Brevet FR2834071A1 — publié le 20030627

La présente invention concerne les sondes utilisées avec les capteurs radar de niveau de liquide. L'une des applications de la technologie radar consiste à détecter le niveau d'un liquide dans des récipients ou des réservoirs. Il a été proposé de monter un émetteur-récepteur radar classique dans le toit d'un réservoir, émettant des signaux vers le bas selon un cône relativement large et détectant et analysant les signaux réfléchis par la surface de liquide. Cependant, les réflexions parasites provenant des protubérances dans le réservoir produisent des faux échos qui interfèrent avec le fonctionnement de ces appareils. De plus, la perte de signal par dispersion et absorption est importante, nécessitant l'utilisation d'un émetteur-récepteur radar de relativement forte puissance. Pour pallier ce problème on a proposé d'utiliser un radar à onde guidée. On forme une sonde à partir d'une antenne antérieure allongée enfermée dans un guide d'onde qui l'entoure sous forme d'un tube allongé. L'antenne est placée à distance de la paroi intérieure du guide d'onde. En fonctionnement, cette sonde s'étend sur toute la profondeur du réservoir dans lequel le niveau du liquide doit être détecté. Un émetteur-récepteur radar est monté à l'extrémité supérieure de la sonde en communication avec l'antenne antérieure. Les signaux émis par l'émetteur-récepteur sont confinés dans le volume annulaire formé entre l'antenne et le guide d'onde. Ainsi, le signal reçu ne souffre pas d'une dispersion du signal ou de faux échos provenant de protubérances du réservoir. En fonctionnement, l'émetteur-récepteur radar émet une série de signaux impulsionnels, typiquement à 200 impulsions par seconde environ. Lorsque les impulsions rencontrent une discontinuité, comme un changement d'impédance dû à un changement de diélectrique, une réflexion se produit. Un changement d'impédance calculé est produit au sommet du capteur de niveau de liquide pour produire une impulsion de référence, ou réflexion de ligne de base. Une autre réflexion est produite à la surface du niveau de liquide que l'on mesure, qui est la réflexion du niveau primaire. Lorsque la réflexion du niveau primaire est détectée, on obtient la différence temporelle entre celle-ci et la réflexion de référence, permettant de calculer le niveau du liquide. Avec la sonde radar à onde guidée ci-dessus, l'antenne intérieure doit être maintenue substantiellement au centre, à l'intérieur du guide d'onde extérieur. Ceci améliore l'uniformité du signal émis. De plus, et en particulier dans le cas d'applications mobiles telle que les camions-citernes, l'antenne doit être supportée, pour résister aux chocs et aux vibrations. Ceci a été obtenu en insérant des croisillons de stabilisation à intervalles réguliers dans le volume annulaire. Ces croisillons viennent en contact à la fois avec l'antenne intérieure et le tube environnant, pour brider l'antenne intérieure à distance de la paroi intérieure du tube extérieur. On a parfois tenté de fixer ces croisillons par de l'adhésif. Cependant, le contact avec les agents chimiques et les fluctuations de température peuvent affaiblir l'adhésif, conduisant à des défauts très fréquents. De ce fait, les croisillons sont habituellement mis en place en les logeant dans une gorge ou en les insérant dans des trous qui ont été usinés dans l'antenne ou dans le guide d'onde environnant. Cependant, ces trous ou ces gorges usinés, et les croisillons eux-mêmes, produisent des faux échos qui tendent à annuler les avantages recherchés au départ. L'un des buts de la présente invention est d'apporter une amélioration à ce problème. Selon un premier aspect, la présente invention propose une sonde pour un capteur radar de niveau de liquide comprenant un guide d'onde allongé définissant un orifice central, et une antenne radar disposée dans l'orifice et s'étendant substantiellement sur toute la longueur de l'orifice ; l'antenne est maintenue en relation d'espacement par rapport au guide d'onde par une entretoise allongée positionnée entre le guide d'onde et l'antenne ; et des moyens de rétention retiennent l'entretoise dans la sonde, ces moyens de rétention ne présentant pas de discontinuité pour l'antenne ou le guide d'onde. L'absence de discontinuités telles que des trous ou des gorges dans l'antenne ou le guide d'onde élimine la possibilité que le fonctionnement de la sonde soit gêné par des faux échos produits par ces discontinuités. De préférence, les moyens de rétention comprennent l'appui de l'entretoise contre la paroi d'un récipient dans lequel la sonde est montée. Dans la plupart de cas, l'entretoise est configurée pour venir en butée contre la surface de fond d'un réservoir ou analogue. Ceci procure une rétention simple, mais efficace, de l'entretoise dans la sonde. En variante ou en complément, les moyens de rétention peuvent inclure un ajustement à emmanchement forcé entre l'entretoise et le guide d'onde ou l'antenne. Ceci vient s'opposer à la séparation de l'entretoise d'avec la sonde avant installation. En variante ou en complément, les moyens de rétention peuvent comprendre un adhésif. Ceci procure une résistance supplémentaire à l'encontre de la séparation de l'entretoise. De préférence, l'entretoise s'étend substantiellement sur toute la longueur de l'antenne. De cette manière, l'entretoise ne présente pas de surface d'extrémité qui réfléchirait les signaux se propageant vers le bas du guide d'onde. De préférence, l'entretoise entoure l'antenne intérieure sur substantiellement toute la longueur de l'entretoise. De préférence, l'entretoise comprend au moins un lobe longitudinal. Ce lobe sert à maintenir l'antenne intérieure en relation d'espacement