BE1007039A3 - System and method for measuring the level of moisture in a sample of aliquid substance - Google Patents

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BE1007039A3 BE9300519A BE9300519A BE1007039A3 BE 1007039 A3 BE1007039 A3 BE 1007039A3 BE 9300519 A BE9300519 A BE 9300519A BE 9300519 A BE9300519 A BE 9300519A BE 1007039 A3 BE1007039 A3 BE 1007039A3
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Evgenij F Ushatkin
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Novopashin Vassily F
Evgenij F Ushatkin
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Abstract

System and method for measuring the level of moisture in a sample of aliquid substance, notably crude oil, said system including a measurement cellmade of a dielectric material and having a cavity set up for receiving thesample. The cell can be connected in reference and measurement moderespectively in which an incident microwave signal passes through thedielectric material and the cavity respectively and the dielectric material.The connection is made using deflection methods for deflecting the microwavesignal inside the cell. The degree of moisture is determined on the basis ofthe result obtained when the cell is connected in the reference andmeasurement modes.

Description

"Dispositif et méthode pour mesurer le degré d’humidité d'un échantillon d'une substance liquide" L’invention concerne un dispositif pour mesurer le degré d’humidité d'un échantillon d'une substance liquide, en particulier du pétrole brut, ledit dispositif comportant une cellule de mesure qui comprend des moyens de branchement agencés pour brancher ladite cellule dans un mode de référence, respectivement un mode de mesure, un générateur de signal à micro-onde agencé pour produire un premier signal à micro-onde et transmettre ledit premier signal à micro-onde vers ladite cellule, un récepteur agencé pour recevoir un deuxième, respectivement un troisième, signal à microonde produit à partir de la transmission dudit premier signal à micro-onde à travers ladite cellule lorsqu'elle est branchée dans ledit mode de référence, respectivement ledit mode de mesure, ledit récepteur étant connecté à un générateur de valeur de mesure agencé pour produire, à partir dudit deuxième et troisième signal à micro-onde, une valeur de mesure indiquant ledit degré d'humidité. L'invention concerne également un procédé pour mesurer un tel degré d'humidité."Device and method for measuring the humidity of a sample of a liquid substance" The invention relates to a device for measuring the humidity of a sample of a liquid substance, in particular crude oil, said device comprising a measurement cell which comprises connection means arranged to connect said cell in a reference mode, respectively a measurement mode, a microwave signal generator arranged to produce a first microwave signal and transmit said first microwave signal to said cell, a receiver arranged to receive a second, respectively a third, microwave signal produced from the transmission of said first microwave signal through said cell when plugged into said cell reference mode, respectively said measurement mode, said receiver being connected to a measurement value generator arranged to produce, at from said second and third microwave signal, a measurement value indicating said degree of humidity. The invention also relates to a method for measuring such a degree of humidity.

Un tel dispositif et un tel procédé sont connus du certificat d'auteur russe n° 1015287. Dans le dispositif connu, l'échantillon contenant la substance liquide de laquelle le degré d'humidité doit être mesuré est déplacé en dedans et en dehors d'un faisceau produit par le premier signal à micro-onde. Lorsque l'échantillon se trouve hors du faisceau, le dispositif est branché dans le mode de référence afin de mesurer un signal de référence ou un signal non atténué. Lorsque l'échantillon est placé dans le faisceau, une partie de l'énergie du signal à micro-onde est absorbé par l'humidité de l'échantillon. La quantité d'énergie absorbée sera fonction du degré d'humidité contenu dans l'échantillon, . Le degré d'humidité dans l'échantillon est ainsi déterminé à partir de la différence entre le signal mesuré dans le mode de référence et celui mesuré dans le mode de mesure. Le signal reçu est fourni à un générateur de valeur de mesure qui détermine la valeur de mesure et l'affiche.Such a device and such a method are known from Russian author's certificate No. 1015287. In the known device, the sample containing the liquid substance of which the degree of humidity is to be measured is moved in and out of a beam produced by the first microwave signal. When the sample is outside the beam, the device is connected to the reference mode in order to measure a reference signal or an unattenuated signal. When the sample is placed in the beam, part of the energy of the microwave signal is absorbed by the moisture in the sample. The amount of energy absorbed will depend on the degree of humidity contained in the sample,. The degree of humidity in the sample is thus determined from the difference between the signal measured in the reference mode and that measured in the measurement mode. The received signal is supplied to a measured value generator which determines the measured value and displays it.

