Brevet FR2922022A1 — publié le 20090410

DISPOSITIF DE MESURE DU TAUX D'HUMIDITE DANS UN PRODUIT La présente invention est relative à un dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, et au procédé de mesure du taux d'humidité que ledit dispositif permet de mettre en oeuvre. Les contrôles de plus en plus stricts des conditions de vente et de conservation des fruits séchés, notamment des pruneaux, ont conduit à généraliser les mesures du taux d'humidité desdits produits destinés à l'alimentation. Par exemple, pour les pruneaux d'Agen, lesdites conditions de vente et de conservation ont conduit à normaliser les taux d'humidité : inférieur à 21% pour la conservation et inférieur à 35% pour la vente et la consommation. Cette normalisation des taux d'humidité tend aussi à se généraliser aux autres fruits séchés : figues, abricots, pommes, poires, ainsi qu'à d'autres produits alimentaires. Tous ces besoins de contrôle ou de vérification d'un ou plusieurs taux d'humidité 15 d'un produit ont conduit au développement de différents dispositifs ou procédés de mesure du taux d'humidité dans des produits alimentaires. Ainsi, un premier procédé de contrôle du taux d'humidité, présenté dans la demande de brevet française publiée sous le numéro FR-2.876.186, utilise une technique de mesure dite � inter électrodes � dont les étapes consistent à : 20 -disposer une partie d'un produit alimentaire entre au moins deux électrodes, - générer une différence de potentiel entre lesdites électrodes, ledit produit étant modélisé par un circuit électrique de type RC parallèle, - mesurer au moins une grandeur électrique dudit circuit électrique RC, - déterminer le taux d'humidité à contrôler en corrélant, notamment à l'aide d'abaques, la valeur de ladite grandeur électrique mesurée avec des valeurs obtenues par étalonnage. Ce procédé de mesure � inter électrodes � de l'art antérieur n' apporte pas une précision suffisante en regard des exigences des nouvelles normes imposant des taux d'humidité maximum pour certains produits alimentaires. De plus, ce procédé � inter électrodes � possède l'inconvénient d'être un procédé de mesure destructif, les deux électrodes étant piquées dans le produit 10 alimentaire à contrôler. Afin d'améliorer la précision de la mesure du taux d'humidité, certains procédés de l'art antérieur utilisent des techniques micro-ondes. Ainsi, le document WO-1991/012518 décrit un procédé de mesure du taux d'humidité utilisant une technique micro-ondes dite � par cavité résonante � 15 permettant de mesurer la permittivité complexe d'un échantillon de produit à contrôler, la permittivité d'un milieu contenant de l'eau dépendant de la fraction volumique d'eau dans ledit milieu. Bien que plus fiable et plus précis que le procédé de mesure � inter électrodes �, le procédé de mesure � par cavité résonante � nécessite toutefois le 20 prélèvement d'un échantillon de produit afin de pouvoir le disposer dans le résonateur, ledit résonateur se présentant sous la forme d'une enceinte, notamment cylindrique, et l'échantillon étant maintenu dans le champ de dispersion de l'onde électromagnétique à l'intérieur dudit résonateur par un porte échantillon, notamment un tube en matériau diélectrique. 25 De plus, le contrôle du taux d'humidité mené avec ce procédé de mesure � à cavité résonante � nécessite plusieurs manipulations : prélèvement d'un échantillon de produit de taille limitée, introduction et retrait de l'échantillon dans le résonateur. En conclusion, un procédé de mesure � par cavité résonante �, tel que celui présenté dans ce document WO-1991/012518, permet une mesure du taux d'humidité sans contact avec le produit à contrôler, cependant, dans l'optique d'une application industrielle, ce type de procédé est relativement contraignant : le porte échantillon et l'enceinte formée par le résonateur limitent les dimensions maximales de l'échantillon, ladite limitation peut de plus conduire à un contrôle destructif, et le nombre de manipulations à effectuer ne peut convenir à des besoins industriels. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif et un procédé de mesure du taux d'humidité dans un produit permettant un contrôle précis, fiable et non destructif, et ne nécessitant pas une disposition ou un passage dudit produit à contrôler dans une quelconque enceinte afin de faciliter l'utilisation dudit dispositif dans une application industrielle. