Brevet FR2792406A1 — publié le 20001020

i PROCEDE POUR CONTROLER UN DEBITMETRE ELECTROMAGNETIQUE, ET DEBITMETRE ELECTROMAGNETIQUE L'invention concerne un procédé pour contrôler un débitmètre électromagnétique comportant un tube de mesure et un dispositif de bobines pour produire un champ magnétique essentiellement perpendiculairement à la direction de circulation à l'intérieur du tube de mesure, selon lequel on modifie périodiquement le sens du courant. En outre l'invention concerne un débitmètre électromagnétique comportant un tube de mesure, un dispositif de bobines pour produire un champ magnétique essentiellement perpendiculairement à la direction de circulation dans le tube de mesure, un dispositif à électrodes essentiellement perpendiculaire à la direction de circulation et au champ magnétique, un dispositif d'alimentation pour le dispositif de bobines, qui comporte un dispositif de commutation du sens du courant, et un dispositif de contrôle. Un procédé et un débitmètre de ce type sont connus d'après GB 2 309 308 A. Ici on réalise un contrôle en interrompant la liaison normale entre le tube de mesure ou le dispositif à électrodes ou le dispositif de bobines et on raccorde un circuit de mesure externe. Par conséquent une mesure normale n'est pas possible pendant un contrôle. Il existe également le risque que sous l'effet de la séparation du circuit et du raccordement ultérieur il apparaisse à nouveau des défauts qui ne soient pas identifiés. Le contrôle s'effectue en déterminant la résistance ohmique du dispositif de bobines en chargeant la bobine avec une tension. Dès que la résistance ohmique est connue, on supprime la tension et on détermine l'inductance du dispositif de bobines par contrôle de la diminution du courant. US 5 639 970 décrit un circuit de sélection de courant pour un débitmètre électromagnétique. Ce circuit est à même de sélectionner le courant correct et la fréquence correcte en fonction du débitmètre sélectionné. La décision est prise sur la base du contrôle de la réponse d'une bobine à une excitation avec une fréquence relativement élevée. Plus la réponse du signal est rapide, plus le courant traversant le dispositif de bobines peut être intense. L'invention a pour but de permettre d'une manière aussi simple que possible un contrôle du débitmètre. Ce problème est résolu dans un procédé du type indiqué plus haut grâce au fait qu'après la modification du sens du courant, on détermine au moins un paramètre de montée du courant et on compare ce paramètre à une valeur de référence. Le dispositif de bobines forme une inductance. Dans une inductance, le courant ne peut pas "sauter". Et par conséquent après une inversion du sens de courant, il faut attendre un certain temps jusqu'à ce que le courant possède à nouveau sa valeur de consigne. La montée du courant est une sortie "d'empreinte digitale" pour le débitmètre correspondant. Tant que le débitmètre peut fonctionner d'une manière non perturbée, c'est-à-dire sans erreur, les allures de montée sont pratiquement identiques avec une très faible largeur de dispersion. C'est seulement lors de l'apparition d'une erreur de type électrique ou magnétique que l'allure de la montée varie. Cependant, ceci peut signifier que le débitmètre délivre éventuellement des résultats de mesure imprécis et doit être contrôlé ou remplacé. Cette forme de réalisation présente l'avantage consistant en ce qu'aussi bien la caractéristique électrique que les caractéristiques magnétiques sont contrôlées, car la montée du courant est produite aussi bien par des influences électriques que par des influences magnétiques. De préférence le contrôle est exécuté pendant la mesure d'un débit. Par conséquent on n'a pas à interrompre la mesure du débit, mais il est possible de réaliser un contrôle pratiquement d'une manière continue ou permanente. Ceci présente en outre l'avantage consistant en ce que le débitmètre est contrôlé d'une manière précise dans l'état dans lequel il fonctionne également. Il est préférable que la valeur de référence ait été mesurée sur le débitmètre lui-même à un instant antérieur. Par conséquent on fixe le paramètre désiré, à un instant déterminé, par exemple lors de la mise en service, et on mémorise ce paramètre en tant que valeur de référence de sorte qu'il est disponible pour des processus ultérieurs de