Brevet FR2297415A1 — publié le 19760806

La présente invention se rapporte à un appareil destiné-au dosage chimique par colorimétrie, opacimétrie ou néphélémétrie, de tout produit liquide ayant par lui-mnie une couleur ou une opacité propre, et de tout produit soluble pouvant être entraSné, par addition de réactifs ou par un autre procédé, dans une combi- naison colorée, trouble ou opalescente. Le but de l'invention est de réaliser un appareil assurant automatiquement la mesure d'une concentration, par comparaison de la transparence d'une substance liquide avec celle d'une préparation-étalon, et donnant directement une valeur numérique de l'intensité de coloration du liquide à étudier, cette valeur étant une fonction linéaire de la concentration cherchée. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un appareil comprenant, en combinaison, une source lumineuse émettant un faisceau dirigé vers le liquide à étudier, un récepteur photo-électrique de polarisation réglable excité par la lumière du faisceau précité ayant traversé le liquide à étudier, un convertisseur fréquence-tension à zéro réglable recevant les impul- sions en provenance du récepteur photo-électrique, et un dispositif d'affichage et/ou de transmission à distance associé à un volt-mètre digital mesurant le courant délivré par le convertis- seul. Le réglage du zéro de l'appareil permet par exemple de faire correspondre cette valeur à l'eau pure ou à un autre produit de base, tandis que le réglage du gain du récepteur photo-électriqu assurant le choix de l'échelle de mesure, permet à l'utilisateur de faire correspondre une valeur numérique particulière à une préparation-étalon. Une autre possibilité de réglage est encore offerte par action sur l'intensité du faisceau incident. Suivant une première forme de réalisation de cet appareil, celui-ci comprend un plongeur apte à être introduit dans le liquide à étudier et relié au coffret de l'appareil par un premier groupe de fibres optiques en provenance de la source lumineuse et un second faisceau de fibres optiques aboutissant au récepteur photo-électrique. Suivant une disposition avantageuse, le plongeur précité possède une forme tubulaire et est obturé à son extrémité libre par une pièce présentant une surface réfléchissante, des ouvertures latérales étant prévues pour permettre la pénétration du liquide à étudier entre les extrémités des deux groupes de fibres optiques et la surface réfléchissante. La mesure s'effectue dans ce cas par transmission directe de la lumière dans le liquide et par réflexion sur la surface réfléchissante. Suivant une autre forme de réalisation possible, l'appareil utilise une source lumineuse éclairant directement le liquide à étudier, et un faisceau unique de fibres optiques réceptrices aboutissant au récepteur photo-électrique. Dans ce cas, suivant une disposition possible, la source lumineuse et l'extrémité des fibres optiques réceptrices sont disposées en vis-à-vis, laissant entre elles un espace pour la mise en place d'un récipient transparent contenant le liquide â étudier. La mesure s'effectue dans ce cas par transmission directe et par réfraction. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de cet appareil: Fiv.1 est un schéma de principe de l'appareil, très simplifié, dans une première forme d'exécution. Fig.2 est une vue générale en perspective de l'appareil de la figure 1; Fig.3 est une vue de détail en coupe, et à échelle très agrandie, montrant le plongeur de l'appareil de la figure 2; Fig.4 est un schéma partiel et très simplifié, illustrant le principe d'une seconde forme d'exécution de l'appareil selon l'invention. D'une manière générale, l'appareil de dosage selon l'invention comprend une source lumineuse 1, un dispositif optique 2, un récepteur photo-électrique 3, un convertisseur fréquence tension 4 et un voltmètre digital 5. Tous ces éléments, mis à part une partie du dispositif optique 2, sont logés à l'intérieur d'un coffret 6 dans le cas des figures 1 et 2. La source lumineuse 1 est par exemple constituée par une diode électroluminescente, dont l'intensité lumineuse est réglable au moyen d'un rhéostat ou d'un potentiomètre, symbolisé par le bloc la à la figure 1 et dont le bouton de commande lb,avec système de blocage, est visible à la figure 2. Le dispositif optique 2 comprend, dans le cas des figures 1 à 3, un premier groupe de fibres optiques 2a en provenance de la diode électroluminescente 1, un secondgroupe de fibres opti ques Zb aboutissant au récepteur 3 et une surface réfléchissante 2c. La réalisation mécanique de ce dispositif est la suivante - Les fibres des deux groupes la et lb sortent â l'extérieur du coffret 6, et passent l'une et l'autre dans une gaine souple 7 aboutissant à un organe 8 dit" plongeur ". - Le plongeur 8, bien visible à la figure 3, se compose d'un manche 8a traversé par les fibres optiques 2a et 2b et prolongé par un tube 8b obturé par une pièce 8c fixée à son extrémité libre. La face intérieure de cette pièce constitue la surface réfléchissante 2c. Entre les extrémités des fibres 2a et 2b et la surface 2c, le tube 8b présente deux ouvertures latérales 8d. Le récepteur photo-électrique 3 est par exemple un phototransistor,dont la polarisation est réglable grâce à un dispositif symbolisé par le bloc 3a à la figure 1; dans la pratique,le réglage s'effectue au moyen de deux boutons de commande fb et 3c, l'un pour le réglage grossier, l'autre pour le réglage fin,visibles à la figure 2. Le convertisseur fréquence-tension 4, d'un type connu, est lui aussi réglable gracie à un dispositif symbolisé par le bloc 4a à la figure 1; dans la pratique, le réglage s'effectue au moyen de deux boutons de commande 4b et 4c, l'un pour le