Brevet FR2414726A1 — publié le 19790810

La présente invention concerne un réflectomètre portatif, utilisable notamment pour la détermination de la réflectance des viandes et des produits carnés. Pour illustrer l'état de la technique concernant les ré flectomètres, on peut citer celui faisant 11 objet du brevet FR 1.535.476, qui est doté d'une teste de mesure fonctionnant au moyen de deux groupes croisés de lamelles conductrices de lumière, dont les axes optiques convergent au niveau d'une fenêtre obturée par une lame réfringente. L'isolement optique des flancs de ces lamelles est assuré par un revêtement métalliqueetleur disposition alternée est telle qu'une lame ûur deux éclaire l'objet à travers la fenêtre, la lumière réfléchie étant renvoyée vers une cellule de mesure par la lamelle contiguë.Selon une forme de réalisation simplifiée faisant l'objet du certificat d'addition FR 93 710, le système optique est remplacé par un prisme parallélépipédique incliné. La source éclairante est située au voisinage de l'angle dièdre et éclaire, par réfraction et sous incidence oblique, ltob- jet dont le rayonnement réfléchi retourne à la cellule de mesure par réflexions successives dans la masse du prisme. La réalisation du prisme sous forme d'un empilage de lamelles minces isolées optiquement au moyen d'un revêtement réfléchissant, destiné à éliminer la lumière parasite, permet de réaliser une disposition équivalente et simplifiée.Selon un dernier mode de réalisation perfectionné faisant l'objet du brevet FR 70.22.822ole réflectomètre est pourvu d'une teste de mesure comportant un bloc lamellaire prismatique réalisé sous la forme d'un parallélépipède droit composé par un empilage alterné d'une lamelle mince émissive de lumière et d'un groupe de lamelles de renvoi orthogonal de la lumière réfléchie par l'objet, d'une part, et de la lumière directement issue de la source éclairante, d'autre part, l'ensemble étant accolé à une lame réfringente terminale. Dans les divers dispositifs connus, lorsqu'on effectue une mesure de réflectance, notamment une mesure de réflectance sur des viandes, il faut travailler avec des bandes étroites de longueur d'onde. Or, les filtres utilisés dans les réflectomètres de la technique antérieure laissent passer des bandes de longueur d'onde de l'ordre de 80 nm, ce qui peut conduire à des résultats imprécis et entachés d'erreurs. I1 faut ajouter à cela que l'em- ploi de conducteurs de lumière augmente le coût du réflectomètre. Le réflectomètre, objet de la présente invention permet de remédier à tous les inconvénients mentionnés ci-dessus. Le réflectomètre de la présente invention,plus performant et plus simple que ceux décrits ci-dessus,est pourvu d'une tête de mesure qui comprend un élément tronconique dont la petite base est tournée vers l'échantillon à mesurer et dont la grande base se raccorde à un élément cylindrique coaxial, la source lumineuse étant disposée sur l'axe de la titre à l'intérieur dudit élément tronconique et à proximité immédiate de sa petite base de manière à ce que le flux lumineux réfléchi par ledit échantillon passe dans la zone entourant la source lumineuse, tandis qu'on dispose en succession (en considérant la direction du flux lumineux diffusé par l'échantillon à mesurer) derrière ladite source et dans ledit élément cylindrique, un disque en matière plastique transparente, un filtre interférentiel et une photo-pile traversés respectivement par le flux lumineux réfléchi, ladite photo-pile étant reliée à un dispositif électronique classique pour la mesure de la réflectance. Selon l'invention, on a constaté que les filtres interféren tiels, connus en soi, permettent d'obtenir de façon simple des bandes étroites de longueur d'onde par exemple. inférieures à environ 10 nm. Mais ces filtres possèdent une très forte absorption dans les domaines de longueur d'onde OÙ l'on effectue les mesures de réflectance. La