Brevet FR2512551A1 — publié le 19830311

DISPOSITIE OPTIQUE POUR DETECTER UNCHANGEMENT DE MILIEU OPTIQUE La présente invention concerne un dispositif optique pour détecter un changement de milieu optique, notamment la présence d'un liquide, d'un produit pulvérulent ou celle de bulles d'air dans un liquide. On connaît déjà des dispositifs susceptibles d'etre utilisés pour détecter le niveau d'un liquide dans un récipient. Un tel système est par exemple décrit dans la demande de brevet européen publié sous le no 25'586 au nom deCABLESCORTAILLOD S.A. Ce dispositif comporte essentiellement un bloc transparent en forme de demi-ellipsoide, aux foyers duquel aboutissent les tronçons d'extremités de deux conducteurs de lumière. En l'absence de liquide, la lumière transmise par l'un des conducteurs de lumière est réfléchie par la surface ellipsoidale du bloc et renvoyée dans l'autre conducteur de lumière. Lorsque le bloc ellipsoldal est plongé dans un liquide, la lumière émise par le premier tron çon de conducteur de lumière est diffusée dans le liquide. La présente invention a pour objet de réaliser un dispositif tel que susmentionné, particulièrement simple, composé d'éléments courants, de construction simple et aisément disponibles. Dans ce but, le dispositif optique selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier comprenant une extrémité antérieure dite extrémité de détection et une extrémité postérieure dite extrémité de raccordement, le boîtier comportant une cavité intérieure qui s'étend longitudinalement de l'extrémité de raccordement à l'extrémité de détection, cette cavité contenant un dispositif de fixation pour recevoir les extrémités de deux conducteurs de lumière introduits par l'extré- mité de raccordement, et destinés respectivement à amener de la lumière d'une source de lumière, cette lumière étant émise par l'extrémité du conducteur de lumière correspondant sous la forme d'un faisceau divergent, sensiblement dans la direction de l'axe de la cavité intérieure du boîtier, sur un système optique à réflexion totale monté à l'extrémité de détection du boîtier, et à transmettre à un détecteur une partie au moins de la lumière émise par le premier conducteur de lumière et réfléchie par ledit système optique, cette lumière réfléchie étant reçue par l'extrémité de l'autre conducteur de lumière. Selon une forme de réalisation avantageuse de la présente invention, le système optique à réflexion totale comporte un système convergent et un prisme à réflexion totale. Le système convergent comporte de préférence au moins une lentille plan-convexe et le prisme à réflexion totale est monté de façon adjacente à la surface plane de cette lentille. Les extrémités libres des deux conducteurs de lumière sont de préféren- ce logées respectivement dans deux alésages axiaux parallèles d'une pièce ajustable en position, cette pièce pouvant etre déplacée latéralement par rapport à un support fixe, selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe optique du système optique, qui coïncide au moins approximativement à l'axe longitudinal de la cavité centrale du boitier. Les moyens de verrouillage permettent de bloquer en position la pièce ajustable lorsque sa position est telle que les deux tronçons d'extrémité des conducteurs de lumière sont placés symétriquement de part et d'autre de l'axe optique du système optique. En pratique, les deux conducteurs de lumière sont constitués par des fibres optiques, dont l'une émet un faisceau divergent dirigé contre la lentille plan-convexe, qui transforme le faisceau incident en un faisceau sensiblement parallèle. Le faisceau pénètre dans le prisme à réflexion totale et, lorsque ee dernier est entouré d'air, est réfléchi puis focalisé par la lentille convergente sur l'extrémité de la seconde fibre optique. Par contre, lorsque le prisme est plongé dans un liquide ou un produit pulvérulent, la lumière, pénétrant dans le prisme, est au moins partiellement diffusée, de sorte que le signal détecté par un détecteur, en réponse à la lumière transmise par la fibre réceptrice, est faible ou inexistant. La présente invention et ses principales caractéristiques seront mieux comprises en référence à la description d'un exemple de réalisation et d dessin annexé, dans lequel La figure 1 représente un schéma de principe illustrant le fonctionne ment du dispositif selon