Brevet FR2009035A1 — publié le 19700130

L'invention se rapporte aux mesures effectuées à l'aide de la méthode par ionisation, notamment à la mesure de la vitesse d'écoulement de veines gazeuses5 par exemple dans des milieux où. règne le danger d'une explosion, c'est-à-dire dans des mines, 5 dans des installations chimiques, etc».• mais aussi dans des milieux dangereux pour la santé, des installations de séchage, etc...; La mesure de l'aération fait partie des travaux de coiitrÔle parmi Hcsptus importants dans les mines. De nos jours, on utilise pour cela des anémomètres rotatifs. En raison de leur sft-10 reté de fonctionnement, on préfère ceux-ci aux appareils modernes, même si les précédents sont pratiquement inutilisables pour des vitesses d'écoulement de veines gazeuses inférieures à 50 cm/s. Les anémomètres thermiques, qui conviennent pour ce domaine de vitesses d'écoulement, ne peuvent être utilisés,d'un côté par ce qu'ils sont 15 fragiles,et d'un autre côté par ce qu'il est difficile de réaliser un anémomètre garanti contre les explosions, pour les milieux existant dans les mines. Dans ce cas, il est possible de mesurer les vitesses d'écoulement de l'air, dans les puits d'aération et dans leur proche voisinage, et cela de façon objective, mais dans la plu-20 part des couloirs, ilrissfc pespossible d'estimer plus ou moins bien la qualité de l'aération. Il ressort des méthodes de mesure modernes que la méthode par ionisation est la plus appropriée,# .'" Dans cette méthode, le gaz dont on mesure la vitesse d'éooulement, est io-25 nisé de façon artificielle. L'intensité du courant d'ionisation constitue une mesure pour la vitesse d'écoulement de la veine gazeuse . Ce procédé permet une construction sûre vis-à-vis des explosions, d'un anémomètre industriel, dans le 30 domaine de mesure exigé, et qui soit notamment sensible dans le domaine inférieur à 50 cm/s. Bien que ce procédé soit avantageux, il n'a pas été utilisé en particulier par ce que l'installation de mesure doit pouvoir être transportée. Cette condition produit des difficultés car les courants d'ionisation sont dans certains cas 35 de l'ordre-de 1 X 20~11 et l'installation pour leur mesure nécessite un électromètre. Afin de pouvoir reproduire les indications de mesure, il faut que l'installation électronique soit très stable. La stabilité pendant une durée longue peut être obtenue soit 40 par une alimentation au réseau,soitpar une batterie de grande ca- BÂD OBlGlNAL 69 16553 2 2009035 pacité. De plus, la mesure à l'aide de la méthode par ionisation dépend de la composition du gaz mesuré et de sa densité* C'est pour cette raison que l'utilisation par la méthode par ionisation est pratiquement exclue* 5 la présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et concerne, à cet effet, un procédé pour effectuer des mesures à l'aide d'une méthode d'ionisation, notamment pour la mesure de la vitesse d'écoulement de veines gazeuses, à l'aide d'un pont de mesure, procédé caractérisé 10 par ce qu'on réalise une valeur limite du domaine de mesure de l'installation par une tension de compensation, qui est appliquée à l'installation de mesure pour le rayonnement d'ionisation maximal, par exemple pour la vitesse nulle du gaz, et on règle la deuxième valeur limite du domaine de mesure par une variation de la sensibi-15 lité de l'installation de mesure, pour la valeur nulle du signal de mesure* la présente invention concerne également un dispositif pour la mise en application du procédé selon l'invention, dispositif caractérisé par ce que dans une branche d'un pont de 20 mesure, on monte en série un premier transistor, à effet de champ , du type MO S, et, dans la deuxième branche du pont de mesure, Oi monte un deuxième transistor du même type, en série avec un potentiomètre, les transistors étant montés dans les branches du pont par des électrodes, ces transistors étant reliés entr'eux par.les 25 mêmes électrodes» Suivant un mode de réalisation, le dispositif est caractérisé par ce que, sur la diagonale qui part d'un point commun pour les deux transistors, est montée une source de tension en.parallèle, avec le détecteur d'ionisation, qui est en série avec 