Brevet FR2804506A1 — publié le 20010803

I DISPOSITIF DE JAUGEAGE DE QUANTITES, NOTAMMENT DE QUANTITES DE CARBURANT, ET SONDE EQUIPANT CE DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif de jaugeage de quantités, notamment de quantités de carburant, comprenant un premier capteur destiné à déterminer la distance au-dessous d'un premier emplacement d'une interface entre deux fluides. L'invention concerne également la sonde équipant ce dispositif. Les dispositifs de jaugeage de carburant classiques peuvent utiliser un capteur capacitif consistant en une électrode extérieure tubulaire et une électrode intérieure concentrique. Ie capteur est monté sur le fond d'un réservoir de carburant en faisant saillie vers le haut, l'électrode extérieure étant remplie de carburant jusqu'au même niveau que dans le réservoir. La capacité entre les deux électrodes varie lorsque le niveau de carburant varie et, en mesurant la capacité, on peut obtenir une indication de la hauteur du carburant. En variante, le dispositif peut utiliser un capteur à ultrasons dans lequel un transducteur à ultrasons est monté sur le fond du réservoir. Le transducteur émet des impulsions ultrasonores vers le haut, à travers le carburant, pour atteindre son interface avec le gaz qui surmonte le carburant, o les impulsions sont réfléchies. En mesurant le temps qui s'écoule entre l'émission d'une impulsion et la réception de sa réflexion, on peut calculer la hauteur du carburant. Ceci est quelquefois désigné sous le nom de technique "bas haut". Habituellement les jauges à ultrasons de ce type utilisent un puits de jaugeage, c'est-à-dire un tube dans lequel les impulsions acoustiques sont confinées. On utilise aussi des jauges à ultrasons dans une technique" haut - bas" dans laquelle le transducteur est monté au-dessus du niveau de la substance à mesurer et les impulsions sont émises vers le bas à travers l'air pour atteindre la surface de la substance, o elles sont réfléchies vers le transducteur. Des exemples de dispositifs de jaugeage à ultrasons sont décrits dans les documents GB2311373, GB2290141, GB2270160, GB2265005, GB2265219 et GB2340603. Diverses difficultés sont liées à la mesure ultrasonique ou acoustique des niveaux. Les mesures peuvent devenir imprécises lorsque la surface du liquide est perturbée d'une façon quelconque, par exemple par la présence de mousse, de vagues, ou par le fait qu'elle est inclinée. Il est important de pouvoir vérifier si une mesure de hauteur à partir d'un capteur est précise ou si elle ne l'est pas, et si le capteur fonctionne correctement. Un but de la présente invention consiste à fournir une variante de dispositif et de sonde de jaugeage de quantités. Selon un aspect de la présente invention, le dispositif de jaugeage de quantités tel que défini en préambule est caractérisé en ce qu'il comporte un second capteur agencé pour déterminer la distance de l'interface au-dessus d'un deuxième emplacement et une unité de traitement agencée pour fournir une indication de quantité d'un des fluides en fonction des sorties des deux capteurs. De façon avantageuse, le premier capteur est agencé pour générer des impulsions d'énergie acoustique de haut en bas vers l'interface et le second capteur est agencé pour générer des impulsions d'énergie acoustique de bas en haut vers cette interface. Les premier et second capteurs peuvent être montés aux extrémités opposées d'un puits de jaugeage. Le second capteur peut comprendre des électrodes capacitives. Selon une variante de réalisation, le second capteur est agencé pour générer une impulsion d'énergie acoustique dirigée de bas en haut vers l'interface, le premier capteur comportant des électrodes capacitives. Les premier et second capteurs peuvent être agencés pour générer des impulsions d'énergie acoustique dirigées vers l'interface à partir de côtés opposés, le dispositif comportant en outre des électrodes capacitives agencées pour fournir une indication de la position de l'interface. Les électrodes capacitives sont de préférence une paire d'électrodes tubulaires concentriques, le ou chaque capteur acoustique étant agencé pour générer une impulsion d'énergie acoustique le long du centre de l'électrode intérieure. L'unité de traitement est avantageusement agencée pour comparer les sorties des deux capteurs afin de déterminer si le dispositif travaille avec précision. s5 Selon un autre aspect de la présente invention, la sonde de jaugeage de quantités disposée dans le dispositif selon l'invention comporte deux capteurs agencés pour fournir des indications, séparées de la position d'une interface de fluides sur la longueur de la sonde. Un dispositif de jaugeage selon;la présente invention seront maintenant décrits, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention, et les figures 2 à 4 sont des vues en coupe simplifiées de variantes