structure du réflectomètre de l'invention permet d'effectuer des mesures de réflectance en utilisant ces filtres interférentiels. On dispose à cet effet la source lumineuse le plus près possible de la petite base de l'élément tronconique tournée vers l'échantillon à mesurer, de manière à ce que le flux lumineux réfléchi soit maximal dans la zone entourant la source lumineuse avant son passage dans ledit filtre interférentiel. Selon la présente invention, on met en oeuvre en outre > pour recueillir la lumière réfléchie ayant traversé le filtre interférentiel,une cellule photoémissive de grande surface, de bonne qualité et de grande sensibilité. Avec le réflectomètre de la présente invention, il est absolument inutile d'utiliser un conducteur de lumière, et sa conception s'en trouve de ce fait fortement simplifiée. La tête de mesure du réflectomètre fonctionne selon le principe de l'émission de lumière dans une zone centrale et de la mesure de la lumière réfléchie dans la zone annulaire entourant cette zone centrale. Avant d'effectuer les mesures, on étalonne le réflectomètre avec deux échantillons, l'un sombre pour lequel le pouvoir de réflexion est nul (réflectance = 0) l'autre clair pour lequel le pouvoir de réflexion est de 100 % (réflectance = 100). La source lumineuse utilisée est par exemple une lampe à incandescence qui émet dans tout le spectre visible. Le disque en matière plastique transparente disposé derrière la source lumineuse est avantageusement en polyméthacrylate de méthyle, par exemple celui disponible sur le marché sous la dénomination "Altuglas" de la Société Altulorj ou en matière similaire. Ce disque en matière plastique est utilisé uniquement pour maintenir le filtre en place lorsqu'on retire la partie tronconique pour remplacer la source lumineuse. I1 comprend à cet effet un alésage central permettant d'y fixer sur sa face tournée vers l'élément tronconique un support de source et sur sa face opposée des moyens pour maintenir le filtre interférentiel. Le filtre interférentiel est tel qu'il permet le passage de bandes étroites de longueur d'onde, par exemple inférieures à 10 nm, plus particulièrement de l'ordre de 5 nm. La photo-pile disposée derrière le filtre interférentiel est avantageusement une photo-pile au sélénium. Cette photo-pile est associée à un dispositif électronique permettant la mesure de -la réflectance et comprenant un amplificateur et un moyen indicateur (galvanomètre par exemple). Le réflectomètre de la présente invention peut entre utilisé pour effectuer n'importe quelle mesure de réflectance, notam ment des mesures de réflectance sur des viandes et de produits carnés, en particulier des émulsions et sur tous les produits pour lesquels l'estimation de la couleur par une mesure rapide présente un intérêt commercial et pour lesquels la sélection d'une longueur d'onde donnée est importante. Il faut bien str que le produit présente une surface plane suffisante pour le positionnement du réflectomètre.La tête du réflectomètre ayant un diamètre de l'ordre de 80 mm et une hauteur de l'ordre de 80 mm est d'un encombrement très réduit, d'un maniement très commode et permet d'effectuer des mesures avec une erreur de l'ordre de 1 % dans un intervalle de longueur d'onde allant de 4000 à 8000 A. Le filtre interférentiel étant amovible, on utilise le filtre approprié suivant la bande de longueurs d'onde dans laquelle on désire effectuer la mesure de réflectance. On donne dans la deseription qui suit un exemple de réalisation, à titre illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins sur lesquels Fig. 1 est une coupe axiale de la tête de mesure du réflectomètre selon l'invention. Fig. 2 est une coupe de B tette de mesure du réflectomètre faite suivant la ligne II-II de la figure I. Fig. 3 est une vue en perspective représentant un réflectomètre selon l'invention muni de la tête de mesure selon la