Brevet FR3007527A1 — publié le 20141226

DISPOSITIF DE MESURE DE LA VITESSE DE DEPLACEMENT D'UN FLUIDE PAR RAPPORTA UN OBJET DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]L'invention concerne un système capable de mesurer la vitesse de déplacement d'un fluide par rapport à un objet. Ledit objet peut être par exemple un mobile aérien, terrestre, maritime, spatial, etc., une soufflerie, une turbomachine, une canalisation ou une station météorologique. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002]En aéronautique, ainsi que dans d'autres domaines techniques, l'estimation de la vitesse d'un fluide en écoulement relatif (vitesse aérodynamique d'un aéronef, par exemple) se fait couramment par l'intermédiaire d'un tube Pitot. Ce tube mesure la pression statique ou ambiante ainsi que la pression totale, créé par l'impact du fluide sur une capsule, et calcule ensuite, par un algorithme, la vitesse aérodynamique de l'aéronef. [0003]Cependant, dans un certain nombre de cas, le tube de Pitot peut être soumis à une obstruction, givrage par exemple pour un aéronef, du à son altitude du vol, à la pression atmosphérique, à la température et à l'humidité de l'environnement, aux cristaux contenus dans les nuages, ainsi qu'aux points d'arrêt de l'air à certains endroits de la sonde. Ces éléments rendent ce capteur, le tube de Pitot, inopérant. A titre illustratif la société Airbus a reconnu pas moins de 36 incidents d'obstruction possible de sondes Pitot par de la glace, sur des avions A330/A340, entre le 12 novembre 2003 et le 7 août 2009. [0004]Dans ces cas, l'aéronef peut terminer son vol dans de bonnes conditions (les pilotes appliquant des consignes particulières en pilotage manuel), mais ce dysfonctionnement peut également engendrer des anomalies de contrôle pouvant conduire au crash, comme le témoignent certains accidents, comme le vol 301 de la compagnie Birgenair, ou le récent accident du vol Paris - Rio (Air France) entre autres. EXPOSE DE L'INVENTION [0005] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et notamment à proposer un dispositif de mesure de la vitesse de déplacement relative d'un fluide par rapport à un objet. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur placé dans une zone adaptée dudit objet, ledit au moins un capteur est apte à déterminer et exploiter, en coopérant avec au moins un ordinateur une instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale, issue du mouvement relatif dudit fluide par rapport à un élément dudit objet, dépendante de la vitesse de déplacement du fluide. [0006]Généralement, l'objet par rapport auquel on mesure la vitesse de déplacement du fluide peut être un mobile aérien, terrestre, maritime/fluvial, spatial, une canalisation ou une station météorologique. [0007] Particulièrement, l'élément générateur d'une instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale est fixé sur l'objet. [0008] Selon l'invention, l'élément est un obstacle ou une cavité. [0009]Selon les différents modes de réalisation de l'invention, ledit élément présente une forme tridimensionnelle quelconque, convexe et/ou concave, ou une forme géométrique de base, ou profilée ou non. [0010] Selon un mode particulier de l'invention, l'élément peut être disposé autour d'un tube, et partiellement ouvert dans le sens de la longueur, orienté dans le 20 sens de l'écoulement selon un axe X, et avoir une section de forme quelconque et de périmètre variable le long du tube. [0011]Selon un mode de réalisation de l'invention, l'obstacle peut être une tige ayant une section polygonale, elliptique, en profil d'aile, ou une surface tridimensionnelle de forme quelconque. 25 [0012].En outre, le front de dudit obstacle fait un angle e compris entre 0 et 180 degrés avec sa surface d'installation. [0013] En outre, une autre surface tridimensionnelle peut être située en aval de l'écoulement par rapport à la tige à une distance h de ladite tige, selon un axe Y orthogonal à l'axe X, ladite autre surface est destinée à contenir ledit au moins un 30 capteur. [0014] Par ailleurs, ladite autre surface est plane et/ou convexe et/ou concave, et fait un angle Er compris entre 0 et 90 degrés avec la normale de sa surface d'installation. [0015]Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément est une cavité contenu dans un corps, placé sur l'objet dont on veut connaître la vitesse relative du fluide, ledit corps peut avoir une forme en profil d'aile ou en profil pseudo triangulaire de type tremplin selon un plan de coupe XY. [0016]Par ailleurs, le front dudit corps fait un angle e compris entre 0 et 180 degrés avec sa surface d'installation. [0017]En outre, l'invention peut disposer d'un support de fixation lui permettant de se fixer directement sur l'emplacement d'installation natif d'un tube Pitot classique, et disposer d'un emplacement permettant audit tube Pitot d'être fixé directement sur l'invention. [0018]Selon ce mode de réalisation, la cavité comprend une paroi avale inclinée, de manière à faire un angle e" supérieur à 90°, avec le vecteur vitesse du fluide. De plus, la cavité est telle qu'une dimension de sa paroi amont, selon un axe Z perpendiculaire au plan XY, est inférieure à une dimension de sa paroi avale, selon ledit axe Z. Aussi, au moins une partie des parois de ladite cavité peut être souples. [0019]Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément générateur d'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale, fait partie de l'objet. [0020]Avantageusement, ledit au moins un capteur permettant de mesurer l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique peut être choisi parmi : capteur inertiel, capteur de pression, microphone ou hydrophone, capteur à corde vibrante, capteur de contrainte, capteur de force, capteur de déplacement, capteur à fil chaud, sur n axes avec (n > =1). [0021]De préférence, ledit au moins un capteur est placé dans une zone adaptée de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique de l'élément, en contact ou non avec ledit élément, à l'intérieur ou à l'extérieur dudit élément, en amont ou en aval du flux relatif du fluide, sur le bord d'attaque ou de fuite de l'élément, en contact direct ou non avec du fluide. 