Brevet FR2981151A1 — publié le 20130412

DISPOSITIF PORTABLE POUR LA DETECTION DE FUITES Domaine technique : La présente invention concerne un dispositif portable pour la détection de fuites comportant au moins un capteur à ultrasons agencé pour détecter une fuite et associé à des moyens de traitement du bruit, ce dispositif comportant en outre au moins un appareil de prises de vues agencé pour visualiser une image de la zone où ladite fuite est détectée. Technique antérieure : La recherche de fuites sur les réseaux industriels sous pression, en général les réseaux d'air comprimé ou tout autre fluide gazeux, est réalisée en majorité avec des détecteurs acoustiques utilisant des capteurs à ultrasons. Les turbulences générées dans l'atmosphère par les fuites provoquent des sons aigus, inaudibles pour l'homme, dont la fréquence est supérieure à 20.000 Hz, entrant dans la gamme des ultrasons. Ces détecteurs apportent une lecture de la valeur globale du bruit engendré par la fuite mesurée et exprimée généralement en dB ainsi qu'une écoute sonore du signal reçu par le capteur au moyen d'un casque audio porté par l'opérateur via un démodulateur qui transforme le signal sonore inaudible en un signal en basse fréquence audible pour l'homme. Pour atteindre une meilleure efficacité dans la recherche de fuites et la rendre plus conviviale, plus rapide, plus simple et accessible à tous, on cherche à visualiser la fuite, c'est à dire à représenter en temps réel l'image de la zone contrôlée par le capteur à ultrasons pour montrer où se situe la fuite et faciliter sa détection ainsi que les opérations de maintenance, de traçabilité, d'archivage, etc. La publication JP 2006-098271 propose d'ajouter audit détecteur à ultrasons un appareil de prises de vues pour prendre une image de la zone contrôlée et la superposer au spectre de l'onde ultrasonore. Néanmoins, cette publication ne décrit pas de moyens permettant d'imager ce spectre. Par ailleurs, le détecteur décrit comporte un capteur à ultrasons disposé à l'avant d'une parabole. La technique de la parabole permet de capter des ondes ultrasonores émises à grande distance afin de les renvoyer en direction du capteur à ultrasons situé à l'avant de la parabole, donc par réflexion. Elle n'est pas adaptée à la détection de fuites à courte distance dans un champ proche ou moyen, inférieur à 5 mètres environ, comme dans la présente invention, dans laquelle l'onde ultrasonore arrive directement sur le capteur à ultrasons. Exposé de l'invention : La présente invention vise à proposer un dispositif portable adapté à la détection de fuites dans un champ proche ou moyen et permettant de visualiser en temps réel une image de la zone contrôlée avec une représentation de la fuite détectée et de son intensité. Dans ce but, l'invention concerne un dispositif portable pour la détection de fuites du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que ledit capteur à ultrasons est disposé à la sortie d'un cône de concentration des ondes ultrasonores, en ce que ledit appareil de prise de vues est disposé à l'entrée dudit cône de concentration et aligné dans l'axe dudit capteur à ultrasons, et en ce que ledit dispositif comporte un module de codage du bruit et de superposition d'images agencé pour transformer l'intensité du bruit généré par ladite fuite en une image codée superposée à ladite image visualisée de ladite zone contrôlée. Dans une forme de réalisation préférée, ledit dispositif comporte un boîtier porté par une poignée, ce boîtier comportant en face avant au moins ledit cône de concentration définissant un axe central sur lequel sont montés et alignés ledit capteur à ultrasons et ledit appareil de prise de vues, et en face arrière au moins un écran d'affichage. Le boîtier comporte avantageusement au moins un module de gestion comportant au moins un processeur central agencé pour d'une part centraliser et traiter les données issues du capteur à ultrasons et de l'appareil de prise de vues, et d'autre part alimenter ledit module de codage du bruit et de superposition d'images agencé pour communiquer avec ledit écran d'affichage. Le module de gestion peut comporter une carte mémoire agencée pour stocker les images obtenues issues de la superposition de l'image visualisée et de l'image codée. Le dispositif portable peut également comporter au moins une source de lumière montée sur ledit boîtier et agencée pour éclairer la zone visualisée par ledit appareil de prise de vues. Dans la forme de réalisation préférée, le module de codage du bruit et de superposition d'images comporte au moins un calculateur agencé pour transformer l'intensité de l'onde ultrasonore produite par la fuite en un bargraphe représentatif de l'intensité du bruit et intégré dans ladite image codée. Le bargraphe peut comporter au moins un curseur agencé pour se déplacer sur une échelle graduée, qui peut être une