INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Ainsi un élément essentiel constituant de Z est la capacité C placée entre le TIA et le transformateur T. Celle-ci a pour rôle de minimiser le gain basses fréquences (notamment le DC) qu’aurai le système composé uniquement de l’ensemble AOP (Amp) / résistance R / transformateur T (pour le cas simplifié à un composant d’amplification de type amplificateur opérationnel, mais cela reste valable pour un circuit d’amplification plus complexe par exemple à plusieurs amplificateur opérationnels). En effet sans cette capacité cet ensemble se comporterait en amplificateur non inverseur de gain infini vis-à-vis de la tension d’offset du TIA, avec pour effet sa saturation.
Cependant une impédance Z constituée d’une seule capacité n’est pas optimale car l’impédance globale réalisée Zeq + Z tend inévitablement vers 0 en hautes fréquences, aboutissant à une élévation du gain de bruit pour ces fréquences.
Ainsi selon un mode de réalisation du circuit d’amplification selon l’invention CA on ajoute un autre élément constitutif de Z qui est une inductance L placée en série avec la capacité C, tel qu’illustré . Il s’agit d’un moyen d’élever l’impédance Z en hautes fréquences donc de baisser le gain de bruit pour ces fréquences.
La structure du circuit d’amplification tel que revendiqué (T+C+L+TIA) résout donc deux problèmes. La levée de la limite de résistance de gain, car les divers courants parasites continus sont filtrés. Il est possible alors d’envisager un capteur de très fort gain (résistance R élevée) et d’améliorer la capacité de détection. Le capteur est quasi insensible à l’éclairement ambiant. Il est possible alors de détecter des obstacles avec le soleil de face. Elle est ainsi parfaitement adaptée à l’utilisation d’un lidar large F.O.V .
Une caractéristique fondamentale du transformateur pour son utilisation dans le circuit selon l’invention est la non saturation de son circuit magnétique par le courant continu généré, notamment par le soleil. La saturation du noyau magnétique aurait pour effet une déformation du signal utile voire son absence de transmission, le coefficient k évoluant alors vers 0. La déformation du signal utile entraine des non linéarités entrainant des limitations dans le traitement du signal Dans un but de minimisation des non linéarités, il convient de choisir un transformateur apte à transporter des courants dix fois supérieurs au courant de photogénération du au soleil de face. En considérant la situation plein soleil entrainant un courant de photogénération de , le courant nominal de fonctionnement du transformateur doit être supérieur ou égal à .
Les phénomènes porteurs d’informations intervenant dans la mesure de temps de vol (temps de montée d’échos, largeur d’impulsions échos) se situent au niveau de la dizaine de nanosecondes. Cela conduit à une fréquence équivalente de . Cette fréquence constitue très grossièrement la limite de fréquence de coupure basse que doit avoir le transformateur T. La fréquence de coupure basse du transformateur est choisie inférieure, de l’ordre de la dizaine de MHz ou du MHz.
De manière analogue, il est possible de caractériser grossièrement la fréquence de coupure haute du transformateur. Il est à priori nécessaire de mesurer et séparer des évènements sur des échelles de temps de l’ordre de la nanoseconde. Cela conduit à une fréquence équivalente de . La fréquence de coupure haute du transformateur est préférentiellement choisie supérieure à cette valeur.
En conséquence on choisit un transformateur dit radiofréquences dont la bande passante inclut préférentiellement la gamme 10 MHz à 350 MHz. Ces transformateurs ont également l’intérêt d’être de volume réduit (le volume occupé par un transformateur est inversement lié à ses fréquences de travail).
Conventionnellement, le rapport de transformation est désigné en tension : un transformateur élévateur de tension voit un rapport de transformation n supérieur à 1. Dans l’application lidar de l’invention on cherche, en plus de la suppression de la composante continue, à obtenir une amplification du courant utile. S’il est injecté un courant au primaire du transformateur élévateur, le courant au secondaire aura pour valeur .
