Brevet FR2494444A1 — publié le 19820521

Dispositif de détection de particules étrangères dans un milieu liquide. La présente invention concerne les dispositifs de contrôle de matières liquides et notamment un disnositif de détection de particules étrangères dans un milieu liquide. L'invention est applicable à la détection de particules étrangères dans des liquides qui se trouvent dans des récipients transparents. De façon avantageuse, elle peut etre appliquée dans des appareils de contrôle de la qualité de produits alimentaires et de médicaments On peut détecter les particules étrangères dans des liquides en plaçant le licÙide à contrôler sur le trajet d'un faisceau formé par une source de rayonnement, une source de lumière par exemple, en mettant en suspension les particules contenues dans le liquide par exemple par rotation du récipient avec le liquide, et en convertissant le rayonnement, diffusé par les particules, en un signal électrique On connait, par exemple, un dispositif de détection de particules étrangères dans un milieu liquide comportant un mécanisme pour mettre les particules en suspension, une source de rayonnement pour irradier la zone contrôlée du liquide, un récepteur de rayonnement et un dispositif d'enregistrement du signal de sortie du récepteur de rayonnement. Ce dernier comprend un élément sensible et un système de projection de l'ima- ge de la zone contrôlée du liquide sur la cible de l'élément sensible (voir brevet GB nO 1244744). Le récepteur de rayonnement d'un tel dispositif est une caméra d'analyse de télévision, ce qui permet d'estimer la taille des particules isolées et de rebuter les liquides contenant des particules étrangères dont la taille dénasse la limite admissible. Pour des dimensions données de la cible de l'élé- ment sensible du récepteur de rayonnement (dimensions de la cible d'un tube analyseur de télévision par exemple), la taille minimale des particules qui peuvent etre détectees est déterminée par la sensibilité du récenteur de rayonnement et les dimensions de la zone contrôlée du liquide. Plus la dimension de la zone du liquide qu'on doit contrôler est grande, plus grande est la taille minimale des particules qui peuvent etre détectées. Il en résulte que, pour détecter des particules de très petite taille, le dispositif connu ne permet de contrôler en une mesure qu'un volume relativement restreint du liquide.En utilisant par exemple un tube analyseur de télévision ayant une cible de 9 x 12 mm balayée avec une fréquence correspondante a' 623 lignes pour détecter des particules de 15 m et plus, la dimension maximale de la zone du liquide contrôlable en une seule mesure constitue à peu près 9 cm, ce qui est en général -notablement inférieur aux dimensions de tout le volume du liquide dans lequel se trouvent les particules étrangères, par suite de quoi on ne peut pas assurer un contrôle de bonne qualité du liquide à étudier. On peut obtenir une certaine élévation de la sûreté de détection des particules étrangères en contro- lant le bas du volume de liquide. Cela se traduit cependant par une aurentation considérable du temps de contrôle, du fait qu1il faut attendre que les particules, qui se trouvent en suspension dans le liquide, descendent et entrent dans la zone de contrôle. De plus, les particules dont le poids spécifique est plus petit ou égal au poids spécifique du liquide ne peuvent pas atteindre du tout la zone de contrôle. Le dispositif connu ne permet donc de détecter rapidement et sûrement dans un liquide la présence de particules étrangères de petite taille. La présente invention a pour but de concevoir un dispositif de détection de particules étrangères dans un milieu liquide suscentible de contrôler en une mesure une zone plus large du liquide et, par conséquent, d'assurer une détection plus rapide et plus sûre des particules étrangères de petite taille. Conformément à l'invention, le dispositif de détection de particules étrangères dans un milieu liquide comporte : un mécanisme servant à mettre en suspension les particules ; une source de rayonnement pour irradier la zone contrôlée du liquide ; un récepteur de rayonnement ; et un dispositif d'enregistrement du signal de sortie du récepteur de rayonnement, ce dernier comprenant un élément sensible et un système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide sur la cible de l'élément sensible, et il est caractérisé en ce que ledit système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide comporte un dispositif de superposition des images des différentes portions de la zone contrôlée du liquide. Une telle structure du dispositif permet d'augmenter les dimensions de la zone contrôlée du liquide, sans nécessité d'élever la sensibilité du récepteur de rayonnement ni d'accroitre les