Un désavantage du dispositif et du procédé connus est qu'ils ne sont pas applicables pour des mesures de degré d'humidité d'une substance qui circule de façon continue, par exemple à travers un pipeline. Ceci est dû au fait qu'un échantillon de référence doit être introduit dans le faisceau du signal à micro-onde afin de produire le second signal à micro-onde. Par conséquent, le courant continu de la substance liquide doit être interrompu lorsque le dispositif est branché dans le mode de référence. Dans l'exemple du pétrole brut qui coule dans le pipeline, une telle interruption de l'écoulement du pétrole doit être évitée.A disadvantage of the known device and method is that they are not applicable for measurements of the degree of humidity of a substance which circulates continuously, for example through a pipeline. This is because a reference sample must be introduced into the beam of the microwave signal in order to produce the second microwave signal. Therefore, the direct current of the liquid substance must be interrupted when the device is connected in the reference mode. In the example of crude oil flowing in the pipeline, such an interruption in the flow of oil should be avoided.

L'invention a pour but de réaliser un dispositif et une méthode pour mesurer le degré d'humidité d'un échantillon d'une substance liquide qui permet d'effectuer cette mesure sans devoir interrompre le courant continu de la substance liquide.The object of the invention is to provide a device and a method for measuring the humidity of a sample of a liquid substance which makes it possible to carry out this measurement without having to interrupt the direct current of the liquid substance.

Un dispositif selon 1'invention est caractérisé en ce que ladite cellule est construite en un matériau diélectrique et comporte une cavité agencée pour y introduire ledit échantillon, lesdits moyens de branchement étant formés par des moyens de déflexion de signal à micro-onde montés dans le matériau diélectrique, lesdits moyens de déflexions étant agencés pour orienter ledit premier signal à micro-onde dans un canal de référence qui s'étend à travers ledit matériau diélectrique respectivement un canal de mesure qui s'étend à travers ledit matériau diélectrique et ladite cavité lorsqu'ils sont branchés dans une première, respectivement une seconde, position. L'utilisation d'une cellule en matière diélectrique permet de réduire substantiellement les pertes d'énergie du signal à micro-onde. De plus, ce matériau diélectrique permet de monter des moyens de déflexion à l'intérieur de la cellule permettant ainsi une déflexion du signal à micro-onde dans la cellule. Du fait que la cellule comporte une cavité, l'échantillon peut y être introduit à chaque instant, ce qui permet donc d'effectuer la mesure dans un courant continu d'une substance liquide traversant cette cavité. Du fait que le canal de mesure s'étend à travers le matériau diélectrique et la cavité et que le canal de référence ne s'étend qu'au travers du matériau diélectrique, la cellule peut être branchée du mode de mesure vers le mode de référence sans pour autant devoir interrompre le courant de substance liquide, ce qui permet donc d'effectuer une mesure dans un courant qui circule de façon continue.A device according to the invention is characterized in that said cell is constructed of a dielectric material and comprises a cavity arranged to introduce said sample therein, said connection means being formed by microwave signal deflection means mounted in the dielectric material, said deflection means being arranged to orient said first microwave signal in a reference channel which extends through said dielectric material respectively a measurement channel which extends through said dielectric material and said cavity when 'they are connected in a first, respectively a second, position. The use of a cell made of dielectric material makes it possible to substantially reduce the energy losses of the microwave signal. In addition, this dielectric material makes it possible to mount deflection means inside the cell thus allowing deflection of the microwave signal in the cell. Because the cell has a cavity, the sample can be introduced into it at any time, which therefore makes it possible to carry out the measurement in a direct current of a liquid substance passing through this cavity. Due to the fact that the measurement channel extends through the dielectric material and the cavity and that the reference channel only extends through the dielectric material, the cell can be connected from the measurement mode to the reference mode without having to interrupt the flow of liquid substance, which therefore makes it possible to carry out a measurement in a current which circulates continuously.

Un premier mode de réalisation préférentiel d'un dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que lesdits moyens de déflexion sont formés par un jeu de plaques magnétiques, chacune en combinaison avec une grille, ladite plaque magnétique étant disposée devant ladite grille par rapport à un signal incident, ladite plaque magnétique et ladite grille étant électriquement polarisables. L'usage de plaques magnétiques et de grilles est compatible avec le matériau diélectrique de la cellule et permet d'orienter le signal à microonde à l'intérieur de la cellule.A first preferred embodiment of a device according to the invention is characterized in that said deflection means are formed by a set of magnetic plates, each in combination with a grid, said magnetic plate being disposed in front of said grid relative to an incident signal, said magnetic plate and said grid being electrically polarizable. The use of magnetic plates and grids is compatible with the dielectric material of the cell and makes it possible to orient the microwave signal inside the cell.