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, ledit dispositif de mesure comprenant au moins un module de mesure par réflexion d'ondes électromagnétiques et des moyens de traitement des mesures effectuées par ledit module de mesure, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une sonde à effet de bout adaptée pour être mise en contact avec ledit produit afin de mesurer la réflexion d'ondes sur ledit produit. La mesure d'un coefficient de réflexion d'une onde sur un produit à l'aide d'une sonde à effet de bout pouvant s'effectuer simplement par une mise en contact de ladite sonde avec ledit produit, le dispositif et le procédé de mesure selon l'invention autorisent donc bien un contrôle non destructif, rapide et aisé à mettre en oeuvre, et applicable industriellement d'un produit. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation sous forme de diagramme d'un dispositif de mesure du taux d'humidité selon l'invention, - la figure 2 est une représentation en élévation d'un dispositif de mesure du taux d'humidité selon l'invention, et, - la figure 3 est un graphique de comparaison entre des mesures du taux d'humidité effectuées avec un dispositif de l'art antérieur, un dispositif de référence et un dispositif selon l'invention. Sur ladite figure 1, on a représenté schématiquement un dispositif de mesure du taux d'humidité selon l'invention. Ledit dispositif de mesure est particulièrement conçu pour faciliter et améliorer la précision de la mesure du taux d'humidité dans des produits alimentaires, notamment dans des fruits séchés tels les pruneaux par exemple. Cependant, le dispositif selon l'invention peut aussi être utilisé pour la mesure du taux d'humidité dans une biomasse, issue de déchets ou de résidus de l'agriculture ou de la sylviculture, tels des tourteaux végétaux ou de la sciure, ou plus généralement dans un produit pulvérulent, comme par exemple du sable. A cet effet, ce dispositif de mesure comprend au moins une sonde 10 à effet de bout, au moins un module de mesure 12 par réflexion d'ondes électromagnétiques et des moyens de traitement 14 des mesures ainsi effectuées. Avantageusement, et comme illustré sur la figure 2, le module de mesure 12 et les moyens de traitement 14 sont intégrés et protégés dans un boîtier 16, d'environ 10 centimètres sur 20 pour donner un ordre d'idées, ledit boîtier 16 permettant un transport aisé du dispositif de mesure. Le module de mesure 12 par réflexion d'ondes électromagnétiques, couramment dénommé réflectomètre, comprend un générateur d'ondes électromagnétiques 18. Ce générateur d'ondes 18 peut être de type ORb, c'est-à-dire un oscillateur à résonateur électrique, ou bien de type OCT, c'est-à-dire un oscillateur à contrôle de tension. De préférence, les ondes électromagnétiques émises par ledit générateur ont une fréquence variant entre 1 et 10 GHz, soit dans la gamme de fréquences des micro-ondes. La sonde 10 à effet de bout selon l'invention se présente sous la forme d'un guide d'onde coaxial et elle est connectée au module de mesure 12 par des moyens de connexion 20 amovibles afin de permettre son remplacement lorsqu'elle est endommagée. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de mesure selon l'invention, la sonde 10 est constituée d'un câble coaxial semi-rigide standard de 2 à 3 millimètres de diamètre, d'une longueur se situant entre 5 et 10 cm et raccordé au module de mesure 12 grâce à des moyens de connexion 20 de type SMA. Lesdits moyens de connexion 20 de type SMA comprennent au moins un connecteur SMA soudé audit câble coaxial formant la sonde ainsi qu'au moins une embase SMA reliée au module de mesure 12. L'intérêt de l'utilisation d'une sonde 10 à effet de bout réside dans la simplicité de la mesure en ligne ouverte qu'elle permet. Ainsi, dans une première étape, il suffit de mettre l'extrémité d'une ligne coaxiale en contact avec le produit à étudier, sans aucune contrainte sur les formes ou les dimensions du produit à contrôler. Et, dans une deuxième étape, il suffit de mesurer le coefficient de réflexion à l'extrémité de ladite sonde en utilisant un schéma électrique équivalent de ladite sonde de manière à pouvoir en déduire par différentes relations le taux d'humidité du milieu en contact avec la sonde. Le fait de mettre ladite sonde 10 en contact avec le produit à contrôler ne l'endommageant pas, ladite sonde 10, et donc le dispositif de mesure selon l'invention, permet la réalisation d'un contrôle du taux d'humidité non destructif. Afin de réaliser ladite mesure par réflexion d'ondes, le module de mesure 12 du dispositif de mesure selon l'invention comprend aussi un circulateur 22 à trois voies et des moyens de détection 24 fournissant en sortie dudit module 12 une grandeur électrique proportionnelle à la puissance de l'onde électromagnétique réfléchie par le produit à contrôler. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de détection 24 de la puissance de l'onde réfléchie comprennent un détecteur Schottky fournissant en sortie une tension continue proportionnelle à la puissance de l'onde qu'il reçoit en entrée. Plus précisément, le générateur d'ondes 18, les moyens de connexion 20 de la sonde à effet de bout, et les moyens de détection 24 sont reliés au circulateur 10 suivant cet ordre et selon le sens de giration. De cette manière, l'onde transmise par le générateur d'ondes 18 ne peut sortir que par la sonde 10, et l'onde réfléchie en bout de la ligne coaxiale formée par la sonde 10 ne peut sortir que par la voie du circulateur 22 reliée aux moyens de détection 24. 