Brevet FR2006430A1 — publié le 19691226

L'invention a pour objet un procédé et un appareil pour mesurer la différence de susceptibilité magnétique de deux courants de gaz, en particulier pour mesurer la concentration en oxygène de mélanges gazeux. On connaît de nombreux procédés et appareils, dans lesquels les propriétés magnétiques de mélanges gazeux sont mises à profit pour mesurer de façon continue des concentrations de gaz. Tous ces procédés et appareils présentent, toutefois, l'inconvénient d'être relativement paresseux, c'est-à-dire de posséder une durée de retard et de transfert de tordre de 5 à 20 secondes. Le résultat de la mesure est de plus sérieusement perturbé par la composition des impuretés contenues dans le gaz faisant l'objet de la mesure. Dans les procédés et appareils fonctionnant sans champ de température, les ébranlements extérieurs exercent eux aussi une action défavorable sur le système de mesure. Le procédé conforme à l'invention pour mesurer la différence de susceptibilité magnétique de deux courants de gaz est caractérisé en ce que d'un ou de deux courants identiques de gaz à mesurer, qui sont dirigés axialement dans un ou deux courants de gaz de comparaison pareillement identiques, on fait passer au moins un à travers un champ magnétique hétérogène perpendiculairement au gradient de champ de celui-ci et on le capte ensuite au moyen d'un récepteur sensible à la pression. Pour des raisons pratiques de mesure, il est avantageux de faire passer le courant de gaz mesuré à travers un champ magnétique alternatif hétérogène perpendieulairement au gradient de champ de celui-ci. I1 se produit ainsi dans le recepteur de pression une pression alternative.Cela est avantageux du fait que, d'une part, les influences statiques de pression et d'écoulement sur le système d'amplification du jet sont exclues et que, d'autre part, la mesure de faibles pressions alternatives peut eAtre pratiguement mieux contrblée que celle de pressions continues de meAme grandeur Comme fréquence limite supérieure, on peut admettre celle pour lao,uelle le temps de transfert des molécules entre la buse de -jet et la buse de réception dans le champ magnétique correspond approximativement à une demi-période du champ alternatif. Pour la mise en oeuvre du procédé, on peut utiliser, par exemple, un appareil, dans lequel deux tubes parcourus par le gaz possèdent chacun une buse de jet et une buse de capitation lui faisant vis-à-vis à une certaine distance, ces deux buses étant accouplées entre elles par l'intermédiaire d'un récepteur sensible à la pression, cependant que sur l'un des tubes parcourus par le gaz est disposé un aimant engendrant un champ magnétique hétérogene, qui traverse. l'intervalle entre les buses se trouvant dans ce tube. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'ap pareil mettant en oeuvre le procédé de l'invention, un tube parcouru par le gaz est pourvu d'une buse de jet et d'une buse de captation double faisant vis-à-vis à la précédente, à laquelle elle est reliée par un récepteur sensible à la pression, et il est prévu un aimant disposé de telle manière que le champ magne tique hétérogène qu'il produit traverse l'intervalle entre la buse de jet et la buse de captation double Il est en principe indifférent quel. est le gaz qui circule dans le tube parcouru par le gaz et quel est le gaz aux sort de la buse de jet.On a constaté toutefois que des varias tions dans la composition du gaz mesuré peuvent être décelées plus rapidenent si l'on fait circuler le gaz de comparaison dans le tube parcouru par le gaz, tandis que le gaz mesuré s'échappe de la buse de jet. Outre la rapidité d'analyse avec des retards de réponse inférieurs à 0,1 seconde, le procédé conforme à l'inven- tion offre l'avantage d'une amplification directe de l'effet k? mesure dans la cellule de mesure, ce qui permet d'obtenir, en plus d'une réduction de la dépense nécessaire pour la postamplification, un rapport favorable entre l'effet parasite et l'effet utile. Entant donné que, pour une intensité de . champ ou une amplitude de l'intensité de champ fixe, l'amplification du jet ne dépend que de l'écartement entre la buse de jet et la buse de captation ainsi que du diamètre de la buse de jet, l' & t de mesure est indépendant du poids spécifique du gaz sortant de la buse de jet et de sa vitesse. Cela veut dire que, dans un zone ou l'influence de la diffusion transversale ne joue pas u:i rôle trop important, le procédé selon l'invention n'est pratisssue- ment pas influence' par des variations dans la composition des impuretés et la vitesse d'écoulement du gaz mesuré. Etant donné que des forces ne s'exercent sur 1é gaz de gaz mesuré que si l'entourage du jet possède une susceptibilité s'écartant de celle du jet de gaz mesuré, celui-ci est enveloppé d'un gaz de comparaison approprié, qui a pour mission de focaliser le jet de gaz mesuré, ainsi que d'empêcher a la rétro- diffusion et la diffusion transversale. On a constaté que pour 