Un second mode de réalisation préférentiel d'un dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que lesdits moyens de déflexion et ledit générateur de signal à micro-onde sont reliés à une unité de contrôle agencée pour produire des premières, respectivement des secondes, impulsions de contrôle pour contrôler ledit générateur de signal à micro-onde, respectivement lesdits moyens de déflexion, lesdites premières et secondes impulsions de contrôle étant synchronisées entre elles. La synchronisation facilite le contrôle et l'opération du générateur de valeur de mesure.A second preferred embodiment of a device according to the invention is characterized in that said deflection means and said microwave signal generator are connected to a control unit arranged to produce first, respectively second, pulses control means for controlling said microwave signal generator, respectively said deflection means, said first and second control pulses being synchronized with each other. Synchronization facilitates the control and operation of the measured value generator.

De préférence, un atténuateur et un élément d'adaptation d'impédance sont disposés entre ladite cellule et ledit générateur de signal à microonde. Des pertes dues à des transitions entre la cellule et l'émetteur et le récepteur sont ainsi réduites .Preferably, an attenuator and an impedance matching element are disposed between said cell and said microwave signal generator. Losses due to transitions between the cell and the transmitter and the receiver are thus reduced.

L'invention sera maintenant décrite en détail en faisant référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 illustre une courbe expérimentale de l'erreur SW de mesure dans le degré d'humidité mesuré en fonction de la longueur d'onde du signal transmis ; la Figure 2 montre une vue schématique d'un exemple d'un dispositif suivant la présente invention ; la Figure 3 illustre la façon dont le dispositif suivant la présente invention peut être monté sur un pipeline ; la Figure 4 montre une série de signaux de contrôle pour contrôler l'opération du dispositif.The invention will now be described in detail with reference to the drawings in which: FIG. 1 illustrates an experimental curve of the measurement error SW in the degree of humidity measured as a function of the wavelength of the transmitted signal; Figure 2 shows a schematic view of an example of a device according to the present invention; Figure 3 illustrates how the device according to the present invention can be mounted on a pipeline; Figure 4 shows a series of control signals to control the operation of the device.

Dans les dessins une même référence a été attribuée à un même élément ou à un élément analogue.In the drawings, the same reference has been assigned to the same element or to an analogous element.

La courbe expérimentale illustrée à la Figure 1, qui montre l'erreur SW de mesure (exprimée en % de volume) dans ,1e degré d'humidité du pétrole brut mesuré en fonction de la longueur d'onde (exprimée en mm) du signal transmis, montre qu'il y a un minimum dans cette erreur. Ce minimum se situe dans une plage d'ondes comprise entre 1,5 et 2,5 mm. Cette courbe a été établie de façon expérimentale et est le résultat de diverses mesures réalisées sur différentes variétés de pétrole brut. La présente courbe montre qu'afin de maintenir l'erreur de mesure suffisamment basse, il est nécessaire d'utiliser un signal dont la longueur d'onde λ est située entre 1,5 et 2,5 mm, c'est-à-dire un signal à micro-onde.The experimental curve illustrated in Figure 1, which shows the measurement error SW (expressed in% of volume) in the 1st degree of humidity of the crude oil measured as a function of the wavelength (expressed in mm) of the signal transmitted, shows that there is a minimum in this error. This minimum is in a wave range between 1.5 and 2.5 mm. This curve was established experimentally and is the result of various measurements made on different varieties of crude oil. This curve shows that in order to keep the measurement error sufficiently low, it is necessary to use a signal whose wavelength λ is between 1.5 and 2.5 mm, that is to say say a microwave signal.

La Figure 2 montre un exemple d'un dispositif suivant l'invention pour mesurer le degré d'humidité d'un échantillon d'une substance liquide, en particulier du pétrole brut. Le dispositif 1 comporte une unité 2 d'alimentation et de synchronisation reliée à un générateur 3 de signal à micro-onde muni d'une antenne 4 de transmission ayant la forme d'une corne. Le dispositif comporte de plus un récepteur 6 également muni d'une antenne 5 ayant la forme d'une corne. Le récepteur est connecté à un générateur 7 de valeur de mesure pourvu d'une unité 8 d'affichage agencé pour afficher la valeur du degré d'humidité mesuré. Le générateur 7 de valeur de mesure est également connecté a l'unité d'alimentation et de synchronisation pour des raisons qui seront décrites ci-dessous.Figure 2 shows an example of a device according to the invention for measuring the humidity of a sample of a liquid substance, in particular crude oil. The device 1 comprises a power supply and synchronization unit 2 connected to a microwave signal generator 3 provided with a transmission antenna 4 having the shape of a horn. The device further comprises a receiver 6 also provided with an antenna 5 having the shape of a horn. The receiver is connected to a measurement value generator 7 provided with a display unit 8 arranged to display the value of the measured degree of humidity. The measured value generator 7 is also connected to the power supply and synchronization unit for reasons which will be described below.