contrôle. Par conséquent chaque débitmètre reçoit une valeur de référence individuelle de sorte que le contrôle peut être exécuté d'une manière très précise. Des erreurs, qui peuvent apparaître sur la base d'une valeur de référence prédéterminée d'une manière erronée, ne se produisent pratiquement pas. De préférence on utilise comme paramètre un intervalle de temps qui s'étend entre deux valeurs de courant prédéterminées. Etant donné que la montée du courant satisfait à une loi physique prédéterminée, en général une fonction exponentielle, il suffit de déterminer le temps de montée entre deux valeurs pour obtenir une indication fiable concernant la montée du courant. Sinon ou en supplément, selon une autre forme de réalisation préférée, on peut utiliser comme paramètre un intervalle de temps qui s'étend entre la commutation du sens du courant et un instant o une valeur de courant prédéterminée est atteinte. L'instant de la commutation peut être déterminé d'une manière très précise. On peut par exemple utiliser le signal de commutation également en tant que signal de déclenchement pour un compteur de temps. La valeur de courant prédéterminée peut être située par exemple au voisinage de la valeur maximale de courant, c'est-à-dire à proximité du courant qui s'établit pendant le fonctionnement permanent. De ce fait on dispose d'un intervalle de temps relativement grand de sorte que le contrôle peut être exécuté d'une manière précise correspondante. Avantageusement, après la commutation, on utilise une tension accrue. Cette tension également désignée sous le terme tension "boost", c'est-à-dire une tension amplifiée, accélère l'établissement du champ magnétique qui permet par conséquent une exécution à nouveau plus rapide de la mesure proprement dite. Elle modifie assurément également la montée du courant. Mais lorsque la montée du courant est exécutée en permanence de la même manière, c'est-à- dire avec la même tension amplifiée ou tension "boost", on peut également utiliser ici l'allure de la montée du courant pour effectuer le contrôle. Avantageusement la tension d'alimentation du dispositif de bobines est réglée sous la forme de la mesure d'un rapport à une tension de référence, qui est également utilisée pour déterminer le paramètre. Par conséquent, des variations de la tension ne peuvent avoir aucune influence négative sur le résultat du contrôle. L'allure de la montée du courant est alors la même en dépit de variations possibles de la tension, qui naturellement ne devraient autant que possible pas apparaître. A la place ou en supplément des paramètres indiqués plus haut, on peut également utiliser comme paramètre la forme de la courbe de la montée de courant. Elle augmente assurément la dépense de contrôle, mais permet d'obtenir des résultats encore plus fiables. Il est préférable d'obtenir la forme de courbe avec des valeurs de courant qui sont déterminées à des instants prédéterminés. Ces valeurs de courant peuvent être transformées par exemple en signaux numériques, qui sont évalués dans un microprocesseur. Le microprocesseur peut alors comparer la courbe pour la formation mesurée du courant de bobines à une ou plusieurs courbes de référence. De ce fait on obtient un contrôle de la totalité de l'allure de la courbe. Une forme de courbe, qui diffère de la courbe de consigne, permet de tirer des conclusions sur le fait qu'un écart est présent ou non dans le circuit magnétique ou dans le circuit électrique. De préférence, on compare entre elles des montées de courant qui se succèdent directement. De ce fait on obtient en outre une information indiquant si l'établis- sement du champ magnétique s'effectue symétriquement. Le problème est également résolu à l'aide d'un débitmètre électromagnétique du type indiqué plus haut grâce au fait que le dispositif de contrôle comporte des moyens qui, après une commutation du sens du courant, déterminent au moins un paramètre de la montée du courant dans le dispositif de bobines et le compare à une valeur prédéterminée. Comme cela a été indiqué plus haut en référence au procédé, la montée du courant après la commutation du sens du courant dans le dispositif de bobines est une caractéristique significative de chaque débitmètre. Tant que le débitmètre n'est pas modifié, cette caractéristique reste également inchangée. Des écarts