Brevet FR2803658A1 — publié le 20010713

Procédé de contrôle à distance du chauffage produit liquide ou solide et dispositif associe L'invention concerne un procédé pour contrôler chauffage d'un produit liquide solide et le dispositif associé, procédé sans contact entre le capteur et le produit. On connaît classiquement des procédés de ce domaine avec contact, tels qu'en particulier des thermomètres, des thermocouples des systèmes ultrasoniques immergés dans le milieu à chauffer, ainsi que des procédés sans contact basés sur l'utilisation de radiations infrarouge. De façon connue, les procédés avec contact présentent tous l'inconvénient de conduire à un risque d'attaque chimique du capteur dans le cas d'un produit corrosif à chauffer, ou d'être incompatibles avec le procédé de chauffage employé (cas d'un thermocouple placé dans les champs électromagnétiques d'un applicateur micro-ondes). Dans le de procédés sans contact basé sur l'utilisation de radiations infrarouges, mesure la température du recipient ou de l'enveloppe, et non au coeur du produit lui-même, alors qu'il peut exister un gradient de température au sein du milieu ; de plus, dans le cas l'électrothermie micro-ondes dans laquelle l'enceinte du dispositif est opaque, il est difficile de percer une ouverture nécessaire au passage de la radiation lumineuse. L'invention vise quant-à-elle un procédé de mise en ceuvre simple, permettant de résoudre les problèmes précités. L'invention propose à cet effet un procédé de contrôle à distance du chauffage produit liquide ou solide et le dispositif associé, caractérisé en ce que envoie une onde électromagnétique dans le milieu à chauffer, que l'on superpose une fraction de l'onde réfléchie par le milieu et de l'onde incidente, acquiert et analyse le spectre basse fréquence du signal résultant superposition dans un mélangeur et que l'on compare ce spectre à spectre standard. On comprend que cette disposition permet une mise en oeuvre avantageuse l'invention, avec une simplicité technologique et un coût limité. La description et le dessin d'un mode préfère de réalisation de l'invention, donnés ci-après, permettront de mieux comprendre les buts et avantages l'invention. II est clair que cette description est donnée à titre d'exemple, et n'a pas de caractère limitatif. Comme le voit sur la figure 1, un procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes, avec les conditions opératoires précisées ci-dessous Etapa (1)émission d'une onde électromagnétique dans un liquide dont on v eut contrôler le chauffage 1) une source micro-onde permet d'émettre une onde électromagnétique de fréquence variant typiquement entre quelques MHz à quelques dizaines de GHz (typiquement a 2,45 GHz) , de puissance faible (de l'ordre 1 mW) dans le cas d'un contrôle du chauffage, ou d'une puissance plus élevée (de l'ordre de 1 W/cm3) dans le cas d'un chauffage par électrothermie micro-ondes, dans lequel la source électromagnétique sert à la fois pour le chauffage et le contrôle, 3) un applicateur micro-onde, par exemple une cavité resonante, permet de transférer la puissance de la source micro-onde dans le liquide à chauffer (4), 2) un coupleur directif, placé entre la source (1) et l'applicateur (3) permet de récupérer le signal résultant de la superposition d'une partie de la puissance incidente et de la puissance réfléchie par le milieu, Eta p a (2). analys e. e t comparaison à un standard du signal obtenue 5) un détecteur mélangeur à diodes reçoit une partie de la puissance incidente et de la puissance réfléchie par le liquide (typiquement de l'ordre du millième au centième) superposées par le coupleur directif (2). Une partie de cette puissance est 'fléchie à une fréquence légèrement différente de la fréquence d'émission par suite de l'effet Doppler du à l'expansion des bulles gazeuses dans le liquide chauffé, la fréquence Doppler étant typiquement de l'ordre de quelques kHz à quelques centaines de kHz, 6) un filtre passe-bas basses fréquences dans la gamme de fréquences typiquement au-dessous de 10 kHz permet d'obtenir un signal, fonction de l'effet Doppler directement lié à la vitesse de l'expansion des bulles gazeuses dans milieu chauffé, 7) l'acquisition de ce signal et 8) son traitement informatique par exemple un microordinateur permettent d'obtenir par transformation de Fourier le spectre basses fréquences (amplitude en fonction de la fréquence) lié à l'expansion des bulles gazeuses dans le liquide chauffé, Etape#jLçomparaison à un standard et contrôle du chauffage 9) la comparaison de ce spectre basse fréquence à un spectre gabarit, obtenu pour le même produit, le même volume et un profil thermique donnés permet de contrôler et de réguler le procédé de chauffage qu'il soit classique ou micro- onde. On comprend que l'invention permet de contrôler la température du chauffage d'un milieu liquide sans capteur immergé, évitant ainsi tout problème de corrosion chimique ou toute perturbation électromagnétique éventuels. L'invention s'applique en particulier au domaine du contrôle du chauffage d'un milieu liquide sans capteur immergé. Dans le cas l'électrothermie micro-ondes, la source de chauffage sert également de source pour le procédé de contrôle du chauffage : une application privilégiée de nouveau type de contrôle du chauffage concerne des bancs de minéralisation micro-ondes pour analyses chimiques. L'invention est également applicable pour systèmes de sécurité de chaudières à eau industrielles ou domestiques. De nombreuses variantes peuvent être considérées en fonction circonstances d'utilisation, tant en ce qui concerne la puissance de la source d'émission micro-ondes comme précité que la nature du produit dont on veut contrôler la température : il est possible par exemple de contrôler également le procédé selon l'invention le chauffage d'un matériau de nature solide visqueuse, dans lequel on aura placé éventuellement après perçage de la cavité nécessaire un tube témoin rempli d'un liquide de référence pour le procédé en équilibre thermique avec le matériau solide ou visqueux dont on veut contrôler le chauffage. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérées à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle à distance du chauffage d'un produit liquide ou solide, procédé étant du type dans lequel on envoie une onde électromagnétique dans le milieu à chauffer, caractérisé en ce que le procédé comporte étapes suivantes - superposition d'une fraction de l'onde réfléchie par milieu et de l'onde incidente, - acquisition et analyse du spectre basse fréquence signal résultant de cette superposition, - comparaison de ce spectre à un spectre standard. Procédé selon la revendication 1 caractérise en ce que le produit est un liquide. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le produit dont on veut contrôler le chauffage est un solide ou un matériau visqueux, que l'on immerge après perçage éventuel de la cavité nécessaire un tube témoin rempli liquide de référence placé en équilibre thermique avec le produit à chauffer, que l'onde incidente de la source électromagnétique est dirigée vers ce liquide référence. . 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la fréquence d'émission de l'onde électromagnétique incidente est comprise entre quelques et quelques dizaines de GHz. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le générateur de l'onde électromagnétique incidente est également la source de chauffage du liquide.