Le dispositif comporte également une cellule 9 de mesure fabriquée en un matériau diélectrique ayant une constante e diélectrique située dans une plage : 9 < e < 25. La dimension 1, d de la cellule est choisie de telle façon que tous les composants de la cellule de mesure soient situés dans un champ proche (near field) de l'antenne de transmission, c'est-à-dire :The device also comprises a measuring cell 9 made of a dielectric material having a dielectric constant e situated in a range: 9 <e <25. The dimension 1, d of the cell is chosen so that all of the components of the cell are located in a near field of the transmission antenna, that is to say:

Figure BE1007039A3D00061

dans laquelle λ est la longueur d'onde du signal à micro-onde utilisée et produite par le générateur 3, L la longueur du trajet parcouru par le faisceau à travers le canal de mesure et b la dimension de l'ouverture du champ de rayonnement de l'antenne. La matière diélectrique est soit homogène, soit non homogène.in which λ is the wavelength of the microwave signal used and produced by the generator 3, L the length of the path traveled by the beam through the measurement channel and b the dimension of the opening of the radiation field of the antenna. The dielectric material is either homogeneous or non-homogeneous.

La cellule de mesure 9 comporte une cavité 10 qui s'étend à travers la cellule et est pourvue pour recevoir l'échantillon à mesurer. La cavité est située entre deux plaques diélectriques 11 et 12, formées par exemple par des plaques X/4. Les plaques sont utilisées à une fin d'adaptation de l'impédance et permettent donc de réduire les pertes du signal due à des réflexions lors de la transmission entre le matériau diélectrique de la cellule et l'échantillon.The measuring cell 9 has a cavity 10 which extends through the cell and is provided to receive the sample to be measured. The cavity is located between two dielectric plates 11 and 12, formed for example by X / 4 plates. The plates are used for an adaptation of the impedance and therefore make it possible to reduce the losses of the signal due to reflections during the transmission between the dielectric material of the cell and the sample.

Entre l'antenne 4 d'émission, respectivement l'antenne 5 de réception, et le matériau diélectrique de la cellule 9 est monté un élément 13, respectivement 15, permettant une adaptation de l'impédance. L'élément d'adaptation de l'impédance évite les pertes d'impédance entre l'antenne et la cellule. Une plaque diélectrique 14 fabriquée d'un matériau permettant d'absorber le signal à micro-onde est également disposée entre l'élément d'adaptation de l'impédance 13 et la cellule 9. La plaque 14 est en contact avec la cellule et l'élément d'adaptation de l'impédance 13 et permet une diminution du signal à micro-onde pour une opération normale du récepteur 6.Between the transmitting antenna 4, respectively the receiving antenna 5, and the dielectric material of the cell 9 is mounted an element 13, respectively 15, allowing adaptation of the impedance. The impedance matching element prevents impedance losses between the antenna and the cell. A dielectric plate 14 made of a material making it possible to absorb the microwave signal is also disposed between the impedance matching element 13 and the cell 9. The plate 14 is in contact with the cell and the the impedance matching element 13 and allows a reduction of the microwave signal for normal operation of the receiver 6.

Des moyens de déflexion sont montés dans la cellule de mesure 9. Ces moyens de déflexion sont agencés pour orienter le signal à micro-onde incident à l'intérieur de la cellule de mesure. Les moyens de déflexion sont formés par un jeu de plaques magnétiques avec des grilles en métal. Un premier jeu est formé par la grille en métal. 17 et la plaque magnétique 16 placé dans le voisinage direct de l'antenne 4 de transmission. La plaque magnétique est disposée devant la grille par rapport au sens incident du signal, c'est-à-dire que le signal incident atteint d'abord la plaque magnétique et ensuite la grille. La grille 17 en métal forme un angle d'à peu près 45° par rapport à la plaque magnétique 16 qui est disposée sensiblement en parallèle avec la surface de sortie de la corne de l'antenne 4. L'inclinaison de la grille 17 provoque une déflexion du signal à micro-onde en fonction du courant appliqué sur la plaque magnétique 16, comme il sera décrit en détail ci-dessous.Deflection means are mounted in the measurement cell 9. These deflection means are arranged to orient the incident microwave signal inside the measurement cell. The deflection means are formed by a set of magnetic plates with metal grids. A first set is formed by the metal grid. 17 and the magnetic plate 16 placed in the direct vicinity of the transmission antenna 4. The magnetic plate is arranged in front of the grid with respect to the incident direction of the signal, that is to say that the incident signal first reaches the magnetic plate and then the grid. The metal grid 17 forms an angle of approximately 45 ° relative to the magnetic plate 16 which is arranged substantially in parallel with the exit surface of the antenna horn 4. The inclination of the grid 17 causes a deflection of the microwave signal as a function of the current applied to the magnetic plate 16, as will be described in detail below.

