Brevet FR3112855A1 — publié le 20220128

La présente invention se rapporte à un procédé de détection de fuites par effet capacitif pour un objet (20) présentant des surfaces (22, 24) électriquement isolantes distantes, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - positionnement dudit objet (20) entre des électrodes (3 et 5), chacune des électrodes (3 et 5) étant disposées en regard d’une desdites surfaces (22, 24) électriquement isolantes de l’objet testé ; - alimentation par une tension V d’une desdites électrodes (3) ; - mesure, par un ampèremètre (9), du courant circulant à travers un circuit électrique (100) qui est au moins défini par lesdites électrodes (3, 5), une résistance R et ledit objet (20) testé présentant une capacité C ; - détection d’une fuite en fonction du courant mesuré ; la résistance R et la capacité C étant les grandeurs électriques caractéristiques dudit circuit électrique (100). Figure d’abrégé : Fig 1 SYSTÈME ET MÉTHODE DE DÉTECTION DE FUITES PAR EFFET CAPACITIF La présente invention se rapporte au domaine des systèmes et méthodes de détection de fuites (ou de mesure d’étanchéité), plus particulièrement basés sur la mesure d’une grandeur physique relative à un niveau de fuite. Il y a différents systèmes et méthodes pour détecter des fuites, mais dans le cas présent, l’invention concerne plus particulièrement la détection de fuites par effet capacitif. Ainsi, des recherches et des tests ont été réalisés par la titulaire pour proposer une méthode et un dispositif de détection de fuite sur des contenants remplis, par exemple alimentaires, qui permettent une détection rapide des défauts et ouverture sans en altérer le contenu. L’invention est ainsi un nouveau procédé de détection de fuites par effet capacitif pour un objet présentant des surfaces électriquement isolantes distantes, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - positionnement dudit objet entre des électrodes, chacune des électrodes étant disposées en regard d’une desdites surfaces électriquement isolantes de l’objet testé ; - alimentation par une tension V d’une desdites électrodes ; - mesure, par un ampèremètre, du courant circulant à travers un circuit électrique qui est au moins défini par lesdites électrodes, une résistance R et ledit objet testé présentant une capacité C (lorsque ledit objet présente une fuite) ; - détection d’une fuite en fonction du courant mesuré ; la résistance R et la capacité C étant les grandeurs électriques caractéristiques dudit circuit électrique. L’invention concerne également un système de détection de fuites par effet capacitif pour un objet présentant des surfaces électriquement isolantes distantes, ledit système comprenant : - deux électrodes configurées pour que l’objet à tester soit positionné entre lesdites électrodes, chacune des électrodes étant disposée en regard d’une desdites surfaces électriquement isolantes de l’objet testé ; - une alimentation électrique configurée pour alimenter l’une desdites électrodes avec une tension V ; - une résistance R ; - un ampèremètre configuré pour mesurer le courant circulant à travers un circuit électrique définit au moins par lesdites électrodes, la résistance R et ledit objet testé présentant une capacité C ; - une entité électronique configurée pour détecter une fuite en fonction du courant mesuré ; la résistance R et la capacité C étant les grandeurs électriques caractéristiques dudit circuit électrique. Selon une caractéristique possible, le courant mesuré présente une constante de temps T proportionnelle à la résistance R et à la valeur de capacité C de l’objet testé. Selon une autre caractéristique possible, la constante de temps T est supérieure ou égale à 10-4 secondes, et préférentiellement supérieure ou égale à 10-3 secondes. Selon une autre caractéristique possible, la tension d’alimentation V est une tension continue. La présente tension continue est comprise entre quelques volts et plusieurs centaines de volts, ceci afin d’éviter une altération de l’objet testé ou de ce qu’il contient. Selon une autre caractéristique possible, il y a au moins deux électrodes, une électrode d’injection apte à être alimentée par la tension V et une électrode de réception reliée à une masse électrique. Selon une autre caractéristique possible, l’extrémité de l’électrode d’injection présente une extension spatiale ponctuelle, multiponctuelle, ou filiforme. L’extrémité de l’électrode d’injection est donc assimilable