Brevet FR2522146A1 — publié le 19830826

-1-. "Boîte de mesure optique de pression" L'invention concerne une boîte de mesure optique de pres- sion munie d'une membrane au moins partiellement réflectrice vers laquelle sont dirigées les extrémités d'une paire de guides de lu- mière de façon qu'après réflexion sur la membrane, un faisceau lumi- neux lancé par un émetteur dans le premier guide de lumière et sor- tant de l'extrémité de celui-ci, est capté par l'extrémité du second guide de lumière et est conduit à travers le second guide de lumière vers un récepteur-comparateur, relié électriquement à un circuit évaluateur. Les bottes de mesure optique de pression sont utilisées dans des dispositifs de mesure de la pression de gaz et de liquides explosifs La demande de brevet allemand No 24 50 080 préconise une boîte de mesure optique de pression dans laquelle de la lumière, introduite dans la botte par des guides de lumière, est réfléchie sur une membrane réflectrice pour en être sortie ensuite par un au- tre guide de lumière La membrane est élastique et la quantité de lumière sortie dépend du fléchissement de la membrane qui est fonct- ion de la pression Cette botte de mesure optique de pression est relativement insensible aux variations de pression. L'invention vise à augmenter la sensibilité de la boîte de mesure optique de pression sans diminuer cependant sa gasme de me- sure. A cet effet, la botte de mesure optique de pression con- forme à l'invention est remarquable en ce que la membrane est au moins partiellement réflectrice sur ses deux faces et en ce qu'une paire de guides de lumière est disposée tant d'un côté que de l'au- tre coté de la membrane et en ce que les deux paires de guides de lumière coopèrent avec un émetteur et un circuit évaluateur communs. La sensibilité de cette botte de mesure optique de pression est aug- mentée du fait qu'au fléchissement de la membrane, l'extrémité du second guide de lumière de la paire disposée d'un côté de la membra- ne reçoit une quantité de lumière croissante, tandis que l'extrémité du second guide de lumière de la paire disposée de l'autre côté de 25221 46 -2- la membrane reçoit une quantité de lumière décroissante Ainsi, lors du fléchissement de la membrane, sont fournies à un circuit évalua- teur deux valeurs de mesure variant en sens contraire De ce fait, le circuit évaluateur peut évaluer aussi des variations de pression qui conduisent à de très faibles variations du fléchissement de la membrane La boîte de mesure optique de pression convient également pour la mesure du débit d'un fluide du fait qu'elle peut effectuer les mesures nécessaires de la pression différentielle. Un mode de réalisation préférentiel est remarquable en ce que l'extrémité du premier guide de lumière de l'une des paires se trouve dans le prolongement de l'extrémité du second guide de lu- mière de l'autre paire, tandis que l'extrémité du second guide de lumière de l'une des paires se trouve dans le prolongement de l'ex- trémité du premier guide de lumière de l'autre paire, en ce que la moitié de la membrane qui est située à proximité des premiers ou des seconds guides de lumière est au moins partiellement réflectrice, tandis que l'autre moitié est au moins partiellement transparente, et en ce que toutes les extrémités sont dirigées vers la limite en- tre la moitié réflectrice et la moitié transparente Cela permet d'augmenter davantage la sensibilité de la boite de mesure. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre comment l'invention est réalisée. La figure 1 représente une botte de mesure optique de pression comme constituant d'un débitmètre optique. La figure 2 représente une boîte de mesure optique de pression munie d'une membrane dont les deux faces ne sont qu'à moi- tié réflectrices. La figure 1 représente la boîte 1 de mesure optique de pression dont l'espace de mesure 2 est divisé en deux par une mem- brane 3 qui est réflectrice sur les deux faces Par des canaux 6 et 7, les ouvertures 4 et 5 de la boîte de mesure font communiquer l'espace de mesure 2 avec un tuyau 9, de part et d'autre d'un rétré- cissement 8 formé dans le tuyau 9 Des extrémités de premiers guides de lumière 10 et 11 et de seconds guides de lumière 12 et 13 sont disposées par paires de part et d'autre de la membrane 3 réflectrice sur ses deux faces Dans la position de repos de la membrane 3, les 25221 46 -3- seconds guides de lumière 12 et 13 reçoivent la même quantité de lumière, qu'ils rayonnent vers les récepteurs 15 et 16 Ainsi, les tensions qu'appliquent les amplificateurs 17 et 18 au circuit éva- luateur 19 ont la même valeur et la tension de sortie du circuit- évaluateur 19 est égale à zéro. Les premiers guides de lumière 10 et 11 sont couplés opti- quement à un émetteur 14 qui est constitué par une diode à lueur par exemple Les récepteurs 15 et 16 peuvent être des photodiodes. Sur la figure 1, le débit d'un gaz ou d'un liquide traver- sant une conduite 9 est mesuré à l'aide de la boite de mesure 1 A cet effet, le tuyau 9 est muni d'un rétrécissement 8 Comme il est possible de calculer le débit à partir de la différence entre la pression du liquide de part et d'autre du rétrécissement 8, l'espace de mesure 2 de la boîte de mesure 1 communique avec la conduite 9 par les ouvertures 4 et 5 et par les canaux 6 et 7 de part et d'au- tre du rétrécissement 8 de façon que la pression de liquide régnant de part et d'autre du rétrécissement 8 peut agir directement sur la membrane 3 à travers les canaux 6 et 7 Si dans le tuyau 9, le li- quide circule dans le sens indiqué par