Un second jeu, formé par la grille 19 en métal et la plaque 18 magnétique, est disposé à gauche de l'émetteur. Un troisième jeu, formé par la grille 21 en métal et la plaque 20 magnétique, est placé derrière la cavité 10. Dans le second et le troisième jeu, la grille et la plaque magnétique sont placées sensiblement parallèlement l'une par rapport à l'autre. Un quatrième jeu, formé par la plaque magnétique 22 et la grille 23 en métal, est placé dans le voisinage du récepteur 5. La grille 23 en métal forme un angle d'à peu près 45° afin d'orienter le signal vers l'antenne 5 réceptrice. De préférence au moins une partie du matériau diélectrique situé derrière les grilles 19, 21 et 23 est fabriqué d'une matière absorbante permettant ainsi d'éliminer des réflexions parasites entre les différents composants de la cellule de mesure.A second set, formed by the metal grid 19 and the magnetic plate 18, is arranged to the left of the transmitter. A third set, formed by the metal grid 21 and the magnetic plate 20, is placed behind the cavity 10. In the second and the third set, the grid and the magnetic plate are placed substantially parallel with respect to the other. A fourth set, formed by the magnetic plate 22 and the metal grid 23, is placed in the vicinity of the receiver 5. The metal grid 23 forms an angle of approximately 45 ° in order to direct the signal towards the receiving antenna 5. Preferably at least part of the dielectric material located behind the grids 19, 21 and 23 is made of an absorbent material thus making it possible to eliminate parasitic reflections between the various components of the measurement cell.

Chacun des jeux est connecté à l'aide de fils 24 à l'unité 2 d'alimentation et de synchronisation. Pour des raisons de clarté, le câblage à l'intérieur de la cellule n'est pas illustré.Each of the games is connected by means of wires 24 to the power and synchronization unit 2. For the sake of clarity, the wiring inside the cell is not illustrated.

L'opération du dispositif et des différentes étapes du procédé de mesure seront maintenant décrites plus en détail. La Figure 4 montre une série de signaux de contrôle permettant de contrôler l'opération du dispositif. Le signal illustré à la Figure 4 (b) est produit par l'unité 2 d'alimentation et de synchronisation et fournit par l'intermédiaire des lignes 24 au moyen de déflexion. A instant tlf après initia- lisation du dispositif, un premier signal de contrôle est produit, par exemple un signal ayant un niveau positif de 5 volts pour brancher la cellule dans le mode de référence. Le premier signal de contrôle maintient ce haut niveau durant une période Δ Ti = t3 - tj de par exemple une seconde. Durant cette période Δ T,, la cellule de mesure est maintenue dans le mode de référence. Lorsque la cellule est branchée dans le mode de référence, le courant appliqué sur les plaques 16, 18, 20 et 22 magnétique sera cause que le premier signal à micro-onde incident, illustré sous (c) dans la Figure 4, sera orienté suivant un canal de référence tel qu'indiqué à la Figure 2 par les lignes pointillées. Le premier signal à micro-onde produit à l'instant t2 durant la période Δ T, est polarisé suivant un premier plan de polarisation afin d'être compatible avec le premier signal de contrôle appliqué sur les plaques magnétiques et sera cause que le signal à micro-onde injecté dans le matériau diélectrique sera défléchi suivant le canal de référence.The operation of the device and of the various steps of the measurement method will now be described in more detail. Figure 4 shows a series of control signals to control the operation of the device. The signal illustrated in Figure 4 (b) is produced by the power supply and synchronization unit 2 and supplied via lines 24 by means of deflection. At instant tlf after initialization of the device, a first control signal is produced, for example a signal having a positive level of 5 volts to connect the cell in the reference mode. The first control signal maintains this high level during a period Δ Ti = t3 - tj of for example one second. During this period Δ T ,, the measurement cell is maintained in the reference mode. When the cell is connected in the reference mode, the current applied to the magnetic plates 16, 18, 20 and 22 will cause the first incident microwave signal, illustrated under (c) in Figure 4, to be oriented according to a reference channel as shown in Figure 2 by the dotted lines. The first microwave signal produced at time t2 during the period Δ T, is polarized according to a first plane of polarization in order to be compatible with the first control signal applied to the magnetic plates and will cause the signal to microwave injected into the dielectric material will be deflected along the reference channel.

