Brevet FR2323988A1 — publié le 19770408

La présente invention se rapporte à un procédé de détermination du niveau d'un liquide contenu dans un récipient et plus particulièrement à un procédé permettant de maintenir ledit niveau à une valeur sensiblement constante, comme cela peut se révéler souhaitable lorsque le récipient est ali menté en liquide de façon continue et qu'une partie des masses introduites s'écoule simultas-ment hors dudit récipient, ou encore la totalité desdites masses, par exemple au cours d'une opération de coulée continue d1un métal en fusion dans une lingotière ouverte à ses deux extrémités et constituant ledit récipient. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. On connais de nombreux procédés pour mesurer le nveau dtun liquide contenu dans un récipient et pour contrôler le niveau dudit liquide de fa çon par exemple à le maintenir à ne valeur sensiblement constante. On peut classer de façon schématique ces procédés en deux catégories d'une part les procédés nécessitant la mise en oeuvre dtun corps susceptible de venir en contact matériel avec le liquide, d'autre part les procédés faisant usage des propriétés de propagation de divers types d'ondes. DEns certaines applications, les procédés de la première catégorie citée peuvent se révéler inadaptés, par exemple lorsque la nature du liquide peut entraîner une destruction du corps susceptible de venir en contact matériel avec le liquide. Il s'avère ainsi que la mesure ou le contrôle d'un niveau de métal en fusion contenu dans un récipient s1 effectue de façon préférentielle selon des procédés de la deuxième catégorie citée. Dans ce qui suit , on se référera à la mesure ou au contrôle du niveau dtun bain de métal en fusion, ce problème constituant l'un des plus difficiles à résoudre de façon satisfaisante dans le présent contexte ; il convient totefois de considérer que ce type d'application est uniquement envisagé à titre d'illustration. On a déjà proposé de mesurer et de contrôler le niveau d'un métal en en fusion contenu dans un récipient, scit par des moyens optiques, soit par rayonnement y, soit par des mesures thermiques. Les procédés optiques se révèlent d'application difficile en raison de l'existence de fumées à la surface du bain métallique, lequel est en outre souvent recouvert d'une couche de laitier, ce qui entache la mesure d'une erreur difficilement contrôlable. Les procédés utilisant les propriétés des rayons y se prêtent relativement mal à l'utilisation en atelier en raison du danger présenté par ce type de rayonement. De plus des appareillages de mise en oeuvre sont très coûteux et de maintenance délicate. Les procédés utilisant des mesures thermiques sont relativement imprécis en raison des phénomanes d'inertie thermique et nécessitent en outre la mise en oeuvre d'une pluralité de moyens de mesure associés au réservoir, ce qui se révèle complexe et coûteux. On a en outre proposé de mesurer et de con-trôler le niveau d'un métal en fusion contenu dans un récipient au moyen d'ondes ultrasonores produites par des traducteurs ultrasonores disposés à l'extérieur du récipient contenant le métal en fusion; l'énergie acoustique produite par un traducteur ultrasonores émetteur se trouve transmise à travers le métal en fusion contenu dans le récipient, et l'énergie transmise est captée par un traducteur ultrasonore récepteur lorsqu'il y a présence de métal en fusion au niveau des deux traducteurs précités. I1 s'est avéré que l'on doit utiliser des énergies acourtiques très imp@rtantes en raison de l'amortissement considèrable d'une onde ultrasonore transmise à travers une masse de métal en fusion. I1 en est résulté que les procédés du tyle décrit ci-dessus se sont révélés inadaptés pour l'application particulière à la mesure ou au contrôle du niveau de métal liquide contenu dans un récipient. A la connaissance du demandeur, le problème de la mesure et du contrôle d'un niveau de métal en fusion n'a pas trouvé à ltheure actuelle de solution satisfaisante dans la pratique. La présente invention a pour but de permettre de déter. iner le niveau d'un liquide contenu dans un récipient et de maintenir ledit niveau à une valeur sensiblement constante, en particulier lorsque le liquide est un métal en fusion, peu coûteux et facilement adaptables au récipient contenant ledit liquide. Un autre but est de permettre d'effectuer une détermination ou un contrôle précis même en présence de laitier ou de fumées au-dessus d'un bain métallique, ou encore lorsque le récipient est soumis à des oscillations. Â cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination du niveau d'un liquide contenu à l'intérieur d'un récipient caractérisé en ce nue l'on génère une onde ultrasonore impulsionnelle se propageant uniquement le long de la surface intérieure de la paroi du récipient et en direction du liquide, ladite onde ultrasonore impulsionnelle faisant l'objet d'une réflexion partielle au droit de la discontinuité constituée par le liquide en contait avec ladite surface intérieure, on détecte l'onde ultrasonore impulsionnelle réfléchie par ladite discontinuité acoustique, et on mesure l'intervalle de temps séparant 11 onde ultrasonore impulsionnelle générée de l'ultrasonore impulsionnelle détectée, la valeur dudit intervalle étant représentative de la position de ladite discontinuité acoustique par rapport ua niveau de référence prédétermine. Selon une dimpo-sition avantageuse du procédé selon ltinvention on émet une onde ultrasonore impulsionnelle longitudinale en direction de la surface intérieure de la paroi du récipient avec une incidence a par rapport à ladite surface intérieure donnée par la relation VL VL - # sin a # VR dans laquelle représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore longitudinale dans le milieu constitutif de l'organe de coulage, VTreprésente 1 vitesse de propagation d'une onde ultrasonore trans versale dans le milieu constitutif de la paroi du récipient, et VR représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore sonore à la surface intérieure de la paroi du récipient lorsque l'angle de réfraction-d'une onde transversale dans le milieu constitutif de ladite paroi par rapport à une normale à ladite surface est égal s oC . Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'in-rention, l'é@a seur de la paroi du récipient est au moins égale à une valeur donnée par la relation e = VT = f dans laquelle e représente l'épaisseur de la paroi du récipient, VT représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore transversale dans le milieu constitutif de la arci du récipient, et f réprésente la fréquence des ondes ultrasonores générées par le traducteur ultrasonores. Selon une caractéristique avantageuse, la paroi du récipient résente au moins sur une partie de sa périphérie un élément de Ta roi recourbé vers l'êxtérieur du récipient le rayon de courbure étant supérieur à la longueur d'onde des ondes se propageant à la surface intérieure de ladite paroi, le traducteur ultrasonore étant disposé en regard dudit élément de paroi. Selon encore une autre caractéristique, ledit élément de paroi est re froidi par circulation d'un fluide contre une surface dudit élément opposée à la surface le long de laquelle se propagent les ondes de surface. Contre on le comprend le précédé selon l'invention consiste à créer dans le matériau constitutif de la paroi du récipient contenant le liquide un état de vibration acoustique particulier permettant à la fois d'obtenir un signal d'écho dont la position est représentative du phénomène observé, en ltoccure-ce les variations du niveau de liquide contenu dans le réservoir, tout en évitant la formation d'échos parasites non significatifs, ainsi que eela sera explicité plus loin, la méthode se prête particulièrement bien au contrôle du niveau d'un bain métallique contenu dans le récipient sans toufefois nécessiter une énergie acoustique importante, étant donné que l'onde acoustique se propage non pas dans le métal liquide mais uniquement le long de la surface intérieure de la paroi du récipient. Il en résulte en outre que le milieu en contact avec la surface externe du récipient ne peut en aucune façon donner lieu à des échos arasites, ce qui constitue une condition indispensable de fonction net lorsque le récipient est une lingotière de coulée continue refroidie extérieurement par circulation d'eau. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est particulièrement simple puisqu'il consiste en un traducteur ultrasonore émetteur récepteur appliqué contre la surface intérieure du récipient et relié à des dispositifs d'excitation et de détection de conception bien connue dans la technique des ultrasons. Le principe mena du procédé selon l'invention permet de soustraire le cas échéant le traducteur ultrasonore au rayonnement du métal en fusion et de la mettre en outre à l'abri de projections éventuelles, l'onde acoustique de surface pouvant être guidée vers la paroi de la lingotière à partir d'un endroit éloigné de la source de rayonnement thermique direct.Ce même principe autorise un refroidissement de 11 élément guidant l'onde de surface,ce qui sé rvèle très avantageux lorsque la traducteur ultrasonore doit autre maintenu à une température substantiellement inférieure à la température de la paroi de la lingotière. L'invention sera bien comprise en se reportant à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention appliqué au controle du niveau de ie'tal dans ane lingotière de coulée continue - la figure 2 représente une vue en coupe d'un traducteur ultrasonore disposé en regard d'une paroi d'une lingotière de coulée continue - la figure 3 représente un diagramme illustrant les phénomènes physiques mis en jeu dans l'application du procédé selon l'invention - la figure 4 représente un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de mesure de niveau ppli- qué au contrôle du niveau de métal liquide contenu dans une lingotière de coulée continue. On rappelle que le procédé de coulée continue consiste à introduire un métal en fusion dans une lingotière refroidie ouverte à ses extrémités et à extraire de façon continue un lingot partiellement solndifié à la surface et dont la section est définie par la forme de la lingotière. Le dessin de la figure t représente de façon schSmatique une lingotière 1 comprenant une paroi interne mince 2 définissant la forme du lirgot, ladite paroi étant refroidie par circulation d'eau en régime éminement turbulent à l'intérieur d'une chemise 3.Le métal en fusion est introduit de façon con tinue dans la lingotière par une busette immergée 4 et le lingot partiel~ lament solidifiée est extrait en dessous de la lingotière par des rouleaux d'extraction non représentés. On a représenté une paire de rouleaux de maintien 5 destinés à soutenir les parois du lingot à la sortie de la lingotière de façon à éviter des déformations dues à la pression exercée par le métal liquide.Le lingot en cours de