Brevet FR2672389A1 — publié le 19920807

DISPOSITIF DE JAUGEAGE DE LIQUIDE DANS UN RESERVOIR La présente invention concerne un dispositif pour mesurer la quantité de liquide contenue dans un réservoir. L'invention s' applique en particulier, mais pas exclusivement, aux appareils pour mesurer la masse de carburant dans les réservoirs de carburants des aéronefs. Il existe diverses méthodes pour mesurer la masse de carburant dans les réservoirs de carburant des aéronefs Ces méthodes peuvent utiliser des flotteurs, des sondes capacitives ou des ultrasons pour mesurer le niveau du carburant On calcule alors la masse en connaissant la densité du carburant en vrac, la géométrie du réservoir, l'attitude de l'aéronef etc. Un problème lié à ces techniques est qu'elles comprennent toutes l'utilisation de capteurs à transducteurs électriques pour fournir des données à une unité de traitement et d'affichage L'utilisation de transducteurs électriques et des câbles qui leur sont associés pose des problèmes de compatibilité et d'interférences électromagnétiques, ainsi que de poids, spécialement quand on utilise des câbles blindés en combinaison avec des sondes capacitives. Un but de la présent invention est de créer un dispositif de jaugeage de liquide qui évite le recours à des transducteurs électriques dans la zone du réservoir. A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois capteurs optiques de pression placés dans le réservoir de façon à être immergés dans le liquide, en ce que lesdits capteurs sont placés suivant des droites obliques de façon à ne pas être dans le même plan horizontal par rapport à la surface du liquide dans des conditions normales en ce que chaque capteur délivre un signal optique de sortie représentant la masse de liquide située en dessus du capteur, en ce que le dispositif comporte une mémoire contenant une représentation de la forme du réservoir, et en ce que le dispositif comporte une unité de traitement qui détermine la quantité de liquide contenue dans le réservoir à partir des signaux de sortie des capteurs et de la forme mémorisée du réservoir. De préférence, un premier des capteurs est placé sur le fond du réservoir, un deuxième des capteurs est décalé par rapport au premier dans chacune des directions X, Y, et Z, et un troisième des capteurs est décalé par rapport au premier et au deuxième dans chacune des directions X, Y et Z Le dispositif peut comporter un quatrième capteur, lequel est décalé par rapport à chacun des autres capteurs dans chacune des directions X, Y et Z. Le dispositif peut comporter un accéléromètre mesurant l'accélération suivant trois axes dans la région du réservoir et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement Il peut comporter un capteur de pression monté dans la région du réservoir à l'extérieur du liquide et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement Le dispositif peut comporter en outre un capteur de densité monté de façon à être immergé dans le liquide et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement Il peut aussi comporter un capteur de température monté de façon à être immergé dans le liquide et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement. On décrira ci-dessous, à titre d'exemple, une forme de réalisation d'un dispositif de jauge de carburant pour avion selon la présente invention en référence au dessin annexé dont la figure unique est une vue schématique en perspective du dispositif. Le dispositif comporte trois capteurs optiques de pression 1 à 3, montés à différents emplacements à l'intérieur d'un réservoir de carburant 10 d'un avion Les signaux de sortie des capteurs 1 à 3 sont délivrés par des câbles respectifs à fibres optiques 11 à 13 à une unité de traitement 20 qui reçoit aussi le signal de sortie d'un accéléromètre à trois axes 21, représentant le vecteur local d'accélération dans la région du réservoir 10 Un capteur de pression 24, monté dans le réservoir 10 au-dessus du niveau du carburant, délivre à l'unité de traitement 20 un signal de sortie indiquant la pression atmosphérique Le capteur de pression 24 peut être monté n'importe o dans la région du réservoir, en dehors du carburant. L'unité de traitement 20 reçoit aussi un signal de sortie d'une mémoire 22 qui contient des informations représentant la forme intérieure du réservoir 10 par rapport aux emplacements des capteurs A partir de ces divers signaux d'entrée, l'unité de traitement 20 calcule la masse du carburant se trouvant dans le réservoir et délivre un signal de sortie représentant cette masse à un organe d'affichage 23. Les capteurs optiques de pression 1 à 3 peuvent être de n'importe quel type connu, par exemple: des capteurs indirects, tels que ceux qui possèdent un diaphragme qui se déforme sous la pression et qui interagit avec un faisceau optique; des capteurs directs dans lesquels une force appliquée à un élément optique modifie les caractéristiques de transmission, de polarisation ou d'autres caractéristiques de cet élément; des capteurs à microflexion induite par déplacement, dans lesquels une microflexion le long de l'axe d'une fibre optique produit des pertes supplémentaires causées par un couplage de modes entre le coeur et l'enveloppe de la fibre; ou encore des capteurs à biréfringence induite par déplacement, dans lesquels une force extérieure produit dans une fibre un état de contrainte et de la biréfringence, modifiant ainsi l'indice de réfraction entre les deux modes. Les capteurs 1 à 3 sont de préférence tous d'un même type, de sorte qu'ils se comportent de la même manière en cas de changement de la pression ou d'autres facteurs environnementaux. Le premier capteur 1 est monté sur le fond 14 du réservoir 10 et fournit une première donnée Le deuxième capteur 2 est monté à une certaine distance du premier capteur 1 dans chacune des directions X, Y et Z, o X, Y et Z sont des axes mutuellement orthogonaux, par exemple les axes de roulis, de tangage et de lacet de l'avion De même, le troisième capteur 3 est décalé par rapport au premier capteur 1 et au deuxième capteur 2 dans les directions