Brevet FR3066023A1 — publié le 20181109

La prÃ©sente invention concerne un dispositif de mesure et de suivi au cours du temps de la quantitÃ© ou concentration d'un composant dans un fluide. Elle concerne Ã©galement un procÃ©dÃ© et un programme d'ordinateur correspondants. L'invention s'applique plus particuliÃ¨rement Ã un dispositif comportant : - un capteur apte Ã mesurer une quantitÃ© ou concentration du composant dans le fluide et Ã fournir un signal quantitatif de suivi de cette quantitÃ© ou concentration au cours du temps, - un module de traitement de signal comportant un filtre passe-bas du signal quantitatif de suivi, - une interface de sortie pour la fourniture du signal quantitatif de suivi filtrÃ©. Les applications industrielles sont multiples, pour la dÃ©tection de composants gazeux, liquides ou solides dans des fluides gazeux ou liquides quelconques. Les capteurs pouvant Ãªtre utilisÃ©s sont Ã©galement multiples et dÃ©pendent des applications visÃ©es. Un exemple non limitatif est la recherche de certaines espÃ¨ces gazeuses dans l'air, telles que des polluants identifiÃ©s et/ou des gaz Ã effet de serre, Ã l'aide de mÃ©thodes optiques de dÃ©tection basÃ©es sur les propriÃ©tÃ©s spectrales d'absorption des diffÃ©rentes espÃ¨ces pouvant composer un gaz et sur la loi de Beer-Lambert. Le capteur peut dans ce cas Ãªtre de type NDIR (de l'anglais Â« Non-Dispersive InfraRed Â»), c'est-Ã -dire Ã Ã©metteur infrarouge non dispersif et, gÃ©nÃ©ralement, Ã dÃ©tecteur thermopile. Un dispositif de ce type est par exemple dÃ©crit dans la demande de brevet US 2003/0058439 Al ou dans la demande de brevet VVO 2007/064370 A2. D'autres dispositifs exploitant la mÃªme mÃ©thode optique mais prÃ©sentant en outre des coÃ»ts de production et un encombrement optimisÃ©s sont Ã©galement commercialisÃ©s par la demanderesse en technologie MEMS (de l'anglais Â« MicroElectroMechanical Systems Â»). Ils peuvent Ãªtre intÃ©grÃ©s dans des systÃ¨mes Ã©lectroniques portatifs tels que des tablettes numÃ©riques, tÃ©lÃ©phones portables, appareils photographiques ou autres. Ils peuvent aussi Ãªtre intÃ©grÃ©s dans des systÃ¨mes fixes en domotique, dÃ©tection industrielle ou analyse de qualitÃ© de l'air. Les signaux qu'ils fournissent peuvent Ãªtre avantageusement utilisÃ©s pour un affichage d'information ou pour un dÃ©clenchement d'alerte en cas de danger identifiÃ©. Mais pour une meilleure exploitation des signaux fournis par ce type de dispositif, ceux-ci ne sont que rarement directement issus du capteur. Ils subissent gÃ©nÃ©ralement un traitement comportant au moins un lÃ©ger filtrage passe-bas visant Ã dÃ©barrasser les signaux de certains bruits ou artefacts. Ce filtrage engendre en outre 3066023 2 un lissage facilitant la lecture de l'information ou l'interprÃ©tation de la dÃ©tection. Il introduit en contrepartie une latence entre la quantitÃ© ou concentration de composant estimÃ©e et la quantitÃ© ou concentration rÃ©elle Ã chaque instant. Cette latence peut poser problÃ¨me dans certaines applications oÃ¹ une augmentation ou baisse rapide 5 d'un composant, jugÃ© dangereux ou vital, dans un fluide nÃ©cessite une dÃ©tection prÃ©cise et une rÃ©activitÃ© Ã©levÃ©e (dÃ©clenchement d'une alarme ou d'un plan d'actions). Un compromis, qui s'avÃ¨re toujours insatisfaisant, doit alors Ãªtre trouvÃ© entre l'efficacitÃ© et la latence du filtrage passe-bas. Il peut ainsi Ãªtre souhaitÃ© de prÃ©voir un dispositif qui permette de s'affranchir 10 au moins partiellement du compromis prÃ©citÃ©. Il est donc proposÃ© un dispositif de mesure et de suivi au cours du temps de la quantitÃ© ou concentration d'un composant dans un fluide, comportant : - un capteur apte Ã mesurer une quantitÃ© ou concentration du composant dans le fluide et Ã fournir un signal quantitatif de suivi de cette quantitÃ© ou 15 concentration au cours du temps, - un module de traitement de signal comportant un filtre passe-bas du signal quantitatif de suivi, - une interface de sortie pour la fourniture du signal quantitatif de suivi filtrÃ©. dans lequel le module de traitement de signal comporte : 20 - un estimateur d'une valeur de tendance instantanÃ©e de variation du signal quantitatif de suivi dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, et - des moyens de rÃ©glage au cours du temps d'une frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas en fonction de la valeur de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e. 25 En agissant sur la frÃ©quence de coupure haute du filtrage passe-bas, on agit gÃ©nÃ©ralement directement sur la latence : plus la frÃ©quence de coupure haute est basse, plus le signal quantitatif de suivi est lissÃ© et aisÃ© Ã interprÃ©ter mais plus la latence introduite est Ã©levÃ©e ; au contraire, plus la frÃ©quence de coupure haute est Ã©levÃ©e, plus la