solidification est refroidi en aval de la lingotière par aspersion directe au noyen de jets d'eau. Te métal en fusion est maintenu recouvert d'une couche de laitier rrotecteur permettant d'éviter l'oxydation superficielle du métal et de dissoudre les inclusions qui surnagent ou remontant q la surface. Le niveau de laitier est repéré par la réf- rence 8. La lingotière est généralement soumise à des ascillations longitudinales de faible amplitude destinées à faciliter l'extraction du produit coulé. Conformément à l'invetion, on a appliqué contre la surface intérieure de la paroi 2 de la lingotière et au dessus du niveau du laitier un traducteur pièzoèlectrique énetteur-récepteur 9 qui se trouve décrit en détail plus loin. Le traducteur 9 est relié à un dispositif d'excitation d'un type connu comprenant par oxampie une horloge 10 pilotant un générateur d'impulsions électriques 11. Les impulsions électriques appliquées au traducteur 9 sont converties en impulsions acoustiques qui se trouvent transmises à la paroi interne 2 de la lingotière avec une fréquence correspondant à la fréquence de récurrence de signaux horloge. On transmet ainsi à la paroi de la lingotière une succesion récurrente d'ondes ultrasonores impulsionnelles, le traducteur 9 étant constitué de telle façon que ces ondes se propagent uniquement le long de la surface intérieure de ladite paroi. La présence de laitier et de métal en fusion donne naissance à des phénomènes de réfléxion, l'énergie acoustique réfléchie faisant vibrer le traducteur pièzoélectrique qui convertit cette vibration en signaux électriques appliqués à un amplificateur 12. Afin d'éviter l'éblouissement momentané de l'amplificateur 12 qpi se trouve directement connecté au générateur d'i:-pulsions t1, il est avantageux d'interposer entre ledit générateur et ledit amplificateur un dispositif de commutation 13 synchronisé avec l'hor- loge 10 et permettant de poquer les impulsions électriques vers l'amplificateur. Un dispositif particulièrement bien adapté à cette fonction se trouve décrit dans le brevet des Etats Unis N 3.738.159. Les signaux en provenance de l'amplificateur sont appliqués à un dispositif à seuil 14 qui élimine les signaux dont le niveau est inférieur à une valeur de seuil irédétermince réglable.Les signaux en provenance du dispositif à seuil 1 A sont appliqués à un dispositif de mise en forme 15 qui génere des créneaux de tension électrique de caractéristiques compatibles avec un traitement ultérieur par composants logiques. Des créneaux de tension électrique de mêmes caractéristiques que les créneaux générés par le dispositif de mise en forme 15 sont respectivement produits par des organes 1E, 17 @eliés à l'horloge 10 de façon que le créneau de tension généré par l'organe 6 soit roduit avec un Tremier retard de valeur réglable par rapport aux tors d'horloge et que le créneau de tension génér par l'organe 17 soit produit avec un second retard de valeur géglakle par rapport aux tops d'horloge. les crneaux de tension générés -par les organes t6 et 17 sont appliqués respectivement à une entrée de portes logiques nE?" 18, 19 recevant sur leur deuxième entrée les créneaux de tension en provenance du dispositif de mise en forme 15. On comprend que les différents créneaux de tension constituent des signaux récurrents, la fréquence de récurrance étant celle de l'horloge. La concidence de signaux sur les deux entrées de ltune ou l'autre des portes 18, 19 donne naissance à un signal logique sur leurs sorties respectives. Ces signaux sont appliqués à un organe de réglage 20 permettant de modifier la hauteur totale liquide dans la lingotière.Cette modification peut autre obtenue en agissant soit sur le débit du métal liquide introduit dans la lingotière, soit sur la vitesse d'extraction du lingot. L'horloge 10 peut également piloter le circuit de base de temps 31 d'un oscilloscope 32 dont les plaques de déviation verticale sont reliées respectivement à la sortie de l'amplificateur 12 et à la masse. On va maintenant décrire en détail le traducteur 9 et son mode de fonctionnement en se reportant plus particulièrement aux figures 2 et 3. Le traducteur 9 comprend une pastille pièzoélactrique 2t de forme cir laire dont les deux faces métallisées sont reliées res@ectivement à la @asse et au générateur 11 par des connections électriques. Un enroulement 22 est connecté en parallèle aux bornes de la pastille de façon à perrettre l'accord sur la fréquence ae résonn@@ce propre de la pastille selon une disposition bien connue. La tille est solidarisée .ar collage à un bloc amortisseur 23 réalisé en résine synthétique. Comme on le voit sur la figure 2, la pastille est disposée au fond d'un évidement cylindrique 24 pratiqué dars le bloc 23 de telle façon que l'axe 25 dudit évidement qui est aussi l'axe de symétrie de la pastille pièzoé- lectrique que soit incliné par rapport à .a face dudit bloc devant venir en appui contre la paroi de la lingotière. La pastille pièzoélectrique 21 est disposée perpendiculairement à cet axe et le volume co@pris entre la face métallisée externe de la pastille et la face d'ap ui du bloc est rempli un matériau de couplage 26 constitué par un élastometre de synthèse. Le traducteur 9 est appliqué par des moyens mécaniques non représentés contre la surface intérieure de la paroi 2 de la lingotière de telle fa-on que l'aie 25 soit contenu dans un plan vertical, ce plan étant par consé- quent perpendiculaire à la surface 7 du métal liquide