dimensions de la cible de l'élément sensible dudit récepteur de rayonnement, et d'assurer ainsi une détection plus rapide et plus sûre des particules étrangères de petite taille. Le dispositif de superposition des images peut comporter deux surfaces réfléchissantes plan-parallèles l'une en face de l'autre, disposées entre la cible de l'élément sensible et l'objectif du système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide, suivant l'axe de l'objectif. Pour compenser les pertes qui surgissent lors de la réflexion du rayonnement sur les surfaces réfléchissantes, on peut utiliser un filtre de rayonnement placé entre la source de rayonnement et l'objectif du système de projection de l'image et qui est réalisé de façon que les endroits, traversés par les rayons qui tombent sur la cible de l'élément sensible du récepteur de rayonnement après s'entre réfléchi sur la surface réfléchissante du dispositif de superposition des images, sont plus transparents que l'endroit dudit filtre, à travers lequel passent les rayons tombant sur la cible de l'élément sensible directement à travers l'objectif sans se réfléchir sur la surface réfléchissante ; alors que les endroits filtre, traversés par les rayons qui parviennent à la cible de l'élément sensible après un plus grand nombre de réflexions, sont plus transparents que les endroits dudit filtre à travers lesquels passent les rayons tombant sur la cible de l'élément sensible après un nombre de réflexions moins grand. Selon une autre variante de réalisation de l'in- vention, on peut utiliser, pour compenser les pertes qui surgissent lors de la réflexion des rayons sur les surfaces réfléchissantes, plusieurs sources de rayonnement disposées de sorte que l'intensité du rayonnement, qui tombe sur la portion de la zone contrôlée du liquide dont l'image tombe sur la cible de l'élément sensible du récepteur de rayonnement directement à travers l'objectif sans se réfléchir sur la surface réfléchissante du dispositif de superposition des images, est inférieure à celle du rayonnement qu tombe sur la portion de la zone contrôlée du liquide dont l'image aboutit à la cible de l'élément sensible après s'entre réfléchie sur la surface réfléchissante, tandis que l'intensité du rayonnement, qui tombe sur la portion de la zone contrôlée du liquide dont l'image aboutit à la cible de l'élément sensible après entre réfléchie, est d'autant plus grande que plus grand est le nombre de réflexions que subit l'image de cette portion avant de parvenir à la cible de l'élément sensible. L'invention sera décrite ci-après en relation d'exemples de réalisation en se reportant aux dessins ci-joints sur lesquels - la figure 1 est une vue synoptique d'un dispositif de détection des particules étrangères dans un milieu liquide selon l'invention - la figure 2 illustre la disposition des éléments du dispositif de détection des particules étrangères dans un milieu liquide pour le cas d'utilisation de deux sources de rayonnement. En se référant à la figure 1, le dispositif de détection des particules étrangères dans un milieu liquide comporte une source 1 de rayonnement optique, destinée à irradier le liquide contenu dans un récipient 2, et un filtre optique 3 à transparence variable selon la hauteur, placé entre la source 1 et le récipient 2. Le dispositif de détection de particules comprend en outre un mécanisme 4 pour mettre le réci Dient 2 en rotation, un récepteur de rayonnement qui est une caméra 5 d'analyse de télévision et un dispositif 6 d'enregistrement du signal, de sortie de la caméra d'analyse 5. La caméra d'analyse 5 comporte un tube 7 analyseur de télévision, qui est un élément sensible du récepteur de rayonnement, et un système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide contenu dans le récipient 2 sur la cible de l'élément sensible du récepteur de rayonnement, c'est-à-dire sur la cible du tube 7 analyseur de télévision.Le système de projection de l'image comprend un objectif 8 placé entre le récipient 2 et la cible du tube 7 analyseur de télévision, et un dispositif de superposition des images des différentes portions de la zone contrôlée du liquide, qui est constitué par deux miroirs 9 et 10 plan-parallèles dont les surfaces réfléchissantes se font face, lesdits miroirs étant placés entre l'objectif 8 et la cible du tube 7 analyseur de télévision, parallèlement à l'axe optique de l'objectif 8. Entre l'objectif 8 de la camera d'analyse 5 et le récipient 2 est installé un diaphragme 11. Pour effectuer le contrôle du liquide, on met le récipient 2 en rotation autour de son axe vertical au moyen du mécanisme 4, puis on le freine, ce qui provoque la mise en suspension des particules étrangères contenues dans le liquide. La lumière issue de la source 1 traverse le filtre