fig. 1. Fig. 4 est une vue éclatée en perspective représentant la partie tête de mesure du réflectomètre selon la fig. 3. Fig. 5 est une vue en perspective représentant la partie indicateur de mesure du réflectomètre selon la fig. Sur la figure I, on a représenté la tête de mesure du réflectomètre selon l'invention comportant l'élément cylindrique 1 et l'élément tronconique la. Sur la figure 2 on a représenté éga lement l'élément cylindrique l-et l'élément tronconique la. En se référant aux figures 1 et 2, l'élément cylindrique 1 comporte un évidement cylindrique 2, dans lequel sont percés deux passages cylindriques latéraux, l'unt3)permettant le passage du cible électrique assurant la liaison avec le dispositif électronique qui sera décrit ci-dessous, l'autre (4) muni d'un lamage 5 pour le montage d'un inverseur bipolaire a à boutonpoussoir. On ménage un alésage 6 dans lequel on place un disque de fermeture 7 maintenu par trois vis 8 (dont deux apparaissent sur la figure 1).Le fond de l'évidement 2 est percé d'une ouverture circulaire 9 dans laquelle est logée la photo-pile 10. En avant du plan de cette ouverture gtle corps 1 est usiné de façon à ménager une glissière de forme carrée dont trois catés sont matérialisés par les supports latéraux 11 et la butée inférieure 12. Le filtre 13,introduît par la partie supérieure,est maintenu en position par un poussoir de "Téflon" 14. Les supports latéraux 11 et la butée inférieure 12 présentent un épaulement 15 dans lequel vient se placer un disque en matière plastique 16 fixé par trois vis à tette fraisée (non représentées?. Le disque d'"Altuglas" 16 présente en son centre un alésage qui permet la fixation du support de source 17 sur la face avant et du poussoir 14 sur la face arrière. Une rainure permet d'amener les fils d'alimentation (non représentés) de la lampe 24 en suivant un rayon du disque. Le porte-source est équipé d'un cache cylindrique coulissant 18 Le capuchon amovible la permet de délimiter une chambre ayant un volume de tronc de cône, la grande base étant représentée par le disque d'"Altuglasn 16 et la petite base par un hublot de verre 19 . Le hublot de verre 19 est maintenu sur le capuchon la, par un barillet 20 qui est vissé sur le nez du capuchon. On peut prévoir sur le barillet 20 un cache (non représenté) permettant d'empêcher l'entrée de la lumière lorsque le réflectomètre est au repos. La face arrière du capuchon la est alésée de façon à former une virole 21 qui stembotte sur un épaulement 22 du corps de mesure. Ceci assure le centrage du capuchon sur la tête de mesure et la protection contre les lumières parasites. Le maintien en position du capuchon est assuré par deux fiches élastiques qui s'1nsèrent dans deux douilles 23 placées sur les guides latéraux 15 On a représenté sur les fig. 3 à 5 un réflectomètre selon l'invention muni d'une tête de mesure selon la fig. 1, les mimes références ayant été affectées du mEme indice. La fig. 3 représente une vue d'ensemble du réflectomètre selon l'invention comportant un corps 25 sur lequel est montée la teste de mesure 1, la et l'indicat-eur de mesure 27yet une tige ou poignée de préhension 26 permettant la prise de réflectomètre par l'utilisateur lorsqu'une mesure est effectuée. La prise 28 permet d'assurer l'alimentation électrique du réflectomètre, le bouton poussoir 29 permettant d'allumer et d'éteindre la lampe située dans la tête de mesure. La fig. 4 représente en vue éclatée les différents éléments de la titre de mesure séparés du corps 25. Les éléments de la tette de mesure sont d'une part le capuchon amovible la, le filtre interférentiel 13, " e cache cylindrique coulissant 18, le disque d'"8ltuglas" 16, la photo-pile 10, et l'ampoule 24. Les autres éléments sont les mimes que ceux de la fig. 3. La fig. 5 représente la partie indicateur (face arrière) du réflectomètre selon l'invention. Cette partie comporte un indicateur 