Brevet FR2825153A1 — publié le 20021129

La présente invention concerne une sonde de mesure de l'humidité d'un sol, notamment du type restant à demeure pendant une période donnée dans celui-ci, afin de délivrer les mesures effectuées de façon continue ou périodique. On connaît deux types principaux de sondes de mesure de l'humidité des sols, à savoir d'une part les sondes de type dit"TDR"et d'autre part les sondes de type à électrodes capacitives. Les sondes TDR sont essentiellement formées d'une électrode en forme de fourche, qui est enfoncée dans le sol, et qui émet, dans celui-ci, une onde de très haute fréquence dont on mesure la variation de fréquence après réflexion, cette variation de fréquence étant proportionnelle à la quantité d'eau contenue dans le sol. En mettant en place la sonde et en effectuant des mesures à intervalles de temps périodiques on peut suivre l'évolution dans le temps de l'humidité du sol. Les sondes capacitives quant à elles sont disposées dans un trou préalablement foré dans le sol et restent à demeure, en position dans celui-ci, tout au long d'une période au cours de laquelle on effectue une série de mesures. Elles sont réunies à des moyens de lecture et d'enregistrement disposés en surface, ce qui permet de réaliser facilement et de façon automatique des mesures continues ou périodiques. Ces sondes font également appel à une émission d'une onde haute fréquence, cette dernière étant toutefois inférieure à celle utilisée par les dispositifs précédents. Ainsi qu'il en était précédemment, on mesure également la variation de fréquence, cette variation étant proportionnelle à la quantité d'eau contenue dans le sol à la profondeur des électrodes. Ces deux systèmes présentent de notables inconvénients. En effet les sondes de type TDR nécessitent l'intervention d'un spécialiste à chaque fois que l'on souhaite réaliser une mesure, si bien que celle-ci ne peut se faire de façon continue et, dans les sondes de type capacitif, les mesures se font de façon ponctuelle, c'est-à-dire à une profondeur déterminée, si bien que pour pouvoir disposer de plusieurs points de mesure on est contraint de mettre en place un nombre de sondes correspondant. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une sonde de mesure de type permanent, c'est-à-dire une sonde en mesure de rester opérationnelle à demeure dans le sol, cette sonde permettant de plus d'assurer une mesure simultanée à différents niveaux de profondeur. La présente invention a ainsi pour objet une sonde de mesure de l'humidité des sols, du type comportant une série de modules qui sont disposés bout à bout et qui comportent des éléments actifs constitués d'électrodes séparées par un élément isolant, caractérisée en ce que chacun des modules est lié à chacun des modules qui lui sont adjacents par une liaison sensiblement rigide et étanche qui est traversée par un conduit de communication établissant une liaison entre le premier et le dernier module. Les modules auront préférentiellement une forme globale cylindrique et le module disposé le plus en aval aura une forme globale tronconique de façon à favoriser sa mise en place dans un trou de forage, et son bon contact avec le sol. Les électrodes et les éléments d'isolation qui leur sont associés seront notamment de forme annulaire et les liaisons des modules pourront être constituées par les cellules de mesure, l'une des électrodes étant disposée en extrémité aval d'un module et l'autre électrode qui lui est associée étant disposée en extrémité amont du module adjacent. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale partielle d'une sonde de mesure suivant l'invention disposée dans un trou de forage. La figure 2 est une vue de détail, en coupe axiale partielle, d'une partie d'un module constitutif de la sonde de mesure représentée sur la figure 1. La figure 3 est une vue de détail en coupe axiale partielle de l'extrémité du module aval de la sonde de mesure représentée sur les figures 1 et 2. La figure 4 est une vue schématique en coupe axiale partielle d'une variante de mise en oeuvre d'une sonde de mesure suivant l'invention disposée dans un trou de forage. On a ainsi représenté sur la figure 1 un sol 1 dont on souhaite contrôler la distribution de la teneur en eau suivant son axe vertical yy'. Ce sol a été creusé d'un forage 2 a l'intérieur duquel on a disposé une sonde 3 suivant l'invention. Cette sonde 3 est constituée d'une série de six modules 5 qui sont disposés en série les uns à la suite des autres. La sonde 3 comporte ainsi un module de tête ou amont 5a, quatre modules standards 5 et un module terminal ou aval 5b. Ainsi que représenté en détail sur la figure 2, chaque module 5 est constitué d'un tube cylindrique 7 qui reçoit à chacune de ses extrémités une cellule 9 qui assure une première fonction de mesure et une seconde fonction de jonction entre deux modules adjacents 5. La cellule de mesure 9 est constituée de deux électrodes conductrices 10 entre lesquelles est disposé un élément isolant 11. Ces trois éléments sont solidarisés entre eux par quatre broches 13 qui les traversent et qui sont réalisées en un matériau non conducteur du courant électrique et légèrement déformable en traction, tel que par exemple du nylon . Suivant le présent