Lorsque la cellule de mesure est branchée dans le mode de référence, le premier signal à microonde est défléchi par le premier jeu (16, 17) vers le second jeu (18, 19). La grille 19 réfléchit le signal vers la plaque magnétique 22 et la grille 23. Dans le mode de référence, le signal reste à l'intérieur du matériau diélectrique et ne croise pas l'échantillon situé dans la cavité 10.When the measuring cell is connected in the reference mode, the first microwave signal is deflected by the first set (16, 17) towards the second set (18, 19). The grid 19 reflects the signal to the magnetic plate 22 and the grid 23. In the reference mode, the signal remains inside the dielectric material and does not cross the sample located in the cavity 10.

Le récepteur 5 reçoit maintenant un second signal à micro-onde (U[) , illustré en (d) à la Figure 4, lorsque la cellule de mesure est branchée dans le mode de référence. La .puissance du second signal Uj représente la puissance de référence (Pr) de la radiation. Du fait que ce second signal à micro-onde croise uniquement le matériau diélectrique, les pertes sont relativement faibles et sont strictement déterminées par le matériau diélectrique de la cellule et la réflexion à hauteur des premier, second et quatrième jeux de moyens de déflexion.The receiver 5 now receives a second microwave signal (U [), illustrated in (d) in Figure 4, when the measurement cell is connected in the reference mode. The power of the second signal Uj represents the reference power (Pr) of the radiation. Because this second microwave signal crosses only the dielectric material, the losses are relatively low and are strictly determined by the dielectric material of the cell and the reflection up to the first, second and fourth sets of deflection means.

A un instant t3, le niveau descendant du premier signal de contrôle provoquera la production d'un second signal de contrôle, illustré sous (e) à la Figure 4. Ce second signal est produit par l'unité d'alimentation et de synchronisation. Ce signal de contrôle est fourni au générateur 7 de valeur de mesure. Sous contrôle de ce second signal de contrôle, le générateur reçoit la valeur Pr du second signal à micro-onde et stocke temporairement cette valeur. Du fait que le second signal de contrôle est activé par le niveau descendant du premier signal de contrôle, les deux signaux sont synchronisés entre eux, ce qui permet au générateur 7 d'être activé à un instant où le signal a été reçu par le récepteur 5.At an instant t3, the falling level of the first control signal will cause the production of a second control signal, illustrated under (e) in Figure 4. This second signal is produced by the power supply and synchronization unit. This control signal is supplied to the measurement value generator 7. Under the control of this second control signal, the generator receives the value Pr of the second microwave signal and temporarily stores this value. Since the second control signal is activated by the falling level of the first control signal, the two signals are synchronized with each other, which allows the generator 7 to be activated at a time when the signal has been received by the receiver 5.

A un instant t3, la polarité du premier signal de contrôle change. Dans le présent exemple, le signal change d'un niveau positif vers un niveau négatif de par exemple -5 volts. La polarité du premier signal à micro-onde (figure 4 (c)) change également durant la seconde période ΔΤ2 = t5 - t3. Durant cette seconde période ΔΤ2 la polarité du premier signal de contrôle et du premier signal à micro-onde sont opposées par rapport à celles durant la période ΔΤ^At an instant t3, the polarity of the first control signal changes. In the present example, the signal changes from a positive level to a negative level of, for example, -5 volts. The polarity of the first microwave signal (Figure 4 (c)) also changes during the second period ΔΤ2 = t5 - t3. During this second period ΔΤ2 the polarity of the first control signal and of the first microwave signal are opposite with respect to those during the period ΔΤ ^

Cette polarité opposée va maintenant provoquer le branchement de la cellule de mesure dans le mode de mesure et orienter le signal à micro-onde incident dans le canal de mesure. Le canal de mesure est indiqué par les lignes pleines dans la Figure 2 et s'étend à travers le matériau diélectrique et la cavité 10 dans laquelle l'échantillon est introduit. La grille 17 va maintenant provoquer que le signal à micro-onde incident sera dirigé à travers la cavité et croisera l'échantillon comportant la substance liquide traversant ladite cavité. Le signal à micro-onde est réfléchi par la plaque 20 magnétique et la grille 21 et croise à nouveau l'échantillon avant d'atteindre la grille 17. La grille 17 dirige alors le signal vers la plaque 22 magnétique et la grille 23 afin de diriger le signal vers le récepteur 5.This opposite polarity will now cause the measurement cell to plug into the measurement mode and direct the incident microwave signal into the measurement channel. The measurement channel is indicated by the solid lines in Figure 2 and extends through the dielectric material and the cavity 10 into which the sample is introduced. The grid 17 will now cause the incident microwave signal to be directed through the cavity and cross the sample comprising the liquid substance passing through said cavity. The microwave signal is reflected by the magnetic plate 20 and the grid 21 and crosses the sample again before reaching the grid 17. The grid 17 then directs the signal to the magnetic plate 22 and the grid 23 in order to direct the signal to the receiver 5.

