IL. Inscriplion galvanomélrique. Séismographe Galitzine

La température est sans action sur les leviers optiques. De plus les variations étant progressives, les déplacements du bras sont très lents, et ne peuvent entraîner la production de courants induits dans les bobines. Par suite, le zéro de l’inscripteur ne varie pas. Mais si le bras n’est plus horizontal, le fonctionnement de l'appareil devient défectueux : le séismographe inscrit non seulement les vibrations verticales, mais aussi, dans une certaine mesure, des vibrations horizontales. La mesure des amplitudes cesse alors d'être correcte, les valeurs’ calculées pour l’agrandissement dynamique n'étant plus exactes.

L'agrandissement dynamique est fonction de la température. J'ai indiqué plus haut son expression (voir p. 72) :

; L == a (37) C,(i+u) (1 +u) [ul a !

1 Fa RP RENTE KA, : k .

Déplus 40 — ES A, étant la distance du miroir au nd

cylindre enregistreur, ? la longueur du pendule obtenu en détachant le ressort, tournant le support de 90°, et laissant la masse osciller librement, et K étant le facteur de transformation :

PR OSTIN S UNOD (6) LACS |

ET

formule où H,etN, désignent le champ magnétique de l’aimant et le nombre de spires du cadre du galvanomètre, H et N les éléments correspondants pour les aimants et les bobines du pendule; S est la surface d’une spire du cadre du galvanomètre, a le côté d’une spire des bobines du pendule, et D la distance de leur axe à l'axe de rotation du pendule. K, est le moment d'inertie du cadre, c sa résistance, et R la résistance du circuit extérieur.

J'examinerai l'influence des différents éléments qui entrent en jeu.

1° Constante de torsion du fil du galvanomètre. — Elle est

Tr

donnée par l'expression C=— y , étant le module de Cou-

2l lomb', r le rayon, et { la longueur du fil. & croît avec la

température, donc C également et la période T — 27 V e

diminue. Les fils d'argent qui relient le cadre aux bornes du galvanomètre ont aussi une influence, mais d'importance moindre.

On a observé qu’au cours d'une année la variation de période d'un galvanomètre d'environ 12° de période moyenne peut au maximum atteindre 0°,3. L'influence sur l’agrandissement varie suivant la période du mouvement inscrit; je me limiterai au cas des périodes courantes, comprises entre o et 20°.

J'ai déjà indiqué plus haut qu’à la station séismologique de Strasbourg, l'amplitude de la variation de température annuelle était comprise entre 12 et 14°. Accidentellement, il peut se produire des variations plus fortes : par exemple quand à un hiver rigoureux succède un été particulièrement chaud. Dans les calculs qui vont suivre, je me fixerai donc une limite exagérée (20°) de l'amplitude des variations de température, afin d’obte-

1. J'ai tenu à conserver les notations usuelles des ouvrages de séismologie d'une part, et celles de la théorie d'élasticité et de la résistance des matériaux, d'autre part. Il faudra éviter de confondre [u], la constante d'amortissement, et », le module de Coulomb.

nir une limite supérieure des varialions de l’agrandissement statique.

\7 D'après cela, la variation % de l'agrandissement statique due à la variation du coefficient d’élasticité du fil de torsion du galvanomètre sera au maximum — 2/100.

2° Résistances électriques. — Les fils sont en laiton, ayant un coefficient de température « = + 0,004, la variation de résistance pour 1° est donnée par

A su = O OO NDOURU Pour 20°, la variation sera — 8/100.

3° Champ magnétique des aimants. — La variation produite par la température sur le moment magnétique M de l’aimant est donnée par M = M, (1 — af). Le champ H étant uniforme, on à également H —H, (1 — a). a est très variable d’un aimant à l’autre; pour l'acier, il varie de 0,0002 à 0,0009 (‘). Je n'aurais pu mesurer a pour les aimants du séismographe et du galvanomètre sans interrompre le fonctionnement de l’appareil pendant une durée trop longue pour que cette suspension fût sans préjudice pour l'étude régulière des tremblements de terre. J'ai donc fait les calculs en prenant a — 0,0009. Dans ces conditions, pour 20° et pour l’ensemble des deux systèmes (pendule et galvanomètre) on a AV STE h{/100.

4° L'influence de la dilatation sur les bobines et sur le bras n'entraîne au maximum qu'une variation de quelques millièmes, qui peut être négligée.

1. Voir Mascart, 22, p. 129. Ses résultats sont confirmés par des recherches récentes (J. Debrach, 10).

eds

AN ; 5° Total. — Ona E ee 14/100 pour une amplitude de

variation annuelle de 20°. Je répète qu'il s’agit là d’une limite supérieure, qui, dans la pratique, ne pourrait être atteinte que tout à fait exceptionnellement. Le résultat obtenu est en accord avec les variations observées lors de la prise périodique des constantes de l'instrument.

Un étalonnage préalable pourrait donc permettre de connaitre la valeur du facteur de transformation pour les diverses températures avec une précision suffisante; une telle opération serait toutefois rendue un peu illusoire par l'incertitude que comporte la mesure de l'amortissement.

Autres appareils.

Dans le deuxième chapitre, j'ai signalé qu’il serait nécessaire de soumettre les appareils de Wenner (voir p. 18) et de Beniof} (voir p. 20) à des comparaisons avec les instruments classiques en usage. Ces études n'ayant pu encore être menées à bonne fin, je me bornerai à quelques remarques relativement à leur sensibilité à la température.

Tout l’exposé consacré à l'appareil Galitzine est applicable à l'instrument de Wenner.

L'appareil Benioff se rattache par sa suspension à la deuxième catégorie; mais, d'autre part, comme le Galitzine, il comporte l'inscription galvanométrique. On peut étudier sa sensibilité à la température en suivant une marche analogue à celle des calculs précédemment développés, mais des éléments interviennent qui n'existent pas dans le pendule de Galitzine. On devra tenir compte de la variation des réluctances; pour les parties métalliques, cette variation est due à la variation de la perméabilité magnétique avec la température. D'autre part, la longueur de l'entrefer variable change, quand par suite de la variation d'élasticité du ressort, la position d'équilibre de la masse et de l’armature est modifiée. Il est à craindre que la sensibilité de cet appareil ne soit exagérée, tout au moins si on lui donne l’amplification maximum prévue par l’auteur.

Conclusions.

Sauf-le cas où l’on dispose de salles à température constante, il est absolument indispensable de munir les séismographes verticaux de dispositifs de compensation de température. D'une façon générale, il faut parer aux effets de la variation d'élasticité des ressorts; l'effet de la dilatation des Liges de liaison ne saurait être négligé dans les grands appareils.

Pour les appareils à inscription galvanométrique, il se produit en outre des varialions de l’agrandissement dues aux effets de la température sur les diverses parties du système de transmission. Ces effets apportent un certain degré d’incertitude dans la mesure des amplitudes.

Différents types de dispositifs de compensation.

lis sont évidemment basés sur des principes très différents, car : 1° on peut faire appel à toute propriété physique variant linéairement avec la température pour déplacer le point d’appui d’un des leviers d’une quantité convenable; 2° on peut faire varier la masse ou la longueur du pendule suivant une loi appropriée ; 3° on peut choisir des ressorts dont le coefficient thermo-élastique soit particulièrement petit (alliage fer-nickel, renfermant 34 °/, de nickel et 12 °/, de chrome, dit élinvar). D'autres procédés pourraient encore être imaginés

Je passerai en revue les dispositifs existants, et je décrirai ensuite celui que j'ai installé sur le grand pendule de Strasbourg.