300 752 7 4 [0022] En outre, l'élément générateur de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale peut comprendre au moins un capteur de température, apte à mesurer sa température et/ou au moins une résistance chauffante pilotable. 5 [0023] En outre, l'élément générateur de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale comprend au moins un capteur de température du fluide, et, au moins un capteur de pression du fluide (dans le cas où il serait compressible). [0024]Particulièrement, l'ordinateur comprenant de la mémoire de stockage est 10 destiné à réaliser des traitements nécessaires pour estimer la vitesse d'écoulement du fluide par rapport audit élément, ledit ordinateur est relié audit au moins un capteur via des ports de communication intégrés audit ordinateur ou via une carte indépendante reliée à l'ordinateur. [0025]Particulièrement, l'ordinateur est apte à réaliser les tâches suivantes : - 15 l'interfaçage avec ledit au moins un capteur pour importer leurs mesures ; - prétraitement des données, par l'intermédiaire de filtrage de Kalman, d'un filtre passe-bas, d'un régresseur linéaire polynomial glissant; - détermination de la transformée de Fourier et de la densité spectrale des instabilités induites. [0026]Par ailleurs, lesdits traitements comprennent : - la détermination des 20 fréquences de réponse en instabilité, par identification d'au moins un pic de puissance; - l'estimation de la vitesse de déplacement du fluide par rapport à l'élément et - la réalisation d'une surveillance du système. Dans le cas où l'élément générateur d'instabilité est un obstacle le traitement comprend la détermination d'un pic de puissance alors que pour le cas où ledit élément est 25 une cavité, plusieurs pics de puissances sont déterminés. [0027]Avantageusement, l'ordinateur est en outre destiné à réaliser des traitements pour réguler la température de l'élément, à une température prédéterminée via un interfaçage, par l'utilisation d'au moins un capteur de température, puis par le calcul de la commande à envoyer à au moins une 30 résistance chauffante via un interfaçage avec ladite au moins une résistance chauffante. 300 752 7 5 [0028]Avantageusement, l'élément comprend des capteurs de vibrations, de manière à disposer d'une référence de vibrations perturbatrices non induites par le fluide, de telle sorte que la différence de la densité spectrale des vibrations induites par l'écoulement du fluide avec la densité spectrale des vibrations 5 perturbatrices permette d'isoler les vibrations induites. [0029]En outre, l'ordinateur est apte à corriger le coefficient de raideur de l'élément à partir de la température dudit élément mesuré par le capteur de température. [0030] De plus, l'ordinateur est apte à comparer les calculs de vitesses issus de 10 différents types de capteurs, afin de déterminer si le ou les capteurs sont opérationnels. [0031]En outre, l'ordinateur est capable de mesurer l'intensité du courant traversant chaque résistance chauffante, via des modules ou des ports de communication dédiés à cet effet, de manière à détecter une résistance 15 défaillante. [0032]Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend en outre un système d'alimentation, destiné à fournir en tension et courant l'ordinateur et/ou les capteurs et/ou la (les) résistance(s) chauffante(s) et/ou carte de ports de communication à l'ordinateur et un système de communication sans fil. 20 [0033] De préférence, l'élément comprend tout ou partie des modules nécessaires à son fonctionnement. [0034] En outre, le dispositif comprend plusieurs ordinateurs, plusieurs systèmes d'alimentation, plusieurs cartes de ports de communication, chaque élément étant prévu en redondance de manière à ce qu'un élément remplisse sa fonction si un 25 élément similaire, en redondance, est défaillant. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0035] D'autres caractéristiques, détails, et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : 30 la figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention, dans le cas où l'élément générateur de l'instabilité est une tige de section triangulaire, comprenant des capteurs d'instabilité (de vibration) placés dans le flux d'un fluide ; la figure 2 représente un mode de réalisation de l'invention, dans le cas où l'élément générateur de l'instabilité est une surface tridimensionnelle inclinée (type « tremplin »), juxtaposée à une autre surface destinée à contenir les capteurs d'instabilité (pression et/ou microphone); la figure 3 représente une schématisation du comportement d'un fluide en écoulement pénétrant dans une cavité; la figure 4 représente la densité spectrale de la vitesse de déplacement d'un système fil/balle dans une soufflerie, pour différentes vitesses de soufflage; la figure 5 représente la densité spectrale des vibrations d'une paroi de la cavité, lesdites vibrations ayant été induites par l'écoulement d'un fluide dans ladite cavité, pour trois vitesses d'écoulement différentes du fluide ; la figure 6A représente dans le plan XYun mode de réalisation de l'invention, dans le cas où l'élément générateur de l'instabilité est une cavité, intégrée dans un corps indépendant, et la figure 6B dans le plan XZ; la figure 7 représente un schéma électronique fonctionnel de l'invention. [0036]Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE [0037]Le principe de fonctionnement de la présente invention est le suivant : tout élément d'un objet soumis à la circulation d'un fluide peut créer une instabilité