la flèche, la pression agis- sant dans le sens de la flèche avant le rétrécissement S est supé- rieure à la pression qui agit dans le sens de la flèche après le rétrécissement 8 Ainsi, la pression exercée sur la membrane 3 à travers le canal 6 est supérieure à celle exercée sur la membrane à travers le canal 7 A mesure que, dans ces conditions, la membrane 3 dévie plus loin dans le sens 20, une plus grande quantité de la lu- mière émise par le premier guide de lumière 10 et réfléchie par la membrane 3 est introduite dans le second guide de lumière 13 et une plus grande quantité de la lumière émise par le premier guide de lumière 11 et réfléchie sur la membrane 3 est introduite dans le second guide de lumière 12 Comme la tension appliquée par l'ampli- ficateur 18 au circuit évaluateur 19 est alors plus élevée que la tension appliquée par l'amplificateur 17, le signal de sortie du circuit évaluateur 19 a une valeur positive si la membrane dévie dans le sens 20. La boîte de mesure 21 représentée sur la figure 2 est mu- nie d'une membrane élastique 22 dont la moitié supérieure est ré- flectrice sur les deux faces et dont la moitié inférieure est trans- 25221 46 -4- parente L'extrémité du premier guide de lumière 23 de l'une des paires se trouve dans le prc'ongement de l'extrémité du second guide de lumière 25 de l'autre paire L'extrémité du second guide de lu- mière 26 de l'une des paires se trouve dans le prolongement de l'ex trémité du premier guide de lumière 24 de l'autre paire et toutes les extrémités sont dirigées vers la limite, située au centre de la membrane, entre la moitié réflectrice et la moitié transparente. Sur la figure 2, on a représenté la position de repos de la membrane 22 La lumière qui est introduite dans la boîte de mesu- re 21 par le premier guide de lumière 24 est à moitié réfléchie par la partie supérieure réflectrice de la membrane et est projetée sur l'extrémité du second guide de lumière correspondant 25, tandis que l'autre moitié traverse la partie transparente de la membrane 22 et parvient à l'extrémité de l'autre second guide de lumière 26 Cela signifie donc qu'à l'état de repos représenté de la membrane 22, la mème quantité de lumière est introduite dans le second guide de lu- mière 25 et le second guide de lumière 26 Si dans ces conditions, la membrane 22 dévie dans le sens de la flèche 27, il s'avère que parmi la quantité de lumière qui est introduite dans la boîte de mesure 21 par le premier guide de lumière 24, la partie qui traverse la moitié transparente de la membrane 22 et, par conséquent, la par- tie qui est captée par le second guide de lumière 26, devient plus grande Par contre, il y a diminution de la partie de la quantité de lumière introduite par le premier guide de lumière 24 qui est réflé- chie par la moitié réflectrice de la membrane 22 et est captée par le second guide de lumière 25 Aussi le traitement des valeurs de mesure dans un dispositif de mesure de pression muni d'une boîte de mesure 21 peut-il s'effectuer de la même façon que dans la boîte de mesure 1. La quantité de lumière introduite dans le second guide de lumière 26 lors d'un fléchissement de la membrane 22 dans le sens 27 augmente davantage si en plus du premier guide de lumière 24, le premier guide de lumière 23 introduit de la lumière dans la boîte de mesure 21, du fait que lors d'un fléchissement de la membrane 22 dans le sens 27, il y a augmentation non seulement de la l lumière fournie par le premier guide de lumière 24 et traversant la moitié transparente de la membrane 22, mais aussi de la lumière fournie par 2522 1 46 -5- le premier guide de lumière 23 et réfléchie sur la partie réflectri- ce de la membrane 22 ainsi que projetée sur l'extrémité du second guide de lumière 26 Cela provoque un accroissement de la quantité de lumière captée par les seconds guides de lumière 25 et 26 Ainsi on obtient donc une plus grande sensibilité du dispositif de mesure total. 2522 1 46 -6- REVENDICATIONS 1 Boîte de mesure optique de pression munie d'une membrane au moins partiellement réflectrice vers laquelle sont dirigées les extrémités d'une paire de guides de lumière de façon qu'après réfle- xion sur la membrane, un faisceau lumineux lancé par un émetteur dans le premier guide de lumière et sortant de l'extrémité de celui- ci, est capté par l'extrémité du second guide de lumière et est conduit à travers le second guide de lumière vers un récepteur com- parateur, relié électriquement à un circuit évaluateur, caractérisée en ce que la membrane ( 3) est au moins partiellement réflectrice sur ses deux faces et en ce qu'une paire de guides de lumière est dispo- sée tant d'un côté que de l'autre côté de la membrane ( 3) et en ce que les deux paires de guides de lumière coopèrent avec un émetteur ( 14) et un circuit évaluateur ( 19) communs. 2 Botte de mesure optique de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité du premier guide de lumière ( 23) de l'une des paires se trouve dans le prolongement de l'extré- mité du second guide de lumière ( 25) de l'autre paire, tandis que l'extrémité du second guide de lumière ( 26) de l'une des paires se trouve dans le prolongement de l'extrémité du premier guide de lu- mière ( 24) de l'autre paire, en ce que la moitié de la membrane ( 22) qui est située à proximité des premiers ou des seconds guides de lumière est au moins partiellement réflectrice, tandis que l'autre moitié est au moins partiellement transparente, et en ce que toutes les extrémités sont dirigées vers la limite entre la moitié réflec- trice et la moitié transparente.