Brevet FR2576684A1 — publié le 19860801

La présente invention a pour objet un dispositif de mesure d'un débit gazeux sans perte de charge appréciable. On conna déjà les dispositifs permettant de mesurer un débit gazeux, par exemple a) mesure mesure de la variation de pression entre entre et sortie du gaz. Ce dispositif a par principe pour fonctionner une perte de charge. b) dispositif avec varistor à coefficient positif ou négatif (CTNou CTP) qui a pour conséquence une consommation en puissance électrique importante soit que l'on chauffe directement ou indirectement la cellule de mesure c) les dispositifs à bille en équilibre sur un flux dtair qui ont comme inconvénient une position privilégiée par rapport à la gravitation. d) les dispositifs par peson sensible au flux d'air etc. Tous ces dispositifs ont des avantages mais surtour des incon vénients. Nous allons décrire ci-dessous un dispositif particuliàrement simple ne nécessitant ni mécanique de précision ni grande consommation électrique, d'un réglage simple, d'une grande fiabilité car tous les éléments sont statiques et dsun très faible prix de revient. L'invention concerne un dispositif de mesure directe d'un débit gazeux caractérisé an ee que la mesure se fait par le déphasage direet entre un émetteur de signal sonore et un récepteur de ce signal placé à une distance connue de la source. Ce déphasage est directement lié à la longueur dtonde sonore du signal L'invention sera mieux comprise dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins QU la figure 1 représente un dispositif de mesure du débit gazeux suivant l'invention. Celle-ci représente 1 - un conduit d'entrée du gaz 2 - une cavité recevant le signal sonore 3 - le conduit de gaz 4 - une cavité pour la réception du signal 5 - la sortie d'évacuation du-gaz 6 - la source émettrice 7 - le récepteur du signal 8 - le -générateur d'excitation de la source émettrice 9 - l'amplificateur du signal sonore 10 - l'appareil de mesure du débit il - corps du débitmètre. Dans cette invention la position de,s, éléments n'est en aucun cas critique. Ce dispositif fonctionne dans les deux sens. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant On sait que la vitesse du son dans un gaz tel que l'air est de 340-metres par seconde. Si une source sonore émet à une fréquence de 40 000Hz sa longueur d'onde sera de Vitesse du son longueur d'onde = -------- fréquence od = f = 8,5 millimètres f Si maintenant nous avons un débit d'air dans le conduit 3, cet air se déplace à une vitesse proportionnelle au débit. Cette vitesse viendra s'ajouter ou se retrancher à la vitesse du son. Tout se passe comme si la longueur du conduit 3 se rétrécie ou s'allonge d'une valeur équivalente et proportionnelle à la vitesse de l'air. La phase du signal de réception par rapport à l'émission sera affectée d'une grandeur équivalente. Nous supposons maintenant que la distance de l'émetteur au récepteur est d'une longueur d'onde sonore. La phase du récepteur sera la même que l'émetteur mais décalée d'une longueur d'onde soit 3600. Le débit dans le sens émetteur récepteur entraînant l'air a une vitesse de l'ordre de 4 mètres/seconde pour un débit de 100 litres/heure et un conduit de 3 millimetres de diamètre, nous aurons un déphasage de quelques degrés. L'angle de phase entre émetteur et récepteur sera plus faible et inférieur à 3600. Dans le sens inverse, c-à-d récepteur émetteur, l'angle sera supérieur à 3600. Après une amplification judicieuse du signal reçu, la somme des deux signaux sera donc proportionnellle au débit. I1 est évident que l'on peut augmenter la sensibilité de l'en- semble en prenant un multiple de la longueur d'onde. En effet, la longueur d'onde utilisée dans ce système est de 8,5 millinietres pour un débit de 100 litres/heure, nous avons un déphasage de l'ordre de 100. Si la longueur du conduit 3 devient 10 fois plus grande, le déphasage sera multiplié par un facteur 10. De même, dans cet exemple, si la-vitesse est augmentée dans le conduit par une réduction du diametre du conduit 3, le déphasage augmentera également car la vitesse du fluide sera proportionnelle à la section du conduit 3. On voit imsediatement que le réglage de la phase zéro pour un débit nul sera dépendant uniquement soit de la distance de l'émetteur au récepteur, soit de la fréquence de la source émettrice. La sensibilité sera proportionnelle soit à la distance entre l'émetteur 6 et le récepteur 7 soit au diamètre du conduit 3, ou à la composanté des deux éléments. La mesure sera donnée par la comparaison du signal émetteur et, apyres amplification, du signal reçu. Tout système, électrique ou électronique, traduisant cet effet pourra être utilisé. Un coefficiant correcteur de la mesure sera utilisé en fonction a) du gaz à mesureur b) de la température du gaz c) de la pression de ce gaz. La longueur d'onde est liée à ces parametres. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif de mesure directe, sanS perte de charge , d'un débit gazeux caractérisé en ce qu'il comporte un générateur (8) excitant un émetteur (6) propageant une onde sonore reçue par le récepteur (7). Cette onde sera ampli fiée en (9) et la phase du signal reçu sera comparée avec le signal émis par 5 une mesure en (10). 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en cé que le retard ou l'avance de phase du signal reçu par rapport au signal émis donne le sens de circulation du gaz. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la phase 10 est l'image de la vitesse-d'écoulement du flux gazeux. 4 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le signal reçu et traité servira, par l'intermédiaire d'une électronique appropriée, à la ré gulation ou à l'asservissement des paramètres mesurés. 5 - Dispositif caractérisé selon la revendication 1 en ce que les capteurs (6) et (7) sont de même nature, permettant de transformer un signal électrique en signal sonore tels que : céramique, piezzo électrique ou tout autre système de traducteur.