de sondes. En référence à la figure 1, le dispositif selon l'invention comporte un réservoir 1, typiquement de forme irrégulière, contenant du carburant 2. La surface supérieure 3 du carburant forme une interface avec un volume d'air 4 ou d'un autre gaz qui surmonte le carburant. Le réservoir 1 contient deux sondes de jaugeage de carburant identiques 10 et 11, bien qu'on puisse utiliser n'importe quel nombre de sondes, selon le besoin, en fonction de la forme du réservoir. Les sondes 10 et 11 peuvent être de types différents mais capables de mesurer la position de la surface du carburant à partir de points situés au- dessous et au-dessus de la surface du carburant. Dans le présent exemple, chaque sonde comporte un puits de jaugeage 12 sous la forme d'un tube ouvert à son extrémité inférieure 13, de sorte qu'il est rempli de carburant jusqu'à la même hauteur qu'en dehors de la sonde. Chaque sonde 10 et 11 comporte aussi deux capteurs ou transducteurs acoustiques à ultrasons, un transducteur 14 étant placé à l'extrémité inférieure 13 de la sonde et l'autre transducteur 15 étant placé à l'extrémité supérieure 16 de la sonde. Le transducteur inférieur 14 est immergé dans le carburant 2, sauf lorsque le réservoir 1 est vide, et il dirige des impulsions d'énergie acoustique vers le haut, à travers le combustible, le long de l'intérieur du puits de jaugeage 12. Les impulsions sont réfléchies vers le bas par la surface 3 du carburant, en raison de la différence des propriétés de propagation acoustique du carburant 2 et du gaz 4. Ce transducteur 14 donne donc une mesure "bas haut". Le transducteur supérieur 15 est à découvert au-dessus de la surface 3 du carburant, sauf lorsque le réservoir 1 est plein, et il dirige des impulsions d'énergie acoustique vers le bas, à travers le gaz 4, le long de la face intérieure du puits de jaugeage 12. L.es impulsions sont réfléchies vers le haut par la surface 3 du carburant. Le transducteur supérieur 15 donne donc une mesure "haut - bas". On comprendra que les impulsions partant des deux transducteurs 14 et 15 seront typiquement émises à des instants différents ou qu'elles auront des fréquences différentes, pour permettre de faire la différence entre les signaux qui pourraient être transmis à travers l'interface. Les transducteurs 14 et 15 de chacune des sondes 10 et 11 sont connectés par des câbles 20 à une unité de commande et de traitement 21. L'unité de traitement 21 calcule la hauteur h du carburant 2 au-dessus de l'emplacement du transducteur inférieur 14 et la distance d de la surface 3 du carburant au- dessous de l'emplacement du transducteur supérieur 15. La distance H entre les positions des deux transducteurs 14 et 15 est connue, de sorte que le processeur peut effectuer la comparaison suivante: H -t, quantité à un affichage ou à un autre moyen d'utilisation 22. La sortie des transducteurs immergés 14 fournit normalement une meilleure indication de la hauteur du carburant que celle des transducteurs à découvert car l'énergie acoustique est transmise avec moins d'atténuation à travers un liquide qu'à travers un gaz. Toutefois, dans certaines applications, il pourrait être préférable d'utiliser la sortie du transducteur à découvert pour le calcul réel de la quantité, plutôt que simplement pour corroborer la sortie du transducteur immergé. La sortie du transducteur à découvert pourrait être utilisée en remplacement de celle du transducteur immergé, ou encore on pourrait utiliser une moyenne ou une moyenne pondérée des deux sorties. Si l'unité de traitement 21 indique que les sorties des deux transducteurs ne sont pas dans les tolérances acceptées, elle signale un défaut et elle peut calculer la quantité de carburant en utilisant seulement d'autres sondes qui fonctionnent correctement. Si l'unité de traitement 21 détermine que la sortie du transducteur à découvert 15 donne une sortie qui a plus de chance d'être correcte (par exemple par comparaison avec des sondes adjacentes ou avec des sorties antérieures de la sonde), on peut faire en sorte d'utiliser la sortie du transducteur à découvert 15 en remplacement de celle du transducteur immergé 14. Il existe de nombreuses façons de modifier le dispositif. Par exemple, les transducteurs supérieur et inférieur ne doivent pas nécessairement être montés dans la même sonde mais ils pourraient être placés dans différentes sondes adjacentes. On pourrait utiliser d'autres capteurs appliquant des techniques différentes des techniques acoustiques pour déterminer une ou i0 chacune des mesures haut - bas ou bas - haut. La figure 2 illustre une variante de sonde équipant le dispositif de l'invention. Cette sonde 100 comporte un capteur réalisé sous la forme de deux électrodes capacitives tubulaires concentriques 101 et 102 et un transducteur à ultrasons 103 monté à l'extrémité supérieure de l'électrode