Brevet FR2564969A1 — publié le 19851129

L'invention décrite plus loin s'applique entre autres a un maregraphe qui a pour but de mesurer avec une precision millimetrique le niveau de la mer ou'd'un liquide ,quel que soit l'agitation du milieu,les variations de pression barometriques, de temperatre ou de salinité Le systeme est capable de compenser toutes les dérives du milieu ou du systeme de mesure Les appareils actuellement utilises pour mesurer les nivaux ,+ont appel a des flotteurs asservis a des poulies dont on mesure le déplacement angulaire,ou a des capteurs de pression mesurant la pression hydrostatique representant la colonne d'eau les surmontant,ou des radars, ou des sondeurs acoustques immergés regardant la surface. Tous ces appareils sont sensibles aux conditions d'environnement tels que la pression barometrique,les v iations de densité ou de temperature ou simplement la dérive du systeme de mesure lui meme. l'invention décrit un marégraphe a capteur de pression differentielle pesant alternativement la colonne d'eau qui le surmonte et des colonnes d'eau de réference,de hauteur parfaitement connues qui servent de valeurs de réference pour i 'étalonnage permanent de la chai ne de mesure Le maregraphe objet de l'invention est décrit ci dessous mais,cette description ne constitue pas un exemple limitatifs d'autres methodes d'application peuvent etre utilisées Le système est installe dans un puits 115 creusé dans le sol ou constitue par une maçonnerie le long d'un quai. il est mis en communication avec a mer par une canalisation (2). le fond du puits (.3) doit etre fermement solidaire du sol c est lui qui servira de référence à la mesure. L'ensemble est surmonté d une construction de protection (4) Fixé sur la base (3) est installé un capteur de pressior; différentielle (5) dont l'une des faces est mise en contact avec ec la pression barométrique par un tube allant a la surface (6) l'autre face est raccordée a une boite à clapets (7) le mettant tour à tour en contact avec l'eau du milieu ambiant soit avec la colonne de référence haute (8)soit avec la colonne de référence basse (9). Les mesures de pression faitess par la capteur sont transmises par cable (10) å un appareil de mesure électronique (11) qui va les analyser,les traiter,les enregistrer et commander les séquences de travail du système. Ce peut etre avantageusement un ordinateur d'acquisition des données chargé de faire les mesures de référence, et les mesures de niveaux, de les corriger en fonction des mesures de références,et de les dater, de piloter les electrovannes et de stocker les informations sur mémoires, diskettes ou bandes magnétiques ou 4e préparer et gerer des messages de télémesure. L'installation peut etre etre complétée par un systeme de pompage d'eau filtrée évitant ainsi 1 l'envasement de l'installation. Dans ce cas nous voyons un tube (12) allant en mer,ou ailleurs, d'ou l'eau est amenée par la pompe 113) arrivant a n bac de décantation (14) et de la par le tube (15) au puits de mesure Afin d'éviter la proliferation de la faune et de la flore un léger débit d'eau de javel ou autre produit équivalent est déversé régulierement dans le puits L'installation peut fonctionner grace a des paneaux solaires d'éliminer l'effet de la houle,la mesure peut etre prolongée pendant un temps suffisant pour intégrer les variations de pressions et en éliminer les effets Les operations décrites pourraient etre réalisées manuellement sans que l'invention change de sens La figure II represente schematîquement le systeme afin de clairement expliquer le jeu des clapets ou electrovannes contenues dans la boite a clapets (7) La boîte à clapets (7) contient 3 électrovannes ( (17) et (18) commandées par la centrale électrique (lt) depuis la surface. Ces électrovannes pourraient d'ailleurs très facilement etre remplacées par des clapets commandés par un arbre a cames entrainé par un moteur ou manuellement. Le niveau de l'eau dans le puits (1) peut varier au rythme des marées ou des chanqements de niveau transmis par la tubulure de mise a la mer (2) Le capteur de pression (5) est raccorda au > cois les de référence (8) et (9) qui elles-memes sont racco@ dées aux électrovannes (16) (17) et (18). Les électrovannes étant toutes ouvertes,la face active du capteur de pression est en communication directe avec l'eau ambiante, d'autre part son autre face étant en communication grace au tuyau (6) avec la pression atmosphérique, c'est bien la colonne d'eau qui surmonte le capteur qui crée la pression mesurée par celui-ci a l'exclusion de tout effet de la pression atmosphérique ,celle ci ' s'exercant de facon égale sur ses 2 faces d'une part dirrectement par la prise de pression d'air,d'autre part par l'intermediaire de la surface du liquide sur la quelle elle pèse uniformément. Si par l'effet de la marée ou d'un remplissage artificiel le niveau de l'eau dépasse la tranche supérieure du tube de référence (8) que 1 l'on commande la fermeture des clapets ou électrovannes (16) et (18) et que l'on laisse baisser le niveau de l'eau soit artificiellement 'soit qu'il s agisse d'une variation naturel le comme le mouvement