indiquent une erreur ou au moins une imprécision. Si l'on compare la montée ou un paramètre, qui en dépend, à une valeur prédéterminée, on peut identifier des erreurs d'une manière fiable et surtout de façon précoce. De préférence le dispositif de contrôle comporte un compteur de temps et utilise un temps de montée en tant que paramètre. De ce fait on détermine en général une seule grandeur pour chaque montée du courant. Cependant cette valeur est suffisamment fiable pour permettre un contrôle ayant une valeur élevée en informations. De préférence le dispositif de contrôle comporte un comparateur qui compare le courant ou une grandeur qui en est dérivée à une valeur prédéterminée et qui est relié au compteur de temps. Par conséquent le comparateur déclenche le compteur de temps lorsque le courant (ou une tension qui y est associée) atteint une valeur fixe prédéterminée. Le compteur de temps s'arrête alors de compter et a déterminé pour ainsi dire la durée qui est nécessaire pour la montée du courant. Avantageusement le compteur de temps est relié à une unité de contrôle qui produit une signalisation d'erreur lorsque l'intervalle de temps déterminé diffère de plus d'une différence prédéterminée, par rapport à une valeur prédéterminée. Une concordance précise de la durée de montée peut être obtenue uniquement dans des cas extrêmement rares. Une faible plage de tolérances est admissible. Il est établi qu'il existe une erreur lorsque les intervalles de temps individuels sont situés à l'extérieur de cette plage de tolérances. De préférence une résistance électrique, dont le comportement résistif en fonction de la température est inversement proportionnel à celui du dispositif de bobines, est montée en série avec le dispositif de bobines. Par conséquent les influences de la température sur le courant de bobines peuvent être compensées. Le contrôle peut être par conséquent exécuté à l'intérieur d'une gamme plus étendue de températures avec une pression plus grande. De préférence, on prévoit un dispositif d'alimenta- tion délivrant une tension additionnelle, qui est relié au moyen d'un commutateur au dispositif d'alimentation. Par conséquent après l'inversion du sens du courant le dispositif d'alimentation délivrant une tension additionnelle avec une tension accrue est tout d'abord utilisé pour établir le courant de bobines. C'est seulement lorsque le courant des bobines atteint une valeur prédéterminée que l'on revient à nouveau à la tension d'alimentation "normale". Dans ce cas, on peut également utiliser la commutation sur le dispositif d'alimentation délivrant une tension additionnelle, en tant que point de démarrage du compteur de temps. Il est également préférable que le dispositif comporte un convertisseur, qui fixe les valeurs analogiques par rapport à une tension de référence, dont la valeur est également utilisée en tant que point de départ pour la détermination du courant des bobines et de la tension d'alimentation des bobines. De ce fait, on peut obtenir un rapport constant entre la tension de référence du convertisseur analogique/numérique, le courant des bobines et la tension d'alimentation des bobines. De cette manière on obtient une précision élevée sans que des exigences accrues soient imposées concernant la stabilisation de la tension de référence et du courant des bobines ou de la tension d'alimentation des bobines. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 représente une seconde forme de réalisation avec une tension additionnelle d'alimentation des bobines; - la figure 3 représente une allure de courbe pour le courant traversant un régulateur de courant; - la figure 4 représente la même allure de courbe, uniquement pendant un intervalle de temps plus court; et - la figure 5 illustre la comparaison de deux allures de courant. La figure 1 représente un débitmètre électroma- gnétique 1 comportant un tube de mesure 2, qui est parcouru perpendiculairement au plan du dessin. Le tube de mesure 2 est isolé électriquement. Un dispositif de bobines compre- nant deux bobines 3, 4, qui produisent un champ magnétique perpendiculairement à la direction de circulation, lorsque les bobines 3, 4 sont parcourues par un courant, est disposé perpendiculairement à la direction de circulation. Des électrodes de mesure 5, 6 et des électrodes de mise à la masse 7, 8 sont