15 Ensuite, la sortie des moyens de détection 24 est reliée aux moyens de traitement 14 afin de leur transmettre ladite grandeur électrique proportionnelle à la puissance de l'onde reçue par lesdits moyens de détection. Selon un agencement connu de l'homme du métier, les différents éléments composant le module de mesure 12 , dont le générateur d'ondes 18, 20 le circulateur 22 et les moyens de détection 24, se présentent sous la forme d'un circuit imprimé comprenant différents composants montés en surface d'une plaque support, notamment réalisée en FR4. Les différents composants et le schéma électrique du circuit imprimé dudit module de mesure 12 ne sont pas plus détaillés car faisant partie d'un savoir- 25 faire appartenant à l'homme du métier et pouvant faire l'ob jet de nombreuses variantes selon les choix et les évolutions susceptibles d'être apportés par les différents fabricants desdits composants. Les moyens de traitement 14 du dispositif de mesure selon l'invention comprennent un convertisseur 26 analogique/digital, un microprocesseur 28 et des moyens de mémorisation 30. Ledit convertisseur 26 est relié à la sortie des moyens de détection 24 du module de mesure 12 de manière à recevoir la grandeur électrique proportionnelle à la puissance de l'onde réfléchie et à la convertir en un signal adapté pour être traité par le microprocesseur 28. Le microprocesseur 28 peut calculer le taux d'humidité du produit en contact avec la sonde 10 grâce à différentes relations mathématiques et ensuite, grâce aux moyens de mémorisation 30, mémoriser lesdites valeurs calculées. De la même manière que le module de mesure 12, les moyens de traitement 14 se présentent sous la forme d'un circuit imprimé comprenant différents composants montés en surface d'une plaque support, et les différents composants et le schéma électrique du circuit imprimé desdits moyens de traitement 14 ne sont pas plus détaillés car faisant partie d'un savoir-faire appartenant à l'homme du métier et pouvant faire l'objet de nombreuses variantes selon les choix et les évolutions susceptibles d'être apportés par les différents fabricants desdits composants. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de mesure selon l'invention comprend des moyens d'affichage 32, tel un afficheur LCD ou même un écran, reliés aux moyens de traitement 14 afin d'indiquer instantanément à l'utilisateur la valeur du taux d'humidité estimée par lesdits moyens de traitement 14. Toujours dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de mesure selon l'invention comprend une interface 34, notamment reliée aux moyens de traitement 14 et au module de mesure 12, permettant à l'utilisateur d'interagir avec ledit dispositif de mesure, comme par exemple : allumer/éteindre ledit dispositif, déclencher, mettre en mémoire ou supprimer une mesure. Le dispositif de mesure selon l'invention peut aussi comprendre des moyens de communication 36, notamment avec un ordinateur, sous forme d'un port USB, d'une liaison sans fil par ondes radio, infrarouge, ou autre. Ces moyens de communication 36 permettent à l'utilisateur d'assurer une traçabilité des différents lots de produits testés, ou bien d'effectuer une configuration ou une mise à jour du dispositif de mesure, et notamment des paramètres de calcul et d'étalonnage des moyens de traitement 14. Enfin, le dispositif de mesure selon l'invention comprend des moyens de stockage 38 d'énergie électrique, sous la forme d'un accumulateur par exemple, afin d'alimenter les différents composants dudit dispositif, dont notamment le module de mesure 12, les moyens de traitement 14, les moyens d'affichage 32. La conception, notamment le poids et les dimensions, et le choix des différents composants du dispositif de mesure sont adaptés de manière à permettre audit dispositif de mesure d'être portable entre différents postes de contrôle ou même entre différents lieux de production, de stockage ou de vente de produits séchés. Ceci afin de favoriser une application industrielle dudit dispositif de mesure. La figure 2 donne d'ailleurs un exemple de réalisation d'un boîtier 16 du dispositif de mesure selon l'invention. Ce boîtier, d'environ 20 centimètres de haut, est adapté pour être manipulé aisément tout en laissant visibles et accessibles les moyens d'affichage 32 et l'interface 34. Un procédé de mise en oeuvre d'une mesure du taux d'humidité avec un dispositif de mesure selon l'invention va maintenant être décrit dans