30 une résistance de travail, cette résistance pouvant être schuntée par un bouton poussoir par ce que, dans la deuxième diagonale se trouve l'appareil de mesure du courant d'ionisation, en série avec une résistance variable, l'électrode de commande du premier transistor étant reliée à l'électrode du détecteur d'ionisation, cette 35 électrode étant reliée à la résistance de travail du détecteur, l'électrode de commande du deuxième transistor étant reliée au curseur du potentiomètre raccordé au deuxième transistor. De cette façon, on obtient, lors de la mesure de. la vitesse d'écoulement de veines gazeuses, la suppression de 40 1.'influence des diverses compositions et densités des gaz mesurés, BAD ORIGINAL 69 16553 3 2009035 et on exclut l'instabilité de l'alimentation. Le dispositif, selon l'invention, est très stable, si bien qu'il n'est pas nécessaire de s'alimenter sur le réseau ou d'utiliser des batteries importantes si bien que le dispositif est facilement transportable. 5 Un dispositif, conforme à l'invention, est représenté schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, sur la figure ci«=»jointe. , Le dispositif est constitué d'un pont de mesure dont une branche comporte le premier transistor 2 à effet de 10 champ (du type MOS), c'est-à-dire dans lequel l'électrode de commande est isolée du canal conducteur par une couche mince de diélectrique. Une résistance 9 est montée dans cette branche enserrée avec ce transistor. Dans la deuxième branche du pont de mesure, 15 est prévu un deuxième transistor 3 du même type, monté en série avec'le potentiomètre 6, qui est schunté par une résistance 10, de façon à atteindre la valeur appropriée de la résistance. Les transistors sont montés dans les branches du pont de mesure par les électrodes S et D, oes transistors étant reliés entre eux par ces mêmes é-20 lectrodes. Dans la diagonale, qui part d'un point'commun pour les deux transistors 2, 3p on a monté une source de tension 12, en parallèle avec le détecteur d'ionisation 1 et en série avec la résistanoe de travail 8, cette résistance 8 étant schuntée 25 par un bouton poussoir 7. La source de tension 12 est montée en série avec une résistance de protection 13, qui est montée dans ce circuit afin que le montage soit garanti contre les explosions dans un, milieu oîi règne le danger d'explosion. Un commutateur 11 permettant la mise hors circuit de l'installation est également monté 30 dans ce circuit. Dans la deuxième diagonale du pont de mesure se trouve l'appareil de mesure 4 du courant d'ionisation, qui est monté en série avec la résistance variable 5 et la résistance dé limitation 14 protégeant l'appareil de mesure 4. 33 L'électrode de commande du premier transis tor 2 est reliée à l'électrode du détecteur d'ionisation 1, qui est elle-même reliée à la résistance de travail 8 du détecteur. L'électrode de commande du deuxième transistor 3 est reliée avec le curseur du potentiomètre 6i 40 La mesure de la vitesse d'écoulement de 69 16553 4 2009035 l'air est effectuée comme suit s Le détecteur d'ionisation 1, qui est adapté pour l'écoulement de gaz que l'on mesure, est mis dans la position de mesure* Le courant d'ionisation passe entre les électrodes et ce 5 courant est le plus fort pour une vitesse nulle du gaz. Comme l'installation de mesure doit indiquer le zéro dans la position de repos, la tension qui est produite dans la résistance de travail 8 par la chute de courant d'ionisation, doit être compensée par une tension correspondante sur l'électrode de commande du transistor 3* Si cet-10 te tension de compensation était prise sur le diviseur de tension monté entre le pôle + et le pôle « de la source de tension d'alimentation, comme cela est courant, il pourrait se produire des variations d'intensité dans le transistor 3 par suite des variations de cette tension* Si la tènsion de compensation est prise sur le po-15 tentiomètre 6f alors elle est elle-même stabilisée par le transistor 3 dont la caractéristique de travail se situe dans le domaine des lOntodes. Ce montage peut être constitué comme auto-stabilisateur* Le montage en pont lui-même assure un degré 20 considérable de stabilité des indications