aérodynamique locale du fluide, dont les caractéristiques, mesurables par différents capteurs de pression, de vibration, etc., dépendent de sa vitesse découlement. Ainsi, il est possible d'estimer la vitesse de déplacement ou d'écoulement du fluide par rapport à l'objet en temps réel, en analysant les mesures effectuées. [0038]Dans le cas où l'élément générateur de l'instabilité est un obstacle, l'instabilité générée par celui-ci présente une fréquence d'excitation fs, mesurable par un capteur, et déterminée par la formule suivante : _ st .0 (avec D St:Strouhal, U:vitesse de l'écoulement, D: une dimension caractéristique). [0039] Dans le cas où l'élément générateur de l'instabilité est une cavité telle que représentée sur Fig. 3, les fréquences de cette instabilité fn peuvent être ' déterminées par la formule de Rossiter : f - n-y U , avec U. : Vitesse n M +11k L d'écoulement du fluide, L: longueur de la cavité, n: nombre entier représentant le mode, k: constante empirique représentant le rapport entre la vitesse de propagation des tourbillons et la vitesse du fluide non perturbé (constante de Rossiter k = 0.57), y' : constante empirique représentant l'écart entre l'impact du tourbillon sur le bord de la cavité et l'émission de l'onde acoustique (constante de Rossiter y' = 0.25), M: nombre de mach, équivalente à M =Uccic , avec c, vitesse du son dans l'environnement courant. A noter que la vitesse du son (c), peut être calculée avec la formule : c = Vy.Rs.T , avec y: coefficient de compressibilité (1.4 pour l'air), Rs : constante spécifique du gaz (287 J.kg-1.K1 pour l'air) et T: 15 température environnante. Lorsqu'on calcule la densité spectrale de telles vibrations (Fig. 5), ces fréquences (fa) sont également matérialisées par des pics de densité, on peut ainsi aisément les déterminer. [0040] Cette instabilité aérodynamique peut créer une variation de pression et/ou une vibration, de fréquence fs (dans le cas d'un obstacle) ou de fréquences fn 20 (dans le cas d'une cavité) et, ainsi, être mesurable par un capteur de pression, de vibrations, un microphone, etc. Ainsi, en déterminant la densité spectrale des instabilités induites par l'écoulement du fluide et mesurées par les capteurs, et en identifiant la fréquence fs (ou les fréquences fn) pour laquelle la réponse en puissance est maximale, il est possible d'estimer la vitesse aérodynamique U de 25 l'écoulement d'un fluide, en connaissant le nombre de Strouhal St de l'élément. [0041] La figure 4 présente la densité spectrale, utilisée pour avoir une première estimation de la vitesse de déplacement ou d'écoulement d'un fluide d'une balle soufflée à différentes vitesses. Le niveau de densité spectrale des vibrations entre certaines fréquences significatives dépend directement de la vitesse 30 d'écoulement du fluide. On remarque bien la corrélation entre la vitesse d'écoulement, et la fréquence de réponse 14.8 34 ainsi que la corrélation entre 9.9 23 la vitesse d'écoulement et la puissance de crête associée. [0042]L'estimation de la vitesse est donc basée sur un élément très important des phénomènes vibratoires induits par l'air : Le nombre de Strouhal. Il est donc essentiel, pour que cette méthode soit viable, de bien déterminer le nombre de Strouhal de l'élément (en soufflerie, ou par toute autre méthode : étalonnage, etc.) dans toutes ses conditions d'utilisation (différentes directions de l'écoulement (angle d'attaque), de Reynolds, etc.). DESCRIPTION SELON DES MODES PARTICULIERS DE REALISATION [0043]Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale peut-être naturellement induite par un élément 1, natif ou propre à l'objet. Par exemple, un élément de fuselage, de voilure, d'empennage, de dérive, etc., dans le cas d'un mobile aérien. Lorsque l'objet est un véhicule terrestre, un élément de carrosserie peut être générateur de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale. Ainsi un élément de coque, dans le cas d'un véhicule maritime/fluvial ; un élément de coude, de virage, etc., pour une canalisation ; un élément de poteau pour une station météorologique, peuvent être générateurs d'une l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale. [0044]En outre, l'élément 1, générateur de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale, peut être un obstacle déjà présent sur l'objet et y réaliser une certaine fonction ; par exemple un tube Pitot, une sonde alpha/beta, une antenne, dans le cas d'un mobile aérien ; un rétroviseur, une antenne, ... pour un véhicule terrestre. [0045]L'élément 1 générateur de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale peut encore être une cavité ou un obstacle intrinsèque à l'objet. L'élément 1 peut être spécialement dédié à cet effet et installé ou fixé à n'importe quel endroit de l'objet. Par exemple, fuselage, voilure, empennage, dérive, etc. dans le cas d'un mobile aérien ; carrosserie pour un véhicule terrestre ; coque pour un véhicule maritime/fluvial ; paroi pour une canalisation; poteau pour une station météorologique. 