à un point, une pluralité de points ou à une ligne par rapport à la surface dudit objet auquel l’électrode d’injection est mise en regard. Il est nécessaire que la surface d’extrémité de l’électrode soit petite devant la surface testée pour éviter des effets capacitifs parasites. Selon une autre caractéristique possible, l’électrode d’injection comprend une pointe, un fil métallique (par exemple en tungstène), ou une brosse en fibres conductrices, telles que des fibres de carbone. On notera qu’on entend par électrode, un élément conducteur de courant électrique, c’est-à-dire un conducteur électronique ou ionique capable de céder ou de capter des électrons. Selon une autre caractéristique possible, l’électrode de réception présente une surface supérieure ou sensiblement égale à la surface de l’objet dont l’électrode est en vis-à-vis. Selon une autre caractéristique possible, au moins une des électrodes, par exemple l’électrode d’injection, est en contact avec l’une des surfaces de l’objet testé, notamment la surface sur laquelle une fuite est recherchée. Cela permet notamment de minimiser la valeur de la tension V à fournir par l’alimentation électrique à l’électrode d’injection. On notera cependant que plus la valeur de la tension V est importante plus l’électrode peut être placée à distance de l’objet testé. Selon une autre caractéristique possible, il y a un déplacement relatif de l’électrode d’injection par rapport à objet testé, notamment par rapport à la surface sur laquelle on cherche des fuites. Selon une autre caractéristique possible, la résistance R présente une valeur comprise entre 100 mégohms (MΩ) et 10 gigohms (GΩ). Cette valeur de R permet d’avoir des temps de variation de courant mesurables et de détecter des fuites sur des objets présentant une capacité C supérieure ou égale à 10-12 F. Selon une autre caractéristique possible, la résistance R est une résistance variable. On peut ainsi faire varier la valeur de la résistance R pour obtenir une constante de temps de la variation courant adaptée pour être mesurable par un ampèremètre. L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La , référencée , est une représentation très schématique d’un système de détection de fuites selon l’invention ; la , référencée , est un circuit électrique équivalent du système de la  ; la , référencée , est une vue très schématique agrandie d’une partie du système de la  ; la , référencée , représente différentes variantes d’électrode d’injection utilisable dans le système de la . La est une représentation très schématique d’un système 1 de détection de fuites selon l’invention. Ledit système 1 de détection de fuites comprend ainsi : - deux électrodes 3 et 5, dont une électrode d’injection 3 (ou électrode principale) et une électrode de réception 5 (ou électrode auxiliaire) reliée à une masse électrique ; - une alimentation électrique 7a configurée pour alimenter l’une desdites électrodes, par exemple ici l’électrode d’injection 3, avec une tension continue V ; - une résistance R, notamment reliée à l’électrode d’injection 3 et à l’alimentation électrique 7a ; - un ampèremètre 9 configuré pour mesurer un courant électrique, et par exemple disposé entre l’électrode de réception 5 et une masse électrique ; - une entité électronique 7b, telle qu’un circuit électronique, relié à l’alimentation électrique 7a et à l’ampèremètre 9. Le système 1 permet notamment de tester un objet 20 positionné entre les deux électrodes 3 et 5, afin de détecter par effet capacitif si l’objet 20 présente un défaut ou une ouverture (c’est-à-dire une fuite). L’objet 20 testé est par exemple un emballage alimentaire qui contient temporairement un aliment pour l’isoler de son environnement, le protéger, le conserver et/ou le transporter. Dans cette optique, ce type d’objet est généralement réalisé en un matériau isolant électriquement, tel que des matières plastiques, du verre, du papier, de l’aluminium recouvert d’un revêtement isolant… et présente généralement un volume rempli de matière 21 (notamment alimentaire) électriquement conductrice. Ainsi, dans le présent exemple, l’objet 20 est un pot en plastique 24 fermé par un opercule 22 (c’est-à-dire un film mince en plastique ou en un matériau complexe, tel que du papier plastifié, qui est fixé sur un contenant). Le pot 24 comprend ainsi un fond 24a surmonté d’une paroi cylindrique 24b sur laquelle vient se fixer l’opercule 22. Ainsi, l’objet testé 20, ici un pot, présente