de la marée, les clapets (16) et 118) étant fermés, le tube de référence (8) restera plein a ras bord et le capteur de pression mesurera la pression causez par la colonne d'eau contenue dans ce tube de longueur parfaitement connue, quelle que soit la densité DU la température de l'eau ou du fluide. Cette mesure servira de référence N 1 pour l'étalonnage du capteur de pression et d système lul-meme. Cette mesure étant faite les électrovannes (16) (17) et (18) étant ouvertes, les mesures du niveau libre de l'eau pourront se poursuivre. Le niveau continuant à baisser a l'approche du tube de référence inférieure (9) 1' électrovanne (17) sera fermée le niveau descendant toujours. Le tube (9) restera plein à ras bord et le capter mesurera la pression de la colonne d'eau de hauteur parfaitement connue contenue dans ce tube (9). Cette deuxième mesure constituera la référence N" 2' Disposant maintenant de 2 références de pression correspondant à des niveaux géométriquement connus, indépendants de la pression barométrique, des facteurs de température ou de densité du fluide à mesurer , cs 2 références vont constituer les 2 points d'étalonnage de la courbe du capteur de pression. Ces 7 valeurs étant introduites dans une table de calcul, toutes les mesures de pression du niveau libre de l'eau pourront etre corrigées par la table étalonnée Il est important ici de remarquer que toutes les mesures étant comparées a 2 références géométriques, les dérives éventuelles du capteur, les variations des conditions physiques extérieures restent sans influence et sont périodiquement corrigées Sur le plan pratique il est à noter - que les tubes de référence (8) et (9) et le capteur (7) doivent etre parfaitement solidaires de la base (3) et en suivre les éventuel s mouvements - que les tubes (8) et (9) sont construits dans un matériau les mettant eux mèmes à l'abri des variations de température tel que 1 'invar,le quartz ou autre. En résume l'invention porte essentiellement sur une methode permettant d'étalonner periodiquement un systeme de mesure de niveau de liquide par pression hydrostatique,en mesurant la pression régnant dans des tubes de longueur connue contenant le meme liquide que celui a mesurer Les mesures de référence ainsi obtenues servent de base a l'échelle des mesures Cet étalonnage periodique du systeme par comparaison a un phénomene purement physique,permet d'éliminer les problemes de dérive du capteur de pression,de variation des conditions de l'environnement tels que variations de densité du fluide ,de sa temperature,ou variation de la pression atmospherique. REVEHDICATIONS 1 - Procédé destiné a mesurer le niveau de la mer ou des surfaces liquides grâce à la mesure de pression hydrostatique. Caractérisé par un système d'étalonnage automatique de la chaîne de mesures par rapport au milieu. Consistant en 2 tubes de référence (8 et 9) de tailles différentes, mis alternativement grace à un jeu de vannes en communication avec le capteur de pression (5) quand leur tranche supérieure émerge et qu'ils sont pleins à raz bord, le capteur mesurant alors la pression d'une colonne d'eau de hauteur géométriquement connue. 2 - Dispositif selon la revendication N 1 utilisant 3 électrovannes (16 17 18) pour commuter les colonnes '8 et 9) de référence et le milieu au capteur (5, de pression. 3 - Dispositif selon la revendication N -i utilisant une série de vannes (16 17 18) entrainées par un moteur éiectrique pour commuter les colonnes (8 et 9, de référence et le milieu au capteur de pression (5). 4 - Dispositif selon la revendication N 1 utilisant pour commuter les colonnes de référence (8 et 9) le milieu au capteur de pression (5) une série de vannes (16, 17, 18) manoeuvrées manuellement. 5 - Dispositif selon la revendication N 1 utilisant un capteur de pression différentielle (5) dont 1 face est ramenée à la pression atmosphérique (6), ce qui élimine les effets de ses variations. 6 - Dispositif selon la revendication NO 1 utilisant comme colonnes de référence (8 et 9j des tubes en quartz dont les dimensions ne varient que de façon infinitésimale en fonction de la température. 7 - Dispositif selon la revendication N 1 utilisant comme colonnes de référence (8 et 9) des tubes en invar dont les dimensions ne varient que de façon infinitésimale en fonction de la température. 8 - Dispositif selon la revendication N 1 utilisant comme colonnes de référence (8 et 9) des tubes souples dont ia tranche supérieure est fermement fixée à une base géométriquement connue. 9 - Dispositif selon la revendication N 1 contenu dans un puits muni à sa partie inférieure d'une vanne et d'une pompe, permettant à volonté de l'isoler de son milieu et d'en faire varier le niveau dans le but d'effectuer les manoeuvres d'étalonnage indépendamment des mouvements naturels. 10 - Dispositif selon la revendication N 1 muni d'une pompe à circula tion assurant un renouvellement de l'eau afin d'éviter une augmenta tion de la salinité en raison de l'évaporation. 11 - Dispositif selon la revendication NO 1 muni d'un goutte à goutte à eau de javel, destiné à éviter la croissance de la flore et de la faune dans le puits.