échelle de couleurs passant du clair au foncé avec l'augmentation de l'intensité du bruit. Le calculateur est avantageusement agencé pour ajouter dans ladite image codée un repère géographique superposé à ladite image visualisée de la zone contrôlée de manière à faciliter le repérage de l'endroit de la fuite par l'opérateur. Ce repère géographique peut comporter au moins une croix superposée à ladite image visualisée et complétée d'une cible centrée sur ladite croix pour matérialiser l'endroit précis de la fuite. Description sommaire des dessins : La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble de côté du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en bout du capteur à ultrasons du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est un schéma bloc du module de gestion électronique du dispositif selon l'invention, et - les figures 4A et 4B sont deux exemples d'images obtenues avec le dispositif selon l'invention, dans lesquelles respectivement le dispositif n'est pas orienté dans la direction de la fuite et est orienté dans la direction de la fuite. Illustrations de l'invention et meilleure manière de la réaliser : En référence à la figure 1, le dispositif portable 10 pour la détection de fuites selon l'invention comporte un boîtier 11 porté par une poignée 12 pouvant renfermer une ou plusieurs batteries 13 notamment rechargeables pour alimenter les équipements et les circuits électroniques dudit dispositif. Ce dispositif comporte notamment un capteur à ultrasons 20 disposé en face avant du boîtier 11, associé à des moyens de traitement du bruit décrits plus loin, et connecté par l'intermédiaire d'une prise 22 de type «jack » ou similaire à un casque audio 23 (cf fig. 3) de préférence amovible et à volume variable. Ce capteur à ultrasons 20 est par exemple constitué d'un capteur haute définition du type 40kHz. Sa sensibilité peut être réglable en fonction du bruit ambiant et de l'importance de la fuite détectée, selon un gain de 0 à plus de 90dB par exemple. Il est disposé au fond ou à la sortie d'un cône de concentration 21 monté sur la face avant du boîtier 11 et agencé pour concentrer, amplifier et diriger les ondes ultrasoniques en direction du capteur à ultrasons 20. A l'avant ou à l'entrée du cône de concentration 21 est prévu un appareil de prise de vues 30 fixé par un support 31. Il s'agit d'un mini appareil de photographies de type « Bullet » ou similaire, situé dans l'axe A correspondant à l'axe de révolution du cône de concentration 21 et dans la même direction que le capteur à ultrasons 20. La figure 2 montre l'alignement de l'appareil de prise de vues 30 avec le capteur à ultrasons 20 dans l'axe A du cône de concentration 21. Ce dispositif portable 10 comporte un écran d'affichage 40 de type LCD, de préférence poly-chromatique, disposé en face arrière du boîtier 11 de manière à être visible par l'opérateur tenant le dispositif portable 10 devant lui. Il peut être complété par un clavier 41 (cf. fig. 3) disposé en face arrière du boîtier 11 pour permettre à l'opérateur d'accéder à des commandes pour effectuer les réglages nécessaires. Il peut également comporter une source de lumière 50, telle qu'une diode électroluminescente (LED) ou similaire, de préférence monochromatique de couleur blanche, disposée en face avant du boîtier 11 et agencée pour éclairer la zone à contrôler si elle se trouve dans la pénombre. Cette source de lumière 50 peut être commandée manuellement au moyen d'un interrupteur (non représenté) ou automatiquement en fonction de l'intensité lumineuse régnant dans la zone à contrôler et mesurée par un capteur optique (non représenté) ou similaire. Le boîtier 11 intègre un module de gestion 60 du dispositif portable 10 comportant en référence à la figure 3 : a) au moins processeur central 61 du type « CPU » ou similaire permettant de centraliser et de gérer les données issues du capteur à ultrasons 20 et de l'appareil de prise de vues 30, b) une carte mémoire 62 connectée audit processeur central 61 permettant d'enregistrer les images des fuites détectées, et un port USB 42 ou similaire pour connecter audit boitier 11 un ordinateur portable, c) des moyens de traitement du bruit issu dudit capteur à ultrasons 20 et comportant, dans l'exemple représenté, en aval dudit capteur et en amont dudit processeur central 61, un amplificateur 63 qui peut être réglable, un filtre 64, un premier convertisseur analogique/numérique 65, et en aval dudit processeur central 61, un second convertisseur numérique/analogique 66 et un démodulateur 67 pour alimenter un casque audio 23 via une unité de réglage du volume 68 accessible par un clavier 41. d) un module de codage du bruit et de superposition d'images 70 agencés pour afficher sur l'écran d'affichage 40 une image codée 12 localisant la fuite détectée et son intensité superposée à une image Ii de la zone contrôlée Z