Brevet FR2068824A1 — publié le 19710903

i 2068824 La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer des débits de liquide s3 écoulant dans des canaux ouverts, des rigoles ou des tubes partiellement remplis? procédé dans lequel on détermine9 à partir de la mesure de la tension 5 produite par le mouvement du liquide dans un champ électromagnétique, une valeur de la vitesse d5 écoulement et additionnellement également le niveau du liquide» On connait des procédés et des dispositifs de détermination de débit» Dans les procédés connus, on produit un champ électro-10 magnétique orienté perpendiculairement au sens d'écoulement, la surface de mesure étant agencée à l'aide d®électrodes en forme de bandes ou similaires de manière à couper au moins une partie des lignes de flux magnétique» A l'aide d'un dispositif de séparation de phases, on peut déterminer d'une part la composante de tension 15 engendrée par la vitesse du courant de liquide et d5 autre part la composante de tension engendrée par le niveau de liquide et déphasée de 90° par rapport à la composante de tension produite par la vitesse du liquide, A partir des deux valeurs ainsi trouvées, on peut ensuite obtenir la valeur du débit» 20 Ces dispositifs de mesure sont relativement coûteux, en particulier du fait de l'obligation de prévoir le système de séparation de phase ; en outre, il peut se produire de3 erreurs de mesure du fait des résistances de transition variables existant entre la partie sèche et la partie humide des électrodes incli-25 néeso Une autre difficulté est rencontrée dans les dispositifs de mesure connus en ce-que la surface de mesure ne doit être inclinée que de quelques degrés par rapport à la perpendiculaire à la direction d'écoulement lorsque les deux composantes de tension doivent être du même ordre de grandeur et doivent être 50 traitées par des amplificateurs de même puissance * En outre, la consommation en énergie des dispositifs de mesure connus est relativement élevée6 l'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues et de fournir un procédé et un dispositif de 25 mesure à l'aide desquels on peut se passer du dispositif de séparation de phase et d'un réglage précis des éléments de mesure.. En fonction du principe que, pour résoudre ce problème, on doit adopter une surface de mesure inclinée et par conséquent des électrodes sensibles à cette disposition et que l'inversion du 40 dispositif de mesure connu, à savoir l'inclinaison du champ 70 42831 2 2068824 magnétique, ne constitue en soi aucune solution valable » le procédé suivant l'invention consiste en ce que le champ magnétique est orienté alternativement verticalement pour la mesure de vitesse et horizontalement pour la mesure de niveau et en ee que les 5 valeurs obtenues successivement sont multipliées entre elles o De cette Manière, on peut effectuer une mesure discontinue qui permet également de réduire à une valeur faible la consommation en énergie pour la détermination du débit > D'autre part, il est superflu d'utiliser un système de séparation de phase car les 10 différentes composantes de tension peuvent être obtenues séparément Avantageusement, le résultat d'une mesure peut être emmagasiné en mémoire électronique jusqu'à sa multiplication par la seconde valeur de sorte qu'on peut opérer automatiquement et que, le eas échéant, on peut effectuer sans difficulté une transmission 15 à distance des résultats obtenus ° Pour la mise ©n pratique du procédé suivant l'invention, il s'est avéré particulièrement avantageux de prévoir deux bobines dont au moins une peut être sxeiiîée ot désexcitée séparément de 15 autre » Le dispositif de-mesure est particulièrement simplifié 20 lorsque- les deux bobines sont disposées en croix de façon que leurs champs résultants soient orientés dans la direction d'écoulement et perpendiculairement à celle-ci et lorsqu'au moine la polarité d'une des bebines peut être inversée o Se cette manière, par une simple inversion de polarité d'une des bobines, le champ 25" magnétique peut être tourné d© 90° &o sorte que les