300 752 7 9 [0046]L'élément 1 générateur de l'instabilité aérodynamique locale peut présenter une forme tridimensionnelle quelconque, convexe et/ou concave, une forme géométrique de base, un solide de révolution, un polyèdre, etc., un élément extérieur situé directement dans le flux relatif du fluide ou un élément intérieur 5 partiellement ou totalement ouvert (cavité) ou autre (marche, tremplin, etc.). L'élément 1 peut être profilé ou non. La présence d'arêtes vives, d'angles vifs, est une amélioration pour réduire la sensibilité à divers paramètres : givrage (pas de point d'arrêt du fluide), nombre de Reynolds (point(s) de décollement fixe(s) du fluide), etc. 10 [0047]L'invention comprend au moins un capteur 2, éventuellement en redondance, apte à mesurer l'instabilité aérodynamique. Ce ou ces capteurs peuvent être de différents types : de type inertiel, comme un accéléromètre ou un gyroscope, de type capteur de pression, de type microphone ou hydrophone (exemple : Microphone à condensateur), de type capteur à corde vibrante, 15 capteur de contrainte (jauge de déformation, etc.), capteur de force, capteur de déplacement, capteur à fil chaud, sur n axes avec (n >= 1). [0048]Les capteurs 2 sont placés dans une zone adaptée de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique de l'élément 1 concerné. Ils peuvent être en contact ou non avec l'élément 1, à l'intérieur, à l'extérieur ou sur l'élément 1, en 20 amont ou en aval du flux relatif du fluide, sur le bord d'attaque ou de fuite de l'élément 1, en contact direct avec le fluide ou non, à travers une ouverture ou non, en fonction de leur positions. [0049]L'élément 1, générateur de l'instabilité aérodynamique, comprend au moins un capteur de température 6, éventuellement en redondance, apte à mesurer la 25 température dudit élément (qui peut varier à cause du rayonnement solaire, de la température de l'atmosphère, de la friction de l'air, de la conduction de la température, ...) pour réaliser une correction de son coefficient de raideur dont sa propre fréquence dépend, et, pour sa régulation en température. Ledit élément 1 peut aussi disposer d'au moins une résistance chauffante 7 (éventuellement en 30 redondance) pour sa régulation en température. [0050] L'élément 1 peut en outre disposer d'au moins un capteur de température du fluide 8 (éventuellement en redondance). Ledit capteur 8 peut être en contact avec le fluide pour le calcul de la vitesse du son dans l'environnement. De même, l'élément 1 peut disposer d'au moins un capteur de pression de l'air 9 (éventuellement en redondance) pour le calcul de la densité de l'air (avec la connaissance de la température du fluide). [0051] Le dispositif selon la présente invention comprend un calculateur ou ordinateur 3 embarqué. Tel qu'illustré plus spécifiquement sur la figure 7, ledit ordinateur 3, contenant de la mémoire de stockage est relié aux capteurs 2, 6, 8, 9 aux résistances 7, etc. à travers des ports de communication 12, intégrés à l'ordinateur, ou mis à disposition par une carte indépendante 12. Les ports de communication 12 peuvent être reliés, ou non, à des connecteurs pour toute communication avec un système extérieur 20. Ledit système extérieur peut comprendre une carte de communication sans fil 14, l'avionique de l'aéronef 15. L'avionique de l'aéronef constitue l'ensemble des équipements électroniques, électriques et informatiques qui aident au pilotage des aéronefs. Le système extérieur 20 peut comprendre en outre un indicateur de vitesse aérodynamique 16. L'ordinateur 3 est connecté à un système d'alimentation 13. Ledit système d'alimentation 13 est destiné à fournir du courant électrique à l'ensemble des modules (capteurs, résistances). L'ordinateur 3 est destiné à réaliser les traitements nécessaires à la réalisation de l'algorithme d'estimation de la vitesse d'écoulement du fluide. [0052]L'ordinateur 3 peut être chargé de réaliser les tâches suivantes : - interfaçage avec les capteurs 2 d'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique, pour importer leurs mesures ; - prétraitement de données (filtrage de Kalman, filtre passe-bas, régresseur linéaire polynomial glissant, etc.) ; - détermination de la transformée de Fourier et de la densité spectrale des instabilités induites (en position, en vitesse ou accélération des pressions, vibrations, ou autre). [0053]Dans le cas où l'élément 1, générateur de l'instabilité aérodynamique, consiste en une cavité (Fig. 3), alors l'ordinateur 3 réalise l'algorithme suivant : o détermination des fréquences fn de réponse en instabilité (par identification des pics de puissance des différents modes) de la densité spectrale ; o estimation de la vitesse de déplacement du fluide par rapport à l'élément 1, par application de la formule de calcul de vitesse, en fonction de la vitesse du son environnant (c) : c. fnL - k(c(n - y fnL)' avec U. : Vitesse d'écoulement du fluide, c : vitesse du son dans l'environnement courant, fn : fréquences d'oscillations de la cavité, L : longueur de la cavité, k : constante empirique représentant le rapport entre la vitesse de propagation des tourbillons et la vitesse du fluide non perturbé (constante de Rossiter k = 0.57), n : nombre entier représentant le mode, y' : constante empirique représentant l'écart entre l'impact du tourbillon sur le bord de la cavité et l'émission de l'onde acoustique (constante de Rossiter y' = 0.25). [0054] Dans le cas où l'ordinateur 3 connaît la température du fluide environnant, par l'intermédiaire du capteur de température 8, ou par un système externe connecté à l'ordinateur, il peut alors calculer la vitesse d'écoulement du fluide en .Rs.T fnL utilisant la formule suivante : U - k(Vy .Rs.T (n - y')- fnL)' avec y: coefficient de compressibilité (1.4 pour l'air), R, : constante spécifique du gaz (287 J.kg-1.K1 pour l'air) et T: température environnante. [0055] Dans le cas où l'élément 1 générateur de l'instabilité aérodynamique est un obstacle, l'ordinateur 3 réalise les algorithmes suivants : Premier algorithme réalisé par l'ordinateur 3: o détermination de la fréquence fs de réponse en instabilité (par identification d'un pic de puissance) de la densité spectrale o estimation de la vitesse d'écoulement sur le système par application f .D .D de la formule de calcul de vitesse : U = s = s , avec Si' 27c.St St: Strouhal, U: vitesse locale d'écoulement, D: longueur de référence. Deuxième algorithme réalisé par l'ordinateur 3: 300 752 7 12 o détermination de la fréquence fs de réponse en instabilité (par identification d'un pic de puissance) de la densité spectrale o acquisition ou calcul de la densité de l'air p du fluide en écoulement (dépendant de la pression de l'air