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

Abstract

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.

First determination of the Planck constant using the LNE watt balance

“…The force comparator (3) is based on a 200 g homemade aluminium alloy beam [21][22][23], with two symmetrical 100 mm length arms. The three pivots are constituted by 20 µm thick stainless steel flexure strips clamped at both ends.…”

Characterization of flexure hinges for the French watt balance experiment

“…After a theoretical study [2] for designing a mechanical beam balance for the French experiment, we have undertaken several studies specifically on flexure pivots [3][4][5]. At present, supplementary studies are in progress in the scope of the Joint Research Project kNOW whose the main objective is to reduce the measurement uncertainty up to the 2×10 -8 h level required to redefine the kilogram.…”