deux valeurs de niveau et de vitesse désirées peuvent être déterminées ° Le courant d'excitation des deux bobines peut également être inversé ©t on utilise d© préférence une mémoire électronique pour emmagasiner des valeurs de sesœo fournies par les électrodes ©t un 30 appareil poux" déterminer le débit à partir des valeurs de mesure emmagasinées » Le dispositif de mesure suivant l'invention permet terminâtion des valeurs d® mesure, ces électrodes étant placées de préférence sur le fond ou au voisinage du fond du canal de 35 mesure et étant, par conséquent entourées en permanence par du liquide® On élimine ainsi les parasites capacitifs du fait que . des parties des électrodes dépassent du liquide de mesure. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ei-après et des dessins annexés représentant un exemple de réali' 40 sation de l'invention, dessins dans lesquels t seulement deux électrodes pour la dé- BAOORH3INAI 70 42831 3 2068824 la Figo 1 est une vue latérale schématique à"une rigole partiellement remplie et pourvue du dispositif de mesure suivant l'invention ; la Fig» 2 est un schéma synoptique du dispositif électrique 5 permettant de traiter les valeurs de mesure déterminées suivant 1"invention» Sur la Pige 1, on a représenté une rigole 1 ouverte vers le haut et remplie d'un liquide électriquement conducteur jusqu'au niveau h» la rigole 1 est par exemple parcourue par un débit 10 d'eau déterminé s'écoulant à la vitesse v » Autour de la rigole sont disposées des bobines croisées 2 et 3 dont le champ électro Ensuite la polarité de la bobine 3 est inversée de sorte que son champ est maintenant orienté dans la direction de la flèche 4a représentée en traits mixtes» En conséquence, le champ résultant des bobines 2 et 3 est orienté dans le sens de la flèche B2 verti-30 calement vers le bas $ le champ magnétique est maintenant orienté perpendiculairement à la direction d- écoulement v , il est également maintenu pendant une période d'environ deux minutes et on peut obtenir par l'intermédiaire des électrodes 6 une valeur de la vitesse d'écoulement qui est multipliée par la valeur représen-35 tant le niveau h et emmagasinée dans la mémoire 7 , le produit ainsi obtenu étant fourni à un appareil indicateur 8 ou pouvant être traité additionnellement pour fournir une valeur moyenne de mesure» la multiplication permet d'obtenir pendant une période déterminée le débit par unité de temps» Il est évident qu'on 40 pourrait également emmagasiner en mémoire une valeur représentant 70 42831 4 2068824 la mesure de vitesse et multiplier-ensuite cette valeur par une valeur de niveau» Sur la Figo 2, on a représenté un schéma du circuit de mémoire et de multiplication» Une minuterie 8 relie l'enroulement magné-» 5 tique 2 à l'aide de l'interrupteur 9 à l'enroulement magnétique 3 de manière à produire le champ horizontal Bl» Simultanément, l'interrupteur 10 est fermé pendant environ -une ou deux minutes» Le niveau de liquide dans la rigole est maintenant mesuré» La tension de mesure ïï^ obtenue aux électrodes 6 est amplifiée et 10 appliquée au compensateur 11» Ce compensateur est commandé par une tension de référence qui est prise au conducteur 12» Une partie de la tension de mesure est séparée en 13 et 'est utilisée pour un couplage de réaction» Une autre partie est convertie par l'intermédiaire de 1®amplificateur 14 du comparateur 11 en un courant 15 continu et est appliquée sous la forme d'une valeur représentative par l'intermédiaire de 1"interrupteur 10 à la mémoire 7» Ensuite ce signal de niveau est transmis d'une part à un multiplicateur 15 et d'autre part à un amplificateur de courant continu 16 et à l'enregistreur de niveau 17» 20 Ensuite, la vitesse est mesurée pendant environ une minute, auquel cas le champ magnétique est orienté verticalement par l'interrupteur 9. La tension U qui est maintenant obtenue aux électrodes 6 est appliquée par l'intermédiaire de l'amplificateur 14 au compensateur 18» Ce compensateur 18 est commandé par la 25 tension de référence déphasée de 90°» Une partie de la