FUNCTIONING MODE TEST CIRCUIT FOR A FLUID METER

Abstract: 1. Device for checking the operational state of a fluid meter comprising means (24) for receiving a signal (HF) formed of pulses representing the funtioning of the said meter, and alarm means (30, 52) for producing an alarm signal (AL), characterized in that it includes : means (26) for producing values representing the time intervals tn between two successive pulses of the said signal (HF) in positions N and N + 1 ; means (28) for producing values representing comparison intervals t'n , with t'n = tn (1 + alpha) wherein alpha is a predetermined number between 0 and 1 ; means (30) for comparing on the one hand the values representing the time intervals tn+1, corresponding to the time intervals between two pulses of positions N + 1 and N + 2, and, on the other hand, the comparison intervals t'n' ; the said alarm means (30, 52) producing an alarm signal (AL) if tn+1 is greater than t'n .

Description: CIRCUIT DE CONTROLE DE L'ETAT DE FONCTIONNEMENT D'UN COMPTEUR DE FLUIDE. La présente invention a pour objet un circuit de contrôle de l'état de fonctionnement d'un compteur de fluide. De façon plus précise, l'invention se rapporte à un circuit qui permet de contrôler si un compteur notamment de débit de gaz ou de liquide est dans un état correct de fonctionnement, c'est-à-dire si le compteur est susceptible de fournir une mesure correspondant effectivement au débit auquel il est soumis. L'invention s'applique notamment à un co;mpteur à a' turbine. Dans cette application le circuit permet de vérifier que la turbine comporte effectivement toutes ses pales. L'invention peut s'appliquer également à un compteur à tourbillons. Ces compteurs sont maintenant bien connus et on pourra se référer par exemple au brevet américain 4.171.643 pour en avoir un mode détaillé de réalisation. En résumé le comptage consiste à placer dans une-canalisation un obstacle derrière lequel se forme des tourbillons avec une fréquence qui est proportionnelle à la vitesse d'écoulement du fluide. La fréquence de formation de ces tourbillons est mesurée à l'aide d'un capteur de pression différentielle ou d'un capteur de vibration qui délivre ainsi un signal dont la fréquence est représentative de la vitesse du fluide. Cependant le fonctionnement d'un tel compteur peut être délicat en particulier pour les petites valeurs au nombre de Reynolds et il est donc très souhaitable d'avoir un moyen pour contrôler qu'il est effectivement en état de fournir une mesure représentative de la vitesse d'écoulement du fluide. Un premier objet de l'invention est donc de fournir un dispositif relativement simple qui permette de détecter de façon très fiable un défaut d'état de fonctionnement du compteur. Un deuxième objet de l'invention est de fournir un tel dispositif qui ne soit pas sensible, ou peu sensible, à de faibles fluctuations du signal dûes à de légères défectuosités du compteur non susceptibles d'entaîner une erreur de mesure significative. Pour atteindre ce but le dispositif comprend des moyens pour élaborer une valeur representative de l'intervalle de temps t n entre une impulsion de rang N du signal délivré par le compteur et l'impulsion de rang N + 1, des moyens pour élaborer une grandeur représentative d'un intervalle de tempos t'n de comparaison qui vaut t n (1 + a > avec a fixe compris entre O et 1, des moyens pour comparer l'invervalle de temps t n + 1 entre les impulsions de rangs N + 1 et N + 2 à l'intervalle de temps de comparaison t'n et des moyens pour elaborer un signal d'alarme si l'intervalle de temps tn+1 t 1 est supérieur à t'n. On comprend qu'ainsi on élabore cycliquement tout d'abord un intervalle de temps t n correspondant au temps s'écoulant entre deux impulsions successives du signal délivré par le compteur. A partir de cet intervalle de temps tnr on élabore un intervalle de temps de comparaison tln qui est inférieur à deux fois l'intervalle de temps t n et on compare l'intervalle de temps tn + 1 entre les deux impulsions suivantes du signal délivré par le compteur à l'intervalle de comparaison élaboré précédemment. Si l'intervalle de temps entre les deux impulsions successives suivantes est supérieur à l'intervalle de temps de comparaison c'est que l'état de fonctionnement du compteur est défectueux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparatront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue simplifiée du dispositif de contrôle appliqué au cas d'un compteur a' turbine , - la figure 2 est un schéma