latence est faible mais plus le signal quantitatif de suivi est bruitÃ© et 30 difficile Ã interprÃ©ter. Ainsi, l'invention permet d'adapter dynamiquement cette frÃ©quence de coupure haute en fonction d'une estimation de variation du signal quantitatif de suivi dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e qui peut Ãªtre bien moins longue que la latence d'un filtre passe-bas dont les paramÃ¨tres rÃ©sulteraient d'un compromis insatisfaisant tel que celui prÃ©citÃ©. En ce faisant, on 3066023 3 adapte en temps rÃ©el le filtrage passe-bas Ã la variabilitÃ© du signal et le compromis devient dynamique donc satisfaisant. On notera par ailleurs que la notion de filtre passe-bas inclut celle de filtre passe-bande. En effet, un filtre passe-bande doit Ãªtre considÃ©rÃ© comme un cas 5 particulier de filtre passe-bas, i.e. un filtre passe-bas prÃ©sentant en outre une frÃ©quence de coupure basse infÃ©rieure Ã sa frÃ©quence de coupure haute. De faÃ§on optionnelle, l'estimateur est conÃ§u pour estimer la valeur de tendance instantanÃ©e de variation du signal quantitatif de suivi en fournissant une valeur de pente de ce signal dans la fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, 10 notamment par rÃ©gression linÃ©aire. Cette estimation particuliÃ¨rement simple peut Ãªtre rÃ©alisÃ©e dans des temps trÃ¨s brefs. De faÃ§on optionnelle Ã©galement, les moyens de rÃ©glage sont conÃ§us de maniÃ¨re Ã : - rÃ©duire la frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas lorsque la valeur 15 de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e diminue en valeur absolue, et - augmenter la frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas lorsque la valeur de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e augmente en valeur absolue. 20 De faÃ§on optionnelle Ã©galement, le filtre passe-bas est conÃ§u pour rÃ©aliser, aprÃ¨s Ã©chantillonnage temporel du signal quantitatif de suivi, un filtrage numÃ©rique par moyenne glissante pondÃ©rÃ©e exponentiellement selon la relation temporelle de rÃ©currence suivante : = Yi Vi 2, yi = a. yi_1+ (1- a). yi ' 25 oÃ¹ ... sont des Ã©chantillons temporels successifs du signal quantitatif de suivi, sont les Ã©chantillons temporels successifs rÃ©sultants du signal quantitatif de suivi filtrÃ© et a est un coefficient de pondÃ©ration exponentielle du filtrage numÃ©rique par moyenne glissante compris entre 0 et 1 et mathÃ©matiquement liÃ© Ã la frÃ©quence de coupure haute fc de ce filtrage numÃ©rique. Ce type de filtrage passe- 30 bas est particuliÃ¨rement simple Ã rÃ©gler Ã l'aide d'un unique paramÃ¨tre, en l'occurrence a. De faÃ§on optionnelle Ã©galement, les moyens de rÃ©glage sont configurÃ©s en logique floue de maniÃ¨re Ã : 3066023 4 - distinguer N Ã©tats de tendance instantanÃ©e de variation, N k 2, chacun de ces N Ã©tats Ã©tant associÃ© Ã une valeur correspondante prÃ©dÃ©terminÃ©e de frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas et Ã une fonction d'appartenance Ã valeurs dans l'intervalle [0; 1] dÃ©finie dans une plage de 5 valeurs possibles de tendance instantanÃ©e de variation, et - rÃ©gler la frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas comme une somme des N valeurs prÃ©dÃ©terminÃ©es de frÃ©quence de coupure haute pondÃ©rÃ©es respectivement par N degrÃ©s d'appartenance de la valeur de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e Ã chacun des N Ã©tats de 10 tendance instantanÃ©e de variation, ces degrÃ©s d'appartenance Ã©tant calculÃ©s Ã l'aide des N fonctions d'appartenance. La configuration en logique floue apporte un rÃ©glage rÃ©actif mais sans rupture du filtrage passe-bas. De faÃ§on optionnelle Ã©galement, N k 3 et : 15 - un premier Ã©tat stable est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,9 et 1 - un deuxiÃ¨me Ã©tat de variation lente est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur du coefficient a de pondÃ©ration 20 exponentielle comprise entre 0,7 et 0,9, - un troisiÃ¨me Ã©tat de variation rapide est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,1 et 0,3. De faÃ§on optionnelle Ã©galement, chaque fonction d'appartenance est une 25 fonction gaussienne ou linÃ©aire par morceaux. Ces fonctions sont simples Ã mettre en oeuvre en logique floue. De faÃ§on optionnelle Ã©galement, le capteur est un capteur de gaz Ã Ã©metteur infrarouge non dispersif et Ã dÃ©tecteur thermopile. Dans ce cas, l'invention permet une application dans la dÃ©tection de gaz en milieu gazeux. 