contenu dans la lingot@ère.L'inclinaison de la pastille pièzoélectrique est telle que les ondes ultrasonores soient introduites dans le milieu constitutif de la paroi interne de la lingotière a-ec une incidence a donnée par la relation VL@sin a @ VL VR % q a T dans laquelle VL est la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore longitudinale dans le matériau 26 constitutif du milieu de couplage et R est la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore rasante N la surface Intérieure de la - paroi 2 de la lingotière lorsque l'angle de réfraction d'--e onde transver- sale dans le milieu constitutif de ladite paroi par rapport à une normale à ladite @urface est @g@@ à @@ , VT est la vitesse de propagation d'une onde tra@sversale dans le mat/riav constitatif de la @aroi de la li@gotière. On rappelle birèvement certains aspects f@@damentaux relatifs à la propagation des ondes acoustiq-ies, en se référant en articu@ier au schéma de la figure 3. On sait qu'il peut exister dans les milieux solides des ondes acoustiques translongitudinales et des ondes acoustiques transversales. tJne onde dite longitudinale correspond à des vibratio@s de la matière dans la direction de déplacement de l'onde; une onde dite transversale correspond à des vibrations de la matière dans une direction perpendiculaire dépl cement d l'onde.On sait que les ondes transversales et les ondes longitu- d'J.rles se propagent avec une vitesse différente dans les milieux solides. Les pastilles rièzoélectriques du type décrit dans le présent exemple sont conçues à produire des ondes longitudinales. Ces ondes se propagent dans le milieu de couplage 26 avec une vitesse VL et sont introduites dans le maté- riau constitutif de la paroi de la lingotière avec une incidence a. Les ondes ultrasonores obéissant à des lois analogues aux lois de l'optique en matière de réfraction et de rélexion. La direction de propagation se trouve modifiée lorsque l'onde passe d'un milieu à un autre ; en l'occurence cette modification est fonction de la variatio de la vitesse de nropagation subie au passage de l'interface. On sait qu'une onde longitudinale incidente peut se transformer en une onde longitudinale et une onde transversale par réfraction selon les lois respectives sin a = VL/VL2 sin b pour l'onde longitudinale, b étant l'angle de la direction de propagation de l'onde réfractée avec la normale à l'interface, VL et VL2 étant les vi- tesses respectives des ondes longitudinales de part et d'autre de l'inter- face sin a sin c V T2 pour l'onde transversale prenant naissance dans le deuxiè e milieu, c rerré- sentant la direction de ladite onde transversale, VT2 tant la vitesse de propagation de cette onde transversale dans le deuxième milieu. La vitesse de propagation des ondes transversales étant toujrurs Unfs- rieure à la vitesse des ondes longitudinales dans un nême milieu, on peut sélectionner un angle a tel que l'onde longitudinale soit entièrement réflé chie par l'interface avec Far conséquent absence de vibrations longitudinales dans le deuxième milieu. An peut en outre choisir l'angle d'incidence de façon que l'onde transversale devienne rasante, c'est-à dire se propage dans le plan de l'interface entre le premier et le deuxième milieu, ce qui cor VL1 respond à la condition sin a puisque sin c = 1. On contaste VT2 tate donc que lorsque l'angle / est égal à l'angle a, tel que vérifiant la relation ci-dessus, aucune onde ultrasonore ne pénètre dans la paroi.Si l'angle / devient supérieur à cet angle a, il y a réflexion totale de l'éner- gie acoustique, c'est-à-dire qu'en principe il n'y a plus de propagation d'une onde acoustique dans le matériau constitutif de la paroi. Toutefois, il s'avère que lorsqu'une onde transversale devient rasante les vibrations correspondantes du matériau ne sont plus uniquement transversales. Il se forme en effet une onde acoustique connue dans la technique considérée sous l'appellation onde de Rayleigh", cette appellation recouvrant de façon générale les ondes se propageant à la surface d'un milieu. la vitesse de propagation d'une onde de Rayleigh obtenue lorsqu'une onde transversale atteint l'incidence rasante est légèrement inférieure à la vitesse de propagation de ladite onde transversale ; de ce fait les ondes de surface existent m8me lorsque l'angle dtincidenoe de l'onde longitudinale incidence est légèrement supérieure à l'angle d'incidence pour lequel l'onde transversale réfracte devient rasante.L'angle d'incidence particulier pour l?qnlel énergie de l'onde de Rayleigh considérée est maximale est donné par la relation : VL sin a = VR (Sur la figure 3 on a représenté cette valeur particulière de a par le repère a) dans laquelle VL est la vitesse de propagation d'une onde acoustique longitudinale dans le milieu de couplage 26 et VR est la vitesse de propagation d'une onde de Rayleigh à la surface de la paroi de la lingotière, vitesse donnée par relation VR = KVT où VT est la vitesse de propagation d'une onde acoustique transversale dans le matériau constitutif de ladite paroi est K est un coefficient propre au matériau constitutif de la paroi.Ce coefficient détermine la vitesse de propagation des ondes de Rayleigh et est voisin de 0,9. On comprend donc que le but recherché de-propagation d'une onde ultrasonore uniquement le long de la surface de la paroi du récipient est obtenu lorsque l'angle d'incidence a de l'onde longitudinale incidence vérifie la relation : VL VL @/VR #sin a# @/VT dans