simplifié du circuit de contrôle selon l'invention - la figure 3 est un schéma détaillé du circuit de contrôle de la figure 2 selon un mode préféré de réalisation - les graphiques dé la figure 4 illustrent le fonctionnement du circuit de contrôle de la figure 3 ; et - la figure 5 montre le signal délivré par le compteur dans le cas où il y a un "bruit de phase". La figure 1 illustre l'application du dispositif au cas d'un compteur à turbine. Sur cette figure on a présenté le compteur proprement dit qui est placé à l'intérieur d'une conduite 2 dans laquelle circule le fluide dont on veut mesurer la vitesse. Le compteur comprend essentiellement une turbine 4 montée sur un arbre 6 et pourvue de pales 8. Le compteur comporte également une ogive d'entrée 10 associée à des ailettes fixes 12 et une ogive aval 14 associée à des ailettes fixes 16. L'arbre 6 de la turbine est cinématiquement relié par l'intermédiaire d'un réducteur à un mécanisme de comptage. Cette partie du compteur n'a pas été représentée. Pour effectuer la détection d'une absence de pale de la turbine on utilise par exemple un détecteur inductif 18 fixe qui est disposé à proximité immédiate du passage des pales 8. Par exemple, le détecteur est situé à une distance de l'ordre de 5 à 6 dixièmes de millimètre de celles-ci. Dans le cas où les pales 8 sont réalisées en métal le détecteur 18 délivre directement un signal à chaque fois qu'une pale passe devant lui. Dans le cas où les pales sont réalisées en matière plastique, il est nécessaire de prévoir à l'extrémité de chaque pale une pièce métallique insérée 20. Le signal délivré par le capteur 18 est mis en forme dans le circuit 22 pour délivrer un signal de référence HF qui présente une impulsion à chaque fois qu'une pale de la turbine passe devant le détecteur 18. Ce signal HF est appliqué à l'entrée d'un circuit de contrôle 24 qui délivre à son tour un signal d'alarme AL lorsqu'une pale est absente. La figure 2 donne un mode général de réalisation du circuit de controle de la figure 1. Le circuit 24 comprend un premier ensemble 26 pour élaborer une grandeur N1 représentative de l'intervalle de temps séparant deux impulsions successives du signal HF. On appellera t n l'intervalle de temps séparant les impulsions de rang N et N + 1. La grandeur N1 est appliquée au circuit 28 pour élaborer une grandeur N2 représentative dlun intervalle de temps de comparaison ttn avec t'n = t n (1 + a) avec a donné compris entre O et 1. Puis le circuit 26 élabore une nouvelle valeur de N1 représentative de l'intervalle de temps t n + 1 qui sépare . . les impulsions de rangs N + 1 et N + 2. Le circuit de comparaison 30 compare cette nouvelle valeur de N1 à la valeur de comparaison N2. Si - N1 est supérieur à N2 celà signifie que le compteur est dans un état convenable de fonctionnement. Si N1 est inférieur à N2 le circuit de comparaison 30 délivre un signal d'alarme AL. Bien entendu, pendant cette comparaison, le circuit 28 élabore une nouvelle valeur de comparaison N2 associée à la nouvelle valeur de N1 et correspondant à t'n + 1 = t (1 + a). Le circuit 28 doit donc comporter également une fonction mémoire pour mémoriser la valeur de N2 associée à t'n pendant que le circuit 26 élabore la valeur N1 associée à tn + 1 En se référant maintenant à la figure 3 on va décrire plus en détail un mode préféré de réalisation du circuit de contrôle. Ce circuit comprend un oscillateur local 32 qui délivre un signal de fréquence fixe par exemple égal à 500 kHz. Le signal délivré par l'oscillateur 32 est introduit à l'entrée des diviseurs de fréquence 34 et 36 qui divisent par exemple la fréquence du signal d'entrée respectivement par 7 et par 10. Le diviseur 34 délivre un signal de fréquence F1 gui vaut, dans l'exemple considéré, 71 kHz et le diviseur 36 un signal de fréquence F2 qui vaut 50 kHz. Plus généralement, on a F2 < F1 avec F1 = F2 (lez), a ayant déjà été défini. Bien entendu, les fréquences F1 et F2 ont des valeurs très supérieures à celle de la fréquence du signal H.F. délivré par le compteur. Le circuit comprend également un premier compteur 38 fonctionnant en compteur-décompteur et un deuxième compteur 40 fonctionnant également en compteur-décompteur. Chaque compteur comporte une entrée d'horloge a et une entrée b de commande de comptage/décomptage. Chaque compteur comprend également une entrée de commande de mise à zéro c et une sortie de dépassement d. La sortie du diviseur 34 est reliée à une borne 42a d'un premier commutateur 42 dont la sortie est reliée à l'entrée a du