visualisée par ledit appareil de prise de vues 30. Ce module de codage du bruit et de superposition d'images 70 comporte un calculateur qui transforme le signal « RMS » du bruit exprimé en dB en un codage visuel représentatif de l'intensité de ce bruit par exemple sous la forme d'un bargraphe, complété ou non par la valeur du bruit en dB. Le signal « RMS » correspond à la valeur efficace du signal ultrasonore reçu par le capteur à ultrasons 20. Le bargraphe peut être exprimé sous différentes formes : barres graphiques verticales ou horizontales dont la longueur augmente avec l'augmentation de l'intensité du bruit, curseur qui progresse sur une échelle graduée, de couleurs ou d'intensités lumineuses, qui fonce avec l'augmentation de l'intensité du bruit, indication chiffrée ou toute autre forme équivalente. Dans l'exemple illustré, le bargraphe est un curseur 71a, 71b qui progresse sur une échelle de couleurs 72 pouvant aller du vert au rouge en passant par le orange (ces couleurs apparaissent en trames de gris d'intensités croissantes sur les figures 4A et 4B), la couleur verte (gris clair) correspondant à une valeur nulle lorsqu'il n'y a pas de fuite, la couleur orange (gris moyen) correspondant à une valeur RMS minimale ou faible du bruit lorsque la fuite est faible et la couleur rouge (gris foncé) correspondant à une valeur RMS maximale ou forte du bruit lorsque la fuite est importante. Ce module 70 comporte en outre des moyens pour superposer, à l'image visualisée Ii par l'appareil de prise de vues 30 de la zone contrôlée Z, une image 12 issue du calculateur et correspondant au codage de l'intensité de la fuite F détectée (cf fig. 4A et 4B). Dans les figures 4A et 4B, la zone contrôlée Z dans laquelle se produit une fuite F est symbolisée par une vue partielle d'un réseau d'air comprimé montant une fuite sur un raccord de robinets. Cette image codée 12 comprend notamment le bargraphe. Pour faciliter encore la recherche de fuite par l'opérateur, cette image codée 12 est complétée par un repère géographique comportant une croix 73 de même couleur apparaissant sur l'image Ii, additionnée d'une cible, par exemple une étoile 74, de même couleur centrée sur la croix. Toute autre représentation de repère géographique peut bien entendu être utilisée. En présence d'une fuite et si le cône de concentration 21 n'est pas orienté dans la direction de la fuite F, l'image codée 12 comporte une simple croix 73 indiquant à l'opérateur la présence d'une fuite F (cf fig. 4A) sans la localiser avec précision. Simultanément, le bargraphe visualisé par l'opérateur sur l'écran d'affichage 40 montre deux curseurs distincts : un curseur principal 71a, en trait fort, positionné sur l'échelle de couleurs 72 à la valeur RMS maximale du bruit de la fuite détectée lorsque l'opérateur est passé sur la zone de fuite avec le dispositif 10, et un curseur secondaire 71b, en pointillés, positionné sur l'échelle de couleurs 72 à une valeur RMS en temps réel du bruit de la fuite dans la direction visée par l'opérateur avec le dispositif 10. L'opérateur est ainsi incité à poursuivre le balayage de la zone contrôlée Z jusqu'à obtenir au centre de la croix 73, l'étoile 74 qui lui indique que le cône de concentration 21 est orienté précisément dans la direction de la fuite F (cf fig. 4B). Simultanément, sur le bargraphe visualisé par l'opérateur, les deux curseurs 71a et 71b sont confondus. Si l'intensité de la fuite est faible, la couleur de la croix 73 et de l'étoile 74 sera orange alors que si l'intensité de la fuite est forte, la couleur de la croix 73 et de l'étoile 74 sera rouge, comme l'indiquera le curseur 71a sur le bargraphe 72. L'opérateur peut prendre un cliché en déclenchant l'appareil de prise de vues 30 par un bouton de déclenchement 32 prévu par exemple sur la poignée 12, pour mémoriser l'image obtenue et la traiter par la suite. Le fonctionnement du dispositif portable 10 selon l'invention permet par conséquent à l'opérateur de repérer une fuite de manière simple et rapide : 1) Détecter une fuite : l'opérateur tient le dispositif portable 10 par sa poignée 12 en plaçant l'écran d'affichage 40 devant ses yeux et le cône de concentration 21 face à la zone à contrôler Z du réseau sous pression en effectuant un balayage de ladite zone. En présence d'une fuite F de fluide gazeux dans un champ proche ou moyen inférieur à 5 mètres environ de l'opérateur, l'onde ultrasonore émise par la fuite est capturée par le cône de concentration 21 et détectée par le capteur à ultrasons 20. L'endroit précis de la fuite est détecté par une recherche du signal « RMS » maximal reçu dans une direction spécifique via le calculateur du module 70. Cette direction correspond à l'orientation du cône de concentration 21, et donc du dispositif portable 10, telle que le capteur à ultrasons 20 est aligné sur l'endroit précis de la fuite F. 2) Visualiser la fuite : l'appareil de prise de vues 30 situé à l'entrée du cône de concentration 21 dans l'axe A du capteur à ultrasons 20 permet à l'opérateur de visualiser sur l'écran d'affichage 40 une image Ii en temps réel de la zone contrôlée Z. L'intensité de l'onde ultrasonore détectée par le capteur à ultrasons 20 est transformée par le module 70 au moyen d'un codage dynamique en temps réel en une image codée 12 représentative de l'intensité de la fuite F qui est superposée à l'image visualisée Ii de la zone contrôlée Z (cf. fig. 4A et 4B). 