Il a été exposé ci-dessus la notion de gain de bruit. Celui-ci est limité par l’ajout d’une impédance Z comprenant une capacité C en série avec une inductance L, et éventuellement une résistance Rad elle aussi en série (non représentée sur les schémas). Un schéma global avec une impédance Z comprenant une capacité C et inductance L est représenté . On dénomme le courant sortant du secondaire Is=I tia .
A partir de la formule (1) et du schéma équivalent de la les inventeurs ont déterminé les caractéristiques suivantes du gain de bruit Gn.
Le gain de bruit fait apparaître trois fréquences de résonances : : fréquence de résonance série L, , C entrainant un maximum de gain de bruit : fréquence de résonance parallèle , entraînant un minimum de gain de bruit : fréquence de résonance parallèle d’une inductance équivalente dépendante de de , et n, et de entrainant un maximum de gain de bruit est une fréquence de coude dépendante de , d’ordre de grandeur supérieur au GHz, bien au-delà des fréquences d’intérêt.
Du fait des formules on a nécessairement f m M .
De préférence, le contact auxiliaire est relié à un connecteur Sub-D pour actionner un processus de signalisation externe.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de coupure comporte un contact de fin course à lamelle de cuivre et pastille d’argent.
De préférence, le fusible est déclenché par un actionneur pyrotechnique ou mécanique.
L’invention concerne aussi un réseau d’alimentation en courant continu à haute tension(HVDC) comportant un dispositif de coupure tel que précité et un système propulsif d’aéronef comportant un tel réseau d’alimentation en courant continu à haute tension.
la est une vue en coupe dans une position passive d’un dispositif de coupure conforme à l’invention,
la est une vue en coupe dans une position active d’un dispositif de coupure conforme à l’invention, et
la est vue en perspective externe du dispositif de coupure des figures 1 et 2 au niveau de son contact auxiliaire.
Le principe de l’invention repose sur le fait que dès qu'une surintensité traverse le fusible du dispositif de coupure électrique et le fait fondre, un tiroir muni d’un contact auxiliaire n’est plus retenu par ce fusible et se déplace alors dans une chambre sous l’action d’un ressort de compression mis sous pression et qui revient ainsi à sa position libre, libérant le contact auxiliaire, de sorte à signaler la rupture du fusible dont la surveillance peut ainsi être assurée.
Les figures 1 et 2 montrent à titre d’exemple, dans deux positions différentes, un dispositif de coupure électrique 10 constitué d’un actionneur pyrotechnique ou mécanique 12 et d’un fusible 14 déclenché par l’actionneur, et utilisé pour ouvrir une ligne de puissance dans laquelle circule un courant continu à haute tension. L’actionneur pyrotechnique ou mécanique connu en soi n’est pas détaillé.
Dans la première position de la , le dispositif de coupure est au repos, le fusible 14 du dispositif est en parfait état et s’étire entre une première extrémité fixe 14A et une seconde extrémité mobile 14B fixée à un tiroir mobile 16 par une première vis de fixation 18. Le tiroir peut se mouvoir en translation dans un logement 20 d’une chambre fixe 22 montée dans le corps 10A du dispositif de coupure. Le tiroir mobile est réalisé avantageusement en deux parties avec un coulisseau 16A et un butoir 16B. Le coulisseau 16A est monté mobile en translation dans le logement 20 et se présente sous la forme d’un arbre épaulé, l’épaulement 160 se trouvant en permanence dans le logement 20. Le coulisseau 16A présente une première extrémité fixée au fusible 14 via la première vis de fixation 18 et une seconde extrémité fixée dans un trou borgne 24 du butoir 16B via une deuxième vis de fixation 26. Le butoir 16B fixé au coulisseau 16A par la deuxième vis de fixation 26 met sous contrainte un ressort de compression 28 (qui présente alors une longueur en place Lp) jusqu’à être plaqué contre la chambre fixe 22 via une bague de liaison 30 montée dans le logement 20 et dont l’épaisseur correspond à celle de l’épaulement 160.