compteur 38. La sortie du diviseur 34 est également reliée à la borne d'entrée 44a d'un deuxième commutateur 44 dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge a du compteur 40. Symétriquement la sortie du diviseur 36 est reliée à la borne 42b du commutateur 42 et à la borne 44b du commutateur 44. Le circuit comporte également un diviseur de fréquence par 2 référencé 46 qui reçoit sur son entrée le signal HF c'est-à-dire le signal délivré par le compteur. La sortie du diviseur 46 est reliée à l'entrée d'un générateur d'impulsions 48. Ce générateur délivre sur sa sortie 48b une impulsion de durée brève pour chaque front descendant du signal appliqué à son entrée, alors que sa sortie 48c délivre un signal de durée brève pour chaque front montant du signal appliqué à son entrée. La sortie 48b du générateur 48 est reliée à l'entrée de remise à zéro c du compteur 40 tandis que ia sortie 48c du générateur 48 est reliée à l'entrée de remise à zéro c du compteur 38. Le signal délivré par le diviseur 46 est également appliqué aux entrées de commande 44c et 42c des commutateurs 44 et 42 et également à l'entrée b de commande de sens de comptage du compteur 38. Ce signal est enfin-appLiqué à l'entrée b de sens de comptage du compteur 40 par l'intermédiaire de l'inverseur 50. Les sorties de dépassement d des compteurs 38 et 40 sont respectivement appliquées aux deux entrées dlune porte OU 52 dont la sortie délivre, stil y a lieu, le signal d'alarme AL. Lorsque le signal délivré par le circuit 46 est au niveau logique 0, le compteur 38 compte et le compteur 40 décompte. En outre, pour ce même niveau logique du signal délivré par le diviseur 46, l'entrée 42b du commutateur 42 est reliée à l'entrée a du compteur 38 et l'entrée 44a du commutateur 44 est relié à l'entrée a du compteur 40. Pour le niveau logique 1 de ce même signal on a bien sûr les situations inverses. En se référant aux diagrammes de la figure 4 on va expliquer le fonctionnement du circuit de la figure 3. Les diagrammes 1 et 2 représentent respectivement le signal HF et le signal de synchronisation délivré par le diviseur 46. Si l'on s'intéresse uniquement au compteur 38 on voit que pendant le temps t séparant les impulsions consécutives IN et IN + 1 du signal HF le compteur 38 compte les impulsions du signal F1. A la fin de cet intervalle de temps le contenu du compteur 38 (diagramme 5) est donc représentatif de 11 intervalle de temps tnt puis le compteur 38 décompte les impulsions du signal de fréquence F2. Pour que le compteur 38 revienne à zéro, il faudrait qu'il s'écoule le temps t'n = (F1/F2) x t n = (1 + a) tn Pendant l'intervalle de temps t n + 1 qui sépare les impulsions IN + 1 et IN + 2 le compteur 38 décompte effectivement les impulsions du signal de fréquence F2 dont la fréquence est inférieure à F1. A la fin de cet intervalle de temps, Si le contenu du compteur est positif, celà signifie que l'intervalle de temps t est inférieur à t'n. Celà implique que l'impulsion IN + 1 est présente. Il n'y a pas de signal d'alarme. Le diagramme (5) montre qu'en revanche il manque une impulsion entre les impulsions référencées IN + 3 et IN + 4 puisque t'n + 2 est inférieure à tn + 3 En effet, à la fin de l'intervalle de temps tn + 3 le contenu du compteur 38 est négatif. La mesure est répétée pour les impulsions suivantes. On comprend cependant qu'avec le seul compteur 38 il n'est possible de détecter une absence d'impulsions que si elle se produit durant la phase de décomptage, c'est-à-dire pendant la deuxième partie du cycle de détection. C'est pourquoi le circuit complet comprend également un compteur 40 qui fonctionne exactement de la même manière mais décalé d'un demi-cycle, c'est-à-dire que pendant que le compteur 38 compte les impulsions de fréquence F1, le compteur 40 d éc ompte les impulsions de fréquence F2. C'est ce qui est résumé par les diagrammes de la figure 4 La figure 4 montre en outre que le compteur 38 sert à élaborer les intervalles. de temps t n de comparaison de la forme t' 2i pour les comparer aux intervalles de temps t n de la forme t2i + 1 alors que le compteur 40 sert à élaborer les intervalles de temps de comparaison de la forme t'2i + 1 pour les comparer aux intervalles de temps de la forme t2i+2. Ainsi, que l'impulsion manquante soit de rang. "pair" ou "impair", son absence est détectee par l'un ou l'autre des compteurs. Pour simplifier la structure du circuit qui vient d'être décrit, il est intéressant de prévoir, qu'en fait, lorsqu'un signal est appliqué sur l'entrée de remise