laquelle les valeurs de VL, VR et VT sont évidemment choisies telles que sin a Sur la figure 3, les diverses ondes acoustiques sont repérées par les références suivantes LI : onde longitudinale incidente LR : onde longitudinale réfractée TR ; onde transversale réfractée Lr : onde longitudinale réfléchie R : onde du Rayleigh considéré. Comme on le voit, l'angle a déterminé en fonction des considérations qui précèdent est tel que l'onde acoustique se propage exclusivement le long de la surface de la paroi de la lingotière se trouvant en contact avec le métal en fusion. On entend par là qu'il n'y a pas de propagation d'une onde vers la surface externe de ladite pabi se trouvant en contact avec l'eau de réfroidissement, tout en considérant une certaine pénétration superficielle de l'onde de surface. On constate dans la pratique que la zone superficielle concernée par l'onde de surface est limitée à une longueur d'onde, l'armortissement étant en outre de forme exponentielle.En choisissant une fréquence suffisamment élevée compte tena de l'épaisséur de la paroi de la lingotière on peut en conséquence éviter la formation d'échos parasistes dus à des réflexions sur la surface externe de ladite paroi, ce qui s'avère indispensable pour obtenir un rapport signal-bruit permettant l'exploitation du signal d'écho.Ainsi, pour fréquence de 0,5 Mhz la pénétration maximale de l'onde de surface pour une lingotière en cuivre est donnée par la relation classique # = V/60ù V est vitesse de propagation de l'onde acoustique considérée, en ltoccurence 7m/s = 0,9 x 2260, 2260 étant la vitesse de propagation d'une onde transversale dans le cuivre.On obtient # = 0,9 x 2260,103/0,5.106 = 4,06 mm. Il suffira donc de choisir une épaisseur de paroi supérieure à cette valeur. Dans la pratique, les parois de la lingotière de coulée continue ont une épaisseur minimale de 10 mm. Le fonctionnement correct du dispositif dépend de façon critique de la précision de l'inclinaison du traducteur piézoélectrique. En effet, si cette inclinaison est trop grande, le quasi-totalité de énergie acoustique est réfléchie, alors que si l'inclinaison est trop faible, il y a formation de signaux d'écho parasites. On préconise un usinage soigneux du bloc amortisseur permettant d'obtenir l'angle désiré avec une précision de quelques minutes d'arc. Il s'avère en outre que l'énergie ultrasonore des ondes de Rayleigh produites passe par un maximum pour une incidence a telle que sin a = VL VR Pour des valeurs de l'angle d'incidence a trés voisines de cette valeur particulière, cette énergie décroit relativement rapidement, ce qui a pour effet de diminuer le rapport signal-bruit. On doit donc comprendre que la condition d'incidence vérifiant la relation sin a > V VR 'J R ?VT constitué une condition suffisante pour obtenir le résultat recherché.En toute rigueur, on pourrait obtenir des ondes de Rayleigh meme si l'angle a était légèrement supérieur à la valeur donnée par la relation sin a = VR ceci toutefois correspondrait à une énergie très faible des ondes de Rayleigh produites, de telle sorte que le procédé deviendrait inapplicable compte tenu de l'amplitude très faible des échos susceptibles d'être obtenus. On comprend donc qu'une condition avantageuse de mise en oeuvre du procédé consiste à se rapprocher le plus possible de la condition d'incidence donnée par la relation sin a = VR Une éventuelle adaptation expérimentale de la géométrie exacte du traducteur, par exemple par usinage de la face d'appui jusqu'à l'obtention d'un signal d'écho d'amplitude optimale doit être considérée comme entrant dans le cadre de la présente invention ; une telle adaptation se révèle en effet immédiate pour l'homme de l'art compte tenu de l'enseignement de la présente invention. On comprend également que l'amplitude otimale du signal d'écho est obtenue lorsque l'axe de la pastille piézoélectrique se trouve dans un plan perpendicu laire à la surface libre du métal en fusion contenu dans la lingotière ; en effet c'est dans cette condition que l'énergie acoustique réfléchie donnant naissance au signal d'écho est reçue de façon optimale par la pastille piézo- - électrique. L'expérience montre qu'en modifiant l'orientation du traducteur autour d'une position sensiblement verticale, on peut aisément se placer avec exactitude dans la condition optimale précitée. Pour que l'on puisse réaliser le traducteur ultrasonore dont les caractéristiques ont été définies ci-avant, il est évident que la vitesse de propagation des ondes longitudinales dans le milieu de couplage doit être inférieure à la vitesse de propagation des ondes de Rayleigh dont il est tiré parti. De plus, il est avantageux pour limiter l'amortissement de l'onde acoustique dans le milieu de couplage et réduire les dime sions externes du traducteur de maintenir l'angle d'incidence à une valeur aussi faible que possible. On choisit donc de préférence un matériau de couplage présentant une vitesse de propagation des ondes acoustiques longitudinales la plus faible possible. On sait par exemple que la vitesse de propagation de ce type d'ondes dans le caoutchouc naturel est voisine de 1500m/s.Toutefois il est préférable de choisir comme matériau de couplage certains élastomères de sunthèse connus présentant une vitesse de propagation des ondes longitudinales de l'ordre de 100Cm/s. Bans ce cas, l'incidence de la pastille piézoélectrique par rapport à la normale à la surface de contact avec la paroi d'une lingotière en