Un contact auxiliaire 32 dont une partie de contact fixe 32A est solidaire de la chambre fixe 22 (plus précisément d’une partie déportée 22A de cette chambre fixe visible à la ) et une partie de contact mobile 32B lui faisant face solidaire du tiroir mobile 16 (plus précisément directement du butoir 16B ou via une plaque isolante 34 fixé par des troisièmes vis de fixation 36 au butoir (visible à la ) selon la nature du matériau constituant ce butoir), est prévu pour assurer la fonction de détection de l’arrachement (la fonte) du fusible dont le déplacement par l’intermédiaire du coulisseau 16A et du ressort de compression 28 va entrainer l’ouverture de ce contact auxiliaire normalement fermé (NC) dans la position de repos du dispositif de coupure. Chaque partie de contact fixe ou mobile est constitué d’une lamelle en cuivre 320A, 320B et d’une pastille en argent 322A, 322B, la mise en contact des deux pastilles d’argent matérialisant la fermeture du contact auxiliaire. On notera l’isolation galvanique formée entre ce contact auxiliaire et la ligne de puissance du fait de l’absence de liaison conductrice entre eux.
Les deux lamelles de cuivre des deux parties de contact fixe et mobile sont reliées par un câblage à un connecteur de type Sub-D (non représenté) qui permet de lire l’état du contact auxiliaire et ainsi surveiller et connaitre l’état du fusible du dispositif de coupure électrique.
Dans la seconde position de la , le fusible 14 a fondu sous l’action de la chaleur ou cassé pour toute autre raison non souhaitée et le coulisseau 16A glissant dans la chambre fixe 22 s’est donc translaté sous l’action du ressort de compression 28 qui revient alors à sa longueur libre L0.
En effet, ce coulisseau 16A solidaire d’une extrémité du fusible 14 est apte à être entrainé en translation sous l’action de détente de ce ressort de compression lorsque le dispositif de coupure 10 passe de sa position de repos, donc passive à une position active de fonctionnement, amenant son épaulement 160 contre la bague de liaison 30 maintenue par le ressort de compression 28 contre la chambre fixe 22. La face d’appui 162 du butoir 16B est maintenant séparée de la chambre fixe contre laquelle elle s’appuyait via la bague de liaison 30, cette séparation mettant en mouvement le contact auxiliaire normalement fermé 32. La partie de contact mobile32B fixé au butoir 16B est alors mise en mouvement et se désolidarise de la partie de contact fixe 32A en vis-à-vis fixé à la chambre fixe 22, le contact auxiliaire se retrouvant alors en position ouverte.
On notera que lorsque le contacteur auxiliaire normalement fermé est, comme illustré, couplé avec un contact auxiliaire normalement ouvert (NO 38), constitué d’une autre lamelle en cuivre 380 et d’une pastille en argent 382, il est possible de s’assurer que le système est bien parvenu en fin de course sous l’action du ressort de compression 28.
Quand le support 4 comprend un moyen de guidage comprenant une portion de guidage linéaire, la seconde enceinte 20 effectue un mouvement de translation dans une direction de rapprochement ou d’éloignement des faces 22 et 32 de la première enceinte 20 et de la seconde enceinte 30. Ladite translation est possible uniquement quand la seconde enceinte 30 atteint la position fermée en fin de course. On peut donc effectuer un ajustement final permettant de rattraper les différents jeux permis par le montage, par exemple la précision de la coupe et de l’enroulement de la colonne 2, la longueur des raccords de connexion, et des jeux mécaniques dans le dispositif. Quand le dispositif comporte un ressort de compensation 70 en butée, le ressort 70 est comprimé en position fermée pour appliquer un effort constant sur la seconde enceinte 30. Quand le dispositif comprend des connecteurs électriques 83, 84, on établit une connexion électrique entre la deuxième partie 83 du connecteur comprise dans la seconde enceinte 30 et la première partie 84 du connecteur comprise dans le support 4.