3) Ecouter la fuite : simultanément aux fonctions 1 et 2, l'opérateur peut entendre l'onde ultrasonore émise par la fuite F dans un casque audio 23 grâce aux moyens de traitement du bruit agencés pour transformer un signal inaudible en un signal basse fréquence audible pour l'homme. 4) Archiver la fuite : le dispositif portable 10 permet de stocker dans sa carte mémoire 62 l'image fusionnée 11+12 représentant simultanément la zone contrôlée Z, l'endroit précis de la fuite F et l'intensité de la fuite. L'image mémorisée peut être transférée sur un ordinateur portable via le port USB 42 ou sur un ordinateur distant, via tout moyen de communication filaire ou non, pour établir des rapports d'intervention, procéder à un archivage, etc. Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir de faciliter grandement la recherche de fuite et le traitement de cette fuite en permettant de visualiser l'endroit précis de la fuite et son intensité. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Dispositif portable (10) pour la détection de fuites comportant au moins un capteur à ultrasons (20) agencé pour détecter une fuite et associé à des moyens de traitement du bruit, ledit dispositif comportant en outre au moins un appareil de prises de vues (30) agencé pour visualiser en temps réel une image (Ii) de la zone (Z) où la fuite est détectée, caractérisé en ce que ledit capteur à ultrasons (20) est disposé à la sortie d'un cône de concentration (21) des ondes ultrasonores, en ce que ledit appareil de prise de vues (30) est disposé à l'entrée dudit cône de concentration (21) et aligné dans l'axe (A) dudit capteur à ultrasons (20), et en ce que ledit dispositif comporte un module de codage du bruit et de superposition d'images (70) agencé pour transformer l'intensité du bruit généré par ladite fuite (F) en une image codée (12) superposée à ladite image visualisée (Ii) de la zone contrôlée (Z). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (11) porté par une poignée (12), ledit boîtier comportant en face avant au moins ledit cône de concentration (21) définissant un axe central (A) sur lequel sont montés et alignés ledit capteur à ultrasons (20) et ledit appareil de prise de vues (30), et en face arrière au moins un écran d'affichage (40). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit boîtier (11) comporte au moins un module de gestion (60) comportant au moins un processeur central (61) agencé pour d'une part centraliser et traiter les données issues du capteur à ultrasons (30) et de l'appareil de prise de vues (30), et d'autre part alimenter ledit module de codage du bruit et de superposition d'images (70) agencé pour communiquer avec ledit écran d'affichage (40). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit module de gestion (60) comporte une carte mémoire (62) agencée pour stocker les images obtenues issues de la superposition de l'image visualisée (Ii) et de l'image codée (12). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source de lumière (50) montée sur ledit boîtier (50) et agencée pour éclairer la zone contrôlée (Z) visualisée par ledit appareil de prise de vues (30). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module de codage du bruit et de superposition d'images (70) comporte au moins un calculateur agencé pour transformer l'intensité de l'onde ultrasonore produite par la fuite (F) en un bargraphe représentatif de ladite intensité du bruit et intégré dans ladite image codée (12). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit bargraphe comporte au moins un curseur (71a, 71b) agencé pour se déplacer sur une échelle graduée (72). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite échelle graduée (72) est une échelle de couleurs passant du clair au foncé avec l'augmentation de l'intensité du bruit. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit calculateur est agencé pour ajouter dans ladite image codée (12) un repère géographique superposé à ladite image visualisée (Ii) de la zone contrôlée (Z) de manière à faciliter le repérage de l'endroit de la fuite par l'opérateur. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit repère géographique comporte au moins une croix (73) superposée à ladite image visualisée (Ii) complétée d'une cible (74) centrée sur ladite croix (73) pour matérialiser l'endroit précis de la fuite (F).