez ? 

La précision de la mesure réside donc dans la précision du comparateur de l'écart des deux températures qui s'opère et qui déséquilibre un pont de Wheatstone  ... et il faut un amplificateur pour mettre en évidence la dérive thermique résultante ? tiens ! En effet, deux fils résistifs en alliage de Manganin (385 ohms chacun) dont l'un est chauffé par une micro-résistance d'un huitième de watt (la charge de 60ohms de la sonde à laquelle est appliqué le signal incident) voient leur résistivité VARIER différemment en fonction de la température ambiante qui est différente. La loi d'Ohm fait le reste ! Presque ...

L'alimentation, l'amplificateur d'erreur , l'équilibrage du pont, la calibration de la sonde bolométrique, la précision des galvanomètres, la stabilité thermique de l'ensemble restaient à être réalisés, c'est la firme Rohde & Schwarz (Münich)  qui réussira à pondre cet appareil HALLUCINANT, sans un seul bidule numérique! C'est de la mesure physique de base, "du watt de fer à repasser" comme le dit Henri !

La sonde sera démontée pour auscultation, et reprise des soudures... du fil de manganin enroulé sur mandrin en feuille d'argent. La résistance chauffante se trouve  à l'intérieur. L'autre, la référence froide, est vissée sur le lingot en cuivre qui constitue la sonde. 

L'amplificateur, par ailleurs, sera également démonté aux fins de nettoyage des broches des transistors au germanium dont la température de fonctionnement est stabilisée par un gigantesque lingot de cuivre.

La mise en oeuvre est assez simple, quoique contraignante puisque qu'il faut d'abord préchauffer la sonde sur la référence de tension ultra précise interne (le connecteur DEZIFIX visible sous le logement de la sonde) pour établir une référence de dissipation (indicateur de droite) ,c'est la phase "calibration". Ensuite, on bascule en position "mesure" (indicateur de gauche) pour lire le refroidissement obtenu, puisque l'absorption devient le différentiel froid/chaud ! vu ?! 

Le temps de stabiliser  la température, à un moment donné, pour une température donnée... c'est vraiment de la haute voltige. Mais pas de droit à l'erreur: la résistance de 60ohms est non inductive, non capacitive, et ne tient QUE 200 mW pleine échelle...

Alors quand est-ce utile ? 

Pas souvent, ce n'est pas un sport de masses ! Sauf si l'on cherche une mesure exacte, réelle, de toute l'énergie spectrale d'un générateur qui fournit une fréquence fondamentale et toutes ses harmoniques (jusqu'à 3,2 GHz donc), sans filtrage (et les difficultés qui en découlent) pour en obtenir la somme quadratique précise : Les mesures de bruit par exemple ... Celui-ci, trouvé sur EBay.de , était vendu une misère, en l'état, non vérifié... la demande est faible.