cuivre pour laquelle k 5 0,9 est donnée par la relation 1000 sin a = = 0,443 soit a = 26 18' 2260x0,9 Si on considère l'angle d'incidence des ondes longitudinales telles que les ondes transversales réfractées deviennent rasantes, on obtient une incidence plus faible d'environ 20', ce que est très peu en égard aux possibilités de précision d'usinage envisageables.On comprend dorc que la condition optimale correspondant å la relation V sin a = @/VR ne puisse être obtenue dans a pratique que de façon expérimentale. Le choix de la fréquence des ondes acoustiques résulte d'1m compromis permettant d'obtenir un rapport satisfaisant signal d'écho-bruit de fond. Il convient en particulier de tenir compte de la structure cristalline éventuelle du matériau constitutif de la lingotière, qui peut donner naissance pour certaires fréquences à un affaiblissement corsidérable de énergie acoustique dans le cas par exemple d'une lingotière de coulée continue en cuivre dont la structure de cristallisation est généralement assez grossière, on doit éviter les fréquences élevées. Wie fréquerce-de 0,5 MEz s'est avérée satisfaisante dans ce cas particulier.Cette fréquence est relativement basse dans le domaine technique du sondage ultrasonore. L'inconvénient des fréquences basses consiste en ce que l'amortissement des vibrations est relativement faible. A ce titre, il se révèle donc avantageux de faire usage d'un dispositif de commutation tel que décrit ci-avant, ce dispositif 13 étant interposé entre le générateur d'impulsions Il et l'amplificateur 12. Les ondes acoustiques de fréquence relativement basse présentent par contre l'avantage d'une divergence faible des fais ceaux ultrasonores, ce qui réduit les pertes d'énergie acoustique. On a représentée sur la figure 4 une variante de réalisation d'un dispositif selon linvention. Conformément à cette variante, le traducteur ultrasonore 9 est disposé à l'extérieur de la lingotière et en regard d'un élément 27 recourbé vers l'extérieur et constituant une extension d'une paroi interne de la lingotière. Cet élément doit être tel qu'il n'y ait pas de discontinuité acoustique en ce qui concerne la propagation des ondes de surface. En particulier le rayon de courbure minimal de l'élément 27 doit être supérieur à la longueur/? d'onde de l'onde acoustique de surface considérée, soit 4,06 mm pour une onde de 0,5 EEz se propageant dans la région superficielle d'une plaque de cuivre.Si cette condition n'est pas observée, il y a réflexion de la quasi totalité de l'onde, ce qui rend pratiquement impossible la détection du niveau de métal liquide. On peut avantageusement disposer en-dessous de la partie recourbée de l'élément 27 une boîte à eau 28 conçue de façon à permettre la circulation d'un liquide de refroidissement introduit par une conduite 29 et évacué par une conduite 30. Cette disposition permet d'éviter une déterioration du traducteur ultrasonore due A un échauffement excessif. De toutes façons, il est préconise quelle que soit la disposition prévue pour le traducteur 9 dans la lingotière ou en dehors de celle-ci de disposer ledit traducteur dans un bottier de protection équipé de moyens de refroidissement. Il est également considéré comme favorable de favoriser le couplage du traducteur ultrasonore et de la paroi de la lingotière en interposant entre ces éléments une pellicule de graisse de couplage ne se décomposant pratiquement pas aux températures envisagées, par exemple une graisse aux silicones.Dans la pratique de la coulée continue avec emploi d'une lingotière à paroi mince, refroidie par lame d'eau, on constate que la température de la paroi interne de la lingotière demeure inférieure à 2500C, ce qui est compatible avec une tenue satisfaisante de la graisse de couplage. Le fonctionnement de l'appareillage décrit est le suivant : après dénnr- rage d'une opération de coulée continue par introduction d'un mannequin dans la lingotière, formation d'une tette de lingot et mise en service du dispositif d' extraction, on applique de la façon indiquée à la paroi interne de la lingotière des trains d'ondes acoustiques successifs à la fréquence de récurrence fixée pat l'horloge, soit par exemple 1000 Tiz. Les ondes se propagent dans la région superficielle interne de ladite paroi et recontrent une première discontinuité constituée par laprésence du laitier et une seconde discontinuité constituée par la présence de métal en fusion.Les disconstinuités donnent lieu à une réflexion partielle des ondes acoustiques et par conséquent b des signaux d'écho successifs. Le dispositif de commutation 17 bloque l'entrée de l'amplification 13 durant la période au cours de laquelle le traducteur ultrasonore 9 fonctionne en émetteur. Les signaux d'écho produits par le traducteur lorsque celuici fonctionne en récepteur sont transmis sans affaiiîissement par le dIspositif de commutatio:- 13 et amplifiés par l'ampli- ficateur 12. L'imDéda:ce acoustique du laitier étant beaucoup plus faible que celle du métal en fusion, le premier si signal d'écho transmis, correspondant å une réflexion due au laitier, est d'amplitude substantiellement moindre que le deuxième signal d'écho transmis, eorrespondant à une réflexion due au métal liquide.Le premier signal d'écho est éliminé par le dispositif à seuil 14, ce signal d'écho étant considéré indésirable dans le présent contexte. Le signal d'écho correspondant au métal liquide est mis sous forme d'un créneau de tension par le dispositif de mise en forme 