et de la température de l'air) et du 5 coefficient de portance C, de l'élément 1 à l'origine de l'instabilité, ainsi que la puissance de crête, et donc le coefficient A, puis finalement la vitesse U (par connaissance de A): A O. 5 pSUL2Cz St.UL )2 )2 ± (2mr, (27r St.UL )2)2 D D [0056] Dans le cas où l'élément 1 à l'origine de l'instabilité aérodynamique est un 10 obstacle, l'ordinateur 3, relié aux capteurs, peut combiner les 2 équations précédentes, de manière à déterminer la vitesse, ainsi que le Strouhal. De cette façon, l'ordinateur 3 réalise une surveillance du système i.e, il vérifie que le dispositif est bien conforme, de même l'ordinateur peut détecter toute variation de Strouhal, due par exemple à un givrage, une modification de Reynolds, de la 15 direction de l'écoulement (ou angle d'attaque), etc. [0057]En effet, l'élément 1 à l'origine de l'instabilité aérodynamique peut subir une variation du nombre de Strouhal et de Cz, en fonction de la direction a de l'écoulement (angle d'attaque), et l'ordinateur 3 peut avoir connaissance de cet angle d'attaque (a) par l'intermédiaire d'autres capteurs, ou d'autres systèmes 20 avioniques. Dans ce cas, les nombres de Strouhal et les Cz, pour chaque angle d'attaque (a), auront été préalablement déterminés en soufflerie, l'algorithme d'estimation utilisera ces nombres de Strouhal et les Cz, en fonction de l'angle d'attaque (a) connu par l'ordinateur, pour calculer la vitesse aérodynamique. [0058]L'identification d'un pic de puissance peut être réalisée par différents 25 moyens : Calcul et analyse de tendance(s), calcul et analyse de dérivée(s), etc. [0059]L'élément 1 générateur de l'instabilité aérodynamique peut contenir plusieurs capteurs de vibrations 5 placés à différents endroits, éventuellement en redondance, de manière à disposer d'une référence de vibrations perturbatrices non induites par le fluide. Ainsi, une différence entre la densité spectrale des vibrations induites (par l'écoulement du fluide) et la densité spectrale des vibrations perturbatrices permet d'isoler les vibrations induites. [0060]En outre, l'ordinateur 3 peut réaliser tous les traitements permettant de réguler la température de l'élément 1, générateur de l'instabilité aérodynamique, à une température prédéterminée renseignée par un utilisateur. Le traitement effectué par l'ordinateur 3 pour réguler la température de l'élément 1 est alors le suivant: o interfaçage du capteur de température 6 de l'élément 1, pour importer les mesures de température, o algorithme de régulation de la température du dispositif pour calculer la commande à envoyer à une résistance chauffante 7, o interfaçage avec la (les) résistance(s) chauffante(s) 7 pour envoyer la commande. [0061]Comme illustré par la figure 7 les capteurs et les résistances peuvent être reliés à un ordinateur 3, à des microprocesseurs et/ou à des microcontrôleurs, contenant de la mémoire de stockage. Des ports de communication 12 intégrés à l'ordinateur 3, ou mis à disposition par une carte indépendante reliée audit ordinateur permettent les liaisons entre les modules (capteurs, résistances) et l'ordinateur. [0062] Le dispositif peut comprendre en outre un système d'alimentation 13 (module ou carte électronique d'alimentation par exemple) contenu dans l'élément 1 à l'origine de l'instabilité aérodynamique, ou non. Le système d'alimentation 13 est destiné à fournir du courant électrique adapté à l'ensemble des modules : les capteurs 2,6,8, les résistances chauffantes 7, la carte offrant des ports de communication 12 à l'ordinateur 3, un système de communication sans fil 14, etc. [0063] Par ailleurs, l'ordinateur 3 peut être relié à des connecteurs destinés à alimenter en courant électrique ledit ordinateur 3, les capteurs, les résistances chauffantes 7, la carte offrant les ports de communication 12 à l'ordinateur 3, le système de communication sans fil 14, etc. Lesdits connecteurs sont reliés aux ports de communication 12 de l'ordinateur 3 pour échange de données avec un système de communication sans fil 14, pour lequel l'estimation de la vitesse d'écoulement est destinée. [0064] En outre, l'ordinateur 3 met en oeuvre des protocoles de communication, par l'intermédiaire de ses ports de communication 12, afin de réceptionner les données importantes pour son fonctionnement (configuration, température de régulation, etc.), les données extérieures éventuellement nécessaires (température de l'air ambiante, angle d'attaque, etc.), ainsi que pour l'envoi des données importantes (estimation de la vitesse d'écoulement, panne d'un capteur, panne d'une résistance chauffante, obstruction d'un canal, etc.). [0065]Pour des raisons de fiabilité et de sécurité, le dispositif, objet de la présente invention, peut inclure plusieurs ordinateurs 3 en redondance, plusieurs cartes d'alimentation 13 en redondance, et/ou plusieurs cartes de ports de communication 12 en redondance, de manière à ce qu'un élément valide remplisse sa mission si un élément similaire, en redondance, tombait en panne. De plus, les opérations suivantes peuvent être opérées : o l'ordinateur 3 compare les mesures des modules (capteurs, résistances) en redondance, ou les calculs de vitesses issus de différents types de capteurs 2, pour déterminer les modules n'étant plus opérationnels ; o L'ordinateur 3 peut mesurer l'intensité du courant traversant chaque résistance chauffante 7 de manière à détecter une résistance défaillante ; o L'ordinateur 3 peut faire une fusion des estimations de vitesses aérodynamiques issues du tube Pitot classique (mesure des pressions statiques et totales) et des mesures des vibrations (méthodes impliquant l'analyse de la densité spectrale) afin d'améliorer les performances du dispositif en termes de précision et robustesse. [0066]Conformément à un mode de réalisation de l'invention, l'élément 1 générateur de l'instabilité