X, Y et Z Les trois capteurs 1, 2 et 3 se trouvent ainsi deux à deux sur des droites obliques contenues dans un plan incliné par rapport au fond supposé horizontal du réservoir 10, de sorte que chaque capteur se trouve à une profondeur différente sous la surface du carburant quand celle-ci est approximativement parallèle au fond 14 du réservoir Le montage des capteurs 2 et 3 peut se faire au moyen d'entretoises verticales qui portent une partie des câbles 12 et 13 et qui sont omises dans le dessin pour des raisons de clarté. D'une manière générale, la surface du carburant ne sera pas toujours parallèle au fond 14, mais bien perpendiculaire au vecteur A de l'accélération locale agissant sur le carburant Le vecteur A de l'accélération locale dépend de l'amplitude et de l'orientation de la pesanteur, ainsi que du mouvement de l'avion Le signal de sortie de l'accéléromètre 21 représente donc l'orientation de la surface liquide et l'intensité de l'accélération. Il faut noter que la pression agissant sur chaque capteur 1 à 3 dépend de la masse de carburant située au-dessus du capteur, et de l'accélération La masse de carburant dépend du niveau et de la densité du carburant L' unité de traitement 20 reçoit les signaux de sortie des trois capteurs 1 à 3 et celui de l'accéléromètre 21 et calcule la position de la surface du carburant La mémoire 22 contient des informations représentant la forme interne du réservoir 10 et en particulier la section du réservoir dans chacun des trois plans perpendiculaires à la surface et contenant chacun deux des trois capteurs. Le réservoir de carburant peut comporter un capteur de densité 25 qui délivre un signal de sortie représentant la densité du carburant à l'unité de traitement 20, de sorte que celle-ci peut effectuer une compensation de densité Autrement, l'unité 20 peut être programmée pour recevoir des indications de densité du carburant lors du remplissage du réservoir Dans ce cas, un capteur de température 26 sera de préférence immergé dans le carburant à l'intérieur du réservoir 10 pour délivrer un signal de sortie permettant une compensation en fonction des variations de température. Sur la base de ces informations, l'unité de traitement 20 est capable de délivrer une indication de la masse ou du volume du carburant présent dans le réservoir. Dans la plupart des avions, il y a plusieurs réservoirs de carburant, dont chacun aura besoin de son propre jeu de capteurs L'unité de traitement pourra alors indiquer la masse de carburant séparément pour chaque réservoir ou sous la forme d'une valeur totale. Bien que le dispositif décrit ci-dessus comporte trois capteurs dans un réservoir, il serait avantageux d'avoir un plus grand nombre de capteurs, par exemple quatre L'utilisation de quatre capteurs permet le traitement de quatre jeux de données, formés par quatre combinaisons différentes de trois capteurs, contrairement au seul jeu de données fourni par trois capteurs L'utilisation de quatre capteurs dans les réservoirs d'aile permet de mesurer et de compenser la courbure du réservoir, produite par flexion de l'aile au cours du vol. Ceci permet d' améliorer la précision de la jauge. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation mentionnés ci-dessus, mais elle s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier Il faut noter aussi que les applications de l'invention ne sont pas limitées à la mesure d'un niveau de carburant, ni aux utilisations dans des aéronefs Cependant, l'absence d' énergie électrique dans les capteurs présente des avantages particuliers dans les applications o interviennent des liquides inflammables La robustesse, le faible poids et l'absence de problème d'interférences électromagnétiques confèrent aux capteurs optiques des avantages particuliers dans les applications aéronautiques. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour mesurer la quantité de liquide contenue dans un réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois capteurs optiques de pression ( 1, 2, 3) placés dans le réservoir ( 10) de façon à être immergés dans le liquide, en ce que lesdits capteurs sont placés suivant des droites obliques de façon à ne pas être dans le même plan horizontal par rapport à la surface du liquide dans des conditions normales, en ce que chaque capteur délivre un signal optique de sortie représentant la masse de liquide située en dessus du capteur, en ce que le dispositif comporte une mémoire ( 22) contenant une représentation de la forme du réservoir, et en ce que le dispositif comporte une unité de traitement ( 20) qui détermine la quantité de liquide contenue dans le réservoir ( 10) à partir des signaux de sortie des capteurs ( 1, 2, 3) et de la forme mémorisée du réservoir. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier ( 1) des capteurs est placé sur le fond ( 14) du réservoir ( 10), en ce qu'un deuxième ( 2) des capteurs est décalé par rapport au premier ( 1) dans chacune des directions X, Y, et Z, et en ce qu'un troisième ( 3) des capteurs est décalé par rapport au premier et au deuxième ( 1 et 2) dans chacune des directions X, Y et Z. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un quatrième capteur, lequel est décalé par rapport à chacun des autres capteurs ( 1, 2, 3) dans chacune des directions X, Y et Z 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un accéléromètre ( 21) mesurant l'accélération suivant trois axes (X, Y et Z) dans la région du réservoir ( 10) et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement ( 20). Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression ( 24) monté dans la région du réservoir ( 10) à l'extérieur du liquide et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement ( 20). 6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de densité ( 25) monté de façon à être immergé dans le liquide et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement ( 20). 7 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de température ( 26) monté de façon à être immergé dans le liquide et délivrant un signal de sortie à l'unité de traitement ( 20).