15 et appliqué à une première entre des portes 18,19. Les dispositifs 17,1P opèrent en synchronisme avec horloge 10 et génèrent respectivement des créneaux de tension décalés l'un par rapport à l'autre dans le temps et ous deux décaclés par rapport aux tops de l'horloge, les valeurs respectives des décalages étant réglables. Les signaux générés par les dispositifs 16, 17 sont appliqués respectivement à une deuxième entrée des portes 18,19 Les signaux d'écho peuvent être visualisés sur l'écran de l'oscilloscope 32, ce qui permet de mesurer le temps séparant l'écho correspondant à la réflexion sur le métal liquide de l'impulsion d'émission et de localiser ainsi directement le niveau du métal liquide, connaissant la vitesse de propagation des ondes acoustiques.Si on appelle d1 la distance moyenne parcourue par les ondes de Rayleigh, cette distance étant représentative du niveau de métal liquide, d2 la distance moyenne parcourue par les ondes longitudinales dans le milieu de couplage 26, et l'intervalle de temps séparant l'impulsion d'émission de l'écho correspondant à une réflexion sur le métal liquide, on peut en effet écrire : 2d1 2d2 t = + VR VL On peut alors déduire de cette relation la valeur d1 représentative du niveau de métal liquide, cette valeur étant repérée dans le cas d'espèce par rapport asl plan horizontal passant par le point d'intersection de l'axe de la pastille piézoélectrique 21 et de la paroi intérieure de la lingoti-re. Il est possible d'utiliser ltoscilloscope 32 comme organe indicateur, le réglage du niveau étant effectué par un opérateur. Toutefois l'appareillage décrit comprend un dispositif de réglage automatique 20 du type tout ou rien. En cours de coulée, il peut arriver que le niveau de métal li^raide s'élève ou s'abaisse, étant donné qu'il est difficile d'obtenir 1ne coïncidence parfaite du débit de métal liquide introduit et des masses extraites de la lingotière. En supposant par exemple que le signal généré par le dispositif 1 déterminé minimunde métal liquide, la porte 18 produit un signal à sa sortie lorsqu'elle reçoit simultanpment sur ses deux entrées les signaux correspondant repectivement au niveau réel de métal et au niveau maximum déterminé.Ce signal est transmis à l'organe de réglage 20 et provoque une action d'un automatisme tendant à abaisser le niveau de métal liquide. Cette action peut être avantageusement un accroissement de la vitesse d'extraction du lingot. Lorsque la porte 19 produit un signal à sa sortie, le niveau réel de métal coïncide avec le niveau minimum déterminé, et on provoque de façon analogue une diminution de la vitesse d'extraction du lin--ct. Dans le cas d'une lingotière oscillante, on détermine un intervalle de temps suffisant entre les signaux générés par les dispositifs 16 et 17 pour éviter des ouvertures des portes 18,19 dues aux seules variations apparentes du niveau de métal liquide. Le procédé selon l'invention et le dispositif pour sa mise en oeuvre trouvent leur utilisation pour la détermination et le contrôle du niveau de liquide contenu dans tout récipient dont la paroi est susceptible de transmettre des ondes acoustiques du type indiqué. On peut à l'évidence envisager la détermination de plusieurs niveaux de liquides non miscibles superposés au moyen d'un seul traducteur ultrasonore. Une application avantageuse de l'invention est constituée par le contrôle de la hauteur d'une masse de métal en fusion contenue dans un récipient métallurgique et en particulier dans une lingotière de coulée continue. En effet, les risques considérables résultant d'un contrôle défectueux de cette hauteur dans ce type particulier d'application conduisent dans la pratique à utiliser des vitesses d'extraction relativement basses qui limitent les dangers de percée ou de débordement. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent donc d'accroître la vitesse d'extraction et par conséquent la productivité d'une installation de coulée continue. REVENDICATIONS 1 - Procédé de détermination du niveau d'un liquide contenu à l'intérieur d'un récipient caractérisé en ce que l'on génère une onde ultrasonore impulsionnelle se propageant uniquement le long de la surface intérieure de la paroi du récipient et re direction du liquide, ladite onde ultrasonore impulsionnelle faisant l'objet d'une réflexion partielle au droit de la discontinuité constituée par le liquide e@ cortact avec ladite surface intérieur, or détecte l'onde ultrasonore impulsionnelle réfléchie par ladite discontinuité acoustique, et on mesure l'intervalle de temps séparant l'onde ultrasonore Impulsior-nelle générée de l'onde ultrasonore impulsionnelle détectée, la valeur - dudit inter- valle étant représentative de la position de ladite discontinuité acoustique par rapport à un niveau de référence prédéterminé. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on émet une onde ultrasonore impulsionnelle longitudinale en direction de la surface intérieure de la paroi du récipient avec une incidence a par rapport à la normale à ladite surface intérieure donnée par la relation V @/VR # sin a # @/VT dans laquelle :: VL représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore longitudinale dans le mileu de propagatior de ladite onde ultrasonore impulsionnelle émise, VT représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore transversale dans le milieu constitutif de la paroi du récipient, et VR représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore rasante à la surface intérieure de ladite paroi du récipient lorsque l'angle de réfraction d'une onde transversale dans le milieu constitutif de ladite paroi par rapport à une normale à ladite surface de ladite paroi est é--al à 900, moyennant quoi on produit une onde ultrasonore impulsionnelle se propageant uniquement le long de la surface intérieure do la paroi du récipient. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'onde ultrasonore impulsionnelle longitudinale se propageant en direction de la surface intérieure de la paroi du récipient est émise de façon récurrente. 4 - Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on -met une succession récurrente d'ondes ultrasonores impulsionnelles, la fréquence de récurrence étant fixée par une horloge, on détecte les ondes ultrasonores impulsionnelles réfléchies par ladite discontinuité acoustique de façon à générer une succession récurrente de signaux électriques impulsionnels, on commande le circuit de base de temps deux oscilloscope à partir des impulsions récurrentes produites par ladite horloge, on applique les signaux électriques impulsionnels générés par détection des ondes ultrasonores réfléchies aux plaques de déiation verticale dudit oscilloscope de fagon à former un signal d'écho, et on mesure l'intervalle de temps séparant l'origine de la base de temps dudit signal d'écho. 5 - Procédé selon les revendications 1 à 3 pour le maintien du niveau d'un liquide contenu à l'intérieur d'un récipient entre deux valeurs déterminées caractérisé en ce que l'on émet en direction de la surface intérieure du récipient une succession récurrente d'ondes ultrasonores impulsionnelles de façon à générer une succession récurrente d'ondes ultrasonores impulsionnelles se propageant uniquement le long de ladite surface intérieure et en direction du liquide, la fréquence de récurrence étant fixée par une horloge, on détecte les ondes ultrasonoros impulsionnelles réfléchies par ladite discontinuité acoustique de façon à générer une succession récurrente de signaux électriques impulsionnels, on génère un premier créneau do tension récurrent à partir desdits signaux électriques impulsionnels, on génère respectivement un deuxième et un troisième créneau de tension récurrent dont les fronts respectifs se trouvent décalés dans le temps par rapport aux impulsions récurrentes produites par ladite horloge de deux intervalles de temps correspondant respectivement otites valeurs déterminées du riveau de liquide, on applique ledit premier créneau de tension respectivement à une première entrée de deux cricuits logiques dont les sorties sont connectées à des moyens de réglage du débit de liquide introduit dans le récipient ou du débit des masses extraites dudit récipient, on applique lesdits deuxième et troisième créneaux de tension respectivement à une seconde entrée desdits circuits logiques, un signal de commande appliqué auxdits moyens de réglage de débit se trouvant généré par chaque circuit logique lorsque les deux entrées dudit circuit se trouvent simultanément sollicitées de façon respectivement à a@gmenter ou diminuer la valeur du débit. C - Dispositif pour la détermination du niveau d'un liquide contenu à l'intérieur d'un récipient caractérisé en ce qu'il comprend un traducteur ultrasonore émetteur récepteur connecté à un dispositif d'excitation de façon à générer une succession d'ondes ultrasonores impulsionnelles et relié à un dispositif de détection de signaux décho, ledit traducteur étant disposé en regard de la surface intérieure de la paroi dudit récipient avec interposition entre ladite surface et la surface émettrice-réceptrice dudit traducteur d'un organe de couplage présentant une surface de contact avec ladite paroi, ladite surface émettrice réceptrice formant avec ladite surface de contact vn angle a détermiré par la relation VL VL - sin dans laquelle VS représente la vitesse de propagation d'ure onde ultrasonore longitudinale dans le milieu constitutif de l'organe de couplage. VT représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore transver- sale dans le milieu: constitutif de la paroi du récipient, et V représente la vitesse de propagation d'une onde ultrasonore rasante à la surface intérieure de la paroi du récipient lorsque l'angle de réfraction d'une onde transversale dans le milieu constitutif de ladite paroi par rapport à une normale à ladite surface est égal à 900. 7 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que- l'épaisseur de la paroi du récipient est au mo moins égale à une valeur donnée par la relation e = V;f dans laquelle : e représente l'épaisseur de la paroi du récipient, Vv représente la vitesse de propagation d'ure onde ultrasonore transversale dans le milieu constitutif de la paroi du récipient, et f représente la fréquence des ondes ultrasonores générées par le traducteur ultrasonores. 8 - Dispositif selon les revendications C et 7 caractérisé en ce que la paroi du récipient présente au moins sur une partie de sa périphérie un élément de paroi recourbé vers l'extérieur du récipient le rayon de courbure étant supérieur à la longueur d'onde des ondes se propageant à la surface intérieure de ladite paroi, et que le traducteur ultrasonore est disposé en regard dudit élément de paroi. 9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit élément de paroi est refroidi par circulation d'ure fluide contre une surface dudit élément opposée à la surface le long de laquelle se propagent les ondes de surface.