1 C/j d'oxygène dans de l'azote avec de l'azote comme gaz de comparaison, il est possible, avec une intensité de champ de 10 oerstedts et un gradient de champ de 5.104 oerstedts par cm, des buses de 0,12 mm. de diamètre et une distance de 5 mm. entre les buses, de mesurer une amplitude de pression alternative correspondant à une pression de 3,5 dyn/cm2. L'amplitude de pression alternative pour les méthodes de mesure connues jusqu a présent ne correspond qu'à une pression de 0,07 dyn/cm pour 104 oerstedts environ. Le procédé conforme à l'invention offre par conséquent une déviation d'amplitude supérieure de 50 fois à celle de procédés connus. Le procédé selon l'invention va être décrit maintenant en référence aux figures 1 à 3 du dessin annexé, qui représentent, à titre d'exemples, des appareils convenant à sa mise en oeuvre. L'appareil représente schématiquement à la figure 1 comprend des buses de jet 1, 2, de chacune desquelles s'échappe un courant de gaz mesuré-, ainsi que des buses de captation 3, 4, disposées vis-à-vis des précédentes dans des tubes 7 et 8 parcourus par un courant de gaz de comparaison approprié. Sur un aimant 6 est disposé par exemple le tube 7, de telle façon que le champ magnétique hétérogène produit par l'aimant traverse l'intervalle entre les buses 4 et 3, de manière que le jet s'échappant de la buse 1 coupe le gradient de champ normalement ou sous un angle différent de 00. En pratique, il est conseillé de choisir une direction de champ perpendiculaire à celle du Jet de gaz-mesuré, car dans ce cas le jet de gaz mesuré circule, dans l'intervalle entre la buse de jet et la buse de captation, dans un champ dont le gradient est constant en valeur et direction. Le jet de gaz mesuré sortant de la buse 1 est dévié sous 1'influence du champ magnétique hétérogène et cette déviation est représentative-de la différence de susceptibilité entre le gaz mesuré et le gaz de comparaison. Lorsque le jet de gaz mesuré parcourt un champ alternatif hétérogène, il se forme dans la buse de captation 3 une pression dynamiane, qui varie dans la même proportion que le champ et dont 1'amp tude de pression alternative est mesurée dans l'instrument mano- métrique 5. Des tubulures d'entrée du gaz mesuré et du gaz d comparaison sont désignées respectivement par 9 et 10, et la tubulure de sortie du gaz mesuré et du gaz de comparaison par Il L'appareil selon la figure 1 compense l'effet de zéro. La figure 2 montre la disposition axiale des buses 1 et 2 dans les tubes 7 et 8. Il est avantageux de prévoir une entretoise d'écartement 12, pour maintenir aussi constante que possible la distance entre les pièces polaires de l'aimant 6. Une variante de réalisation de l'appareil selon l'invention est-représentée schématiquement à la figure 3. Vis-àvis de la buse de gaz mesuré 1, disposée axialement dans le tube 7 parcouru par le gaz, est installée une buse de capti- tion double 13, dont les orifices sont reliés par un récepteur 5 sensible à la pression. Le champ produit par l'aimant 6 peut agir comme précédemment sur le jet s'échappant de la buse 1, ce qui donne naissance à une pression alternative dans le récepteur 5 sensln ble à la pression. L'amplitude de cette pression alternat rerrésente directement les différences de susceptibilité entre le gaz mesuré et le gaz de comparaisons Il va de soi'que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer la différence de suscepti-. bilité magnétique de deux courants de gaz, caractérisé en ce que, d'un ou de deux courants identiques de gaz à mesurer, qui sont dirigés axialement dans un ou deux courants de gaz de comparaison pareillement identiques, on fait passer au moins un à travers un champ magnétique hétérogène perpendiculairement au gradient de champ de celui-ci et on le capte ensuite au moyen dtun récepteur sensible à la pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait passer un courant de gaz mesuré à travers un champ magnétique alternatif hétérogène perpendiculairement au gradient de champ de celui-ci. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé-en ce-quedeux tubes (7,8) parcourus par le gaz possèdent chacun une buses de jet (1,2) et une buse de captation (3,4) lui faisant vis- à-vis à une certaine distance, ces deux buses étant réunies entre elles par l'intermédiaire d'un récepteur sensible à la pression (5), cependant que sur l'un des tubes parcourus par le gaz est disposé un aimant (6) engendrant un champ magnétique hétérogène, qui traverse l'intervalle entre les buses se trouvant dans ce tube. 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un tube (7) parcouru par le gaz est pourvu d'une buse de jet (1) et d'une buse de captation double (13) faisant vis-à-vis à la précédente, à laquelle elle est reliée par un récepteur sensible à la pression (5) et en ce qu'il est prévu un aimant (6) disposé de telle manière que le champ magnétique hétérogène qu'il produit traverse l'intervalle entre la buse de jet (1) et la buse de captation double (