optique 3, tombe sur le récipient 2 et éclaire le liquide qui s'y trouve. Les particules étrangères, qui se trouvent en suspension dans le liquide, diffusent la lumière de la source 1. La lu- mière diffusée par les particules aboutit à la cible du tube 7 analyseur de télévision à travers l'objectif 8, lequel assure la focalisation sur ladite cible des rayons diffusés par les particules qui se trouvent dans le plan vertical traversant l'axe du récipient 2.Le diaphragme 11 ne laisse pas passer sur la cible du tube 7 analyseur de télévision la lumière diffusée par le fond du récipient 2 et le ménisque du liquide. Les rayons diffusés par les particules qui se trouvent dans la partie centrale du plan vertical, dont l'image est focalisée sur la cible du tube 7 analyseur de télévision, et notamment par les particules qui se trouvent entre les points A1 et k2 tombent sur la cible du tube 7 analyseur de télévision directement à travers l'objectif 8 sans se réfléchir sur les miroirs 9 et 10. La figure 1 fait voir la trajectoire de l'un des rayons diffusés par la particule qui se trouve au point "a" du segment A1A2 et notamment, la trajection du rayon qui passe au centre de l'objectif 8. Les rayons, diffusés par les particules qui se trouvent sur le segment A1A2 au-dessus et au-dessous du point "a", sont concentres sur la cible du tube 7 analyseur de télévision respec tivement au-dessous et au-dessus du point sur lequel se concentrent les rayons diffusés par la particule qui se trouve au point "a". Les rayons diffusés par les particules se trouvant sur le segment du plan vertical mentionné ci-dessus, qui est disposé au-dessus du segment central A1A2 et notamment, dans l'espace entre les points A1 et B1, tombent sur la cible du tube 7 analyseur de télévision après s'être réfléchis sur le miroir lO inférieur. La figure 1 montre la trajectoire de l'un des rayons diffusés par la particule qui se trouve au point "b" du segment A1B1, et notamment la trajectoire du rayon qui traverse le centre de l'objectif 8.Les rayons diffusés par les particules qui se trouvent sur le segment A1B1 au-dessus et au-dessous du point "b", après s'être réfléchis sur le miroir 10, se concentrent respectivement au-dessus et au-dessous du point sur lequel se concentrent les rayons diffusés par la particule qui se trouve au point "b". Les rayons, dissipés par les particules qui se trouvent sur le segment situé au-dessus du segment A1B1, et notamment dans l'espace entre les points B1 et C1, tombent sur la cible du tube 7 analyseur de télévision s'étant d'abord réfléchis sur le miroir 10 inférieur et ensuite sur le miroir 9 supérieur. La figure illustre la trajectoire de l'un des rayons diffusés par la particule qui se trouve au point "c" du segment B1C1, et notamment la trajectoire du rayon qui passe par le centre de l'objectif 8. Les rayons diffusés par les particules qui se trouvent sur le segment B1C1 au-dessus et au-dessous du point "c", s'étant d'abord réfléchis sur le miroir 10 et puis sur le miroir 9, se concentrent respectivement au-dessous et au-dessus du point sur lequel se concentrent les rayons diffusés par la particule qui se trouve au point "c". De façon analogue, les rayons diffusés par les particules qui se trouvent sur le segment disposé audessous du segment central A1A2, et notamment sur le segment A2B2, aboutissent à la cible du tube 7 analyseur de télévision après s'être réfléchis sur le miroir 9 supérieur, tandis que les rayons diffusés par les particules qui se trouvent sur le segment B2C2 situé au-dessous du segment A2B2, parviennent à la cible du tube 7 analyseur de télévision s'étant d'abord réfléchis sur le miroir 9 supérieur, puis sur le miroir 10 inférieur. Il en résulte que les miroirs 9 et 10 assurent la superposition des images des segments A1A2, A1B1, A2B2, B1C1 et B2C2 de la zone contrôlée du liquide lors de leur projection sur la cible du tube 7 analyseur de télévision. S'il y a des particules étrangères dans la zone des segments mentionnés plus haut, les images de ces segments vont être focalisées aux points correspondants sur la cible du tube 7 analyseur de télévision, l'intensité des rayons diffuses par les particules et focalisés en un point correspondant de la cible, étant d'autant plus grande que plus grande est la taille de la particule L'arrivée des rayons focalisés, diffusés par les particules, sur la cible du tube 7 analyseur de télévision se traduit par l'apnarition d'une impulsion à la sortie de la caméra d'analyse 5. Cette impulsion sera enregistrée par le dispositif 6 d'enregistrement de signal si l'amplitude de ladite impulsion dépasse une valeur prescrite correspondant aux plus petites des particules qui doivent être détectées. Ainsi, l'utilisation des miroirs 9 et 10 permet d'augmenter de