prévues dans le tube de mesure. Les électrodes de mesure 5, 6 sont disposées de telle sorte qu'elles détectent une différence de potentiel ou une tension perpendiculairement à la direction de circulation et perpendiculairement au champ magnétique. De façon connue en soi la tension entre les électrodes 5, 6 augmente lorsque la vitesse du fluide dans le tube de mesure 2 augmente et lorsque le champ magnétique augmente. Les bobines 3, 4 sont branchées en série et sont alimentées par une tension Vnom à partir d'une source de tension 9, le sens du courant dans les bobines étant déterminé par un circuit en pont en H comportant quatre interrupteurs 10-13, chaque interrupteur étant protégé par une diode à effet unidirectionnel 14-17. Lorsque le courant doit circuler en sens inverse des aiguilles d'une montre (par rapport à la figure 1) dans le dispositif de bobines 3, 4, on ferme les interrupteurs 10, 13. Les interrupteurs 11, 12 restent ouverts. Lorsque le sens du courant doit être inversé, on ferme les interrupteurs 11, 12 et on ouvre les interrupteurs 10, 13. Le courant des bobines est réglé par un régulateur de courant 18 qui doit garantir un courant constant dans le dispositif de bobines. Le courant I traversant dispositif de bobines 3, 4 circule ensuite dans une résistance de mesure 19. La tension mesurée au moyen de la résistance de mesure est envoyée à un comparateur 20, à l'autre entrée duquel est envoyée une tension constante, qui est obtenue à partir d'un diviseur de tension formé de trois résistances 21, 22, 23 et à l'entrée 24 duquel est appliquée une tension de référence Vref. La sortie du comparateur 20 est reliée à un compteur de temps 25. Le compteur de temps 25 est en outre relié à un circuit de commande non représenté de façon détaillée et qui commande l'actionnement des interrupteurs 10-13. Par ailleurs les électrodes de mesure 5, 6 sont reliées à un amplificateur différentiel 27 dont la sortie est connectée à un convertisseur analogique/numérique 28. Le convertisseur analogique/numérique 28 est alimenté par la même source de tension de référence 24 que le diviseur de tension 21-23. Il délivre, sur sa sortie 29, des valeurs numériques pour le débit déterminé. Lorsque les interrupteurs 10-13 sont actionnés, c'est-à-dire lorsque le sens du courant I traversant le dispositif de bobines 3, 4 est inversé, le compteur de temps 25 commence à compter le temps ou à le mesurer. Ce comptage de temps se poursuit jusqu'à ce que la tension aux bornes de la résistance de mesure soit égale à la tension aux bornes des résistances 22, 23. A cet instant le comparateur 20 délivre un signal au compteur de temps 25, qui s'arrête de compter et délivre la durée déterminée à sa sortie 26. La durée délivrée est comparée à une durée déterminée antérieurement, par exemple lors de la mise en service du débitmètre. Dans le fonctionnement non perturbé, la durée déterminée réellement devrait être égale à la durée déterminée antérieurement, et présenter tout au plus de très faibles écarts dans une plage de tolérances. Si ce n'est pas le cas, cela indique une variation dans le débitmètre, qui pourrait introduire une erreur dans le résultat de mesure. Pour compenser une variation de la température, on peut en outre disposer en série avec les bobines 3, 4, une résistance ayant un coefficient de température négatif (non représentée). De ce fait la résistance électrique de la voie de courant depuis la source de tension 9 jusqu'à la résistance de mesure 19 reste essentiellement identique, indépendamment de la température, de sorte qu'il ne se produit de ce fait aucune modification. La figure 2 représente une forme de réalisation modifiée. Le dispositif de bobines 30 est relié au pont en H 32, qui est représenté maintenant encore uniquement schématiquement et qui est branché entre la source de tension 31, qui délivre une tension normale Vnom, et la résistance de mesure 35, qui pour sa part est reliée à la masse. Les résistances 38-40 correspondent aux résistances 21-23. Le comparateur 36 correspond au comparateur 20 et le compteur de temps 46 correspond au compteur de temps 25. A titre de variante de la forme de réalisation de la figure 1, il est maintenant prévu en supplément un dispositif d'alimentation 44 qui délivre une tension additionnelle Vboost. La tension additionnelle produite par