aérodynamique peut être creux, afin de contenir une partie ou la totalité des éléments nécessaires à son fonctionnement, à savoir : un(des) capteur(s) d'instabilité aérodynamique, les autres capteurs, une(des) résistance(s) chauffante(s), un(des) ordinateur(s) de traitement des données, une(des) carte(s) de communication sans fil 14, une(des) carte(s) d'alimentation 13, une(des) carte(s) offrant des ports de communication 12 à l'ordinateur, un(des) connecteur(s), etc. [0067] En référence aux dessins, la figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention et concerne un élément 1 spécialement développé pour se situer dans le flux du fluide et générer des instabilités qui sont mesurées par des capteurs inertiels de vibration 2 (accéléromètres), et éventuellement des capteurs de pression. La forme aérodynamique de l'élément 1 peut être profilée ou non. [0068] Dans le cas d'une forme profilée : Le sillage est peu perturbé, donc peu d'instabilités à mesurer et l'on est en présence d'un écoulement non décollé (en régime normal). Cependant, cette option met en évidence, au mieux, des instabilités induites par l'écoulement du fluide, de manière à réduire le facteur bruit/vibrations, et, ainsi, obtenir une mesure optimale. [0069] Dans le cas d'une forme non profilée : L'écoulement du fluide induit plus d'instabilités à mesurer, le sillage est plus perturbé (avec des Vortex). De plus, les formes arrondies disposent de points de décollement mobiles (moins faciles à exploiter) alors que les arrêtes vives des points de décollement fixes sont plus faciles à exploiter. [0070] L'élément 1 peut présenter une forme pour laquelle le Strouhal dépend le moins possible du nombre de Reynolds ainsi que de la direction de l'écoulement (incidence). Le front de l'élément 1 de la sonde fait un angle e (supérieur à 90 degrés (angle obtus)) avec sa surface d'installation, de manière à : - ne pas fixer le givre (ne disposant pas de points d'arrêt du fluide) - faire rebondir les éventuels cristaux en collision sur la surface frontale de la tige. Dans ce cas précis, un élément 1 de type « Tige à section transversale triangulaire » est choisi, comme représenté à la figure 1, pour la raison suivante : - l'élément 1 se situe directement dans le flux du fluide, le front dudit élément 1, situé en amont de l'écoulement, ne présente pas de point d'arrêt, de ce fait, ladite arête ne fixe pas le givre. Mais, les arêtes de l'élément 1 permettent de générer des tourbillons et donc de l'instabilité, qui sera mesurée pour calculer la vitesse de déplacement du fluide par rapport audit élément 1. 300 752 7 16 [0071]La tige rigide 1, qui peut être métallique, est usinée de manière à être creuse, afin de contenir tous les modules (capteurs et résistances) nécessaires à son fonctionnement. Sur l'une des deux faces triangulaires de cette tige 1 est associée une tige secondaire 10, qui est l'interface entre la tige triangulaire 5 principale 1 et le support de fixation d'une sonde 11. Cette tige secondaire 10 a deux fonctions : éloigner la tige triangulaire principale 1 de la couche limite et disposer d'un matériau (éventuellement métallique) plus souple que la tige triangulaire principale 1, de manière à augmenter les oscillations de ladite tige triangulaire principale 1, induites par les instabilités 10 aérodynamiques/hydrodynamiques, et ainsi les mettre en évidence. [0072]Au sein de la tige triangulaire principale 1 est intégré un capteur de température 6 de la sonde 11 ainsi qu'une résistance chauffante 7, afin de réguler la température de la sonde 11 en fonction des consignes de l'utilisateur, et de corriger l'estimation du coefficient de raideur (et donc la fréquence propre coo) de 15 l'ensemble des tiges, en fonction de la température. [0073]La tige triangulaire principale 1 comprend en outre des capteurs de pression 9 et des capteurs de température du fluide 8, afin de déterminer, dans le cas d'un fluide gazeux, la densité p du fluide, et la vitesse du son dans le milieu. Ladite tige principale 1 comprend en outre un (des) capteur(s) de pression du 20 fluide 2, et des capteurs de vibration 2 (un seul capteur est visible sur la figure 1), afin de mesurer les oscillations en pression du fluide dans la zone d'instabilité et les oscillations en vibration de la tige principale 1, issues de l'instabilité du sillage du fluide. Au moins un capteur de vibration 5 peut être installé au niveau du support, afin de permettre à un ordinateur 3, chargé d'estimer la vitesse, de 25 disposer d'une référence des vibrations perturbatrices provenant de l'endroit où la tige triangulaire principale 1 est installée. [0074]Un autre mode de réalisation de l'invention, représenté en figure 2, consiste à utiliser une surface plane inclinée de type « pseudo-tremplin » comme élément 1 générateur d'instabilité. L'angle e entre le front de l'obstacle 1 et sa 30 surface d'installation est supérieur à 90 degrés (angle obtus), de manière à ne pas fixer le givre (il ne dispose pas de points d'arrêt du fluide) et à faire rebondir les éventuels cristaux en collision sur la surface frontale de l'obstacle (tige 1). Une autre surface 30 de forme quelconque, pouvant être creuse, est située en aval de l'écoulement par rapport à l'élément 1. Cette autre surface 30 est destinée à contenir les capteurs d'instabilité 2 (capteur(s) de pression, microphone, etc.) qui sont utilisés pour déterminer la vitesse. Cette autre surface 30 est située à une distance h de l'élément générateur d'instabilité 1, selon l'axe Y, de manière à permettre aux vortex d'avoir l'espace suffisant pour se développer, tout en étant capable de les mesurer. Cette autre surface 30 peut-être plane et/ou incurvée (convexe et/ou concave), et fait avec la normale de sa surface d'installation un angle e' compris entre 0 et 90 degrés. [0075]En référence aux figures 6A et 6B, un troisième