plusieurs fois la dimension de la zone du liquide contrôlable en une seule mesure sans augmenter la distance focale de l'objectif 8, ce qui entrainerait une diminution des dimensions des images des particules sur la cible du tube 7 analyseur de télévision, ainsi que sans besoin d'élever la sensibi lité et la résolution de la caméra d'analyse 5 et d'augmenter les dimensions de la cible du tube 7 analyseur de télévision. La transparence du filtre optique 3 varie selon sa hauteur de telle manière que les endroits dudit fil tre, à travers lesquels passent les rayons éclairant les segments A1 B1 et A2B2 de la zone contrôlée du liquide, sont plus transparents que l'endroit dudit filtre optique 3, traversé par les rayons éclairant le segment A1A2, et que la transparence des endroits du filtre optique 3 à travers lesquels passent les rayons éclairant les segments B1C1 et B2C2 est plus grande que la transparence des endroits dudit filtre optique 3 à travers lesquels passent les rayons éclairant les segments A1B1 et A2B2. La différence entre la transparence des endroits mentionnés du filtre optique 3 est telle que l'intensité des rayons qui éclairent les segments AlBl et A2B2 dépasse l'intensité des rayons éclairant le segment A1A2 d'une valeur suffisante pour compenser les pertes d'énergie que subissent les rayons en se réfléchissant une seule fois sur le miroir 9 ou le miroir 10, et que l'intensité des rayons qui éclairent les segments BlCl et B2C2 dépasse l'intensité des rayons éclairant les segments A1B1 et A2B2 d'une valeur suffisante pour campenser les pertes d'énergie que subissent les rayons après deux reflexions, d'abord sur le miroir 9 et ensuite sur le miroir lO, ou inversement. Cela assure l'égalité de l'amplitude des impulsions à la sortie de la caméra d 'analyse 5 lorsque la lumière, diffusée par des particules de meme taille, tombe sur la cible du tube 7 analyseur de télévision, sans distinction de l'endroit de la zone controlee du liquide où se trouvent les particules. Le filtre optique 3 peut etre placé entre le ré récipient 2 et l'objectif 8 de la caméra d'analyse 5. Dans ce cas, toutes les parties de la zone contrôlée du liquide sont éclairées identiquement, et la compensation des pertes d'énergie, ayant lieu lors de la réflexion sur les miroirs 9 et 10, s'effectue par suite de l'affaiblissement de l'intensité des rayons, diffusés par les particules se trouvant sur le segment Ait2, par rapport à l'intensité des rayons diffusés par les particules se trouvant sur les segments A1B1 et h2B2 et de l'intensité des rayons, dissipés par les particu- les se trouvant sur les segments A1B1 et A2B2, par rapport à l'intensité des rayons se trouvant sur les segments 131C1 et 2C2. En cas de nécessité, le nombre de portions de la zone contrôlée du liquide, dont les images se superposent, peut être augmenté en utilisant les rayons tombant sur la cible du tube 7 analyseur de télévision après trois réflexions et davantage sur les miroirs 9 et 10 L'éclairage inégal des portions du liquide peut être également obtenu par d'autres moyens. Par exemple, en cas de superposition de trois portions de la zone contrôlée du liquide sur la cible du tube 7 analyseur de télévision, on peut utiliser deux sources de rayonnement, comme le montre la figure 2.Selon la figure 2, le dispositif de détection de particules étrangères comporte supplémentairement une autre source 12 de rayonnement optique, les sources 1 et 12 étant orientées et placées de telle sorte que la source 1 éclaire la partie supérieure de la zone contrôlée, dont l'image aboutit à la cible du tube 7 (figure 1) analyseur de télévision après s'etre réfléchie sur l'un des miroirs 9, lO, tandis que la source 12 (fgure 2) éclaire la partie inférieure de la zone contrôlée, dont l'image aboutit à la cible du tube 7 (figure 1) analyseur de télévision après entre réfléchie sur l'autre miroir. L'éclairage de la partie centrale de la zone contrôlée a lieu par suite de la diffusion de la lumière des sources 1 (figure 2) et 12 dans le liquide. Il en résulte que l'intensité du rayonnement qui éclaire la partie centrale de la zone contrôlée du liquide est inférieure à l'intensité du rayonnement qui éclaire les parties inférieure et supérieure, ce qui assure la compensation des pertes d'énergie qui ont lieu lors de la réflexion des rayons sur les miroirs 9 et 10.Dans le cas de superposition de plus de trois portions de la zone contrôlée du liquide sur la cible du tube 7 (figure 1) analyseur de télévision, le nombre de sources de rayonnement éclairant la zone indiquée peut être augmenté pour que l'intensité du rayonnement tombant sur une portion de la zone contrôlée soit d'autant plus grande que plus grand est le nombre de réflexions que subit l'image de cette portion avant