ce dispositif d'alimentation 44 est envoyée par l'intermé- diaire d'un commutateur 33 au pont en H 32 et ce depuis un instant auquel le sens du courant est inversé, jusqu'à un instant o le courant a à nouveau atteint une valeur prédéterminée. La tension additionnelle Vboost est supé- rieure à la tension normale Vnom de sorte que la montée du courant s'effectue plus rapidement. Le régulateur de courant 34 est réglé, également précisément comme dans le cas la forme de réalisation de la figure 1, par une tension de référence au moyen de la résistance 40 du diviseur de tension 37. Cette tension est utilisée comme référence. En outre, la tension est envoyée par l'intermé- diaire de la résistance 40 à un autre amplificateur opérationnel 43, dont la sortie est reliée au dispositif d'alimentation 44 délivrant la tension additionnelle. L'autre entrée de l'amplificateur opérationnel 43 est reliée à une prise médiane d'un diviseur de tension formé de deux résistances 41, 42, qui est disposée entre la sortie 45 du dispositif d'alimentation 44 délivrant la tension additionnelle, et la masse. De ce fait la sortie de l'amplificateur opérationnel 43 règle le dispositif d'ali- mentation 44 délivrant la tension additionnelle, que l'on peut également désigner comme étant un générateur "boost". La sortie du comparateur déclenche non seulement le compteur de temps 46, mais également le commutateur 33 de sorte que pendant la période s'étendant après la commutation non seulement la durée, qui est nécessaire pour que le courant atteigne sa valeur prédéterminée, est déterminée, mais également pendant cette durée également une tension amplifiée est utilisée. Cette tension amplifiée présente en outre l'avantage consistant en ce qu'elle est relativement précise. Toutes les tensions sont en effet rapportées à la tension de référence Vref. Comme cela a été indiqué, le compteur de temps 46 détermine la durée qui est nécessaire pour la montée du courant de bobine après l'inversion de polarité. Cette durée est une mesure des caractéristiques électriques et magnétiques de l'ensemble du système. Cette durée est unique pour un système spécifique, à savoir une sorte "d'empreinte digitale". Etant donné que pour la régulation du courant des bobines et du dispositif d'alimentation 44 délivrant la tension additionnelle on utilise la même tension de référence Vref en tant que base, on peut obtenir un rapport fixe et précis entre la tension additionnelle et le courant de bobine. Lorsqu'on utilise simultanément cette tension de référence pour la commande du convertisseur analogique/ numérique (figure 1), on peut alors obtenir des mesures très précises. La précision de mesure du débitmètre est améliorée et simultanément un contrôle des circuits élec- triques et magnétiques du débitmètre peut être exécuté. La figure 3 représente l'allure de la courbe du courant I traversant la résistance de mesure 19 de la figure 1. Lors de l'inversion du sens du courant, les bobines 3, 4 tendent tout d'abord à maintenir le courant avec l'intensité qu'il avait jusqu'alors. En raison de la présence des diodes à effet unidirectionnel 14-17, le courant traversant la résistance de mesure 19 change de signe rapidement, auquel cas le courant des bobines diminue et le sens est inversé. La figure 4 représente la même courbe 47 à plus grande échelle, c'est-àdire pendant un intervalle de temps plus court. Etant donné que la montée du courant des bobines suit une loi physique déterminée, l'intervalle de temps T est une mesure qui fournit avec une fiabilité et une détermination suffisante, des indications concernant la montée du courant des bobines. Cet intervalle de temps T devrait être le même lors de chaque commutation ou différer seulement d'une faible différence par rapport à une valeur de consigne. Naturellement on peut également exécuter plusieurs mesures, et enregistrer la courbe 47 pour chaque point, ce qui s'effectue de façon appropriée avec un microprocesseur non représenté de façon détaillée. Par conséquent on peut déterminer non seulement le paramètre T, mais le comparer effectivement à une forme de courbe. Sur la figure 5 on a représenté deux courbes, parmi lesquelles la courbe 47 est produite dans le cas o le débitmètre ne présente aucune erreur. Sur la courbe 48, la montée est trop rapide, c'est-à-dire que la durée TF est trop