des surfaces électriquement isolantes distantes correspondant à l’opercule 22 et à la paroi de fond 24. Plus particulièrement, pour détecter un défaut dans l’opercule 22 (donc une ouverture dans l’opercule 22), on dispose ainsi le pot 20 entre les deux électrodes 3 et 5. L’électrode de réception 5 est disposée en regard de la paroi de fond 24a, tandis que l’électrode d’injection 3 est disposée au regard de l’opercule 22. L’électrode d’injection 3 est avantageusement au contact de l’opercule et est configurée pour balayer la surface de l’opercule 22. L’alimentation 7a, la résistance R, les électrodes 3 et 5, l’objet 20 définissent ainsi un circuit électrique 100 équivalent, circuit 100 plus particulièrement illustré à la . Plus particulièrement, si l’objet 20 testé présente une ouverture 22a, notamment au niveau de l’opercule 22 alors celui-ci se comporte comme un condensateur de capacité C. Le circuit équivalent 100 est alors un circuit RC série, où l’alimentation 7a est en série avec une résistance R et l’objet 20 de capacité C. La résistance R et la capacité C sont donc les grandeurs électriques caractéristiques dudit circuit électrique 100 équivalent. L’alimentation 7a alimente l’électrode d’injection 3 avec une tension V continue. Et comme cela est plus particulièrement illustré à la , l’électrode d’injection 3, alimentée par une tension continue V engendre, entre les deux électrodes 3 et 5, un champ électrique qui induit le déplacement de charges électriques ou ioniques dans l’objet 20. Ce déplacement de charges s’opère seulement si l’opercule 22 présente une ouverture 22a, lesdites charges pouvant se déplacer à travers la première surface électriquement isolante, ici l’opercule 22, s’accumuler par effet électrostatique (également appelé effet capacitif) sur les surfaces interne 24a1 et externe 24a2 de la paroi de fond 24a (on a par exemple une charge surfacique +σ et -σ sur chacune desdites surfaces). Ce déplacement de charges et leurs accumulations engendrent une variation du courant électrique circulant à travers le circuit électrique 100, variation présentant une constante de temps T proportionnelle à la résistance R et à la capacité C de l’objet testé 20 et mesurable par l’ampèremètre 9. L’entité électronique 7b en fonction de la valeur de courant mesurée, et par exemple d’un seuil prédéterminé au préalable, est ainsi configurée pour détecter la présence d’une fuite ou non dans l’objet testé. L’entité 7a peut également être configurée pour vérifier que la variation de courant mesurée par l’ampèremètre présente une constante de temps T, ainsi qu’une évolution exponentielle (limitant ainsi la détection de faux positifs). On notera que si l’opercule 22 ne présente pas de défauts (c’est-à-dire d’ouvertures), l’objet 20 se comporte comme deux condensateurs en série correspondant, d’une part, à l’électrode 3 et l’intérieur de l’objet 20 et, d’autre part, à l’intérieur de l’objet 20 avec l’électrode 5. Cependant, la valeur de la capacité du premier condensateur est extrêmement petite, celle-ci étant proportionnelle à la surface de contact S de l’électrode 3 (la capacité C d’un condensateur est généralement défini selon la formule suivante C=εS/e, où e est la distance entre les deux plaques du condensateur, S la surface commune aux plaques, et ε la permittivité diélectrique du milieu entre les plaques). La constante de temps résultant de ce circuit est alors trop faible pour pouvoir être mesurée par l’ampèremètre 9. Avantageusement, l’électrode d’injection 3 passe à proximité ou être en contact avec l’ouverture 22a, afin d’entrainer une variation de courant mesurable par l’ampèremètre 9. De plus, cela permet de localiser un défaut sur la surface de l’objet 20 testé. On peut donc mesurer une variation de courant lors de la charge de la paroi 24 par effet capacitif, le courant mesuré présentant une constante de temps T proportionnelle à la résistance R et à la capacité C de l’objet 20 testé. Avantageusement, la constante de temps T est supérieure ou égale à 10-4 secondes, la résistance R est comprise entre 100 Mégohms et 10 gigohms, et l’objet testé peut ainsi présenter une valeur de capacité C supérieure ou égale à 10-12 F. On notera que l’extrémité de l’électrode d’injection 3 présente une extension spatiale ponctuelle, multiponctuelle, ou filiforme. L’extrémité de l’électrode d’injection peut donc être assimilée soit à un point, à plusieurs points où à une ligne (l’extrémité de