Brevet FR2614425A2 — publié le 19881028

FR 2614425 A2 19881028 FR 8705892 A 19870423 Addition au brevet déposé le 4 Fevrier 1987 sous le nO 87u1438 : capteur d'écoulement pour la mesure de la vitesse d'Ecou- liement d'un fluide conducteur de l'électricité. Cette aadition est relative à certains perfectionnements dudit brevet. Dans de teis capteurs à surface plane, on désire dans certains cas, déterminer les coordonnées cartésiennes du vecteur vitesse d écoulement. Dans la disposition telle que décrite. à la figure 1, assez semblabie à la figure 1 du brevet principal, on mesure ia composante de la vitesse d écoulement perpendiculaire au noyau et à l'axe des inducteurs parallèle à la surface plane (axe x). En disposant un deuxième système d'inducteurs perpendicu laire au premier tel que représenté figure deux, on peut déterminer lorsque cet inducteur est excité et le premier non excité la composante suivant un axe de coordonnées perpendiculaires au précédent Dans ces figures est le corps du capteur en matériau conducteur non magnétique. 2 - est la surface plane isolante de séparation avec le milieu liquide 3 - représente la paroi en continuation de la surface plane. 4 - est la collerette conductrice constituant une électrode. Cette collerette peut être remplacée par quatre électrodes disposées suivant les axes X et Y. O - est lct deuxième électrode centrale et unique. 6 - un premier noyau (coordonnée x), 7 et 7 Bis - les jambes du noyau 6 (pièces polaires) 8 et 8 Bis - les bobines de l'inducteur du premier noyau. 9 - Le fil de retour de l'électrode 5 disposé rigoureusement dans i'axe du'système. En outre, dans ia figure 2 10 - est le noyau perpendiculaire (coordonnée Y) i et 13 Bis - figurent les jambes du noyau 10 (pièces polaires) 14 et 14 Bis - figurent les bobines de l'inducteur Y. Les inducteurs X et Y sont alimentés successivement à la fréquence porteuse choisie pour l'excitation du capteur une alternance complète en X, puis une alternance complète en Y. Le signal de débit reçu entre les deux électrodes puis, amplifié comporte des indications de débit suivant X puis suivant. Y ; un système d'échantillonnage aiguille les signaux échantillonnes de manière synchrone à l'excitation des inducteurs, respectivement sur les voies X et Y. Bien entendu, le système échantillonneur est conçu pour éliminer les signaux parasites suivant un des procédés actuellement connus. L avantage d un tel système est qu'il présente une symétrie absolue de rvolution qui évite toute perturbation de l'écoulement. Un autre avantage est de ne nécessiter qu'une seule chaine d'amplification. La figure 3 représente le diagramme des courants des induc reurs des signaux de vitesse reçus et des signaux correspondants apparaissant sur les voies X et Y. tl faut noter que les signaux S et Y sont indiféremment positifs ou négatifs suivant l'orientation du vecteur vitesse. l.D figure 2 du brevet principal n 8701438 représente un capteur mixte dans lequel ont été disposés deux pastilles piezo électriques, dans une position telle qu'elles peuvent servir de capteur Poilu un loch à effet Doppler-Fizeau suivant un axe perpendi culaire c' l'axe du courant mesuré par le sytème électromagnétique. Un tel système placé â l'avant d'un navire iong permet de bien contrôler les manoeuvres d'accostage. Dans d'autres cas, on désirera connaître aussi la vitesse longitudinale par rapport au fond de la mer. il faut alors utiliser la disposition représentée par la figure 4. Les transducteurs piezoélectriques 11 et 12 sont disposés l'un derrière l'autre par rapport au sens de dêpiacement que l'on désire mesurer et inclinés symétriquement par rapport au plan vertical pe,rpendicuiair-e au dépiacement et à la face plane. L'incli nuaison en pratique voisine de 60 . Les transducteurs touchent la surface au voisinage de l'électrode centrale de manière que celle-ci ne se trouve pas dans le champ ryonné, le diamètre est tel que le champ rayonné ne rencontre pas i' bstacle constitué par les jambes (ou pièces polaires) 7 et 7 bis de l'électroaimant. L'électroaimant est brise en 2 ou 4 Tarties noyaux 7 et 7 bis, bobines 8 et 8 bis et est logé dans l'espace en V situé au-dessus des transducteurs. Les pinces polaires auxiliaires 15 et 15 bis permettent d'ajuster le champ magnétique au voisinage de l'électrode centrale. Le potentiomètre 17 équilibre les conducteurs de retour i6 et 16 bis de l'électrode centrale selon le dispositif objet de la revendication 8 du brevet principal. Une autre disposition convenant pour un loch Döppler X et y est obtenue en