Lorsque la cellule de mesure est branchée dans le mode de mesure, un troisième signal à micro-onde (U2) est produit, lequel est obtenu en laissant le premier signal à micro-onde incident croiser le matériau diélectrique de la cellule et la substance liquide de l'échantillon. Le puissance (Pm) du troisième signal à micro-onde sera inférieure à la puissance (Pr) du second signal à micro-onde puisqu'une partie de l'énergie du signal à micro-onde incident a été absorbée par l'humidité présente dans l'échantillon à mesurer. Plus il y aura d'humidité présente dans cet échantillon, plus d'énergie aura été absorbée et plus faible sera le troisième signal.When the measuring cell is connected in the measuring mode, a third microwave signal (U2) is produced, which is obtained by letting the first incident microwave signal cross the dielectric material of the cell and the liquid substance. of the sample. The power (Pm) of the third microwave signal will be less than the power (Pr) of the second microwave signal since part of the energy of the incident microwave signal has been absorbed by the humidity present. in the sample to be measured. The more moisture present in this sample, the more energy will have been absorbed and the weaker will be the third signal.

Le niveau montant du premier signal de contrôle à l'instant t5 provoquera la production d'un autre signal de contrôle tel qu'illustré à la Figure 4 (e) . Cet autre signal de contrôle forcera le générateur 7 à lire le signal reçu par le détecteur 6. Maintenant le générateur de valeur de mesure connaît les valeurs Pr et Pm et peut déterminer à partir de ces valeurs le degré W d'humidité de l'échantillon mesuré. A cette fin, le générateur applique le calcul suivant :The rising level of the first control signal at time t5 will cause the production of another control signal as illustrated in Figure 4 (e). This other control signal will force the generator 7 to read the signal received by the detector 6. Now the measurement value generator knows the values Pr and Pm and can determine from these values the degree W of sample moisture measured. To this end, the generator applies the following calculation:

Δα = 10 log (Pr/PJΔα = 10 log (Pr / PJ

Figure BE1007039A3D00111

dans laquelle A et B sont des coefficients représentant une valeur moyenne des coefficients de l'expansion zéro et un de la fonction Δα (W) dans une série exponentielle suivant w. Le degré d’humidité est affiché sur l'unité 8 d'affichage.in which A and B are coefficients representing a mean value of the coefficients of zero expansion and one of the function Δα (W) in an exponential series following w. The humidity level is displayed on the display unit 8.

Puisque la mesure de la puissance de référence Pr et la mesure de la puissance de mesure Pm sont réalisées de façon consécutives utilisant la même cellule de mesure, le même émetteur et le même récepteur, des fluctuations de temps et de températures n'affecteront pas ces résultats. Le cycle de mesure (ATj + ΔΤ2) est suffisamment court pour que le temps ne puisse affecter négativement les valeurs de mesure.Since the measurement of the reference power Pr and the measurement of the measurement power Pm are carried out consecutively using the same measurement cell, the same transmitter and the same receiver, fluctuations in time and in temperature will not affect these results. The measurement cycle (ATj + ΔΤ2) is short enough that time cannot negatively affect the measurement values.

L'usage d'une cellule de mesure fabriquée d'un matériau diélectrique réduit sensiblement les effets parasites dus à des réflexions entre l'antenne réceptrice et émettrice et la cellule. L'erreur de mesure peut également être réduite en faisant varier la fréquence du signal à micro-onde, de telle façon qu'une interférence résiduaire de faisceaux parasites est nivelée.The use of a measuring cell made of a dielectric material significantly reduces the parasitic effects due to reflections between the receiving and transmitting antenna and the cell. The measurement error can also be reduced by varying the frequency of the microwave signal, so that residual interference from spurious beams is leveled.

Le signal incident passe à deux reprises à travers l'échantillon et est de ce fait plus sensible à l'humidité en comparaison d'un dispositif où le faisceau incident ne passe qu'une seule fois à travers l'échantillon.The incident signal passes twice through the sample and is therefore more sensitive to humidity compared to a device where the incident beam only passes once through the sample.

La cavité dans la cellule de mesure permet de monter le dispositif par exemple sur un pipeline comme illustré à la Figure 3. De cette manière il est possible de mesurer le degré d'humidité dans un courant continu d'une substance liquide, comme par exemple du pétrole brut.The cavity in the measuring cell makes it possible to mount the device for example on a pipeline as illustrated in Figure 3. In this way it is possible to measure the degree of humidity in a direct current of a liquid substance, such as for example crude oil.