On peut alors utiliser le dispositif pour effectuer une ou plusieurs analyses de chromatographie en phase gazeuse.
Partant de la position fermée, on peut effectuer une transition vers la position ouverte afin d’accéder à la connexion entre la colonne de chromatographie et le détecteur. Quand le support 4 comprend un moyen de guidage comprenant une portion de guidage linéaire 53, on effectue en premier un mouvement de translation de la seconde enceinte vers la première enceinte et coulisse ensuite l’axe 52 dans la rainure 51. On coulisse ensuite la seconde enceinte 30 vers la position ouverte, en maintenant constant la tension mécanique de la colonne. Quand le support 4 comporte un moyen de guidage, on coulisse la seconde enceinte 30 dans ledit moyen de guidage vers la position ouverte. Le mouvement de la seconde enceinte 30 suit une trajectoire de forme identique à celle de la fermeture, par exemple une forme de développante de cercle lorsque la colonne est enroulée selon un cylindre à base circulaire, ou une forme d’arc de cercle lorsque la colonne est enroulée selon un cylindre à base elliptique.
Pendant la transition d’une position vers l’autre, la seconde enceinte 30 est préférablement maintenue dans un plan perpendiculaire à l’axe d’enroulement de la colonne 2 de chromatographie comprise dans la première enceinte.
La illustre un mode de réalisation dans lequel la colonne 2 est enroulée sous une forme ovale, comprenant deux portions 91 en forme de demi-cercle et deux portions 92 linéaires. Les éléments désignés par les mêmes signes de référence que sur les figures 1-4 sont identiques ou remplissent la même fonction que les éléments déjà décrits dans le premier mode de réalisation et ne seront donc pas décrits à nouveau.
Dans ce mode de réalisation, le mouvement de la seconde enceinte suit une trajectoire en forme d’arc de cercle.
La illustre un autre mode de réalisation dans lequel la colonne est enroulée sous une autre forme ovale, comprenant deux portions 93 en forme de segment de cercle d’un premier rayon et deux portions 94 en forme de segment de cercle d’un deuxième rayon supérieur au premier rayon. Dans ce mode de réalisation, le mouvement de la seconde enceinte suit une trajectoire en forme de développante de cercle.
L’invention n’est pas limitée aux géométries de colonne représentées, mais s’applique à toute autre géométrie sur laquelle une colonne peut être enroulée.
Dispositif de refroidissement pour un appareil d’analyse de gaz par chromatographie en phase gazeuse La présente invention concerne un dispositif de refroidissement pour un appareil d’analyse de gaz par chromatographie en phase gazeuse.
Etat de la technique Une chaîne de mesure pour une analyse en chromatographie en phase gazeuse comprend un injecteur, au moins une colonne de séparation, et au moins un détecteur.
Pour les besoins de l’analyse, il est nécessaire de contrôler à tout endroit la température de la chaîne d’analyse.
En ce qui concerne la colonne, sa température doit être ajustée de façon à assurer une bonne séparation des différents pics de gaz constituant l’échantillon à analyser, tout en privilégiant une bonne vitesse d’analyse. Il est souvent nécessaire de maintenir la colonne dans une gamme de température comprise entre 20°C et 350°C.
En fonction de la nature de l’échantillon à analyser, deux types d’analyses sont typiquement mises en œuvre : l’analyse isotherme pendant laquelle la colonne est maintenue à température constante, et l’analyse utilisant une programmation de température par rampes linéaires, consistant à élever progressivement et par paliers la température de la colonne.
Les rampes de température, en permettant de contrôler les phénomènes d’adsorption/désorption entre les phases stationnaire et mobile (gaz) de la colonne, sont ajustées selon la nature de l’échantillon et les besoins en capacité de séparation ou en temps d’analyse.