réglage grossier, l'autre pour le réglage fin, visibles à la figure 2. Le voltmètre digital 2 est associé à un dispositif d'affichage à chiffres lumineux 5a, complété par un voyant 5b pour l'indication du signe. Ce voltmètre 5 comporte encore une sortie du type " binaire codé décimal n ",. En outre, le coffret 6 comprend tous les organes habituels nécessaires à L'alimentation, au fonctionnement normal et à la sécurité, la figure 2 permettant uniquement de voir les parties extérieures telles que le câble d'alimentation 6a, l'interrupteur général 6b et le voyant de contrôle de marche 6c. Pour effectuer la mesure de l'opacité d'un liquide 9,contenu dans un tube 10 ( figure 1), on introduit le plongeur 8 dans ce liquide qui, par les ouvertures 8d, pénètre à l'intérieur du tube 8b, entre les extrémités des fibres optiques 2a et 2b et la surface réfléchissante 2c. La diode électro-luminescente 1 étant éclairée,avec une intensité choisie par action sur'le dispositif la, un faisceau lumineux incident est canalisé par les fibres optiques 2a. Ce faisceau se propage ensuite dans le liquide 9 ayant pénétré dans le tube 8b du plongeur 8, et est réfléchi par la surface 2c formant miroir. Le faisceau ainsi réfléchi est canalisé par les fibres optiques 2b jusqu'au phototransistor 3, à la sortie duquel on recueille une onde de fréquence proportionnelle à l'intensité lumineuse frappant le phototransistor. Cette fréquence dépend également de la polarisation du phototransistor 3, réglable par l'intermédiaire du dispositif 3a, lequel permet ainsi de choisir l'échelle de mesure. Les impulsions issues du phototransistor 3 sont transformées par le convertisseur 4 en une tension V proportionnelle à leur fréquence, la fréquence correspondant à une tension nulle étant réglable par l'intermédiaire du dispositif 4a. La tension V est mesurée par le voltmètre digital 5 et sa valeur apparatt sur le dispositif d'affichage ia. Le signe" plus n ou n moins " de cette tension est indiqué par le voyant Sb, qui s'éclaire par exemple en vert pour les valeurs positives et en rouge pour les valeurs négatives. Enfin, la transmission à distance de l'information, en vue de son impression ou de son traitement automatique, est réalisée par la sortie 5c. Pour l'utilisation pratique de l'appareil, l'opérateur agit d'une part sur les boutons 4b et 4c, dans le but de faire correspondre la valeur zéro à un produit de base tel que l'eau pure, et autre part sur les boutons 3b et 3c, dans le but de faire correspondre une autre valeur particulière,par exemple 1.000, a une préparation-étalon de composition connue. Les concentrations des liquides A étudier restent proportionnelles aux valeurs affichées,dans certaines limites de linéarité. Dans le cas de la figure 4,correspondant à une variante de réalisation de l'appareil, le dispositif optique 2 est réalisé différemment : la source lumineuse 1 est disposée de manière à éclairer directement le liquide 9 à étudier, le premier groupe de fibres optiques 2a étant supprimé. Par contre, le second groupe de fibres optiques 2b, aboutissant au phototransistor 3, est toujours prévu. Le plongeur 8 muni d'une surface réfléchissante 2c est lui aussi supprimé; à la place de ce dispositif on place la source lumineuse 1 et l'extrémité des fibres 2b en vis-à-vis, de manière à laisser entre elles un espace-permettant la mise en place du tube transparent 10 contenant le liquide 9. Le faisceau lumineux émis par la source 1 traverse ainsi le liquide et la lumière transmise et réfractée est canalisée par les fibres 2b jusqu'au récepteur photo-électrique 3. Ensuite,le traitement des signaux s'effectue exactement de la mSme manière que dans le cas de la figure 1. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet appareil qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs; elle en embrasse,au contraire, toutes les variantes de réalisation. -REVENDIWATIONS 1.- Appareil destiné au dosage chimique par colorimétrie, opacxmétrie ou néphélémétrie, caractérisé en ce qu'il comprend, en comhinaison, une source lumineuse émettant un faisceau dirigé vers le liquide à étudier, un récepteur photo-électrique de polarisation réglable excité par la lumière du faisceau précité ayant traversé le liquide à étudier, un convertisseur fréquencetension à zéro réglable recevant des impulsions en provenance du récepteur photo-électrique, et un dispositif d'affichage et/ou de transmission à distance associé à un voltmètre digital mesurant le courant délivré par, le convertisseur. 2.- Appareil selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il comprend un plongeur apte à être introduit dans le liquide à étudier et relié au coffret de l'appareil par un premier groupe de fibres optiques en provenance de la source lumineuse et un second faisceau de fibres optiques aboutissant au récepteur photo-électrique. 3.-Appareil selon la revendication 2,caractérisé en ce que le plongeur précité possède une forme tubulaire et est obturé à son extrémité libre par une pièce présentant une surface réfléchissante, des ouvertures latérales étant prévues pour permettre la pénétration du liquide à étudier entre les extrémités des deux groupes de fibres optiques et la surface réfléchissante. 4.- Appareil selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il utilise une source lumineuse éclairant directement le liquide à étudier, et un faisceau unique de fibres optiques rceptrices aboutissant au récepteur photo-électrique. 5.- Appareil selon la revendication 4,caractérisé en ce que la source lumineuse et l'extrémité des fibres optiques réceptrices sont disposées en vis-à-vis, laissant entre elles un espace pour la mise en place d'un récipient transparent contenant le liquide à étudier.