Brevet FR2227515A1 — publié le 19741122

La présente invention concerne un dispositif en vue de la mesure de la vitesse du son dans des milieux, comprenant un oscillateur, de préférence un générateur acoustique, et un récepteur d'oscillations, de préférence un récepteur acoustique, couplé par l'intermédiaire d'une voie de mesure constituée par le milieu à mesurer. Il est connu de déterminer la vitesse du son dans des gaz et des liquides par la mesure des temps de transit de signaux acoustiques pulsatoires sur une voie de mesure de longueur définie. Dans un procédé analogue, le déphasage -résul- tant du temps de transit de signaux acoustiques périodiques constitue une mesure pour la vitesse du son. On connaît des dispositifs dans lesquels les signaux délivrés par un générateur acoustique par l'intermédiaire d'une voie de mesure sont reçus par un récepteur acoustique et renvoyés par l'intermédiaire d'un amplificateur sur le générateur acoustique. L'amplification nécessaire du signal jusqutà l'auto-excitation de l'oscillation constitue une mesure pour la vitesse du son dans le milieu de la voie de mesure. Les difficultés des procédés qui précèdent résident dans ltélimi- nation des signaux parasites par lesquels les résultats de mesure peuvent être entachés d'erreurs. Les mesures nécessaires à cette fin sont coûteuses en réalisation et alourdissent l'entretien et le contrôle et ainsi rendent plus cher le dispositif de mesure. Pour la réception de signaux sinusoïdaux qui sont couverts par des signaux parasites importants, on a développé des circuits qui sont connus sous le nom de boucle à blocage de phase" désignés ci-après par PLL. Ces circuits se compostent d'un détecteur de phase, dont la tension continue de sortie est appliquée par l'intermédiaire d'un amplificateur et d'un filtre à un oscillateur piloté en tension, dont la fréquence sert de tension de référence au détecteur de phase. Ils ont l'avantages pour un dimensionnement appropriés d'entre à bande extrêmement étroite, et ils permettent ainsi de détecter des signaus noyés dans un bruit important. Les circuits PLL ont la propriété qu'entre le signal reçu et la fréquence d'oscillateur existe un rapport de phase fixe de 900. La présente invention a pour but de permettre, de façon fiable et simple, la mesure de la vitesse du son dans des milieux, indépendamment de signaux parasites. La présente invention consiste en ce que le signal du récepteur d'oscillations est appliqué au détecteur de phase d'un circuit à "boucle de blocage de phase en ce que la fréquence de 1 cillateur piloté en tension est renvoyée, par l'intermédiaire du générateur d'oscillations et de la voie de mesure au récepteur d'oscillations et la tension de régulation contrôlant ltoscillateur et/ou la fréquence d'oscillation est mesurée, à partir de laquelle on calcule la vitesse du son La présente invention présente l'avantage que grâce à l'étroitesse de bande du circuit PLL, des signaux parasites sont éliminés de façon plus sure0 La présente invention utilise la propriété du circuit PLL selon laquelle l'oscillateur est régulé de sorte que sa fréquence est décalée par rapport au signal d'entrée de 900.Si on applique en retour le signal d'oscillateur par l'intermédiaire d'un élément déphaseur, le circuit oscille à la fréquence pour laquelle la condition de phase de 900 est remplie. Dans l'invention le temps de transit du signal à travers la voie de mesure provoque le déphasage de 900 qui détermine la fréquence. Le temps de transit est déterminé par d c où d est la longueur de la voie de mesure et o est la vitesse du son dans le milieu. Le circuit PLL oscille à sa fréquence propre lorsque le déphasage de 900 est effectué par le temps de transit t 1 signal. De la fréquence propre connue on tire la vitesse du son daLs le milieu c = 4 d.f Le dispositif conforme à l'invention permet par exemple la mesure de concentration de gaz. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur la figureunique et va être décrit ci-apres de façon détaillée. Par l'intermédiaire de la voie de mesure 1 de longueur d, sont couplés le générateur d'oscillations 2 et le récepteur d'oscillations 3. Le signal du récepteur d'oscillations 3 est appliqué au détecteur de phase 4 à ltentrée du cirouit à "boucle de blocage de phase". La tension continue du détecteur de phase 4 est amplifiée en tant que tension de régulation dans l'amplificateur 59 qui, grâce au montage des impédances 6 et 7, présente une caractéristique de filtrage appropriée. Ainsi l'amplificateur 5 est influencé dans sa réponse en fréquence de sorte que le circuit de régulation tout entier est stable. La tension de régulation amplifiée est appliquée à l'oscillateur piloté en tension 8 du circuit PLL, dont la sortie sert de fréquence de référence au déteoteur de phase 4 et en outre est appliquée, par l'intermédiaire de l'amplificateur 9 au générateur acoustique 2. A la sortie 10, la tension de régulation U déterminant la fréquence est mesurée; à la sortie ll an mesure la fréquence d'oscillation f de ce circuit REVENDICATIONS Dispositif pour la mesure de la vitesse du son dans des milieux, comprenant un générateur d'oscillations, de préférence un générateur acoustique et un récepteur d'oscillations de préférence un récepteur acoustique couplé par l'intermédiaire d'une voie de mesure constituée par le milieu à mesurer, caractérisé en ce que le signal du récepteur d'oscillations (3) est appliqué au détecteur de phase (4) dtun circuit à "boucle de blocage de phase", en ce que la fréquence d'osoillations (f) de l'oscillateur piloté en tension (8) est couplée en retour au récepteur d'oscillations (3) par ltintermédiaire du générateur dloscilla- tions (2) et de la voie de mesure (1) et en ce que la tension- de régulation (U) contrôlant l'oscillateur (8) et/ou la fréquence d'oscillations (f) est mesurée, à partir de laquelle la vitesse du son est calculée.