30 Il est Ã©galement proposÃ© un procÃ©dÃ© de mesure et de suivi au cours du temps de la quantitÃ© ou concentration d'un composant dans un fluide, comportant les Ã©tapes suivantes : - mesurer une quantitÃ© ou concentration du composant dans le fluide et fournir un signal quantitatif de suivi de cette quantitÃ© ou concentration au 35 cours du temps, Ã l'aide d'un capteur, 3066023 5 - traiter le signal quantitatif de suivi Ã l'aide d'un filtre passe-bas, - fournir en sortie le signal quantitatif filtrÃ©, dans lequel le traitement du signal quantitatif de suivi comporte : - une estimation au cours du temps d'une tendance instantanÃ©e de variation 5 du signal quantitatif dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, et - le rÃ©glage au cours du temps d'une frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas en fonction de la tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e. Il est Ã©galement proposÃ© un programme d'ordinateur tÃ©lÃ©chargeable depuis un 10 rÃ©seau de communication et/ou enregistrÃ© sur un support lisible par ordinateur et/ou exÃ©cutable par un processeur, comprenant des instructions pour l'exÃ©cution des Ã©tapes suivantes : - recevoir un signal numÃ©rique quantitatif de suivi d'une quantitÃ© ou concentration au cours du temps d'un composant dans un fluide, 15 - traiter le signal quantitatif de suivi par filtrage passe-bas, le filtrage passe-bas Ã©tant rÃ©alisÃ© Ã l'aide d'instructions pour l'exÃ©cution des Ã©tapes suivantes - - estimer au cours du temps une tendance instantanÃ©e de variation du signal quantitatif dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, et 20 - rÃ©gler au cours du temps une frÃ©quence de coupure haute du filtrage passe-bas en fonction de la tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e. L'invention sera mieux comprise Ã l'aide de la description qui va suivre, donnÃ©e uniquement Ã titre d'exemple et faite en se rÃ©fÃ©rant aux dessins annexÃ©s dans lesquels : 25 - la figure 1 reprÃ©sente schÃ©matiquement la structure gÃ©nÃ©rale d'un dispositif de mesure et de suivi de la quantitÃ© ou concentration d'un composant dans un fluide, selon un mode de rÃ©alisation de l'invention, - la figure 2 illustre les Ã©tapes successives d'un procÃ©dÃ© de mesure et de suivi de la quantitÃ© ou concentration d'un composant dans un fluide mis en 30 oeuvre par le dispositif de la figure 1, - la figure 3 illustre un diagramme de fonctions d'appartenance d'un modÃ¨le de logique floue exploitÃ© par le procÃ©dÃ© de la figure 2, - les figures 4 et 5 illustrent Ã l'aide de diagrammes des rÃ©sultats intermÃ©diaires et finaux d'une mise en oeuvre du procÃ©dÃ© de la figure 2. 3066023 6 Le dispositif illustrÃ© sur la figure 1, convenant pour la mesure et le suivi au cours du temps de la quantitÃ© ou concentration d'un composant C dans un fluide F, comporte un capteur 10, un module 12 de traitement de signal et un module 14 d'exploitation de donnÃ©es fournies par le module 12. 5 Le capteur 10 est apte Ã mesurer une quantitÃ© ou concentration du composant C dans le fluide F et Ã fournir un signal quantitatif de suivi de cette quantitÃ© ou concentration au cours du temps. ConformÃ©ment Ã l'exemple prÃ©cisÃ©ment illustrÃ© sur la figure 1 mais non limitatif, le capteur 10 est un capteur d'espÃ¨ces gazeuses en milieu gazeux de type NDIR, c'est-Ã -dire Ã Ã©metteur infrarouge 16 et dÃ©tecteur 10 thermopile 18. Dans ce cas prÃ©cis, le fluide F est un gaz et le composant C est une espÃ¨ce gazeuse particuliÃ¨re dont on souhaite suivre la quantitÃ© ou concentration dans F. Plus prÃ©cisÃ©ment, le capteur 10 comporte une enceinte 20 pourvue d'une premiÃ¨re ouverture 22 par laquelle entre le gaz Ã analyser F et d'une deuxiÃ¨me ouverture 24 par laquelle sort ce mÃªme gaz F. L'entrÃ©e et/ou la sortie de gaz 15 peu(ven)t Ãªtre forcÃ©e(s), par l'entretien d'un diffÃ©rentiel de pression, ou spontanÃ©e(s), par simple effet de diffusion. L'Ã©metteur infrarouge 16 illumine le gaz F Ã l'intÃ©rieur de l'enceinte dans une bande spectrale prÃ©dÃ©terminÃ©e et le dÃ©tecteur thermopile 18 reÃ§oit le rayonnement lumineux transmis par le gaz F. Ce rayonnement lumineux a subi certaines absorptions directement liÃ©es Ã la quantitÃ© ou concentration du 20 composant C dans le gaz F. Ensuite, un convertisseur 26 du capteur 10 transforme le rayonnement lumineux analogique reÃ§u par le dÃ©tecteur thermopile 18 en un signal numÃ©rique et Ã©chantillonnÃ©, directement liÃ© Ã l'absorption du rayonnement lumineux par le composant C dans le gaz F et finalement reprÃ©sentatif de la quantitÃ© ou concentration du composant C mesurÃ©e Ã chaque instant d'Ã©chantillonnage. Ce 25 signal quantitatif de suivi est notÃ© , yi, ... dans la suite de la description. Le module 12 de traitement de signal reÃ§oit le signal quantitatif de suivi Yi , yi, ... par une interface d'entrÃ©e 28. Il comporte en outre un filtre passe-bas 30 et un estimateur de variation instantanÃ©e 32 auxquels il transmet ce signal yi, L'estimateur 32 est plus prÃ©cisÃ©ment conÃ§u pour calculer une valeur V de tendance 30 instantanÃ©e de variation du signal quantitatif de suivi dans une fenÃªtre temporelle