Brevet FR2432163A1 — publié le 19800222

La présente invention a pour objet un indicateur de niveau destiné à mesurer le niveau d'un liquide contenu dans une cuve, notamment d'un liquide inflammable tel que l'essence ou le pétrole par exemple. Parmi les dispositifs connus de mesure de niveau de fluide on peut citer les indicateurs de niveau électro-optiques tels que ceux décrits dans les.brevets français N s 69.22534 ou 72.04680 par exemple. Les dispositifs décrits dans ces brevets utilisent des fibres optiques transmettant le flux lumineux émis par une lampe à incandescence ayant une position fixe. Suivant l'invention, un indicateur de niveau du liquide contenu dans une cuve, cet indicateur comportant au moins une fibre optique et un flotteur, est caractérisé en ce que ce flotteur, qui peut se déplacer le long de la fibre optique, est muni d'une source radioactive émettant un rayonnement ionisant, en ce que la fibre optique comprend, au moins localement, un matériau de scintillation et en ce que des moyens permettent de traiter le flux de scintillation émit par le matériau de scintillation sous l'influence du rayonnement ionisant et transmis par la fibre optique. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accoirpagnent et Fur lesquels Les figures 1 à 4 représentent quatre exemples ite réalisa- tion d'un indicateur de niveau suivant l'invention. Le rayonnement ionisant d'une source radioactive peut etre détecté soit par l'ionisation d'un gaz au moyen de ce rayomlement, soit par l'émission d'un flux de photons fourni par un matériau de scintillation soumis à ce rayonnement. Dans un exemple de réalisation montré en figure 1, l'indicateur de niveau d'un liquide P contenu dans une cuve C comporte, suivant l'invention, une fibre optique f (en quartz ou en plastique par exemple), un flotteur 2 comportant un orifice 7 central destiné au passage de la fibre optique f. Le diamètre de l'orifice 3 est supérieur au diamètre de la fibre optique f de telle sorte que le flotteur 2 puisse glisser librement le long de la fibre optique f. Dans ce flotteur 2 est logé au moins une source radioactive ponctuelle 4 (du césium 134 ou du cobalt 50 par exemple), cette source étant placée de préférence au bord de l'orifice 3. L'extrêmité de la partie immergée de la fibre optique f comporte un élément 1 en matériau scintillant (du plastique scintillant par exemple). L'extrêmité 6 non immergée de la fibre optique f est reliée à un détecteur 7 de scintillations, un amplificateur 8 du flux détecté et un système d'alarme 9. En fonctionnement, lorque le niveau du liquide P baisse dans la cuve C, le flotteur 2 descend le long de la fibre optique f jusqu'au niveau dit "niveau minimum" pour lequel le flotteur 2 arrive au niveau de la partie 1 scintillante de la fibre optique r qui, excitée par le rayonnement de ia source radioactive 4 émet un flux de photons qui se propagent dans la fibre optique f jusqu'au détecteur 7 de scintillation. Le flux détecté puis amplifié au moyen d'un amplificateur 8, commande alors le système d'alarme 9, de type optique ou sonore par exemple. Dans un deuxième exemple de réalisation montré en figure 2, l'indicateur de niveau suivant l'invention comprend une fibre optique f1 constituée sur toute sa longueur par un matériau de scintillation. Cette fibre optique f1 présente, par ailleurs une atténuation de a dB/mètre. Un flotteur 2 mun d'une source radioactive 4 ponctuelle peut glisser le long de la fibre optique f1, comme dans l'exemple précédent. L'extrêmlté non immergée 10 de la fibre optique f1 est reliée au détecteur 7 de scintillation. Le signal s1 détecté, correspondant au flux de scintillation transmis par la fibre optique f1, peut être amplifié dans un amplificateur 8. Le signal s1 amplifié peut être appliqué à un enregistreur de niveau ou sur un dispositif d'alarme 15. En fonctionnement, le flux de photons émis par la portion de la fibre optique fl soumise au rayonnement de la source radioactive Lt se propage le long de la fibre optique f1 en subissant une atténuation proportionnelle à la longueur L de la partie de la fibre optique f1 émergeant du liquide P. L'amplitude du signal s1 recueilli à la sortie de la fibre optique fl sera d'autant plus faible que le niveau dU liquide dans la cuve est bas. On peut utiliser une