l'invention, La figure 2 représente un dessin de construction illustrant une forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention, et La figure 3 illustre une vue frontale du bloc support et de la pièce ajustable, à l'intérieur de laquelle sont montés les tronçons d'extrémités des fibres émettrices et réceptrices. La fig. 1 représente schématiquement un dispositif optique selon l'in- vention. Ce dispositif comporte essentiellement un boitiez 10 qui définit une extrémité postérieure 11 dite extrémité de raccordement et une extrémité antérieure 12 dite extrémité de détection. Le boitier comporte une cavité intérieure 13 s'étendant entre l'extrémité de raccordement 11 et l'extrémité de détection 12. A proximité de l'extrémité de raccordement 11 est monté un bloc support 14, agencé pour maintenir les tronçons d'extrémités de deux fibres optiques 15 et 16. A l'extrémité antérieure ou extrémité de détection 12 du dispositif 10 sont montés, juxtaposés, une lentille plan-convexe 17 et un prisme 18 à réflexion totale. La fibre optique 15 dite fibre émettrice émet un faisceau divergent en direction de la lentille 17, qui transforme ce faisceau en un faisceau parallèle pénétrant dans le prisme 18 sensiblement perpendiculairement à la face arrière 19 de ce prisme, accolée à la face plane 20 de la lentille 17. Lorsque le dispositif 10 est placé dans l'air, le faisceau incident est, en grande partie, réfléchi par le prisme à réflexion totale 18 et focalisé par la lentille 17 sur l'extrémité de la fibre réceptrice 16. Par contre, si le dispositif est plongé dans un liquide, c'est-àdire lorsque les faces 21 et 22 du prisme 18 sont en contact avec un liquide (ou une autre substance telle qu'un matériau pulvérulent), la lumière incidente est diffusée dans cette substance et pratiquement aucune lumière n'est réfléchie par les faces 21 et 22 du prisme à réflexion totale 18.Dans ce cas, aucun signal n'est perceptible au niveau d'un détecteur (non représenté) et raccordé à la fibre réceptrice 16. Ce dispositif permet également de détecter la présence de bulles d'air dans un liquide. En effet, si les bulles d'air viennent en contact avec les parois 21 et 22 du prisme à réflexion totale 18, une partie de la lumière incidente est réfléchie par ce prisme et un faible signal est perçu par le détecteur raccordé à la fibre réceptrice. Le signal détecté est variable en fonction de la densité des bulles d'air présentes dans le liquide. La fig. 2 illustre une forme de réalisation concrète du dispositif illustré schématiquement par la fig. 1. Ce dispositif 30 comporte essentiellement un boîtier de préférence métallique 31, comportant une cavité centrale 32 qui traverse le boîtier 31 de part en part, de son extrémité de raccordement 33 à son extrémité de détection 34. Pour faciliter le montage, le boîtier 31 est composé essentiellement de trois éléments qui sont un corps principal 35, une pièce d'extrémité 36 et un bague de fixation 37 du système optique. La pièce d'extrémité 36 est fixée au corps principal par des boulons 38 ou par tout autre moyen connu en soi, et la bague de fixation 37 est également reliée au corps principal 35 par des boulons 39, qui traversent une bague d'arrêt 40 interposée entre laba- gue de fixation 37 et le corps principal 35. A l'extrémité antérieure ou extrémité de détection, un évidement annulaire, ménagé dans le corps principal 35, permet le montage d'une lentille plan-convexe 41 sur la face plane de laquelle est fixé un prisme 42 à réflexion totale. Un capot de protection 43, largement ouvert sur tous les côtés, recouvre et protège les faces exposées du prisme 42. La cavité 32 se prolonge au niveau de la pièce d'extrémité 36 par un alésage central, qui loge un support 44 destiné à recevoir les extrémités de deux fibres optiques 45 et 46, disposées à l'intérieur d'un câble optique 47 connecté à l'extrémité de raccordement du dispositif 30, par des écrous de serrage 48 ou par tout autre moyen connu en soi. Les extrémités libres des deux fibres optiques 45 et 46 sont montées dans deux alésages parallèles d'une pièce coulissante 49, montée à l'intérieur du support 44 et fixée en position par rapport à ce support, au moyen d'un boulon de serrage 50. Un câble tracteur 51, également logé dans le câble optique 47, est raccordé par des moyens connus en soi au support 44. Ce support est fixé au corps