glissante de longueur T prÃ©dÃ©terminÃ©e. Avantageusement, cette longueur T est trÃ¨s infÃ©rieure Ã la latence que peut engendrer le filtre passe-bas 30. Par ailleurs, conformÃ©ment aux principes gÃ©nÃ©raux de la prÃ©sente invention, le module 12 comporte aussi des moyens 34 de rÃ©glage au cours du temps d'une frÃ©quence de 35 coupure haute fc du filtre passe-bas 30 en fonction de la valeur de tendance 3066023 7 instantanÃ©e de variation retournÃ©e par l'estimateur 32. Enfin, il comporte une interface de sortie 36 pour la fourniture du signal quantitatif de suivi filtrÃ©. Ce signal filtrÃ© est notÃ© 371, ..., yi, ... dans la suite de la description. Dans un mode de rÃ©alisation prÃ©fÃ©rÃ©, l'estimateur de variation instantanÃ©e 32 5 est conÃ§u pour estimer la valeur V de tendance instantanÃ©e de variation du signal quantitatif de suivi yi, ... , yi, ... en fournissant une valeur de pente de ce signal dans la fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, notamment par rÃ©gression linÃ©aire. Une telle rÃ©gression linÃ©aire est pertinente si l'on peut supposer que le signal quantitatif de suivi est approximativement linÃ©aire dans la fenÃªtre temporelle considÃ©rÃ©e, ce qui est 10 souvent le cas dans des intervalles temporels courts. En notant par exemple xi_T, ..., xi les T instants d'Ã©chantillonnage de la fenÃªtre temporelle glissante Ã un instant xi auquel on veut estimer la valeur V, la rÃ©gression linÃ©aire consiste Ã exprimer le signal de suivi correspondant Yi-7- .,..., yi sous la forme suivante : [ [Yi-T1 Xyl a + Et _T )1 , [al yi .ci . Ei et Ã dÃ©terminer les valeurs ei-o- et Cii qui minimisent les erreurs rÃ©siduelles de moyenne 15 nulle Ei_T, ... , Ei. En notant : Yi-T 1 X -i-Tl Y= I et X = Yi 1 xi la valeur Ã = qui est la solution des moindres carrÃ©s par minimisation de l'erreur quadratique moyenne est estimÃ©e de la faÃ§on suivante : 20 Ã = [XTX]-1.XT.Y, oÃ¹ XT est la transposÃ©e de la matrice X. Il en rÃ©sulte que la valeur V de tendance instantanÃ©e de variation peut Ãªtre choisie comme Ã©gale Ã la valeur absolue de la pente Comme indiquÃ© par les calculs prÃ©cÃ©dents et conformÃ©ment Ã la notion de fenÃªtre temporelle glissante, cette valeur V est rÃ©visable Ã chaque rÃ©ception d'un nouvel Ã©chantillon de signal quantitatif 25 de suivi. Dans un mode de rÃ©alisation prÃ©fÃ©rÃ© Ã©galement, les moyens de rÃ©glage 34 sont conÃ§us pour : - rÃ©duire la frÃ©quence de coupure haute fc du filtre passe-bas 30 lorsque la valeur V de tendance instantanÃ©e de variation calculÃ©e par l'estimateur 32 30 diminue en valeur absolue, et 3066023 8 - augmenter la frÃ©quence de coupure haute fc du filtre passe-bas 30 lorsque la valeur V de tendance instantanÃ©e de variation calculÃ©e par l'estimateur 32 augmente en valeur absolue. Dans ce cas, une relation directe entre V et fc peut Ãªtre prÃ©dÃ©finie dans les 5 moyens de rÃ©glage, par exemple sous la forme d'une fonction croissante, pour rÃ©gler la frÃ©quence de coupure haute fc en fonction de V. Puisque la valeur V est rÃ©visable Ã chaque rÃ©ception d'un nouvel Ã©chantillon de signal quantitatif de suivi, la frÃ©quence de coupure haute fc est de mÃªme rÃ©glable Ã la mÃªme cadence. Dans un mode de rÃ©alisation prÃ©fÃ©rÃ© Ã©galement, le filtre passe-bas 30 est 10 numÃ©rique et conÃ§u pour rÃ©aliser sur le signal quantitatif de suivi Ã©chantillonnÃ© Yi yn, ... un filtrage numÃ©rique par moyenne glissante pondÃ©rÃ©e exponentiellement selon la relation temporelle de rÃ©currence suivante : = Yi 2, oÃ¹ a est un coefficient de pondÃ©ration exponentielle du filtrage numÃ©rique par 15 moyenne glissante compris entre 0 et 1 et mathÃ©matiquement liÃ© Ã la frÃ©quence de coupure haute fc de ce filtrage numÃ©rique. Il peut par exemple Ãªtre montrÃ© Ã partir de la relation temporelle de rÃ©currence ci-dessus que cette relation mathÃ©matique prend la forme suivante pour une estimation de la frÃ©quence de coupure haute Ã -3 dB: Fs fc = -2n-cos-1 [max (-1 ; 1 (1 ce)2)1 , 2a oÃ¹ Fs est la frÃ©quence d'Ã©chantillonnage, cos-1 est l'inverse de la fonction cosinus et 20 max ( ; ) est la fonction qui retourne le maximum entre deux valeurs. Cette relation mathÃ©matique rÃ©sulte notamment de l'enseignement de l'ouvrage de Rick Lyons, intitulÃ© Â« Understanding Digital Signal Processing Â», 3e Ã©dition, Prentice Hall Publishing, 2011, pages 613-614. Elle peut Ãªtre simplifiÃ©e de la faÃ§on suivante lorsque fc reste faible devant Fs, notamment tant que fc 0,1F : Fs fc = --2n-1n(a) . 