Brevet FR2605743A1 — publié le 19880429

La présente invention concerne un dispositif permettant de mesurer à la fois la direction et la force du vent. A ce jour, ces mesures sont effectuées à l'aide de deux instruments, un pour la direction et un pour la vitesse. Ces instruments comportant le plus souvent des éléments mécaniques mobiles transmettent leurs informations à une électronique qui, après traitement, les affiche sur des indicateurs. La liaison mécanique des pièces en mouvement, nécessaire à l'acquisition des données de direction et de vitesse, ne se fait pas sans inconvénients de frottemenzs donc d'usure et d'étanchéité. Le dispositif selon l'invention permet de recueillir les informations de direction et de vitesse avec un seul instrument sans partie mobile. Il comporte en effet des éléments de transduction, dont les caractéristiques électriques varient avec la pression exercée par le vent : Ces éléments de transduction peuvent être piezo électriques, résistifs, inductifs, capacitifs, électromagnétiques, électromécaniques, photoélectriques, reluctifs. L'originalité de l'invention réside dans la construction avec des éléments de transduction d'un groupement géométrique circulaire ou polygonal régulier, qui donnera des informations électriques fonction de l'incidence du vent sur chaque élément sensible. En raison de son caractère omnidirectionnel dans le plan la réalisation préférentielle est une forme de section circulaire avec des éléments, piézo électriques souples par exemple, ou polygonale régulière voisine du cercle, avec des éléments sensibles rigides. Les éléments sensibles sont disposés sur la paroi d'un cylindre, dont l'axe est vertical pour le vent, ou perpendiculaire au plan dans lequel se déplace le fluide dont on veut mesurer la direction et la vitesse. La hauteur du cylindre est fonction de la sensibilité des transducteurs choisis et du niveau du signal électrique désiré avant traitement. Le diamètre du cylindre est fonction de la précision désirée pour la mesure en direction : seize éléments sensibles disposés en couronnes permettant d'obtenir pour les marins navigant à la voile, la précision d"un quart" du vent; trente six éléments, soit un tous les dix degrés, permettent d'obtenir une précision de 5 ; des couronnes décalées et superposées permettent d'obtenir la précision désirée sans augmenter le diamètre. Les combinaisons de hauteur et de diamètre du cylindre porteur permettent d- construire un capteur adapté au besoin des utilisateurs. Lorsque la mesure de direction et de vitesse du vent, qui est relative par rapport au capteur, doit être omnidirectionnel dans l'espace, la construction au lieu d'être cylindrique est sphérique, avec des éléments sensibles ronds ou exagonaux. Enfin, le capteur statique qui résulte de l'invention peut être utilisé non seulement pour mesurer la direction et la vitesse du vent, mais de tout autre fluide gazeux ou liquide, sous réserve d'employer dans la construction des éléments sensibles et de matériaux compatibles avec le fluide, c'est-à-dire qui peuvent demeurer immergés dans ce fluide. Le traitement du signal recueilli par le capteur relève de techniques courantes en électronique, c'est-à-dire des montages d'amplification, de détermination d'amplitude et d'axe de courbes régulières, d'affichage analogique et numérique. Ces montages permettent également les compensations de température, de linéarité ou autre irrégularité qui serait dûe aux éléments sensibles. Ils permettent également de tenir compte de particularités d'emploi par les utilisateurs. Le figure I représente la forme géométrique simplifiée d'une construction à 16 éléments sensibles. La figure 2 est une vue de côté d'une construction à 16 éléments disposés en une seule rangée ; la fixation et la protection du capteur ne sont pas représentées La figure 3 est une représentation du type de signal recueilli pour un vent soufflant dans l'axe entre deux éléments sensibles d'un groupement de 16 éléments en une seule rangée, en couronne. La figure 4 est une représentation du type de signal recueilli pour un vent en incidence 0 sur un élément sensible de la même construction en couronne. La figure 5 représente la décomposition du vecteur vitesse sur la face d'un transducteur. La figure 6 représente la section efficace -présentée au vent- par un transducteur. Sur la figure 1, apparait le contour d'un capteur construit en couronne à 16 éléments sensibles rigides (I) séparés entre eux par un isolant (2) qui est arrasant ou peu saillant pour ne pas perturber les éléments voisins. Sur la figure 2, apparaissent les transducteurs (I) séparés par un isolant (2). Selon la direction du vent (6), chaque transducteur (1) recueille un signal fonction de l'angle d'incidence du vent (3) et de sa pression dynamique (4), donc de sa vitesse ; certains peuvent préférer l'explication d'un signal proportionnel à la vitesse du vent et à la section efficace (5) présenté au vent par le transducteur. Le traitement électronique des signaux permet de reconstituer des cosinusoldes dont l'amplitude donne une mesure de la vitesse, et l'axe de symétrie de la courbe une mesure de la direction par rapport au capteur. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné comme capteur pour la mesure de la direction et de la vitesse du vent - à bord de tous les navires, sous forme simplifiée pour les plaisanciers, ou associé à des correcteurs de conditions d'emploi comme la gîte et le roulis pour les proiessionnels ; - dans les stations météorologiques. Ce capteur trouve également son utilisation pour la télécommande et le déclenchement d'alarme d'installations utilisant le vent ou y étant sensibles. Dans sa forme sphérique, il est utilisable pour mesurer le mouvement relatif d'un corps quelconque dans un fluide. En définitive, le dispositif constitue un instrument statique de mesure de direction et de vitesse d'un fluide quelconque. REVENDICATIONS I) Dispositif statique pour mesurer la direction et la vitesse du vent, caractérisé par des éléments de transduction (1) disposés en groupement géométrique circulaire ou polygonal régulier. 2) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé par un groupement de transducteurs souples disposés, isolés entre eux sur la paroi d'un cylindre à axe vertical. 3) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé par une hauteur du cylindre porteur et un nombre d'éléments sensibles fonction du niveau du signal désiré avant traitement. 4) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un diamètre du cylindre porteur et un nombre d'éléments sensibles fonction de la précision recherchée en mesure de direction. 5) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé par une combinaison des caractéristiques de hauteur et de diamètre du cylindre porteur, ainsi que du nombre d'éléments sensibles pour adapter le niveau et la précision des mesures aux besoins de l'utillsateur. 6) Dispositif selon la revendication 1, et caractérisé par un groupement de transducteurs rigides disposés, isolés entre eux, sur les parois d'un polyèdre d'axe vertical, de section régulière inscriptible dans un cercle et dont les autres caractéristiques de hauteur et de diamètre selon les revendications 3, 4 et 5 exposées pour le cylindre porteur, s'appliquent au polyèdre porteur. 7) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé par plusieurs couronnes de transducteurs superposées et décalées pour obtenlr une grand' précision. 8) Dispositif, selon la revendication I caractérisé par des éléments sensl -bles disposés sur une sphère afin de mesurer la direction et la vitesse d'un fluide ou d'un corps dans un fluide.