à zéro c des compteurs 38 ou 40, le compteur correspondant est chargé à la valeur un. Ainsi le contenu d'un compteur ne pourra être égal à zéro que si tn + 1 est supérieur à n Pour détecter cette situation, il suffit de placer à la sortie d de chaque compteur un détecteur de zéro, qui émet un signal à chaque fois que le compteur passe par zéro. Ce signal est ensuite appliqué à la porte OU 52. Compte tenu du fait que les signaux appliqués à l'entrée des compteurs ont une fréquence relativement élevée (de l'ordre de 50 kHz), le fait de remettre à la valeur un les compteurs et non à la valeur zéro, ne modifie pas de façon significative la précision de la détection. Dans la description précédente, on a considéré que l'intervalle de temps séparant deux impulsions successives du signal HF était constant sauf bien sûr si une impulsion manquait. En fait, pour un certain nombre de raisons, il peut y avoir dans le signal un bruit de phase. C'est-à-dire que le signal RF, en l'absence de défauts, n'est pas nécessairement parfaitement périodique. Celà peut être dû à un faux rond de la turbine qui module l'entrefer entre les pales de la turbine et le détecteur et modifie donc l'instant de déclenchement. Il peut également y avoir des phénomènes de relaxation dans les trains d'engrenage des totalisateurs mécaniques associés au compteur à turbine. Dans le cas de compteurs à tourbillons, le phénomène physique capté est de nature erratique. Quelle qu'en soit la cause, la figure 5 illustre un tel signal. On voit par exemple qu'entre les impulsions IN et IN + 1 on trouve l'intervalle de temps T1, alors qu'entre les impulsions suivantes IN + 1 et IN + 2 on trouve un intervalle de temps T2. Cependant, il n'y a pas d'impulsion manquante. On va montrer qu'il est possible de choisir un rapport entre les fréquences F1 et F2 pour s'affranchir au maximum de ce bruit de phase que l'on peut appeler également taux de gigue. On comprend que pour tenir compte de la gigue, il y a deux écueils à éviter a) d'une part, dans le cas où il n'y a pas d'impulsion manquante mais où, en raison de la gigue, T1 est nettement inférieur à T2, il y a un risque d'alarme intempestive b) d'autre part, dans le cas où une impulsion est manquante mais où également T1 est allongé et T2 diminué par la gigue on risque de ne pas détecter l'absence de l'impulsion. On pose F1 = k F2 avec k > 1. Le résidu R dans le compteur à la fin d'un cycle de comptage est donné par R = F2 (k T1 - T2) Dans le premier cas envisagé on pose T1 minimum r T (1 - g) T2 maximum = T (1 + g) expressions dans lesquelles T est la valeur moyenne des intervalles entre deux impulsions successives et g le coefficient de gigue. Le résidu dans le compteur est alors donné par l'expression : R. F2 T pK (1 - g) - (1 + gg Pour ne pas donner d'alarme intempestive, le résidu R doit être positif. Celà impose : K > (1 + g)/(l - g) (1). Dans le deuxième cas, on peut poser T1 maximum = T (1 + g) T2 double du minimum = 2 T (1 - g) Pour que l'impulsion manquante soit effectivement détectée, il faut que le résidu R soit négatif, ce qui impose : K < 2 (1 - gel(1+ g) (2 > Si l'on impose de plus que g soit aussi grand que possible afin que le circuit fonctionne dans la plage la plus étendue possible, la résolution des deux inéquations (1) et (2) donne EMI13.1 soit g = 17 t et EMI13.2 Si l'on revient aux notations initiales, celà signifie donc que a est choisi de préférence égal à EMI13.3 Dans le cas d'un compteur à tourbillons, le signal HF est constitué par le signal de mesure délivré par le capteur de pression ou de vibration et mis en forme. I1 résulte de la description précédente que le dispositif selon l'invention permet effectivement de détecter un défaut d'état de fonctionnement d'un compteur de fluide que celui-ci soit du type à turbine, le défaut consistant dans l'absence d'une pale, ou que le compteur soit à tourbillon, le défaut résultant d'un mauvais réglage ou fonctionnement du compteur. Le circuit est simple. I1 permet de plus, en choisissant une valeur convenable du rapport entre les fréquences F1 et F2 de s'affranchir d'un taux de gigue non négligeable sans pour celà altérer la qualité de la détection d'une absence d'impulsion c'est-à-dire d'un mauvais état de fonctionnement du compteur. Enfin dans le cas d'un comteur à tourbillons le circuit de détection permet d'éviter de doubler le circuit électronique de mesure. En effet, dès qu'il y a une défaillance du circuit de mesure, cette défaillance est indiquée par le circuit de détection selon l'invention.

