Brevet FR3101706A1 — publié le 20210409

L’invention concerne un dispositif (100) de mesure d’une masse volumique et d’une variation du niveau d’un liquide (110), comprenant une sonde (140) suspendue à un capteur de force (120) unique, la sonde comprenant deux parties (160) ayant chacune une masse volumique supérieure à la masse volumique du liquide, la première partie (160 1 ) ayant une forme longiligne destinée à mesurer une variation du niveau du liquide, la deuxième partie (160 2 ) ayant une forme quelconque d’un volume supérieur au volume de la première partie, la deuxième partie étant apte à plonger intégralement dans le liquide afin de mesurer la masse volumique dudit liquide. figure pour l’abrégé : figure 1 Dispositif de mesure d’une masse volumique et d’une variation d’un niveau d’un liquide Le domaine de l’invention est celui de la métrologie. Plus précisément, l’invention concerne un dispositif de mesure d’une masse volumique et d’une variation d’un niveau d’un liquide. L’invention trouve notamment des applications dans la mesure d’un liquide au repos d’un réservoir, d’une nappe phréatique, d’un barrage, d’une lagune, d’un lac ou de tout autre étendue liquide. Il est connu de l’art antérieur des techniques permettant de mesurer la masse volumique ou le niveau d’un liquide. De telles techniques sont par exemple basées sur la mesure du poids d’une sonde de masse connue par un capteur afin d’en déduire soit la masse volumique du liquide, soit la variation d’un niveau du liquide. L’inconvénient de ces techniques est qu’elles ne permettent pas de mesurer simultanément la masse volumique et la variation d’un niveau du liquide. Afin de remédier à ce problème, il est connu de mettre un deuxième capteur en parallèle. Toutefois, outre le fait que la consommation électrique du dispositif de mesure est augmentée, réduisant ainsi son autonomie, les techniques à deux capteurs nécessitent un calibrage minutieux des deux capteurs afin de pouvoir obtenir des mesures de la masse volumique et de la variation du niveau du liquide, qui soient précises et fiables. Aucun des systèmes actuels ne permet de répondre simultanément à tous les besoins requis, à savoir de proposer une technique qui permette d’obtenir un dispositif de mesure de la masse volumique et d’une variation du niveau du liquide qui soit compact, économe en énergie et fiable, et dont les mesures soient très précises et reproductibles. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus. À cet effet, l’invention vise un dispositif de mesure d’une masse volumique et d’une variation du niveau d’un liquide, comprenant une sonde suspendue à un capteur de force. Le liquide objet de la mesure peut être par exemple de l’eau douce, de l’eau potable, de l’eau salée, de l’eau lacustre ou de l’eau saumâtre. Le dispositif de mesure peut également être utilisé pour mesurer les caractéristiques d’autres types de liquide, comme par exemple un jus, un hydrocarbure ou un alcool. Le liquide objet de la mesure est généralement inclus dans un réservoir qui est par définition un bassin naturel ou artificiel, fermé ou ouvert. On entendra ainsi par réservoir tout type de bassin apte à contenir le liquide, tel qu’une nappe phréatique, une lagune, un lac, une étendue maritime, un cours d’eau, un barrage, un récipient, etc. Il convient de souligner que la mesure réalisée est celle d’une masse par unité de volume, couramment appelée masse volumique. A partir de la mesure de la masse volumique, il est alors possible de déterminer la valeur de la densité correspondante qui est égale au rapport de la masse volumique mesurée à la masse volumique de l’eau pure dans les conditions de mesure. Dans le cas particulier de mesures de densité d’eaux, et connaissant la masse volumique de l’eau pure dans les conditions de mesure, il est possible d’obtenir la salinité du liquide, c’est-à-dire la proportion en sels ou en impuretés dissous dans le liquide, par une équation d’état du liquide. Il convient de souligner que le dispositif de mesure permet de déterminer une variation du niveau du liquide, voire le niveau du liquide par rapport à un niveau absolu de référence, tel que le niveau zéro de la mer, si l’altitude du capteur est connue. Selon l’invention, le capteur de force est unique, la sonde comprenant deux parties ayant chacune une masse volumique supérieure à la masse volumique du liquide, la première partie ayant une forme longiligne destinée à mesurer une variation du niveau du liquide, la deuxième partie ayant une forme quelconque d’un volume supérieur au volume de la première partie, la deuxième partie plongeant intégralement dans le liquide afin de mesurer la masse volumique du liquide. Ainsi, le dispositif de mesure ne disposant que d’un unique capteur pour mesurer la masse volumique et les variations du niveau du liquide, est facile à mettre en œuvre, et économe en énergie. En outre, les mesures obtenues par le dispositif de mesure sont précises et reproductibles. Cette précision et cette reproductibilité sont dues pour la mesure d’une variation à la forme longiligne de la première partie et pour la mesure de la masse volumique à un volume de la deuxième partie plus important que celui de la première partie. Il convient de souligner que le rapport de volume entre la deuxième et la première partie de la sonde est avantageusement quelconque. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, la sonde est suspendue au capteur de force par un moyen de suspension inextensible. Le moyen de suspension inextensible peut comprendre un fil, une chaine, un crochet, un anneau ou tout autre moyen connu de l’homme du métier. Le moyen de suspension inextensible peut également être un moyen de solidarisation entre deux éléments, tel qu’un adhésif ou une soudure. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, le rapport de volume entre la deuxième et la première partie de la sonde est supérieur à 1:10. Avantageusement, le rapport de volume entre la deuxième et la première partie de la sonde est supérieur à 1:100. Ainsi, la précision de la mesure de la masse volumique est accrue lorsqu’au moins la deuxième partie de la sonde est immergée. Il convient de souligner que l’augmentation du rapport de volume entre les deux parties entraîne une meilleure précision de la mesure de la masse volumique. En outre, la sonde est plus stable verticalement, augmentant en conséquence la précision de la mesure d’une variation du niveau du liquide. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, la masse volumique de la première partie de la sonde est égale à la masse volumique de la deuxième partie de la sonde. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, la masse volumique de la première partie de la sonde est différente de la masse volumique de la deuxième partie de la sonde. Il convient de souligner que les valeurs de masse volumique de chaque partie de la sonde sont avantageusement connues. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, la deuxième partie de la sonde est suspendue à la première partie de la sonde par un moyen de suspension inextensible. Le moyen de suspension inextensible entre les deux parties de la sonde est équivalent au moyen de suspension inextensible entre la sonde et le capteur de force. Dans d’autres modes de réalisation particuliers de l’invention, les deux parties de la sonde forment une pièce unique. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, les deux parties de la sonde sont pleines. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, la première partie de la sonde comprend une longueur supérieure d’un ordre de grandeur à une dimension caractéristique de la section de la première partie, la longueur étant verticale lorsque le dispositif de mesure est en fonctionnement. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, le dispositif de mesure comprend également un moyen de réglage de la hauteur de la sonde par rapport au niveau du liquide. Ainsi, la précision des mesures de la masse volumique et d’une variation du niveau du liquide est accrue. Le moyen de réglage de la hauteur peut comprendre une échelle, une poulie ou tout autre élément permettant de régler la hauteur ou l’élévation de tout ou partie du dispositif de mesure par rapport au sol. Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, le dispositif de mesure comprend également un moyen d’acquisition de données et de transmission sans fil. Ainsi, le dispositif de mesure peut être installé à distance d’un centre de contrôle du réservoir. D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs et procédés objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d’un mode de réalisation d’un dispositif de mesure selon l’invention ; la figure 2 est une vue schématique d’un système de surveillance et de mesure d’une masse volumique et d’une variation du niveau d’un liquide comprenant le dispositif de mesure de la figure 1. la figure 3 est une vue schématique d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de mesure selon l’invention. Dispositif (100 ; 200) de mesure d’une masse volumique et d’une variation du niveau d’un liquide (110), comprenant une sonde (140 ; 210) suspendue à un capteur de force (120 ; 230), caractérisé en ce que le capteur de force est unique, la sonde comprenant deux parties (160 ; 250) ayant chacune une masse volumique supérieure à la masse volumique du liquide, la première partie (160 1 ; 250 1 ) ayant une forme longiligne destinée à mesurer une variation du niveau du liquide, la deuxième partie (160 2 ; 250 2 ) ayant une forme quelconque d’un volume supérieur au volume de la première partie, la deuxième partie étant apte à plonger intégralement dans le liquide afin de mesurer la masse volumique dudit liquide. Dispositif de mesure selon la revendication 1, dans lequel la sonde est suspendue au capteur de force par un moyen de suspension inextensible, tel qu’un fil inextensible. Dispositif de mesure selon la revendication 1, dans lequel le rapport de volume entre la deuxième et la première partie de la sonde est quelconque. Dispositif de mesure selon la revendication 1, dans lequel le rapport de volume entre la deuxième et la première partie de la sonde est supérieur à 1 :10. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la masse volumique de la première partie de la sonde est égale à la masse volumique de la deuxième partie de la sonde. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la masse volumique de la première partie de la sonde est différente de la masse volumique de la deuxième partie de la sonde. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la deuxième partie de la sonde est suspendue à la première partie de la sonde par un moyen de suspension inextensible (170). Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les deux parties de la sonde forment une pièce unique (240). Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les deux parties de la sonde sont pleines. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant également un moyen (195) de réglage de la hauteur de la sonde par rapport au niveau du liquide. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant également un moyen (190) d’acquisition de données et de transmission sans fil.