25 Dans ce cas, la relation directe entre V et fc peut Ãªtre prÃ©dÃ©finie en toute Ã©quivalence par une relation directe entre V et a. Dans un mode de rÃ©alisation prÃ©fÃ©rÃ©, cette relation directe est configurÃ©e en logique floue dans les moyens de rÃ©glage 34 de la faÃ§on suivante : - N Ã©tats discrets de tendance instantanÃ©e de variation sont dÃ©finis et 30 distinguÃ©s, N k 2, chacun de ces N Ã©tats Ã©tant associÃ© Ã une valeur correspondante prÃ©dÃ©terminÃ©e fc(n) de frÃ©quence de coupure haute fc du 3066023 9 filtre passe-bas 30, ou de faÃ§on Ã©quivalente Ã une valeur correspondante prÃ©dÃ©terminÃ©e a(n) du coefficient de pondÃ©ration a, et Ã une fonction d'appartenance Fms,, Ã valeurs dans l'intervalle [0; 1] dÃ©finie dans une plage de valeurs possibles pour V (par exemple incluse dans [0; +09D, et 5 - rÃ©gler la frÃ©quence de coupure haute fc du filtre passe-bas 30, ou de faÃ§on Ã©quivalente le coefficient de pondÃ©ration a, comme une somme des N valeurs prÃ©dÃ©terminÃ©es de frÃ©quence de coupure haute, ou de faÃ§on Ã©quivalente comme une somme des N valeurs prÃ©dÃ©terminÃ©es du coefficient de pondÃ©ration, pondÃ©rÃ©es respectivement par N degrÃ©s 10 d'appartenance de la valeur V estimÃ©e Ã chacun des N Ã©tats de tendance instantanÃ©e de variation, ces degrÃ©s d'appartenance Ã©tant calculÃ©s Ã l'aide des N fonctions d'appartenance. Chaque fonction d'appartenance est par exemple une fonction gaussienne ou linÃ©aire par morceaux. Toute autre famille de fonctions d'appartenance bien connue 15 en logique floue peut Ã©galement Ãªtre envisagÃ©e et adaptÃ©e selon les besoins de l'application visÃ©e et du contexte. Les Ã©lÃ©ments 30, 32, 34 du module 12 de traitement de signal, tels qu'illustrÃ©s sur la figure 1 et dÃ©taillÃ©s fonctionnellement prÃ©cÃ©demment, peuvent par exemple Ãªtre mis en oeuvre dans au moins un dispositif informatique tel qu'un ordinateur 20 classique comportant un processeur associÃ© Ã une ou plusieurs mÃ©moires pour le stockage de fichiers de donnÃ©es et de programmes d'ordinateurs, ou mÃªme directement un ou plusieurs processeur(s) associÃ©(s) Ã une ou plusieurs mÃ©moire(s). Ces modules fonctionnels comportent ainsi plusieurs programmes d'ordinateurs ou plusieurs fonctions d'un mÃªme programme d'ordinateur, ces 25 programmes ou fonctions pouvant Ãªtre regroupÃ©s selon toutes les combinaisons possibles en un ou plusieurs logiciels. Ils pourraient aussi Ãªtre au moins en partie micro programmÃ©s ou micro cÃ¢blÃ©s dans des circuits intÃ©grÃ©s dÃ©diÃ©s. Ainsi, en variante, chaque dispositif informatique mettant en oeuvre l'un ou plusieurs des modules fonctionnels dÃ©crits ci-dessus pourrait Ãªtre remplacÃ© par un dispositif 30 Ã©lectronique composÃ© uniquement de circuits numÃ©riques (sans programme d'ordinateur) pour la rÃ©alisation des mÃªmes actions. Le module 14 d'exploitation de donnÃ©es fournies par le module 12 reÃ§oit le signal filtrÃ© , .... De faÃ§on connue en soi, il exploite et traite ce signal pour un affichage d'information ou pour un dÃ©clenchement d'alerte en cas de problÃ¨me, par 35 exemple en cas de dÃ©passement d'un seuil prÃ©dÃ©terminÃ© de la quantitÃ© ou 3066023 10 concentration dÃ©tectÃ©e de composant C dans le gaz F. Son fonctionnement ne sera donc pas dÃ©taillÃ©. On notera simplement que le traitement rÃ©alisÃ© par le module 12 peut inclure une conversion du signal filtrÃ© en un signal directement reprÃ©sentatif de la quantitÃ© ou concentration du composant C mesurÃ©e Ã chaque 5 instant d'Ã©chantillonnage, cette conversion Ã©tant rÃ©alisÃ©e de faÃ§on connue en soi par exploitation de la loi de Beer-Lambert. On notera que le capteur 10, le module 12 de traitement de signal et le module 14 d'exploitation de donnÃ©es sont structurellement sÃ©parables. Ainsi le dispositif illustrÃ© sur la figure 1 peut Ãªtre conÃ§u d'un seul tenant ou en plusieurs 10 Ã©lÃ©ments matÃ©riels distincts reliÃ©s entre eux par des moyens de transmission de donnÃ©es avec ou sans fil. Les diffÃ©rentes configurations possibles sont guidÃ©es par les applications visÃ©es. Le fonctionnement du dispositif de la figure 1 va maintenant Ãªtre dÃ©taillÃ© en rÃ©fÃ©rence aux diffÃ©rentes Ã©tapes du procÃ©dÃ© illustrÃ© sur la figure 2. 15 Au cours d'une Ã©tape 100 exÃ©cutÃ©e continÃ»ment par le capteur 10, le dÃ©tecteur thermopile 18 fournit un signal analogique continu de mesure d'absorption lumineuse par le composant C d'un rayonnement lumineux Ã©mis par l'Ã©metteur infrarouge 16 et transmis par le gaz F. Au cours d'une Ã©tape 102 exÃ©cutÃ©e continÃ»ment par le convertisseur 26 du 20 capteur 10, le signal analogique continu fourni par le dÃ©tecteur thermopile 18 par exÃ©cution de l'Ã©tape 100 est converti numÃ©riquement pour fournir les Ã©chantillons temporels successifs du signal quantitatif de suivi Au cours d'une Ã©tape 104 exÃ©cutÃ©e Ã chaque instant de l'Ã©chantillonnage temporel par l'estimateur 32, une valeur V de tendance instantanÃ©e de variation du 25 signal quantitatif de suivi ... dans une fenÃªtre temporelle glissante de longueur N prÃ©dÃ©terminÃ©e est calculÃ©e. Au cours d'une Ã©tape 106 exÃ©cutÃ©e Ã