fibre optique f1 en plastique scintillant dont l'atténuation est sensible=ent égale à 2 dB/mètre par exemple.Pour une hauteur de cuve égale à 3 mètres l'atténuation totale est alors sensiblement égale à 6 dB et la précision de la mesure peut etre de 0,5 cm si la sensibilité de la détection est de 0,01 dB. Le détecteur 7 peut être un détecteur photo-électrique de type connu tel que photo-diode, photo-transistor, L.A.S.C.R. (light amplification semi-conductor controlled rectifier)... Un système différentiel 14 peut être placé à la sortie de l'amplificateur 8 afin de pouvoir comparer l'amplitude du signal détecté à un signal so de référence. Lorsque la valeur du signal s1 atteint la valeur so le dispositif d'alarme 15 est déclenché. Dans l'exemple de réalisation de l'indicateur de niveau suivant l'invention montré en figure 3, la fibre optique f2 a longueur égale à la hauteur H de la cuve C. Cette fibre optique f2 est réalisée en un matériau scintillant et présente une atténuation uniformément répartie de a dB/mètre. Chacune des extremités 11, 12 de la fibre optique f2 est reliée à un détecteur D11 ou D12 de flux de scintillation. Un système diviseur 16 fournit le quotient des signaux s1l et s12 respectivement détectés par les détecteurs D11, D12.A ce système diviseur 16 peut être associé un système différentiel 17 permettant de comparer le rapport s1l/sl2 une valeur seuil qO. Dans l'exemple de la figure 3 un système enregistreur 18 peut fournir à chaque instant la valeur du signal correspondant à la différence (s1l/sl2) -qO. Cet enregistreur 18 peut être remplacé par un signal d'alarme (non représenté). Comme dans les exemples précédents (figures 1, 2) le flotteur 2 muni d'une source radioactive 4 et comportant un orifice central 3 pour le passage de la fibre optique f2, peut se déplacer librement le long de la fibre optique f2. En fonctionnement, sous l'influence du rayonnement ionisant de la source radioactive 4, la fibre optique f2 émet un flux de photons qui se propage dans cette fibre optique f vers chacun des détecteurs D1l, D12, qui délivrent respectivement des signaux sll s12. Ces signaux s11 et s12 sont alors traités 12 comme il a été indiqué ci-dessus. L'exemple de réalisation de la figure 3 a l'avantage de fournir une indication de niveau insensible à la variation, dans le temps, du rayonnement de la source radioactive 4. La figure 4 représente un quatrième exemple de réalisation d'un indicateur de niveau suivant l'invention. Il comporte deux fibres optiques f21, f22 sensiblement verticales et réunies par leurs extrêmités immergées. La fibre optique f21, de longueur L et réalisée en un matériau scintillant, présente une atténuation de a dB/mètre, tandis que l'atténuation de-la fibre optique f22 est négligeable. Un flotteur 20 comportant deux orifices 21 et 22 pour le passage des fibres optiques f21 et f22 respectivement, est muni d'une source radioactive Lt disposée à mi-distance des orifices 21 et 22. Les extrêmités 23 et 24 non immergées des fibres optiques f21 et f22 sont reliées à des détecteurs de flux de scintillations D21 et D22.Les moyens de traitement des signaux recueillis s21 et s22 comportent un système diviseur 25, un système différentiel 26 et un système de lecture 27 (ou d' enregistrement). En fonctionnement, sous l'influence du rayonnement de la source radioactive 4, les fibres optiques f21 et f22 émettent chacune un flux de scintillation qui se propage vers les détec teurs D e 21 D21 et D22 qui fournissent respectivement les signaux s21 et s22 correspondant aux flux de scintillation respectivement transmis par les fibres optiques f21 et f22, s21 étant un signal cprrespondant aux flux de scintillation ayant subi une atténuation de al dB, 1 étant la longueur de la fibre optique t21 non immergée et s22 étant le signal correspondant au flux de scintillation ayant subi une atténuation de a(L-l) dB.Le quotient 92 des signaux s21/s22 fourni par le système diviseur 25 est alors comparé à une valeur seuil qO dans le système différentiel 26. Le signal correspondant à la différence s21/s22- qO peut être traité par des dispositifs de traitement de types connus (ordinateur par exemple, ou un enregistreur de niveau). Les sources radioactives utilisées sont des sources de rayons a de préférence (Cobalt 60, Césium Les