Claims: REVENDICATIONS 1 - Dispositif de contrôle de l'état de fonctionnement d'un compteur de fluide. caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens (22) pour recevoir un signal (HF) formé d'impulsions représentatives du fonctionnement dudit compteur - des moyens (26) pour élaborer des valeurs représentatives des intervalles de temps t n entre deux impulsions successives dudit signal (HF) de rangs N et N + 1 - des moyens (28) pour élaborer des grandeurs représentatives d'intervalles de comparaison n t avec t' n tn (l+a) dans lequel a est un nombre prédéterminé compris entre 0 et 1; ; - - des moyens (30) pour comparer les grandeurs représentatiyes des intervalles de temps tnl, e aux intervalles de comparaison t'n et - des moyens (30) pour élaborer un signal d'alarme (AL) si t n + 1 est supérieure Åa ttn 2 - Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : : - des premiers moyens (32,34,36,38,42) pour élaborer des valeurs représentatives des intervalles de temps t n de la forme t21 et pour élaborer des intervalles de temps de comparaison de la forme t'21 - i - des deuxièmes moyens (32,34,36,40,44) pour élaborer des valeurs représentaitves des intervalles de temps tn de la forme t21+1 et pour élaborer les intervalles de comparaison de la forme t'2i - des premiers moyens de comparaison (38) des valeurs t21 et t'2i 1 pour élaborer un signal de comparaison si t21 = > t'2i 1 ; ; - des deuxièmes moyens de comparaison (40) des valeurs t2i + 1 et t'2i pour élaborer un signal de comparaison si t21 + 1 > t'2t: et - des moyens (52) pour élaborer ledit signal d'alarme. (AL) si l'un desdits signaux de comparaison est présent. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'élaboration et de comparaison comprennent - des moyens (32,34,36) pour élaborer un premier signal de fréquence F1 et un deuxième signal de fréquence F2 avec F1 = F2 (1 + a), - des premiers moyens compteurs-décompteurs (38) munis de moyens de commande du sens de comptage1 et - des premiers moyens (42) pour appliquer alternativement auxdits premiers moyens compteurs-décompteurs lesdits premier et deuxième signaux de fréquence ; en ce que lesdits deuxièmes moyens d'élaboration et de comparaison comprennent - lesdits moyens (32,34,36) pour élaborer lesdits premier et deuxième signaux de fréquence, - des deuxiemes moyens compteurs-décompteurs (40) munis de moyens de commande du sens de comptage. et des deuxièmes moyens (44) pour appliquer alternativement auxdits deuxièmes moyens compteurs-décompteurs lesdits premier et deuxième signaux de fréquence ; et - en ce qu'il comprend en outre des moyens de synchronisation (46,48.50) pour appliquer le signal de fréquence E1 auxdits premiers moyens compteurs-décompteurs (38) et pour les faire compter, et pour appliquer le signal de fréquence 2 auxdits deuxièmes moyens compteurs-décompteurs (40) et pour les faire décompter, pendant les intervalles de temps de la forme t21; pour commander les opérations inverses pendant les intervalles de temps de la forme t2i + 1 ; et pour commander la remise a zéro desdits premiers et deuxièmes moyens compteurs-deceompteurs respectivement a la fin des intervalles de temps t21 + 1 et t21' - lesdits moyens compteurs-décompteurs (38, 40) émettant un signal de comparaison lorsque leur contenu passe Åa zéro. 4 - Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications 1 9 3, caractérisé en ce que le nombre a est sensiblement égal a EMI17.1 5 - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 9 4 au contrôle du fonctionnement d'un compteur b turbine (4), dans lequel ledit signal (HF) est le signal délivré par un détecteur (18) délivrant une impulsion a chaque fois qu'une pale (8) de ladite turbine passe devant ledit détecteur. 6 - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 d 4 au contrôle du fonctionnement d'un compteur à tourbillons, dans lequel ledit signal (HF) est le signal délivré par le détecteur de pression différentielle ou de vibration associé audit compteur.

Inventors: BUTIN, GILLES
Applicants: SCHLUMBERGER INDUSTRIES
Application year: 1984
Main classification: G01F25
IPC codes: G01F1, G01F25