chaque instant de l'Ã©chantillonnage temporel par les moyens de rÃ©glage 34, la frÃ©quence de coupure haute fc du filtre passe-bas 30, ou de faÃ§on Ã©quivalente le coefficient de pondÃ©ration a prÃ©citÃ© dans le 30 cas d'un filtrage numÃ©rique par moyenne glissante pondÃ©rÃ©e exponentiellement, est rÃ©glÃ©e en fonction de la valeur V estimÃ©e Ã l'Ã©tape 104. Au cours d'une Ã©tape 108 exÃ©cutÃ©e Ã chaque instant de l'Ã©chantillonnage temporel par le filtre passe-bas 30 qui applique la frÃ©quence de coupure haute fc, ou de faÃ§on Ã©quivalente le coefficient de pondÃ©ration a prÃ©citÃ© dans le cas d'un filtrage 3066023 11 numÃ©rique par moyenne glissante pondÃ©rÃ©e exponentiellement, le signal quantitatif de suivi Yi ,yi, ... est filtrÃ© et transformÃ© en y, , Ce signal quantitatif de suivi filtrÃ© 371, ... est progressivement transmis au module 14 d'exploitation de donnÃ©es par l'interface de sortie 36 au cours d'une Ã©tape 5 110 exÃ©cutÃ©e Ã chaque instant de l'Ã©chantillonnage temporel par cette derniÃ¨re. Un exemple simple et concret de calcul du coefficient de pondÃ©ration a prÃ©citÃ© en fonction de la valeur V estimÃ©e Ã chaque instant d'Ã©chantillonnage temporel est illustrÃ© sur la figure 3. ConformÃ©ment Ã la configuration en logique floue prÃ©sentÃ©e de faÃ§on gÃ©nÃ©rale prÃ©cÃ©demment, pour N = 3: 10 - un premier Ã©tat stable est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur a(1) du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,9 et 1, par exemple a(1) = 0,99; - un deuxiÃ¨me Ã©tat de variation lente est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur a(2) du coefficient a de pondÃ©ration 15 exponentielle comprise entre 0,7 et 0,9, par exemple a(2) = 0,8; - un troisiÃ¨me Ã©tat de variation rapide est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur a(3) du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,1 et 0,3, par exemple a(3) = 0,2. L'Ã©tat stable est associÃ© Ã une premiÃ¨re fonction d'appartenance Fmsa Ã 20 valeurs dans l'intervalle [0; 1] dÃ©finie dans la plage de valeurs [0; +09[. Pour une illustration simple, cette premiÃ¨re fonction d'appartenance est linÃ©aire par morceaux dans l'exemple de la figure 3. Elle prend tout d'abord continÃ»ment la valeur 1 dans un premier intervalle, puis dÃ©croÃ®t linÃ©airement vers 0 dans un deuxiÃ¨me intervalle, puis prend continÃ»ment la valeur 0 dans le reste de la plage de valeurs. 25 L'Ã©tat de variation lente est associÃ© Ã une deuxiÃ¨me fonction d'appartenance Fms,2 Ã valeurs dans l'intervalle [0; 1] dÃ©finie dans la plage de valeurs [0; +09[. Pour une illustration simple, cette deuxiÃ¨me fonction d'appartenance est Ã©galement linÃ©aire par morceaux. Elle prend tout d'abord continÃ»ment la valeur 0 dans le premier intervalle, puis croÃ®t linÃ©airement vers 1 dans le deuxiÃ¨me intervalle, puis prend 30 continÃ»ment la valeur 1 dans un troisiÃ¨me intervalle, puis dÃ©croÃ®t linÃ©airement vers 0 dans un quatriÃ¨me intervalle, puis prend continÃ»ment la valeur 0 dans le reste de la plage de valeurs. L'Ã©tat de variation rapide est associÃ© Ã une troisiÃ¨me fonction d'appartenance Fms3 Ã valeurs dans l'intervalle [0; 1] dÃ©finie dans la plage de valeurs [O; +09[. Pour 35 une illustration simple, cette troisiÃ¨me fonction d'appartenance est Ã©galement linÃ©aire 3066023 12 par morceaux. Elle prend tout d'abord continÃ»ment la valeur 0 dans les premier, deuxiÃ¨me et troisiÃ¨me intervalles, puis croÃ®t linÃ©airement vers 1 dans le quatriÃ¨me intervalle, puis prend continÃ»ment la valeur 1 dans le reste de la plage de valeurs. Le coefficient de pondÃ©ration a est alors dÃ©terminÃ© Ã partir la valeur V estimÃ©e 5 Ã chaque instant d'Ã©chantillonnage temporel par la relation suivante : a = F ms a[17]. a(1) + Fm s,2[17]. a(2) + Fms,3[17]. a(3), soit, par exemple dans l'illustration prÃ©cise de la figure 3: a = 0,8 x 0,99 + 0,2 x 0,8 + 0 x 0,2 = 0,952. Les figures 4 et 5 illustrent des rÃ©sultats obtenus sur un signal quantitatif de 10 suivi Ã 1100 Ã©chantillons successifs. La figure 4 illustre 1100 valeurs successives de pente calculÃ©es par l'estimateur 32. On observe une relative stabilitÃ© du signal quantitatif de suivi jusque vers l'Ã©chantillon 340, puis une dÃ©croissance rapide autour de l'Ã©chantillon 340, puis de nouveau une relative stabilitÃ© jusque vers l'Ã©chantillon 680, puis une croissance rapide autour de l'Ã©chantillon 680, puis une relative stabilitÃ© 15 jusque vers l'Ã©chantillon 950, puis une croissance lente entre les Ã©chantillons 950 et 1050, puis une relative stabilitÃ© aprÃ¨s l'Ã©chantillon 1050. La figure 5 illustre le signal quantitatif de suivi avant et aprÃ¨s un filtrage passe-bas exploitant, comme Ã©voquÃ© prÃ©cÃ©demment, les variations instantanÃ©es de la figure 4. Il est trÃ¨s clair que le signal quantitatif de suivi