dispositifs de traitement des flux de scintillation tels que décrits et représentés ont été donnes à titre d'exemples non limitatifs. Le signal ou les signaux transmis par les fibres optiques et détectés, peuvent être appliqués également sur un système indicateur à fréquences de récurrence ou sur un convertisseur numérique. REVS-.'jDICATICNS 1. Indicateur de niveau d'un liquide contenu dans une cuve, cet indicateur comportant au moins une fibre optique et un flotteur, caractérisé en ce que le flotteur, qui peut se déplacer le long de la fibre optique, est muni d'une source radioactive émettant un rayonnement ionisant, en ce que la fibre optique comprend, au moins localement, un matériau de scintillation et en ce que des moyens permettent de traiter le flux de scintillation émispar le matériau de scintillation sous l'influence du rayonnement ionisant et transmis par la fibre optique, afin d'obtenir une indication du niveau du liquide dans la cuve. 2. Indicateur de niveau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source radioactivo est une source de rayonnement permettant d'irradier localement la fibre optique. 3. Indicateur de niveau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de scintillation est situé à l'extrê- mité de la partie immergée de la fibre optique. 4. Indicateur de niveau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre optique comporte sur toute sa longueur un matériau de scintillation présentant une atténuation homogène de a dB/mètre. 5. Indicateur de niveau suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de traitement du signal correspondant au flux de scintillation transmis par la fibre optique comportent un détecteur de flux de scintillation, un amplificateur, et un système d'alarme destiné à être actionné par le signal détecté lorsque ie flotteur se trouve au niveau du matériau scintillant qui émet, sous l'influence du rayonnement de la source radioactive un flux de photons qui se propage dans la fibre optique jusqu'au détecteur. 6. Indicateur de niveau suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de traitement du flux de scintillation se propageant dans la fibre optiquecompreronent un détecteur de flux de scintillation relié à l'extrémité non immergée de la fibre optique , un système amplificateur différentiel permettant de comparer le signal s détecté à une valeur de référence so, l'amplitude du signal s étant proportionnelle à e aL, L étant la longueur de la portion non immergée de la fibre optique. 7. Indicateur de niveau suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu il comporte un dispositif d'alarme destiné à être commandé par le signal (s 8. Indicateur de niveau suivant la revendication 6, carac térisé en ce qu'il comporte un dispositif enregistreur permettant d'enregistrer le signal (s 9. Indicateur de niveau suivant l'une des-revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le flotteur comporte un orifice central pour le passage de la fibre optique. 10. Indicateur de niveau suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comporte deux fibres optiques parallèles, réunies bout à bout, en ce que le flotteur comporte deux orifices pour les passages des fibres optiques, et en ce que la source radioactive zst placée à mi-distance de ces orifices. I1. Indicateur de niveau suivant la revendication 10, carac térisé en ce que l'une des deux fibres optiques est réalisée en un matériau de scintillation et présente une atténuation de a bD/mètre, en ce que les moyens de traitement des flux de scintillation transmis par l'une et l'autre fibre optique comportent deux détecteurs de scintillation connectés respectivement aux extrêmités non immergées des fibres optiques, un système diviseur formant le quotient des signaux transmis, et un dispositif tilisant le signal correspondant à ce quotient. 12. Indicateur de niveau suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif est un enregistreur. 13. Indicateur de niveau suivant la revendication 11, caractérisé en ee que le système diviseur est connecté à un amplificateur différentiel permettant de comparer le quotient des signaux détectés à une valeur de'référence. 14. Indicateur de niveau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source radioactive est une source ponctuelle de rayonnement a.