mode de réalisation, chaque électrode 10 comprend une partie annulaire 10a de même diamètre externe que le tube 7 et une partie 10b de plus petit diamètre qui forme manchon et qui vient s'encastrer dans celui-ci. La surface cylindrique de cette partie 10b comporte une rainure circulaire recevant un joint torique 12 qui assure l'étanchéité entre l'électrode 10 et le tube 7. De même la face annulaire de chaque électrode 10 qui est destinée à venir en contact avec l'élément isolant 11 est creusée d'une rainure circulaire recevant un joint torique 14 qui assure l'étanchéité entre ces éléments. On assure ainsi une étanchéité entre les différents modules 5 et leurs cellules de mesure respectives 9. Aussi bien les électrodes 10 que les éléments isolants 11 sont creusés d'un évidemment central, respectivement 16,18, si bien qu'il existe un passage qui s'étend au travers de l'ensemble des modules 5, du module de tête 5a au module aval 5b. Ce passage permet la mise en place d'une ligne de communication 19, telle que par exemple une ligne de bus, permettant d'assurer une communication (non représentée sur le dessin) de chacune des cellules de mesure 9 avec des moyens d'émission/réception 20 disposés en surface. Chacun des modules 5 comporte un circuit électronique 21 qui confère à chacun des modules sa spécificité et qui est relié aux moyens d'émission/réception 20 par la ligne de communication 19. Ce circuit peut ainsi comprendre des moyens de mesure de l'humidité et/ou de la température du sol 1, des moyens d'adressage du module considéré et des moyens de conversion des signaux mesurés permettant leur acheminement vers les moyens d'émission/réception 20. L'invention est particulièrement intéressante en ce qu'elle permet de constituer facilement une sonde spécifique d'une configuration de sol donnée permettant de réaliser des mesures à des successions de profondeurs quelconques, dans la mesure où les modules 5 peuvent avoir des longueurs 11,12, 13... ln différentes, ainsi que représenté sur les figures 1 et 4, en fonction de la distribution verticale des différentes configuration du sol 1. Suivant l'invention il est également intéressant que les jonctions réunissant entre eux les modules 5 possèdent un certain degré de souplesse de façon à conférer à la sonde une meilleure adaptabilité d'une part à la forme du forage, qui n'est généralement pas rigoureusement rectiligne, et d'autre part aux éventuels mouvements du sol. Il en est ainsi du mode de mise en oeuvre représenté sur les figures 1 et 2, dans lequel les broches 13 qui assurent la liaison des éléments constitutifs de la cellule de mesure 9 sont constituées de nylon , si bien que leur capacité d'allongement, autorise une légère déformation de la jonction. Par ailleurs, ainsi que représenté sur la figure 4, les cellules de mesure 9 peuvent ne pas être disposées dans la zone de jonction de deux modules 5 mais par exemple au milieu ou en un autre endroit du corps de ces modules. Le module aval 5b diffère des modules 5 en ce que son extrémité est constituée d'une électrode 10'en forme de cône et l'électrode 10" qui lui est associée, ainsi que l'élément isolant 11'disposé entre les deux sont en forme de tronc de cône. L'étanchéité peut être assurée notamment par des moyens de collage ou de scellement. REVENDICATIONS 1.-Sonde de mesure de l'humidité des sols (1) du type comportant une série de modules (5) qui sont disposés bout à bout et qui comportent des cellules de mesure (9) constituées d'électrodes conductrices (10, 10', 10") séparées par un élément isolant (11, 11'), caractérisée en ce que chacun des modules (5) est lié à chacun des modules qui lui est adjacent par une liaison (9) sensiblement rigide et étanche qui est traversée par un conduit établissant une communication entre le premier et le dernier module. 2.-Sonde suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les liaisons des modules (5) sont constitués par les cellules de mesure (9). 3.-Sonde de mesure suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les cellules de mesure (9) sont constituées par deux éléments conducteurs (10, 10', 10''), ou électrodes, de forme globale annulaire, séparés par un élément isolant (11) également annulaire. 4.-Sonde suivant la revendication 3 caractérisée en ce que l'une des électrodes (10) est disposée en extrémité aval d'un module (5) et l'autre électrode (10) qui lui est associée est disposée en extrémité amont du module adjacent. 5.-Sonde suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les modules (5) ont une forme globale cylindrique. 6.-Sonde suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le module (5b) disposé le plus en aval est de forme globale tronconique. 7.-Sonde suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les cellules de mesure (9) sont disposées dans le corps du module (5). 8.-Sonde suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les modules (5) sont reliés entre eux par une ligne de communication (19) disposée dans le conduit de communication. 9.-Sonde suivant la revendication 8 caractérisée en ce que la ligne de communication (19) est du type bus. 10.-Sonde suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ses modules constitutifs (5) ont des longueurs (11,12, 13,14) différentes.