avant filtrage dÃ©tecte sans latence toute variation rapide de 20 quantitÃ© ou concentration en composant C dans le gaz F, mais au prix de valeurs trÃ¨s bruitÃ©es dans les zones de stabilitÃ© ou de variations lentes. Il est trÃ¨s clair Ã©galement que le signal quantitatif de suivi aprÃ¨s filtrage dÃ©tecte Ã©galement sans latence toute variation rapide de quantitÃ© ou concentration en composant C dans le gaz F, avec des valeurs qui ne sont pas bruitÃ©es dans les zones de stabilitÃ© ou de variations 25 lentes. Le compromis dynamique dans le rÃ©glage de la frÃ©quence de coupure haute du filtrage passe-bas est donc trÃ¨s efficace. Il apparaÃ®t clairement qu'un dispositif de mesure et de suivi tel que celui dÃ©crit prÃ©cÃ©demment permet de mesurer et suivre, de faÃ§on dÃ©bruitÃ©e et sans latence gÃªnante, une quantitÃ© ou concentration d'un composant C dans un fluide F. 30 On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitÃ©e au mode de rÃ©alisation dÃ©crit prÃ©cÃ©demment en rÃ©fÃ©rence aux figures 1 et 2. Ainsi par exemple, bien que le filtrage passe-bas ait Ã©tÃ© proposÃ© prÃ©cÃ©demment directement sur le signal issu du dÃ©tecteur thermopile 18, aprÃ¨s Ã©chantillonnage et numÃ©risation, il aurait aussi pu Ãªtre proposÃ© Ã un autre endroit de 35 la chaÃ®ne de traitement, notamment aprÃ¨s conversion selon la loi de Beer-Lambert. 3066023 13 NÃ©anmoins, cette variante est moins avantageuse parce que l'expression en exponentielle de la loi de Beer-Lambert engendre une amplification importante des variations bruitÃ©es avant filtrage passe-bas. Il apparaÃ®tra plus gÃ©nÃ©ralement Ã l'homme de l'art que diverses modifications 5 peuvent Ãªtre apportÃ©es au mode de rÃ©alisation dÃ©crit ci-dessus, Ã la lumiÃ¨re de l'enseignement qui vient de lui Ãªtre divulguÃ©. En particulier, bien que l'estimation de variation instantanÃ©e du signal quantitatif de suivi ait Ã©tÃ© prÃ©conisÃ©e avantageusement par rÃ©gression linÃ©aire du fait de la simplicitÃ© de cette mÃ©thode, d'autres mÃ©thodes connues de l'homme du mÃ©tier pour estimer une tendance de 10 variation instantanÃ©e d'un signal peuvent Ãªtre appliquÃ©es. De mÃªme, bien qu'un filtrage numÃ©rique par moyenne glissante pondÃ©rÃ©e exponentiellement ait Ã©tÃ© prÃ©conisÃ© pour le fonctionnement du filtre passe-bas 30, d'autres filtres passe-bas Ã frÃ©quence de coupure haute rÃ©glable, notamment d'autres filtres Ã rÃ©ponse impulsionnelle infinie, peuvent Ãªtre envisagÃ©s. De mÃªme, de multiples relations 15 directes entre V et fc peut Ãªtre dÃ©finies par l'homme du mÃ©tier, mÃªme si la configuration en logique floue prÃ©sente des avantages particuliers et s'avÃ¨re astucieuse. D'une faÃ§on gÃ©nÃ©rale, dans les revendications qui suivent, les termes utilisÃ©s ne doivent pas Ãªtre interprÃ©tÃ©s comme limitant l'invention au mode de rÃ©alisation 20 exposÃ© dans la prÃ©sente description, mais doivent Ãªtre interprÃ©tÃ©s pour y inclure tous les Ã©quivalents que les revendications visent Ã couvrir du fait de leur formulation et dont la prÃ©vision est Ã la portÃ©e de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances gÃ©nÃ©rales Ã la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui Ãªtre divulguÃ©. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure et de suivi au cours du temps de la quantitÃ© ou concentration d'un composant (C) dans un fluide (F), comportant : un capteur (10) apte Ã mesurer une quantitÃ© ou concentration du composant (C) dans le fluide (F) et Ã fournir un signal quantitatif de suivi de cette quantitÃ© ou concentration au cours du temps, un module (12) de traitement de signal comportant un filtre passe-bas (30) du signal quantitatif de suivi, une interface de sortie (36) pour la fourniture du signal quantitatif de suivi filtrÃ©, caractÃ©risÃ© en ce que le module (12) de traitement de signal comporte : un estimateur (32) d'une valeur (V) de tendance instantanÃ©e de variation du signal quantitatif de suivi dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, et des moyens (34) de rÃ©glage au cours du temps d'une frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas (30) en fonction de la valeur (V) de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e. 2. Dispositif de mesure et de suivi selon la revendication 1, dans lequel l'estimateur (32) est conÃ§u pour estimer la valeur (V) de tendance instantanÃ©e de variation du signal quantitatif de suivi en fournissant une valeur de pente de ce signal dans la fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, notamment par rÃ©gression linÃ©aire. 3. Dispositif de mesure et de suivi selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de rÃ©glage (34) sont conÃ§us de maniÃ¨re Ã : rÃ©duire la frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas (30) lorsque la valeur (V) de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e diminue en valeur absolue, et augmenter la frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas (30) lorsque la valeur (V) de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e augmente en valeur absolue. 