une application particulière : la mesure du taux d'humidité dans des pruneaux. Cette application est prise en tant qu'exemple et n'est aucunement limitative des possibilités du dispositif de mesure qui peut être configuré et voire adapté à la mesure d'autres fruits séchés et même d'autres produits, matériaux, terrains... La première étape du procédé de mesure d'un lot de pruneaux consiste à effectuer une ou plusieurs mesures de référence afin d'étalonner le dispositif de mesure. Ainsi, durant cet étalonnage, la sonde du dispositif de mesure est placée dans l'air, et la ou lesdites mesures de référence sont mises en mémoire. Ensuite, dans une deuxième étape, un nombre suffisant de pruneaux pour constituer un échantillon représentatif est prélevé dans le lot de pruneaux à tester et une mesure du taux d'humidité de chaque pruneau de l'échantillon est effectuée puis mémorisée. Dans une troisième étape, et suivant la configuration et les composants du dispositif de mesure, et notamment la programmation des moyens de traitement, les moyens d'affichage du dispositif de mesure selon l'invention peuvent indiquer à l'utilisateur une valeur moyenne ainsi que la dispersion du taux d'humidité dans le lot de pruneaux contrôlés. A titre de comparaison, la figure 3 présente un graphique sur lequel apparaissent des mesures du taux d'humidité effectuées dans des lots de pruneaux pour différentes durées de séchage et avec différents dispositifs de mesure. La courbe 1 correspond à des mesures d'humidité effectuées avec un dispositif de l'art antérieur, la courbe 2 correspond à des mesures d'humidité effectuées avec un dispositif de référence, non adapté à une application industrielle car réalisé à l'aide d'une étuve sous vide, et la courbe 3 correspond aux mesures effectuées avec le dispositif de mesure selon l'invention. On constate que le dispositif de mesure selon l'invention permet de se rapprocher plus des mesures effectuées avec le dispositif de référence que le dispositif de l'art antérieur. De plus, le dispositif selon l'invention autorise des mesures du taux d'humidité entre 10 et 50 %, les mesures dudit dispositif se situant entre 10 et 40 % présentant une très faible dispersion par rapport aux mesures effectuées avec le dispositif de référence. L'invention couvre bien entendu toutes les applications et toutes les variantes pouvant être imaginées à partir du dispositif et du procédé de mesure du taux 5 d'humidité dans un produit tels qu'ils viennent d'être décrits. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, comprenant au moins un module de mesure (12) par réflexion d'ondes électromagnétiques et des moyens de traitement (14) des mesures effectuées par ledit module de mesure (12), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une sonde (10) à effet de bout adaptée pour être mise en contact avec ledit produit afin de mesurer la réflexion d'ondes sur ledit produit. 2. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de mesure (12) comprend un générateur d'ondes (18) dont la fréquence des ondes générées varie entre 1 et 10 GHz. 3. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de traitement (14) comprennent des moyens de mémorisation afin de permettre un étalonnage dudit dispositif, un suivi ou différents calculs à partir de plusieurs mesures mémorisées. 4. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sonde (10) à effet de bout se présente sous la forme d'un câble coaxial. 5. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sonde (10) à effet de bout est connectée au module de mesure (12) par des moyens de connexion (20) amovibles afin de permettre son remplacement lorsqu'elle est endommagée. 6. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le module de mesure (12) comprend un circulateur (22) à trois voies et des moyens de détection (24) fournissant en sortie dudit module (12) une grandeur électrique proportionnelle à la puissance de l'onde électromagnétique réfléchie par le produit à contrôler. 7. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage (32) afin d'indiquer instantanément à l'utilisateur la valeur du taux d'humidité mesuré. 8. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une interface (34) permettant à l'utilisateur d'interagir avec ledit dispositif de mesure. 9. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de communication (36) sous forme d'un port USB, d'une liaison sans fil par ondes radio, infrarouge, ou autre. 10. Dispositif de mesure du taux d'humidité dans un produit, notamment dans un fruit séché, une biomasse, ou un produit pulvérulent, selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que sa conception, notamment le poids et les dimensions, et le choix de ses différents composants sont adaptés de manière à permettre audit dispositif de mesure d'être portable.