Brevet FR2466755A3 — publié le 19810410

FR 2466755 A3 19810410 FR 8021024 A 19801001 La présente invention concerne un clispositif de mesure d'un niveau liquide. On connaît des dispositifs de mesure d'un niveau liquide dans lesquels la surface dont le niveau doit être déterminé est utilisée comme surface de réflexion d'oscillations ultrasonores, ces oscillations étant émises par un émetteur récepteur (appelé ci-après transducteur) placé dans le liquide. Par la détermination du temps qui s'écoule entre l'émis- sion d'un train d'oscillations et la réception d'un écho de ce train après réflexion par la surface du liquide, on peut obtenir un signal qui est proportionnel à la distance entre le transducteur et la surface du liquide Pour obtenir un écho d'une force suffisante, il est necessaire que la surface du liquide soit perpendiculaire aux oscillations émises. Un inconvénient de ces dispositifs connus vivent de ce qu une mesure précise continue d un niveau de liquide n'est pas possible si le liquide est entreposé par exemple dans un réservoir et si on l'alimente en permanence en liquide par l'ouverture de remplissage. Le niveau du liquide est alors perpétuellement en mouvement et pour certains liquides, par exemple le lait, il se produit à la surface une couche de mousse. Il n'est donc plus question de surface de réflexion nettement déterminée , celle-ci n'étant pas non plus perpendiculaire aux oscillations envoyées par le transducteur. L'écho ultrasonore obtenu est alors fortement affaibli et il n'est pas certain en outre que cet écho donne une indication du niveau moyen du liquide. Le but de l'invention est de fournir, en éliminantles inconvénients signales, un dispositif avec lequel il soit possible de mesurer avec précision et en continu un niveau de liquide, même si la surface de celui-ci est en mouvement et/où s'il se produit une couche de mousse. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un organe de guidage sur lequel peut se déplacer un élément flottant, ainsi que des moyens pour émettre des ultrasons et pour les recevoir après réflexion, ces moyens étant fixés également à l'organe de guidage, le tout de façon que les ultrasons se réfléchissent sur une surface du flotteur sensiblement perpendiculaire aux oscillations. Du fait que l'organe de guidage maintient toujours le flotteur dans une position fixe par rapport au transducteur, on est assuré d'un écho suffisamment fort, en même temps que la distance entre le flotteur et le transducteur n'est pas perturbée par une couche de mousse ou par un mouvement de la surface du liquide. En outre, il n'est pas nécessaire que le dispositif soit placé de façon absolument verticale dans le liquide, ce qui simplifie la mise en place. Le but de l'invention est également la réalisation d'un dispositif du type indiqué ci-dessus, avec lequel il s-oit possible de déterminer le niveau d'un liquide quand celui-ci amortit les ultrasons, par exemple par suite du type de liquide ou de la présence de bulles de gaz dans le liquide. Dans le dispositif de l'invention, l'organe de guidage est également creux et rempli d'un fluide qui amortit peu les ultrasons; dans ce fluide, on a placé un élément de réflexion en matériau magnétique dont la position dans l'organe de guidage est détermine par le milieu magnétique, lequel milieu est fixé au flotteur autour de l'organe de guidage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente en coupe une première forme de réalisation du dispositif de mesure de niveau selon l'invention; - la figure 2 représente en coupe une deuxième forme de réalisation du dispositif de l'invention; et - la figure 3 représente le dispositif de la figure 2, avec une autre réalisation de l'élément de réflexion des ultrasons. Sur la figure 1, on a disposé un élément flottant 2 dans le liquide autour d'une tige de guidage 1. A la partie inférieure, la tige 1 est munie d'un récipient 3 pourun transducteur à ultrasons 4 qui peut être placé dans le liquide. La partie inférieure du flotteur 2 constitue la surface de réflexion pour les ultrasons émis par le transducteur 4 et, du fait que la position du transducteur aussi bien que celle du flotteur sont déterminées par la tige de guidage, elle se trouve toujours exactement perpendiculaireauxultra- sons émis, ce qui assure un écho puissant. En moeme temps, la position du flotteur sur l'organe de guidage n'est guère influencée par une couche de mousse sur le liquide ou par une surface de liquide en mouvement. La figure 2 représente une autre forme de réalisation du détecteur de