Typiquement, la colonne est placée dans une enceinte thermique comprenant des éléments de chauffage et de refroidissement permettant de contrôler la température.
Récemment, des dispositifs d’analyse compacts ont été développés, pouvant être transportés ou aisément être intégrés à des installations de traitement de gaz existantes. Cela tient en particulier au développement de détecteurs gazeux très compacts, par exemple les détecteurs TCD (acronyme du terme anglo-saxon « Thermal Conductivity Detector », désignant un détecteur à conductibilité thermique) et les détecteurs du type NEMS (acronyme pour le terme anglo-saxon « Nano ElectroMechanical System », désignant un nano-système électromécanique). Tels systèmes d’analyse sont présentés par exemple dans les documents FR3078164 et FR3078165.
L’aspect monotir permet également une plus grande discrétion du lidar.
A une fréquence d’échantillonnage correspond une période d’échantillonnage , quantum de temps au bout duquel le système numérique recalcule ses informations. La période d’échantillonnage correspond à la résolution temporelle de la mesure, soit à la résolution de discrimination spatiale dans le cas du lidar.
A la résolution temporelle actuelle correspond une résolution spatiale de . Concrètement, la fréquence d’échantillonnage est fixée par la référence du convertisseur analogique numérique (CAN) utilisé et détermine la résolution de discrimination spatiale entre obstacles. Par exemple :
75cm @
37.5cm @
5.5cm @
Par la génération d’une ou plusieurs discontinuités dans la réponse impulsionnelle de la chaine de traitement, le pouvoir de discrimination n’est plus lié à la bande passante du récepteur mais à la fréquence d’échantillonnage du système numérique : le traitement du signal selon l’invention rend possible l’utilisation d’un récepteur à faible bande passante pour ses qualités de sensibilité et de rapport S/N (signal sur bruit) tout en bénéficiant d’une capacité de discrimination élevée.
Pour une meilleure sensibilité, l’au moins un instant de discontinuité td0 est préférentiellement choisi au voisinage de l’instant du maximum de la réponse impulsionnelle , dénommé t m- imp . Préférentiellement l’au moins un instant de discontinuité td0 coïncide avec t m -imp .
La illustre une limitation de l’utilisation d’une fonction d’analyse ne présentant qu’une discontinuité avec une largeur donnée. Les courbes de gauche sont équivalentes à la courbe de la , sans bruit, et illustrent le résultat de la convolution avec la réponse impulsionnelle non traitée hr. Les courbes de droite illustrent la convolution avec la fonction d’analyse gaussienne. Les courbe A et B correspondent respectivement à deux impulsions Ir1 et Ir2 séparées de deux temps différents, et plus précisément des obstacles plus espacés pour A et plus proches pour B. Lorsque les impulsions échos sont suffisamment espacées (vis à vis de la largeur de la gaussienne), on obtient une bonne séparation (cas A). Pour le cas B la séparation est de qualité moyenne. Une fonction d'analyse d'une certaine largeur (type gaussienne dans l'exemple) peut suffire à réaliser une séparation d'obstacle, mais, de par sa largeur non nulle, elle est moins efficace qu'une fonction type Dirac (discontinuité infiniment étroite).
Les inventeurs ont identifié trois types de fonctions d’analyse particulièrement pertinentes lorsqu’elles sont utilisées en combinaison.
Le premier type, illustré et déjà commenté, est une fonction d’analyse présentant une seule discontinuité (A0, td0). La fonction A à gauche correspond à une valeur non nulle A0 et un retour à des valeurs nulles sur un point d’échantillonnage (croix) de chaque côté.
Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une fonction telle que représentée en B à droite, qui présente des valeurs nulles en dehors de la discontinuité A0, également dénommée simple Dirac. La discontinuité est alors la plus raide possible. Préférentiellement td0= t m -imp .