tension U est séparée à nouveau en 13 et est utilisée pour le couplage de réaction» Une autre partie de la tension de mesure est convertie en courant continu dans le compensateur 18 et est appliquée au multiplicateur 15« L'interrupteur 10 est ouvert par la minuterie 8 30 tandis que l'interrupteur 19 est fermé» Le produit U^. U^ formé dans le multiplicateur 15 est maintenant appliqué par l'intermédiaire de la mémoire 20 et de l'amplificateur 21 à 1"enregistreur de débit 22» Si le débitmètre magnétique est utilisé pour mesurer le débit 35 de fleuves ou d'écoulements similaires, on ne peut pas obtenir dans de nombreux cas un isolement électrique suffisant du lit du fleuve» En conséquence, il se produit d'une part une perte de tension de mesure car une partie du courant de mesure se propage dans l'eau de fond et d'autre part il existe un risque de généra-40 tion d'une tension parasite dans les électrodes 6» Au voisinage 70 42831 5 2068824 d'installations à haute tension et à courant fort, des courants alternatifs s'écoulent de préférence dans le sol en direction du fleuve car la conductivité de l'eau est supérieure à celle du terrain* De tels courants de terre produisent une certaine tension 5 dans les électrodes» D'une façon générale, ces courants de terre ont une fréquence de 50Hzo On doit par conséquent veiller à ce que des tensions alternatives de 50Hz n'aient aucune influence sur les mesures, ce problème pouvant être résolu en alimentant le dispositif de 10 mesure par exemple en courant à 60Ez„ Dans 1f amplificateur, il est en outre prévu un compensateur 23 réglé sur 50Hz pour éviter des parasites créés par la tension alternative de 50 Hz., la mesure de débit décrite plus haut peut être répétée à intervalles déterminés, par exemple toutes les cinq minutes, 15 auquel cas on supprime l'excitation des bobines 2 et 3 entre les différentes mesures» la consommation en énergie du dispositif de mesure suivant l'invention peut par conséquent être maintenue à une valeur très faible. 70 42831 6 2068824 REVENDICATIONS lo Procédé pour mesurer le débit de liquide s11 écoulant dans des canaux ouverts» des rigoles ou des tubes partiellement remplis5 dans lequel on détermine en fonction de la mesure de la tension 5 engendrée par le mouvement du liquide dans un champ électromagnétique une valeur de la vitesse d'écoulement et additionnellement une valeur du niveau de liquide, caractérisé en ce qu'on oriente alternativement le champ magnétique verticalement pour la mesure de vitesse et horizontalement pour la mesure de niveau et en ce qu'on 10 Multiplie entre elles les valeurs obtenues successivement« 20 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le résultat d'une mesure est emmagasiné dans une mémoire électronique jusqu'à la multiplication par la seconde valeur» 3» Dispositif pour la mise en pratique du procédé suivant là 15 revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux bobines ou plus, dont au moins une peut être excitée ou désexcitée indépendamment de 18 autre o 4» Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les deux bobines sont disposées en croix de manière que leurs 20 champs résultants soient orientés respectivement dans la direction d'écoulement et perpendiculairement à celle-ci et en ce qu'au moins une des bobines est branchée de façon à pouvoir être inversée en polarité» 5» Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que 25 le courant d'excitation des deux bobines peut être inversé» 6„ Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 5S caractérisé en ce qu'il est prévu une mémoire électronique pour emmagasiner les valeurs de mesure fournies par les électrodes et un appareil pour déterminer la valeur du débit à partir des valeurs de 30 mesure emmagasinées » ?» Dispositif suivant l'une dos revendications 3 à 6, caractérisé en c® qu'il est prévu seulement deux électrodes pour la réception de la valeur de mesure» 8. Dispositif suivant la revendication 7» caractérisé en ce que 35 les électrodes sont disposées sur le fond ou au voisinage du fond du canal de mesure»