intérieure pour générer des impulsions acoustiques le long du centre de l'électrode. Lorsque le niveau du carburant 104 varie, la capacité entre les électrodes intérieure et extérieure 101 et 102 varie, en donnant une première indication de sortie de la hauteur du carburant. Le transducteur à ultrasons 103 dirige des impulsions vers le bas le long de l'intérieur de l'électrode intérieure 101 et donne une deuxième indication, séparée, de la hauteur du carburant. La figure 3 illustre une sonde 200 identique à celle de la figure 2, excepté que le transducteur à ultrasons 203 est monté au bas de la sonde, de sorte qu'il est immergé dans le carburant 204 et qu'il dirige des impulsions vers le haut à l'intérieur de l'électrode intérieure 201. Ici aussi, cette sonde donne deux indications séparées de la hauteur du carburant, une venant par voie capacitive et l'autre venant par voie acoustique. La sonde 300 représentée par la figure 4 comporte une électrode intérieure et une électrode extérieure 301 et 302 et deux transducteurs à ultrasons 303 et 303' montés au sommet et à la base de l'électrode intérieure. Cette sonde 300 peut fournir trois indications séparées de la hauteur du carburant dans le but d'améliorer l'exactitude, à savoir une indication capacitive, une indication acoustique bas - haut et une indication acoustique haut - bas. Bien qu'une technique acoustique soit préférée pour mesurer la position haut - bas du fluide, on pourrait utiliser d'autres techniques, telles que des techniques optiques. On comprendra que la présente invention n'est pas limitée aux formes de o réalisation préférées décrites, mais, peut subir différentes modifications ou variantes évidentes pour l'homme du métier. En particulier elle n'est pas limitée à la mesure d'une quantité de carburant mais elle pourrait aussi être utilisée pour mesurer la quantité de n'importe quel autre fluide, y compris des poudres, des matières granulaires, des matières pâteuses ou une autre matière susceptible d'écoulement. Elle pourrait également être utilisée pour mesurer les quantités de deux liquides différents de différentes densités contenus dans un réservoir. REVENDICATIONS 1. Dispositif de jaugeage de quantités, notamment de quantités de carburant, comprenant un premier capteur (15, 103, 201; 202, 303') destiné à déterminer la distance au-dessous d'un premier emplacement d'une interface (3) entre deux fluides (2, 4), caractérisé en ce qu'il comporte un second capteur (14, 101; 102, 203, 303; 301, 302) agencé pour déterminer la distance de l'interface (3) au-dessus d'un deuxième emplacement, et une unité de traitement (21) agencée pour fournir une indication de quantité de l'un des fluides (2, 104, 204, 304) en fonction des sorties des deux capteurs (15, 103, 201; 202, 303', 14, 101; 102, 203, 303; 301, 302). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier capteur (15, 103, 303') est agencé pour générer des impulsions d'énergie acoustique de haut en bas, vers l'interface (3). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second capteur (14, 203, 303) est agencé pour générer des impulsions d'énergie acoustique de bas en haut, vers l'interface (3). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second capteurs (15, 14; 303, 303') sont montés aux extrémités opposées d'un puits de jaugeage (12, 301). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second capteur comporte des électrodes capacitives (101, 102). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second capteur (203) est agencé pour générer une impulsion d'énergie acoustique de bas en haut vers l'interface et en ce que le premier capteur comporte des électrodes capacitives (201, 202). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second capteurs (303, 303') sont agencés pour émettre des impulsions d'énergie acoustique vers l'interface à partir de côtés opposés, et en ce que le dispositif comporte en outre des électrodes capacitives (301, 302) agencées pour fournir une indication de la position de l'interface. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les électrodes capacitives sont une paire d'électrodes tubulaires concentriques (101, 102; 201, 202; 301, 302) et en ce que le ou chaque capteur acoustique (103, 203, 303, 303') est agencé pour générer une impulsion d'énergie acoustique le long du centre de l'électrode intérieure (101, 201, 301). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de traitement (21) est agencée pour comparer les sorties des deux capteurs afin de déterminer si le dispositif travaille avec précision. 10. Sonde de jaugeage de quantités (10, 11, 100, 200, 300), caractérisée en qu'elle comporte deux capteurs (14, 15; 103, 101; 102; 203, 201; 202; 303, 303', 301; 302) agencés pour fournir des indications séparées de la position d'une interface de fluide (3) sur la longueur de la sonde.