disposant perpendiculairement au système, un autre couple de transducteurs piezoélectriques identiques, en augmentant pour ce faire le diamètre du capteur d'environ 20 %. Le système électromagnétique reste mono-directionnel : fig. 5. Le système de capteur , objet du brevet principal, n 8701438 peut aussi être combiné avec deux pastilles piezoélectriques destinées à l'usage d'un loch ultrasonique à corrélation. La disposition est représentée figure 6. i,es deux pastilles piezoélectriques sont disposées selon l'axe du navire de manière à recevoir successivement l'onde sonoreréfléchie par le fond de la mer atteint successivement les transducteurs 11 et 12 avec un intervalle de temps qui dépend de la vitesse absolue du navire. REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication 1 de la demande de brevet principal NO. 87/01.438, caractérisé en ce qu'il comporte deux électro-aimants identiques (7, 7bis, 8, 8bis et 13, 13bis, 14, 14bis), dont les axes sont perpendiculaires entre eux et parallèles à ladite paroi (3) en matériau isolant et il comporte, en outre, une électrode centrale (5) disposée au droit de l'intersection des noyaux des deux électro-aimants et une électrode annulaire (4) de diamètre légèrement supérieur à la longueur totale desdits électro-aimants. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bobines inductrices (8, 8bis et 14, 14bis) desdits électro-aimants sont excitées l'une après l'autre par une alternance complète du courant inducteur, l'un des inducteurs étant excité pendant que l'autre inducteur ntest le siège d'aucun courant,, de sorte que les tensions recueillies entre l'électrode centrale (5) et l'électrode annulaire (4) sont induites successivement par des champs magnétiques perpendiculaires entre eux et représentent ainsi deux composantes orthogonales du vecteur vitesse (X et'Y). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacune des composantes (X et Y) du vecteur vitesse est aiguillée vers une voie différente en synchronisme avec les courants d'excitation de chacun des deux inducteurs. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 5, 6 ou 8 de la demande de brevet principal NO. 87/01.438, caractérisé en ce qu'il comporte deux pastilles piézo-électriques inclinées, qui sont disposées symétriquement par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à ladite paroi (3) et au sens d'écoulement du fluide, lesquelles pastilles sont disposées de manière que ni l'électrode centrale ni les jambes ou pièces polaires de l'électro-aimant ne se trouvent dans le champ desdits transducteurs piézo-électriques et ledit électro-aimant comporte un noyau brisé et est disposé dans l'espace en forme de Vé situé au-dessus desdits transducteurs piézo-électriques. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un léger entrefer est pratiqué entre les deux pièces au milieu du noyau de ltélectro-aimant, chaque extrémité de l'entrefer étant munie d'une pièce polaire orientée en direction de l'électrode centrée et disposée du mieux pour régler la valeur de champ au voisinage de l'électrode. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'on dispose, en outre, deux transducteurs piézo-électriques identiques quant leurs caractéristiques, formes et inclinaison aux transducteurs longitudinaux, mais disposés perpendiculairement à ceux-ci au prix d'une augmentation du diamètre du corps du capteur ainsi, que de la longueur de l'électro-aimant afin que les différents transducteurs trouvent place sans se gêner dans la région voisine de l'électrode centrale, ainsi ce dispositif constituant aussi un capteur mixte pour loch électromagnétique monodirectionnel associé à un loch (X, Y) à effet Döppler-Fizeau. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 de la demande de brevet principal NO. 87/01.438, caractérisé en ce qu'il comporte deux transducteurs piézo-électriques (11, 12) disposés à plat sur ladite paroi plane (3), le plan passant par leurs axes étant perpendiculaire à l'axe de l'électro-aimant, manière à pouvoir utiliser ce capteur simultanément par un loch électromagnétique et pour un loch ultrasonique à corrélation idiquant la vitesse selon le même axe. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'SLcomporte, en outre, un deuxième couple de transducteur piézoélectrique (18, 19) identiques en tous points aux deux premiers transducteurs (11, 12) qui sont disposés perpendiculairement au premier couple (11, 12), de sorte que ledit transducteur constitue un loch électromagnétique longitudinal couplé à un loch à corrélation transversal.