niveau selon l'invention. La tige de guidage 5 a la forme d'un tube creux et elle est remplie d'un fluide qui transmet les ultrasons avec peu d'amortissement. Le tube est fermé à la base et le transducteur 4 est placé à la partie inférieure, alors qu'audessus du transducteur - du point de vue de la figure - on a placé un flotteur 7 autour de la tige de guidage. Le flotteur 7 est muni d'un élément 8 qui se trouve également autour de la tige 5. L'aimant 8 attire un cylindre 9 en matériau magnétique qui est mobile à l'intérieur de la tige de guidage, et cela de façon qu'un déplacement du flotteur provoque un déplacement correspondant du cylindre. Le cylindre 9 est muni d'une fente longitudinale pour permettre un déplacement à l'intérieur de la tige de guidage avec une résistance minimale. La surface du cylindre 9 constitue la surface de réflexion pour les ultrasons émis par le transducteur 4 et cette surface est toujours parfaitement perpendiculaire aux oscillations. Si le tube 5 de la figure 2 est fermé non seulement à la base, mais également au sommet, le détecteur de niveau peut également être utilisé avec le transducteur au-dessus de la surface du liquide. Cela présente l'avantage que, si le dispositif doit être placé par exemple à l'intérieur d'un réservoir, cela peut être réalisé par le dessus, par exemple au-dessus de l'ouverturè de remplissage. En ce qui concerne le cylindre magnétique de la figure 2, il peut se produire que, si les forces magnétiques agissant sur le cylindre ne sont pas symétriques, celui-ci glisse le long de la paroi intérieure de la tige de guidage5 ce qui produit du frottement et par suite une précision plus faible. La figure 3 représente une autre forme de réalisation du capteur de niveau de la figure 2, le cylindre étant remplacé par une cage 10 en matériau non magnétique, dans laquelle est placée une bille 11 en matériau magnétique. Une force de traction magnétique agissant de façon non symétrique déplace alors la bille dans la cage sans que la cage subisse de frottements supplémentaires, même le long de la paroi intérieure de l'organe de guidage. La base de la cage constitue, dans cette forme de réalisation, la surface de réflexion pour les ultrasons. Le signal électrique que fournit le transducteur, et qui donne une indication du niveau de liquide, peut par exemple autre traité par un microcalculateur, de sorte qu'on peut obtenir par programmation le réglage de zéro, l'étalonnage des mesures de capacité et éventuellement la compensation de température. De cette façon, la mesure de niveau peut être transformde de façon souple en un signal qui donne la capacité. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'un niveau de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de guidage sur lequel peut se déplacer un élément flottant, ainsi que des moyens pour émettre des ultrasons et pour les recevoir après réflexion ces moyens étant fixés également à l'organe de guidage, le tout de façon que les ultrasons se réfléchissent sur une surface du flotteur sensiblement perpendiculaire aux oscillations. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur est disposé autour de l'organe de guidage. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le flotteur (7) contient un moyen magnétique et en ce que l'organe de guidage (5) est un tube creux fermé au moins à une extrémité, qui est rempli d'un fluide approprié pour la propagation des ultrasons, les moyens d'émission et de réception (4) des ultrasons étant placés dans le tube au voisinage de l'extrémité fermée, en même temps qu'on a placé également dans le tube un corps mobile (9, 10) qui est constitué au moins partiellement d'un matériau magnétique qui comporte une surface plane du côté du moyen d'émission et de réception, et dont la position dans le tube est déterminée par la position du moyen magnétique autour du tube. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (9) qui est mobile dans l'organe de guidage est un cylindre métallique avec une fente longitudinale pour le passage du liquide, et en ce que le moyen magnétique est un aimant permanent. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (10) mobile dans l'organe de guidage est un récipient en matériau non magnétique contenant un élément en matériau magnétique qui possède une section droite plus petite que le récipient. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de guidage creux (5) est fermé à ses deux extrémités et en ce que le moyen d'émission et de réception d'ultrasons se trouve au-dessus du niveau de liquide à mesurer.