avec le guide d'onde. De préférence, l'entretoise inclut trois lobes longitudinaux espacés de manière substantiellement équidistante. En fonctionnement, une entretoise ayant cette forme est efficace, tout en étant de structure simple. De préférence, l'entretoise est formée en un matériau présentant une faible constante diélectrique, telle qu'une matière plastique. L'utilisation d'un matériau à faible diélectrique minimise l'impact de l'entretoise en termes de diminution du niveau de signal à l'intérieur de la sonde. Les matières plastiques présentent une faible constante diélectrique et sont aisées à travailler. De plus, elles sont inertes à l'égard d'un très grand nombre de réactifs et sont donc appropriées à une utilisation dans des environnements chimiques dangereux. On va maintenant décrire en détail un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un capteur de niveau de liquide mettant en oeuvre un mode de réalisation d'une sonde selon la présente invention. La figure 2 est une coupe de la sonde de la figure 1 selon la ligne A-A. Sur les figures 1 et 2, on a illustré un capteur de niveau de liquide 10 comprenant une sonde 12 avec un émetteur-récepteur radar 14 monté à l'une de ses extrémités. La sonde comprend un guide d'onde 16 définis- sant un orifice central. Une antenne 18 est située dans l'orifice et maintenue en relation d'espacement par rapport au guide d'onde par une entretoise allongée 20 (voir figure 2). L'antenne 18 et le guide d'onde 16 sont métalliques afin de faire fonction d'émetteur. L'entretoise 20 est réalisée en un matériau à faible constante diélectrique, telle qu'une matière plastique, et elle est formée par extrusion. Le PTFE, le nylon et le polyéthylène sont des plastiques appropriés. Ces plastiques sont largement inertes et conviennent très bien à des environnements chimiques hostiles. L'entretoise comprend trois lobes longitudinaux espacés de manière équidistante 21 qui viennent en appui sur la paroi intérieure du guide d'onde. Les lobes se rencontrent aux points 23 qui viennent en appui contre l'antenne intérieure. Le profil en coupe de l'entretoise 20 n'est donné que pour illustrer un mode de réalisation possible de l'invention. Une entretoise de profil quelconque servant à maintenir le guide d'onde et l'antenne en relation d'espacement conviendrait. L'extrémité inférieure du guide d'onde est ouverte afin de permettre au fluide de s'écouler vers l'intérieur. Dans un capteur assemblé, il est prévu à l'extrémité supérieure des trous d'évent pour assurer une égalisation des niveaux de fluide à l'intérieur et à l'extérieur du capteur. L'entretoise est dimensionnée pour présenter un ajustement avec emmanchement à l'intérieur de la sonde 12, et elle est simplement insérée dans l'extrémité ouverte inférieure du guide d'onde 16. En fonctionnement, l'entretoise peut devenir lâche et tendre à glisser vers le bas de la sonde. Cependant, lorsqu'elle est montée dans un réservoir, l'entretoise vient en appui contre la surface de fond du réservoir, retenant ainsi l'entretoise dans la sonde 12. Éventuellement, on peut utiliser un adhésif pour maintenir l'entretoise. Ici encore, si la liaison adhésive se détériore en cours de fonctionnement, l'entretoise est retenue en venant en butée sur la surface de fond du réservoir dans lequel elle est montée. Une remarque importante tient au fait qu'aucun usinage de l'antenne ou du guide d'onde n'est requis pour former des gorges, des trous ou analogues pour maintenir l'entretoise. Ces gorges ou trous dans l'antenne ou dans le guide d'onde peuvent donner lieu à des signaux d'écho indésira- bles qui perturbent le fonctionnement du capteur de niveau de liquide. L'entretoise 20 s'étend substantiellement sur toute la longueur de l'antenne 18. De cette manière, l'entretoise ne présente pas aux ondes émises de surface d'extrémité qui puisse produire une réflexion. REVENDICATIONS 1. Une sonde pour un capteur radar de niveau de liquide, comprenant : - un guide d'onde allongé (16) définissant un orifice central, - une antenne radar (18) disposée dans l'orifice et s'étendant substan- tiellement sur toute la longueur de l'orifice, sonde caractérisée en ce que : - l'antenne est maintenue en relation d'espacement par rapport au gui- de d'onde par une entretoise allongée (20) positionnée entre le guide d'onde et l'antenne ; et - des moyens de rétention retiennent l'entretoise dans la sonde, ces moyens de rétention ne présentant pas de discontinuité pour l'antenne ou le guide d'onde. 2. Une sonde selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de rétention comprennent l'appui de l'entretoise contre la paroi d'un récipient dans lequel la sonde est montée. 3. Une sonde selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle les moyens de rétention comprennent un ajustement à emmanchement forcé entre l'entretoise et le guide d'onde ou l'antenne. 4. Une sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de rétention comprennent un adhésif. 5. Une sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'entretoise s'étend substantiellement sur toute la longueur de l'antenne. 6. Une sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'entretoise entoure l'antenne intérieure sur substantiellement toute la longueur de l'entretoise. 7. Une sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'entretoise comprend au moins un lobe longitudinal (21). 8. Une sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'entretoise comprend trois lobes longitudinaux (21) espacés de manière substantiellement équidistante. 9. Une sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'entretoise est formée à partir d'un matériau à faible constante diélectrique, tel qu'une matière plastique.