l’électrode 3 est donc très petite devant la surface dudit objet auquel l’électrode d’injection est mise en regard). Plusieurs exemples de variantes d’électrodes d’injection 3 sont illustrés à la , l’électrode d’injection peut ainsi être une pointe 3a, un fil 3b métallique (par exemple en tungstène), une brosse 3c en fibres conductrices, telles que des fibres de carbone, etc. ou une combinaison de ces éléments. L’électrode de réception 5, quant à elle, présente une surface supérieure ou sensiblement égale à la surface de l’objet dont ladite électrode 5 est en vis-à-vis (c’est-à-dire que la surface de l’électrode 5 est supérieure ou sensiblement égale à la surface externe 24a2 de la paroi de fond 24), cela permet notamment de maximiser l’effet capacitif de la paroi de fond 24 (et d’obtenir des variations de courant dont la constante de temps T suffisamment grande pour être détectées par un ampèremètre). Dans une variante de réalisation non représentée, l’électrode d’injection balaye la surface de l’objet sur laquelle une ouverture est recherchée, il y a donc un déplacement relatif de l’objet par rapport à l’électrode d’injection. L’électrode d’injection et/ou l’objet testé sont par exemple montés sur des chariots et/ou des bras robotisés pour permettre un déplacement relatif entre l’électrode d’injection et l’objet. Procédé de détection de fuites par effet capacitif pour un objet (20) présentant des surfaces (22, 24) électriquement isolantes distantes, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - positionnement dudit objet (20) entre des électrodes (3 et 5), chacune des électrodes (3 et 5) étant disposées en regard d’une desdites surfaces (22, 24) électriquement isolantes de l’objet testé ; - alimentation par une tension V d’une desdites électrodes (3) ; - mesure, par un ampèremètre (9), du courant circulant à travers un circuit électrique (100) qui est au moins défini par lesdites électrodes (3, 5), une résistance R et ledit objet (20) testé présentant une capacité C ; - détection d’une fuite en fonction du courant mesuré ; la résistance R et la capacité C étant les grandeurs électriques caractéristiques dudit circuit électrique (100). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le courant mesuré présente une constante de temps T proportionnelle à la résistance R et à la valeur de capacité C de l’objet (20) testé. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension d’alimentation V est une tension continue. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il y a au moins deux électrodes (3 et 5), une électrode d’injection (3) apte à être alimentée par la tension V et une électrode de réception (5) reliée à une masse électrique. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’électrode d’injection (3) comprend une pointe (3a), un fil (3b) métallique, ou une brosse (3c) en fibres conductrices. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l’électrode de réception présente une extension spatiale ponctuelle, multiponctuelle, ou filiforme. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une des électrodes (3) est en contact avec l’une des surfaces (22, 24) de l’objet (20) testé. Procédé selon l’une des revendications 5 à 7 dépendant de la revendication 4, caractérisé en ce qu’il y a un déplacement relatif de l’électrode d’injection (3) par rapport à la surface (22, 24) de l’objet (20) testé. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, la résistance R est une résistance variable. Système (1) de détection de fuites par effet capacitif pour un objet (20) présentant des surfaces (22, 24) électriquement isolantes distantes, ledit système (1) comprenant - deux électrodes (3 et 5) configurées pour que l’objet (20) à tester soit positionné entre lesdites électrodes (3, 5), chacune des électrodes (3, 5) étant disposée en regard d’une desdites surfaces (22, 24) électriquement isolantes de l’objet testé ; - une alimentation électrique (7a) configurée pour alimenter l’une desdites électrodes (3) avec une tension V ; - une résistance R ; - un ampèremètre (9) configuré pour mesurer le courant circulant à travers un circuit électrique (100) définit au moins par lesdites électrodes (3, 5), la résistance R et ledit objet (20) testé présentant une capacité C ; - une entité électronique (7b) configurée pour détecter une fuite en fonction du courant mesuré ; la résistance R et la capacité C étant les grandeurs électriques caractéristiques dudit circuit électrique (100).