de l'appareil de mesure 4» car les variations d'intensité dans-les transistors 2 et 3, qui sont produites par les variations d'alimentation et de température, se compensent entr'elles* Le montage selon l'invention permet un fonctionnement de longue durée de l'appareil de mesuré 4 avec une 25 batterie plate habituelle, d'une tension de 18 volts* Une autre caractéristique du montage selon l'invention est la possibilité de correction de l'influence du milieu dans lequel on réalise la mesure, et de l'influence de la composition du gaz dont la vitesse d'écoulement est mesurée* Sans.un 30 milieu, gazeux indéterminé, dont le déplacement doit être mesuré, le détecteur d'ionisation 1 qui est en général constitué par un tube d'ionisation, est au moins fermé sur un côté* Le déplacement du gaz mesuré dans le tube est, par suite, arrêté et dans cet état, le courant passant dans l'appareil de mesure 4 est compensé au zéro 35 à l'aide du potentiomètre 6* On met alors en court-circuit à l'aide du bouton-poussoir 7, la sortie du détecteur d'ionisation 1 si bien que l'appareil de mesuré 4 affiche la déviation correspondant à .la vitesse maximale possible de l'écoulement gazeux. lia. tension csur.la résistance de travail 8 est nulle comme pour un court-cir-40 cuit* Dans cet état, on règle la sensibilité de l'appareil de 16553 5 2009035 mesure 4 par la résistance variable 5„ de façon que l'aiguille de l'appareil de mesure atteigne la déviation complète. Grâce à ce mode de réglage du domaine de mesure, l'appareil de mesure peut être utilisé avec une échelle pour 5 divers milieux et pour diverses compositions de gaz. Ce dispositif et le procédé de mesure peuvent également s'appliquer pour d'autres mesures à l'aide de la méthode d'ionisation. Bien entendu^ l'invention n'est pas limitée 10 aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés. On pourra* au besoin, recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de 1'invention; 69 16553 6 2009035 RETESBICAH QHS 1°) Procédé pour effectuer des mesures à l'aide d'une méthode d'ionisation, notamment pour la mesure de la vitesse d'écoulement de veines gazeuses9 à l'aide d'un pont de mesure, 5 procédé caractérisé par ce qu'on réalise une valeur limite du domaine de mesure de l'installation par une tension de compensation, qui est appliquée à l'installation de mesure pour le rayonnement d'ionisation maximal, par exemple pour la vitesse nulle du gas, et on règle la deuxième valeur limite du domaine de mesure par une variation de la sen-10 sibilité de l'installation de mesure, pour la valeur nulle du signal de mesure, ce qui permet d'opérer avec un fonctionnement stable* 2°) Procédé pour la mesure de la vitesse d'écoulement d'une veine gazeuse, selon la revendication 1, caractérisé par ce que la vitesse nulle du gaz dans le détecteur d'ionisation est 15 réalisée par la fermeture partielle ou totale du détecteur d'ionisation» 3°) Dispositif pour la mise en application du procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par ce que dans une branche d'un pont de mesure, on monte en série un premier transis 20 tor, à effet de champs, du type MDS, etj, dans la deuxième branche du pont de mesure, on monte un deuxième transistor du môme type, en série avec un potentiomètre, les transistors étant montés dans les branches du pont par des électrodes, ces transistors étant reliés entr'eux par les mêmes électrodes» 25 4°) Dispositif, suivant la revendication 3, caractérisé par ce que, sur la diagonale, qui part d'un point commun pour les deux transistors, est montée une source de tension en parallèle avec le détecteur d'ionisation, qui est en série avec une résistance de travail, cette résistance pouvant être schuntée 30 par tin bouton=poussoir et par ce que, dans la deuxième diagonale, se trouve Ieappareil de mesure du courant d'ionisation, en série avec une résistance variable, l'électrode de commande du premier transistor étant reliée à l'électrode du détecteur d'ionisation, cette électrode étant reliée à la résistance de travail du détec-35 teur, l'électrode de commande du deuxième transistor étant reliée au curseur du potentiomètre raccordé au deuxième transistor* B AD OBIG1NAL