courte. La courbe 47 est représentée, conjointement avec son temps de montée T, pour mettre en relief les différences. L'invention peut être en outre réalisée avec plusieurs tensions stabilisées, qui ne devraient alors différer les unes des autres que de faibles valeurs relatives (quelques microvolts). REVENDICATIONS 1. Procédé pour contrôler un débitmètre électromagnétique comportant un tube de mesure et un dispositif de bobines pour produire un champ magnétique essentiellement perpendiculairement à la direction de circulation à l'intérieur du tube de mesure, selon lequel on modifie périodiquement le sens du courant, caractérisé en ce qu'après la modification du sens du courant, on détermine au moins un paramètre de montée du courant et on compare ce paramètre à une valeur de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôle s'effectue pendant la mesure d'un débit. 3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que la valeur de réfé- rence a été déterminée dans le débitmètre lui-même à un instant antérieur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme para- mètre un intervalle de temps, qui s'écoule entre l'appa- rition de deux valeurs de courant prédéterminées. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise comme para- mètre un intervalle de temps, qui s'écoule entre la commu- tation du sens du courant et l'obtention d'une valeur de courant prédéterminée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'après la commutation, on utilise une tension accrue. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce qu'on règle la tension d'alimentation du dispositif de bobines sur la base d'un rapport à une tension de référence, qu'on utilise également pour déterminer le paramètre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise comme paramètre la forme de courbe de la montée du courant. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on obtient la forme de la courbe à l'aide de valeurs de courant déterminées à des instants prédéter- minés. 10. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on compare entre eux des montées de courant qui se succèdent directement. 11. Débitmètre électromagnétique comportant un tube de mesure, un dispositif de bobines pour produire un champ magnétique essentiellement perpendiculairement à la direction de circulation dans le tube de mesure, un dispositif à électrodes essentiellement perpendiculaire à la direction de circulation et au champ magnétique, un dispositif d'alimentation pour le dispositif de bobines, qui comporte un dispositif de commutation du sens du courant, et un dispositif de contrôle, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comporte des moyens (25, 46) qui, après une commutation du sens du courant, déterminent au moins un paramètre (T) de la montée du courant dans le dispositif de bobines (3, 4, 30) et le comparent à une valeur prédéterminée. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comporte un compteur de temps (25, 46) et utilise comme paramètre le temps de montée (41). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comporte un comparateur (20, 36), qui compare le courant ou une grandeur, qui en est dérivée, à une valeur prédéterminée et qui est relié au compteur de temps (25, 46). 14. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le compteur de temps (25, 46) est relié à une unité de contrôle, qui produit une signalisation d'erreur lorsque la durée déterminée (T) diffère d'une valeur supérieure à une différence prédéterminée, par rapport à une valeur prédéterminée. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'en série avec le dispositif de bobines (3, 4; 30) est disposée une résistance électrique, dont le comportement résistif en fonction de la température est inversement proportionnel à celui du dispositif de bobines (3, 4; 30). 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif d'alimentation (44) produisant une tension additionnelle et qui est relié au dispositif d'alimentation (32) par l'intermédiaire d'un commutateur (33). 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur analogique/numérique (28), qui fixe les valeurs analogiques par rapport à une tension de référence (Vref), dont la valeur est utilisée comme point de départ pour la détermination du courant des bobines et de la tension d'alimentation des bobines.