principal 35 par des vis 52 ou par tout autre moyen approprié. La fig. 3 représente une vue partielle coupée du support 44, illustrant la pièce coulissante 49 logée à l'intérieur d'un évidement 60 du support 44. Les extrémités des fibres 45 et 46 sont logées dans des alésages pa- rallèles à l'axe optique du système optique constitué par la lentille plan-convexe 41 et le prisme 42. Lors de la mise au point du dispositif, on déplace la pièce 49 latéralement jusqu'à ce que les deux fibres 45 et 46 soient disposées symétriquement par rapport à l'axe optique du système optique. A ce moment, on bloque la pièce 49 en position à l'aide de la vis de serrage 50. Les tronçons d'extrémités des fibres 45 et 46 peuvent être montés dans des pièces d'extrémités, elles-mêmes logées dans les alésages correspondants de la pièce coulissante 49 ou simplement collées, par exemple à l'aide de résine époxy, à l'intérieur de ces alésages. Toutes les pièces du dispositif sont des composants courants, et pratiquement aucun usinage précis n'est requis, de sorte que le dispositif de l'invention puisse être fabriqué en grande série à des prix extrêmement avantageux. Sur la fig. 1, les deux fibres optiques 15 et 16 sont représentées décalées pour la clarté du dessin, mais en réalité elles sont alignées parallèlement à l'arête du prisme 18, de façon similaire aux fibres 45, 46 représentées par la fin. 2. Bien entendu, d'autres formes de réalisation pourraient être envisagées, et bien des modifications évidentes pour l'homme de l'art pourraient être apportées, sans que l'on ne sorte du cadre de la présente invention. Revendications- 1. Dispositif optique pour détecter un changement de milieu optique, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (10, 30) comprenant une extrémité antérieure dite extrémité de détection (12) et une extrémité postérieure dit extrémité de raccordement (11), le boîtier comportant une cavité intérieure (13, 32) qui s'étend longitudinalement de l'extrémité de raccordement à l'extrémité de détection, cette cavité contenant un dispositif de fixation (14, 49) pour recevoir les extrémités de deuxconducteurs de lumière (l5,16;;45,46) introduits par l'extrémité de raccordement, et destinés respectivement à amener de la lumière d'une source de lumière, cette lumière étant émise par l'extrémité du conducteur de lumière correspondant sous la forme d'une forme d'un faisceau divergent, sensiblement dans la direction de l'axe de la cavité intérieure du boîtier, sur un système optique (17,18; 41, 42) à réflextion totale monté à l'extrémité de détection du boîtier, et à transmettre à un détecteur une partie au moins de la lumière émise par le premier conducteur de lumière et réfléchie par ledit système optique, cette lumière réfléchie étant reçue par l'extrémité de l'autre conducteur de lumière. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système optique à réflexion totale comporte un système optique convergent et un prisme à réflexion totale. 3. Dispositif selon la revendicalion- 2, caractérisé en ce que le système optique convergent est composé d'au moins une lentille plan-convexe (17,41), et en ce que le prisme à réflexion totale est disposé de façon adjacente à la face plane de cette lentille plan-convexe. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation des deux conducteurs de lumière comporte une pièce (49) ajustable en position, comportant deux alésages axiaux parallèles entre eux-, ces alésages étant agencés pour loger respectivement les tron çons d'extrémité des deux conducteurs de lumière (45, 46). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce ajustable en position est coulissable à l'intérieur d'un support fixe (44) selon une direction perpendiculaire par rapport à l'axe optique du système optique coincidant sensiblement avec l'axe longitudinal de la cavité centrale du boîtier, et comporte des moyens de verrouillage en position susceptibles de bloquer cette pièce par rapport au support fixe, lorsque les deux alésages,logeant les tronçons d'extrémité des conducteurs de lumière, sont symétriques par rapport à l'axe optique du système optique. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extré- mité de détection est recouverte d'un capot de protection (43) comportant des ouvertures pour permettre l'accès du milieu à détecter à la surface extérieure du prisme à réflexion totale.