30 à aiguille (galvanomètre) ainsi qu'un potentiomètre 31 pour le réglage du O et un potentiomètre 32 pour le réglage du 100, un sélecteur de sensibilité 33 (commutateur de gain), une prise de jack 34 permettant de court-circuiter l'appareil lors de son transport, et des réglages 35 pour changement d'ampoule. Pour effectuer une mesure avec le réflectomètre selon l'invention, on procède comme suit : on relie la prise 28 à l'alimentation électrique et on applique le capuchon la contre l'échantillon dont on veut déterminer la réflectance. On appuie sur le bouton poussoir 29,ce qui allume la lampe 24.-La lumière diffusée par l'échantillon est mesurée par la photo-pile 10. La tension de cette photo-pile est amplifiée puis appliquée au galvanomètre 30 (échelle de O à 100), on note le résultat de la mesure et on effectue la mesure pour l'échantillon suivant. Toutefois, comme déjà mentionné ci-dessus, avant d'effectuer toute mesure, il y a lieu d'étalonner le réflectomètre. Pour régler le zéro (référence noire) on applique le capuchon la sur l'étalon noir, la tension fournie par le potentiomètre 31, dit de "réglage de zéro", étant appliquée en opposition avec celle de la photopile 10, et on règle l'aiguille du galvanomètre 30 à l'origine à l'aide dudit potentiomètre 31.Pour régler le cent (référence claire) on applique le capuchon la sur l'étalon clair, un potentiomètre 32 monté en rhéostat dit/'réglage de 100" étant incorporé entre la sortie de l'amplificateur (non représenté) et le galvanomètre 30 et fournissant une tension de manière à pouvoir régler l'aiguille du galvanomètre 30 jusqu'au parcours total de l'échelle (100 ) grace audit potentiomètre 32. Le réflectromètre ainsi étalonné est alors prêt pour la mesure. On prévoit en outre un sélecteur de sensibilité 33 qui permet, en modifiant la valeur de la résistance de contre réaction de l'amplificateur, d'adapter la sensibilité du montage à diverses intensités de réflectance. Un circuit annexe avec réglage 35 pour changement d'ampoules permet d'adapter l'alimentation pour des ampoules éclairantes de différentes tensions nominales. La suite de la description va être faite à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux exemples suivants. EXEMPLE 1 Cet exemple concerne un mode de réalisation concret du réflectomètre selon l'invention. L'ampoule 24 utilisée est une lampe à incandescence de 6V/250 mA/0,6 W. On peut envisager également l'utilisation d'ampoules de 200 mA. L'alimentation est constituée de 8 éléments de 1,22 V pla cés dans un bottier. Le filtre interférentiel est vendu par la Société Balzer et il a des bandes passantes inférieures à 100 A et se présente sous la forme d'un carré de 5 cm de c8té. On peut par exemple utiliser un filtre à 525 nm, A # = 80 A, T = 44 %, ou un filtre b 631 nm, # # = 90 A, T = 40 %. On peut également utiliser des filtres interférentiels de la Société MTO, de mêmes caractéristiques que les précédents. La photo-pile est une photo-pile au sélénium de 5 cm de diamètre. EXEMPLE 2 Cet exemple concerne un essai de répétitivité des mesures sur un corps homogène (Papier Gray) à des sensibilités différentes sur une gamme de gris avec le réflectomètre selon l'invention. L'étalonnage de l'appareil a été effectué sur du Blanc AFNOR Y = 0,857 (100 %) et sur du Noir AFNOR Y = 0,041 (0 %). Les résultats ont été rassemblés sur le tableau I. TABLEAU I Gris Sensibilités Moyenne des mesu res avec trois 1 2 3 sensibilités Papier Gray 2 33,34 33,34,35 32,33,32,32 33,1 + 1,05 Papier Gray 3 24,25 25,24 23,23,24,25 24,1 + 0,8 Papier Gray 4 16,15 15,15 12,12,14,5 14,4 + 1,6 16 Papier Gray 5 14,14 13,5,14 11,13,14 13,4 + 1,1 Les résultats consignés sur le Tableau I permettent de constater que l'on peut effectuer des mesures avec le réflectomètre selon l'invention avec une erreur voisine de 1 %. On a effectué la mEme série de mesures mais avec un étalonnage différent sur Gris