4. Dispositif de mesure et de suivi selon l'une quelconque des revendications 1 Ã 3, dans lequel le filtre passe-bas (30) est conÃ§u pour rÃ©aliser, aprÃ¨s Ã©chantillonnage temporel du signal quantitatif de suivi, un filtrage numÃ©rique 3066023 15 par moyenne glissante pondÃ©rÃ©e exponentiellement selon la relation temporelle de rÃ©currence suivante : f ( vi 2, y, = a. +(1- a). ' OÃ , yi, ... sont des Ã©chantillons temporels successifs du signal quantitatif de suivi, 5 ... sont les Ã©chantillons temporels successifs rÃ©sultants du signal quantitatif de suivi filtrÃ© et a est un coefficient de pondÃ©ration exponentielle du filtrage numÃ©rique par moyenne glissante compris entre 0 et 1 et mathÃ©matiquement liÃ© Ã la frÃ©quence de coupure haute fc de ce filtrage numÃ©rique. 5. Dispositif de mesure et de suivi selon l'une quelconque des 10 revendications 1 Ã 4, dans lequel les moyens de rÃ©glage (34) sont configurÃ©s en logique floue de maniÃ¨re Ã : distinguer N Ã©tats de tendance instantanÃ©e de variation, N k 2, chacun de ces N Ã©tats Ã©tant associÃ© Ã une valeur correspondante prÃ©dÃ©terminÃ©e de frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas 15 (30) et Ã une fonction d'appartenance Ã valeurs dans l'intervalle [0 ; 1] dÃ©finie dans une plage de valeurs possibles de tendance instantanÃ©e de variation, et rÃ©gler la frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas (30) comme une somme des N valeurs prÃ©dÃ©terminÃ©es de frÃ©quence de coupure 20 haute pondÃ©rÃ©es respectivement par N degrÃ©s d'appartenance de la valeur de tendance instantanÃ©e de variation estimÃ©e Ã chacun des N Ã©tats de tendance instantanÃ©e de variation, ces degrÃ©s d'appartenance Ã©tant calculÃ©s Ã l'aide des N fonctions d'appartenance. 25 6. Dispositif de mesure et de suivi selon les revendications 4 et 5, dans lequel N k 3 et : un premier Ã©tat stable est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,9 et 1, 30 un deuxiÃ¨me Ã©tat de variation lente est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,7 et 0,9, 3066023 16 un troisiÃ¨me Ã©tat de variation rapide est associÃ© Ã une frÃ©quence de coupure haute liÃ©e Ã une valeur du coefficient a de pondÃ©ration exponentielle comprise entre 0,1 et 0,3. 7. Dispositif de mesure et de suivi selon la revendication 5 ou 6, dans lequel 5 chaque fonction d'appartenance est une fonction gaussienne ou linÃ©aire par morceaux. 8. Dispositif de mesure et de suivi selon l'une quelconque des revendications 1 Ã 7, dans lequel le capteur (10) est un capteur de gaz Ã Ã©metteur infrarouge non dispersif (16) et Ã dÃ©tecteur thermopile (18). 10 9. ProcÃ©dÃ© de mesure et de suivi au cours du temps de la quantitÃ© ou concentration d'un composant (C) dans un fluide (F), comportant les Ã©tapes suivantes : - mesurer (100) une quantitÃ© ou concentration du composant (C) dans le fluide (F) et fournir (102) un signal quantitatif de suivi de cette 15 quantitÃ© ou concentration au cours du temps, Ã l'aide d'un capteur (10), - traiter (104, 106, 108) le signal quantitatif de suivi Ã l'aide d'un filtre passe-bas (30), - fournir (110) en sortie (36) le signal quantitatif filtrÃ©, 20 caractÃ©risÃ© en ce que le traitement (104, 106, 108) du signal quantitatif de suivi comporte : - une estimation (104) au cours du temps d'une tendance instantanÃ©e (V) de variation du signal quantitatif dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, et 25 - le rÃ©glage (106) au cours du temps d'une frÃ©quence de coupure haute du filtre passe-bas (30) en fonction de la tendance instantanÃ©e (V) de variation estimÃ©e. 10. Programme d'ordinateur tÃ©lÃ©chargeable depuis un rÃ©seau de communication, enregistrÃ© sur un support lisible par ordinateur, ou exÃ©cutable par un 30 processeur, comprenant des instructions pour l'exÃ©cution des Ã©tapes suivantes lorsque ledit programme est exÃ©cutÃ© sur un ordinateur : - recevoir (102) un signal numÃ©rique quantitatif de suivi d'une quantitÃ© ou concentration au cours du temps d'un composant (C) dans un fluide (F), 3066023 17 traiter (104, 106, 108) le signal quantitatif de suivi par filtrage passe-bas, caractÃ©risÃ© en ce que le filtrage passe-bas est rÃ©alisÃ© Ã l'aide d'instructions pour l'exÃ©cution des Ã©tapes suivantes : 5 - estimer (104) au cours du temps une tendance instantanÃ©e (V) de variation du signal quantitatif dans une fenÃªtre temporelle glissante prÃ©dÃ©terminÃ©e, et - rÃ©gler (106) au cours du temps une frÃ©quence de coupure haute du filtrage passe-bas en fonction de la tendance instantanÃ©e (V) de 10 variation estimÃ©e.