exemple de réalisation de l'invention concerne un corps 40 spécialement développé pour se situer dans le flux du fluide et générer des instabilités par l'intermédiaire d'une cavité 1. Les instabilités sont mesurées par des capteurs d'instabilité 2 placés au sein de ladite cavité 1. Le corps 40 est placé dans l'écoulement relatif du fluide. Ledit corps 40 est métallique et creux afin de contenir des éléments propres à l'invention. La cavité 1 est ouverte vers l'extérieur du corps 40, est disposée de manière à ce que le fluide puisse pénétrer en son intérieur. Le corps 40, ainsi que la cavité 1 peuvent être réalisés en un bloc usiné, ou en plusieurs pièces. Le corps 40 présente un profil pseudo-triangulaire dans le plan XY (type « tremplin »), de manière à ne pas présenter de point d'arrêt, pour ne pas fixer le givre. La paroi avale de la cavité 1 présente une dimension selon l'axe Y supérieure à celle de sa paroi amont. La paroi avale est inclinée par rapport au plan YZ, pour permettre à tout cristaux contenus dans le fluide de rebondir sur cette paroi avale, et de ne pas s'accumuler dans la cavité 1. Les parois de la cavité 1 sont préférentiellement souples de manière à mettre en évidence les vibrations induites par l'écoulement du fluide. Lesdites parois disposent de tous les emplacements pour des capteurs 2 de pression, de vibrations, ainsi que des microphones à condensateur, tous reliés à l'ordinateur 3 qui calcule la vitesse de déplacement relatif du fluide, par rapport à la cavité 1. [0076]Les capteurs de pression 2 ainsi que les microphones à condensateurs sont en contact avec le fluide, alors que les capteurs de vibrations peuvent être rigidement fixés aux parois de la cavité 1 mais à l'intérieur du corps. Le capteur de température 6 de la sonde et les résistances chauffantes 7, destinés à réguler la température de ladite sonde, sont également installés à l'intérieur du corps. Le capteur de température du fluide 8 est destiné à déterminer la valeur de la vitesse du son, dans l'environnement ambiant. [0077] Le dispositif selon la présente invention est appliqué à l'estimation de la vitesse de déplacement d'un fluide par rapport à un mobile aérien, terrestre, marin (maritime/fluvial), sous-marin, spatial/planétaire, ou au sein d'une soufflerie ou d'une turbomachine. Il permet aussi l'estimation d'un fluide gazeux (vent) en mouvement dans un milieu naturel : station météorologique, éolienne, etc. [0078] En outre, le dispositif selon la présente invention est appliqué à l'estimation d'un fluide liquide (eau) en mouvement dans un milieu naturel (Ruisseau, rivière, fleuve, lac, mer, etc.) ou bien dans un milieu bâti par l'homme (canalisation, pipeline, barrage, station d'épuration, etc). [0079] De nombreuses combinaisons peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention ; l'homme de métier choisira l'une ou l'autre en fonction des contraintes économiques, ergonomiques, dimensionnelles ou autres qu'il devra respecter. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de la vitesse de déplacement relative d'un fluide par rapport à un objet caractérisé en ce que ledit dispositif comprend au moins un capteur (2) placé dans une zone adaptée de l'objet, ledit au moins un capteur (2) est apte à déterminer et exploiter, en coopérant avec au moins un ordinateur (3), une instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale, issue du mouvement relatif dudit fluide par rapport à un élément (1) dudit objet, dépendante de la vitesse de déplacement du fluide. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'objet peut être un mobile aérien, terrestre, maritime/fluvial, spatial, une soufflerie, une turbomachine, une canalisation ou une station météorologique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'élément (1) générateur d'une instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale est fixé sur l'objet. 4. Dispositif selon la revendication 1 à 3 dans lequel l'élément (1) est un obstacle ou une cavité. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément (1) présente une forme tridimensionnelle quelconque, convexe et/ou concave, ou une forme géométrique de base, ou profilée ou non. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (1) peut être disposé autour d'un tube, et partiellement ouvert dans le sens de la longueur, orienté dans le sens de l'écoulement selon un axe X, et avoir une section de forme quelconque et de périmètre variable le long dudit tube. 7.Dispositif selon la revendication 4 dans lequel l'obstacle (1) peut être une tige ayant une section polygonale, elliptique, en profil d'aile, ou une surface tridimensionnelle de forme quelconque. 8. Dispositif selon la revendication 7 dans lequel le front de l'obstacle (1) fait un angle 6 compris entre 0 et 180 degrés avec sa surface d'installation. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8 dans lequel une autre surface (30) peut être située en aval de l'écoulement par rapport à ladite tige (1) à une distance h de ladite tige (1), selon un axe Y orthogonal à l'axe X, ladite autre surface (30) est destinée à contenir ledit au moins un capteur (2). 10. Dispositif selon la revendication 9 dont ladite autre surface (30) est plane et/ou convexe et/ou concave, et fait un angle Er compris entre 0 et 90 degrés avec la normale de sa surface d'installation. 11. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel l'élément (1) est une cavité contenu dans un corps 40, placé sur l'objet dont on veut connaître la vitesse relative du fluide, ledit corps (40) peut avoir une forme en profil d'aile ou une forme en profil pseudo triangulaire de type tremplin selon un plan de coupe XY. 12. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel, le front dudit corps (40) fait un angle e compris entre 0 et 180 degrés avec sa surface d'installation. 