Le deuxième type, illustré est une fonction d’analyse présentant deux discontinuités, une première discontinuité A1 à un premier instant de discontinuité td1 et une deuxième discontinuité A2 à un instant de discontinuité td2, td1 et td2 étant rapprochés dans le temps, c’est-à-dire séparés de quelques points d’échantillonnage, car il s’agit ici de séparer des impulsions échos proches.
La fonction A à gauche correspond à des valeurs non nulles A1 et A2, avec un retour à des valeurs nulles sur un point d’échantillonnage de chaque côté, pour les deux discontinuités (à titre d’exemple). Toujours à titre d’exemple il y a 3 points d’échantillonnage entre les instants td1 et td2. Préférentiellement pour une meilleure efficacité de la fonction on choisit deux discontinuités de signes différents, une discontinuité de valeur positive et une discontinuité de valeur négative. Dans l’exemple A1>0 et A2 m-imp , mais cela peut être td2, ou alors t m-imp est situé entre td1 et td2. L’important est que td1 et td2 soient localisés au voisinage de t m -imp .
Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une fonction telle que représentée en B à droite, qui présente des valeurs nulles en dehors des discontinuités A1 et A2, séparées du minimum possible soit aucun point d’échantillonnage, également dénommée double Dirac. Ici le retour vers des valeurs nulles s’effectue en moins d’un point d’échantillonnage, la pente entre les deux discontinuités est la plus raide possible. Par exemple on place td1 à t m-imp , mais cela peut être td2.
Le troisième type est une fonction d’analyse présentant trois discontinuités rapprochées dans le temps.
Les extrémités des parties de tube 77 sont rassemblées dans une zone de la plaque 89 qui délimite un côté du collecteur de distribution 73.
De manière analogue, les extrémités des parties de tube 79 sont rassemblées dans une zone de la plaque 89 qui délimite un côté du collecteur de sortie 75.
Les tubes 71 sont entièrement logés dans le corps 83, sans contact direct entre les tubes 71 et le corps 83 ou le fond 87.
Le côté 35 de circulation du fluide caloporteur comprend une double enveloppe 93 (figures 3 et 5), isolant le collecteur de distribution d’hydrogène 73 de l’atmosphère extérieure.
Dans l’exemple représenté, la double enveloppe 93 délimite un volume tubulaire dont une extrémité délimite l’entrée d’hydrogène 31, et dont une autre extrémité est fermée par la plaque 89. Ce volume tubulaire constitue le collecteur de distribution 73. L’organe de fixation 37 est fixé autour de la double enveloppe 93.
Le côté 35 de circulation du fluide caloporteur présente une entrée de fluide caloporteur 95 et une sortie de fluide caloporteur 97. L’entrée de fluide caloporteur 95 débouche directement dans une double enveloppe 93.
La double enveloppe 93 présente une sortie de fluide caloporteur 97 qui débouche dans le volume interne du corps 83, à une extrémité de celui-ci.
La sortie de fluide caloporteur 97 est ménagée à l’extrémité du corps 83 opposée à l’entrée de fluide caloporteur 95 suivant la direction X. Elle est par exemple ménagée dans le fond 87.
L’échangeur de chaleur 27 comporte encore une pluralité de plaques entretoises 99, disposées à l’intérieur du corps 83 et réparties suivant la direction X. Ces plaques entretoises 99 sont sensiblement perpendiculaires à la direction X. Elles présentent des trous, recevant les parties de tube 77, 79. Elles maintiennent ainsi en position les parties de tube 77, 79 les unes par rapport aux autres, et en position par rapport au corps 83.
Chaque plaque entretoise 99 ne s’étend que sur une partie de la section interne du corps 83, de telle sorte que le fluide caloporteur circule en chicane à l’intérieur du corps 83, depuis la double enveloppe 93 jusqu’à la sortie de fluide caloporteur 97.
L’échangeur de chaleur 27 comporte encore un organe de chauffage électrique 101, agencé pour chauffer électriquement l’hydrogène.
Cet organe de chauffage électrique 101 est de tout type adapté. Typiquement, il chauffe de manière résistive.