Claims (5)

1. Dispositif pour mesurer le degré d'humidité d'un échantillon d'une substance liquide, en particulier du pétrole brut, ledit dispositif comportant une cellule de mesure qui comprend des moyens de branchement agencés pour brancher ladite cellule dans un mode de référence, respectivement un mode de mesure, un générateur de signal a micro-onde agencé pour produire un premier signal à micro-onde et transmettre ledit premier signal à micro-onde vers ladite cellule, un récepteur agencé pour recevoir un deuxième, respectivement un troisième, signal à micro-onde produit à partir de la transmission dudit premier signal à micro-onde à travers ladite cellule lorsqu'elle est branchée dans ledit mode de référence, respectivement ledit mode de mesure, ledit récepteur étant connecté à un générateur de valeur de mesure agencé pour produire, à partir dudit deuxième et troisième signal à micro-onde, une valeur de mesure indiquant ledit degré d'humidité, caractérisé en ce que ladite cellule est construite en un matériau diélectrique et comporte une cavité agencée pour y introduire ledit échantillon, lesdits moyens de branchement étant formés par des moyens de déflexion de signal à micro-onde montés dans le matériau diélectrique, lesdits moyens de déflexion étant agencés pour orienter ledit premier signal à micro-onde dans un canal de référence qui s'étend à travers ledit matériau diélectrique respectivement un canal de mesure qui s1 étend à. travers ledit matériau diélectrique et ladite cavité lorsqu'ils sont branchés dans une première, respectivement une seconde, position.1. Device for measuring the humidity of a sample of a liquid substance, in particular crude oil, said device comprising a measurement cell which comprises connection means arranged to connect said cell in a reference mode, respectively a measurement mode, a microwave signal generator arranged to produce a first microwave signal and transmit said first microwave signal to said cell, a receiver arranged to receive a second, respectively a third, signal microwave produced from the transmission of said first microwave signal through said cell when it is connected in said reference mode, respectively said measurement mode, said receiver being connected to a measurement value generator arranged to produce, from said second and third microwave signal, a measurement value indicating said humidity, characterized in that said cell is constructed of a dielectric material and comprises a cavity arranged to introduce said sample therein, said connection means being formed by microwave signal deflection means mounted in the dielectric material, said deflection means being arranged to orient said first microwave signal in a reference channel which extends through said dielectric material respectively a measurement channel which extends to. through said dielectric material and said cavity when plugged into a first, respectively a second, position. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de déflexion sont fermés par un jeu de plaques magnétiques chacune en combinaison avec une grille, ladite plaque magnétique étant disposée devant ladite grille par rapport à un signal incident, ladite plaque magnétique et ladite grille étant électriquement polarisables.2. Device according to claim 1, characterized in that said deflection means are closed by a set of magnetic plates each in combination with a grid, said magnetic plate being disposed in front of said grid with respect to an incident signal, said magnetic plate and said grid being electrically polarizable. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en cé que lesdits moyens de déflexion et ledit générateur de signal à micro-onde sont reliés à une unité de contrôle agencée pour produire des premières, respectivement des secondes, impulsions de contrôle pour contrôler ledit générateur de signal à micro-onde respectivement lesdits moyens de déflexion, lesdites premières et secondes impulsions de contrôle étant synchronisées entre elles.3. Device according to claim 2, characterized in that said deflection means and said microwave signal generator are connected to a control unit arranged to produce first, respectively second, control pulses to control said generator. microwave signal respectively said deflection means, said first and second control pulses being synchronized with each other. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un atténuateur et un élément d'adaptation d'impédance sont disposés entre ladite cellule et ledit générateur de signal à microonde.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that an attenuator and an impedance matching element are arranged between said cell and said microwave signal generator. 5. Procédé pour mesurer le degré d'humidité d'un échantillon d'une substance liquide, en particulier du pétrole brut, par lequel ledit échantillon est introduit dans une cellule de mesure, irradiée par un premier signal à micro-onde afin de produire un troisième signal à micro-onde qui est reçu par un récepteur, un deuxième signal à micro-onde étant produit et fourni audit récepteur par transmission dudit premier signal à travers un canal de référence dans ladite cellule, une valeur de mesure étant déterminée à partir du deuxième et troisième signal, caractérisé en ce que ledit échantillon est introduit dans un milieu diélectrique formant ladite cellule, ledit deuxième respectivement troisième signal étant produit par déflexion dudit premier signal à l'intérieur de ladite cellule.5. Method for measuring the humidity of a sample of a liquid substance, in particular crude oil, by which said sample is introduced into a measurement cell, irradiated by a first microwave signal in order to produce a third microwave signal which is received by a receiver, a second microwave signal being produced and supplied to said receiver by transmission of said first signal through a reference channel in said cell, a measurement value being determined from of the second and third signal, characterized in that said sample is introduced into a dielectric medium forming said cell, said second respectively third signal being produced by deflection of said first signal inside said cell.
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