de parvenir à la cible du tube 7 analyseur de télévision. Il va de soi qu'à part des modes préférés de réa- lisation de l'invention qui ont été décrits, on peut modifier celle-ci sans sortir du cadre de l'invention déterminée par les revendications qui suivent. C'est ainsi par exemple qu'à la place des miroirs 9 et 10 plan-parallèles, on peut utiliser d'autres moyens de superposition des images projetées. Un tel dispositif peut comporter, par exemple, un prisme triangulaire placé entre le récipient avec le liquide et l'objectif du système de projection de l'image, et deux miroirs obliques disposés de telle sorte que les rayons diffusés par les particules qui se trouvent dans la partie supérieure de la zone contrôlée aboutissent à la cible de l'élément sensible du récepteur de rayonnement après s'être réfléchis sur l'un des miroirs et l'une des faces du prisme, et que les rayons diffusés par les particules qui se trouvent dans la partie inférieure de la zone contrôlée aboutissent à la cible de l'élément sensible après s'être réfléchis sur l'autre miroir et une autre face du prisme. Pour la superposition des images, on peut aussi utiliser un prisme à division de lumière et un miroir, lesquels sont disposés de façon que les rayons diffusés par les particules qui se trouvent sur l'une quelconque des portions de la zone contrôlée aboutissent à la cible de l'élément sensible en passant à travers la surface du prisme divisant la lumière, et que les rayons diffusés par les particules qui se trouvent sur une autre section aboutissent à la cible de l'élément sensible après s'etre réfléchis sur le miroir et la surface du prisme divisant la lumière. En cas de nécessité, on peut remplacer la source 1 de rayonnement optique et la caméra d'analyse 5 par une source et un récepteur, respectivement de rayonnement d'autre type, par exemple de rayonnement d'hyperfréquence de rayons X, etc. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de particules étrangères dans un milieu liquide comportant : un mécanisme mettant les particules en suspension , une source de rayonnement pour irradier la zone contrôlée du liquide; un récepteur de rayonnement ; et un dispositif d'enre gistrement du signal de sortie dudit récepteur de rayonnement, ce dernier étant composé d'un élément sensible et d'un système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide sur la cible de l'élément sensible, caractérisé en ce que ledit système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide comprend un dispositif de superposition des images des différentes portions de la zone contrôlée du liquide. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de superposition des images comprend deux surfaces réfléchissantes planparallèles l'une en face de l'autre, disposées entre la cible de l'élément sensible et l'objectif du système de projection de l'image de la zone contrôlée du liquide, suivant l'axe de l'objectif. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre de rayonnement placé entre la source de rayonnement et l'objectif du système de projection de l'image et réalisé de façon que les endroits dudit filtre, à travers lesquels passent les rayons aboutissant à la cible de l'élément sensible du récepteur de rayonnement après s'être réfléchis sur les surfaces réfléchissantes du dispositif de superposition des images, sont plus transparents que l'endroit du filtre traversé par les rayons tombant sur la cible de l'élément sensible directement à travers l'objectif sans se réfléchir sur la surface réfléchissante, et que les endroits du filtre, traversés par les rayons parvenant à la cible de l'élément sensible après un plus grand nombre de réflexions, sont plus transparents que les endroits du filtre à travers lesquels passent les rayons tombant sur la cible de l'élément sensible apyres un nombre de réflexions moins grand. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs sources de rayonnement disposées de telle manière que l'intensité du rayonnement qui tombe sur la portion de la zone contrôlée du liquide, dont l'image tombe sur la cible de l'élément sensible du récepteur de rayonnement directement à travers l'objectif sans réflexion sur la surface réfléchissante du dispositif de superposition des images, est inférieure à l'intensité du rayonnement tem- bant sur la portion de la zone contrôlée du liquide dont l'image tombe sur la cible de l'élément sensible après s'etre réfléchie sur la surface réfléchissante, et que l'intensité du rayonnement tombant sur la portion de la zone contrôlée du liquide, dont l'image aboutit à la cible de l'élément sensible après s'etre réfléchie, est d'autant plus grande que plus grand est le nombre de réflexions que subit l'image de cette portion avant de parvenir à la cible de l'élément sensible.