Arjomari Prioux Y = 0,431 (100 %) et sur Noir AFNOR Y = 0,041 (0 %). La moyenne des valeurs obtenues est mentionnée sur le tableau II. TABLEAU II Moyenne des valeurs mesurées aux 3 sensibilités Papier Gray 2 75,5 + 0,6 Papier Gray 3 51 T 1,4 Papier Gray 4 35 + 1,0 Papier Gray 5 32 + 0,8 On constate là aussi que la mesure peut être faite avec une erreur voisine de 1 %. EXEMPLE 3 Cet exemple concerne l'application du réflectomètre selon l'invention pour la mesure de réflectance des carcasses de veau. Les carcasses de veau sont cotées selon leur couleur en blanc, rosé clair, rosé foncé et rouge, avec,selon les marchés,des sousdivisions rosé clair Rc, rosé clair RC). Cette discrimination des carcasses de veau est faite d'habitude de manière subjective par un expert. Le réflectomètre selon l'invention permet de discriminer de façon non ambigue et de manière rapide les différentes classes et sous-classes. On a ainsi discriminé à l'aide du réflectomètre selon l'invention les carcasses de 32 veaux. On a étalonné-l'appareil sur noir AFNOR Y = 0,041 (0 %) et sur gris clair AFNOR Y = 0,465 (100 ). La mesure a été effectuée sur la tranche du muscle pectoral profond. Les résultats sont rassemblés dans le tableau III. TABLEAU III Classes ONIBEV Blanc Rosé clair Rosé clair Rosé Rc RC foncé Valeur moyenne 71,0 53,4 44,8 33,7 de de la réflectance 1 2,7 + 2,4 + 3,5 + 4 Nombre de veaux 1 4 18 9 Ces résultats permettent de constater que la majorité des carcasses de veau sont dans la sous-classe rosé clair RC. hEVENDICATIONS 1. Réflectomètre portatif pourvu d'une tête de mesure qui comprend un élément tronconique dont la petite base est tournée vers l'échantillon à mesurer et dont la grande base se raccorde à un élément cylindrique coaxial, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse disposée sur l'axe de la tête à 1'intérieur dudit élément tronconique et à proximité immédiate de sa petite base, de manière à ce que le flux lumineux réfléchi par ledit échantillon passe dans la zone entourant la source lumineuse et en ce que sont disposés successivement,si 1'on considère la direction dudit flux réfléchi derrière ladite source et dans ledit élément cylindrique un disque en matière plastique transparente, un filtre interférentiel et une photo-pile traversés respectivement par le flux lumineux réfléchi, ladite photo-pile étant reliée à un dispositif électronique classique pour la mesure de la réflectance. 2. Réflectomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse est une lampe à incandescence, émettant notamment dans tout le spectre visible. 3. Réflectomètre selon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que le disque transparent est en polyméthacrylate de méthyle ou matière similaire. 4. Réflectomètre selon l'une quelconque des revendications 1 i 3, caractérisé en ce que le filtre interférentiel est tel qutil permet le passage de bandes étroites de longueur d'ondeJpar exemple inférieures à 10 nm. 5. Réflectomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre interférentiel permet le passage de bandes de longueur d'onde de 5 nm environ. 6. Réflectomètre selon l'une quelconque des revendications 1 b 5, caractérisé en ce que la photo-pile est une photo-pile au sélénium 7. Réflectomètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le disque en matière plastique transparente comprend un alésage central permettant d'y fixer sur sa face tournée vers l'élément tronconique un supporyde source et,sur sa face opposée,des des moyens pour maintenir le filtre interférentiel, 8. Réflectomètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif électronique pour la mesure de la réflectance comprend un amplificateur et un moyen indicateur. 9. Application du réflectomètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 à la mesure de la réflectance des viandes, des produits carnés et à toutes mesures nécessitant une estimation de la couleur.