13. Dispositif selon la revendication 11 dans lequel l'invention, peut disposer d'un support de fixation lui permettant de se fixer directement sur l'emplacement d'installation natif d'un tube Pitot classique, et disposer d'un emplacement permettant audit tube Pitot d'être fixé directement sur l'invention. 14. Dispositif selon la revendication 11 dans lequel la cavité (1) comprend une paroi avale inclinée, de manière à faire un angle e", supérieur à 90°, avec le vecteur vitesse du fluide. 15. Dispositif selon la revendication 11 dans lequel la cavité (1) est telle qu'une dimension de sa paroi amont, selon un axe Z perpendiculaire au plan XY, est inférieure à une dimension de sa paroi avale, selon ledit axe Z. 16. Dispositif selon la revendication 11 dans lequel au moins une partie des parois de la cavité (1) peut être souple. 17. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément (1) générateur d'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique locale fait partie de l'objet. 18. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit au moins un capteur (2), permettant de mesurer l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique, peut être choisi parmi : capteur inertiel, capteur de pression, microphone ou hydrophone, capteur à corde vibrante, capteur de contrainte, capteur de force, capteur à fil chaud, capteur de déplacement, sur n axes avec (n > = 1). 19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit au moins un capteur (2) est placé dans une zone adaptée de l'instabilité aérodynamique ou hydrodynamique de l'élément (1), en contact ou non avec ledit élément, à l'intérieur, à l'extérieur ou sur l'élément, en amont ou en aval du flux relatif du fluide, sur le bord d'attaque ou de fuite de l'élément, en contact direct ou non avec du fluide. 20. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément (1) comprend au moins un capteur de température (6), apte à mesurer sa température, et/ou au moins une résistance chauffante (7) pilotable. 21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'élément (1) comprend au moins un capteur de température (8) du fluide. 22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'élément (1) comprend au moins un capteur de pression (9) du fluide. 23. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'ordinateur (3), comprenant de la mémoire de stockage, est destiné à réaliser des traitements nécessaires pour estimer la vitesse d'écoulement du fluide par rapport audit élément (1), ledit ordinateur (3) est relié audit au moins un capteur (2) via des ports de communication (12) intégrés ou via une carte indépendante reliée à l'ordinateur (3). 24. Dispositif selon la revendication 23 dans lequel l'ordinateur (3) est apte à réaliser des tâches suivantes : - interfaçage avec ledit au moins capteur (2)pour importer leurs mesures ; - prétraitement des données par l'intermédiaire de filtrage de Kalman, d'un filtre passe-bas, d'un régresseur linéaire polynomial glissant; - détermination de la transformée de Fourier et de la densité spectrale des instabilités induites. 25. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 ou 24 caractérisé en ce que lesdits traitements comprennent : - la détermination des fréquences de réponse en instabilité, par identification d'au moins un pic de puissance; - l'estimation de la vitesse de déplacement du fluide par rapport à l'élément (1) ; et - la réalisation d'une surveillance du système. 26. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 à 25 caractérisé en ce que l'ordinateur (3) est en outre destiné à réaliser des traitements pour réguler la température de l'élément (1) à une température prédéterminée via un interfaçage, par l'utilisation d'au moins un capteur de température (6), puis par le calcul de la commande à envoyer à au moins une résistance chauffante (7), via un interfaçage avec ladite au moins une résistance chauffante (7). 27. Dispositif selon revendications 23 à 26 caractérisé en ce que l'élément (1) comprend des capteurs de vibrations (5), de manière à disposer d'une référence de vibrations perturbatrices non induites par le fluide, de telle sorte que la différence de la densité spectrale des vibrations induites par l'écoulement du fluide avec la densité spectrale des vibrations perturbatrices permette d'isoler les vibrations induites. 28. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 26 dans lequel l'ordinateur (3) est apte à corriger le coefficient de raideur de l'élément (1) à partir de la température dudit élément mesuré par le capteur (6). 29. Système selon l'une des revendications 23 à 26 dans lequel l'ordinateur (3) est apte à comparer les calculs de vitesses issus des différents types de capteurs (2), afin de déterminer si le ou les capteurs sont opérationnels. 30. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 26 dans lequel l'ordinateur (3) est capable de mesurer l'intensité du courant traversant chaque 300 752 7 23 résistance chauffante (7), via des modules ou ports dédiés à cet effet, de manière à détecter une résistance défaillante. 31. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 30 comprenant en outre un système d'alimentation (13), destiné à fournir en tension et courant 5 l'ordinateur (3) et/ou les capteurs (2,5,6,8,9) et/ou la(es) résistance(s) chauffante(s) (7) et/ou carte de ports de communication (12) à l'ordinateur (3) et un système de communication sans fil (14). 32. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'élément (1) comprend tout ou partie des modules nécessaires à 10 son fonctionnement. 33. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comprenant plusieurs ordinateurs (3), plusieurs systèmes d'alimentation (13), plusieurs cartes de ports de communication (12), chaque élément étant prévu en redondance de manière à ce qu'un élément remplisse sa fonction, si un 15 élément similaire, en redondance, est défaillant. 20 25