CA2439493C

CA2439493C - Bubble level meter and related method

Info

Publication number: CA2439493C
Application number: CA002439493A
Authority: CA
Inventors: Claude Bouchard
Original assignee: Hydro Quebec
Current assignee: Hydro Quebec
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2008-07-08
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: CA2439493A1

Abstract

The invention concerns bubble level meter having a pneumatic tube (2) connected to a gas generator (12) and to a pressure sensor (14). A deflecting valve (16) is interposed along the pneumatic tube, for deflecting the air outlet at a predetermined height from the usual lower outlet (8) of the tube. A control circuit (20) controls the deflecting valve and the gas generator based on predetermined set values, processes the pressure measurements obtained from the pressure sensor, checks the calibration of the sensor on the basis of the measurements and the difference in height between the tube outlets, and generates level data based on the processed pressure measurements and a calibrating coefficient. Another valve (28) interposed between the sensor (14) and the tube (2) and monitored by the circuit control (20), enables to take into account the possible drift of the sensor. FIG. 1: 52 KEYBOARD 46 DISPLAY 20 CONTROL CIRCUIT 12 GAS GENERATOR 14 PRESSURE SENSOR

Description

LIMNIM~TRE Ä BULLES ET MÉTHODE ASSOCIÉE
CHAMPS DE L'INVENTION
La présente invention porte sur un limnimètre à bulles ayant une stabilité et une précision de mesure améliorées, et une méthode pour adapter un limnimètre à bulles afin d'améliorer les mesures de pression. Un tel limnimètre est notamment utile pour surveiller le niveau d'eau des lacs et pour toute autre application nécessitant la mesure d'un niveau de liquide.
HISTORIQUE
Les limnimètres à bulles sont utilisés depuis plusieurs années dans le domaine des mesures de pression hydrostatique.
Ils sont utilisés en raison de leur simplicité, leur efficacité, leur fiabilité à long terme et leur précision générale dans plusieurs domaines tels industriel, géotechnique, pétrolier, marin, gestion de bassins hydrographiques, etc.
Le principe de base d'un limnimètre à bulles consiste principalement à combattre la pression exercée par une colonne d'eau à l'aide d'une source de pression externe, généralement d'air, jusqu'à l'obtention d'une pression d'équilibre ou une pression égale entre la colonne d'eau et la source de pression externe. La source de pression externe devient alors la référence de mesure qui, après conversion de la pression mesurée, fournit une mesure de hauteur ou de niveau. La conversion dépend de la densité du liquide à
mesurer. La pression est mesurée à l'aide de capteurs de toutes sortes, tels électriques, électroniques, optiques, pneumatiques, mécaniques, la plupart utilisant une membrane plus ou moins rigide soumise à la pression à mesurer. Les capteurs de pression sont normalement initialement étalonnés en laboratoire par leur manufacturier. C'est ainsi que les coefficients d'étalonnage et facteurs servant à calculer la pression appliquée sur la membrane sont déterminés.
Parmi toutes les caractéristiques que le manufacturier du capteur de pression aura déterminées, le coefficient de sensibilité et le facteur de dérive du capteur de pression sont les plus importants pour obtenir une lecture précise de la pression appliquée sur la membrane. Malheureusement, avec le temps ou pour des raisons de conception, ce coefficient de sensibilité d'étalonnage peut varier durant la durée de vie du capteur de pression, typiquement à l'insu de l'utilisateur. Certains facteurs peuvent influencer les mesures, tels la pression atmosphérique, une densité inégale de la colonne d'eau, des changements de température, l'humidité, la corrosion, les vibrations, etc. De plus, des composantes mécaniques ou les interfaces électriques ou électroniques reliées au capteur de pression peuvent affecter grandement le coefficient de sensibilité. I1 est difficile de contrôler toutes ces composantes. Ce phénomène d'erreur du coefficient de sensibilité peut être vérifié, à la seule condition que le capteur de pression subisse un nouvel étalonnage en laboratoire ou in situ, avec un équipement à
l'heure actuelle qui est très spécialisé. Dans tous les cas, cela est très malcommode. Puisqu'il est extrêmement difficile de savoir quand le coefficient de sensibilité a changé à
cause de phénomènes impossibles à prédire dans le temps, il est donc possible que les mesures prises par l'appareil soient erronées, ce qui peut entraîner des répercussions très sérieuses.
Un autre point important est le facteur de dérive du capteur de pression, qui entraîne une erreur sur le résultat final de la lecture de niveau. Contrairement au coefficient de sensibilité qui modifie la pente d'étalonnage du capteur, la dérive apporte une valeur résiduelle qui empêche le BULLES LIMITER AND ASSOCIATED METHOD
FIELDS OF THE INVENTION
The present invention relates to a bubble tester having improved stability and accuracy of measurement, and a method to adapt a bubble gauge to to improve pressure measurements. Such a gauge is especially useful for monitoring the water level of lakes and for any other application requiring the measurement of a liquid level.
HISTORICAL
Bubble Limnimeters have been used for many years years in the field of hydrostatic pressure measurements.
They are used because of their simplicity, their efficiency, long-term reliability and accuracy general in several fields such as industrial, geotechnical, oil, marine, pond management hydrographic, etc.
The basic principle of a bubble gauge consists of mainly to combat the pressure exerted by a water column using an external pressure source, usually air until pressure is reached equilibrium or equal pressure between the water column and the source of external pressure. The source of external pressure becomes then the reference of measurement which, after conversion of measured pressure, provides a measure of height or level. The conversion depends on the density of the liquid to measure. The pressure is measured using all kinds, such as electrical, electronic, optical, pneumatic, mechanical, most using a membrane more or less rigid subject to the pressure to be measured. The pressure sensors are normally initially calibrated in the laboratory by their manufacturer. This is how calibration coefficients and factors used to calculate the pressure applied to the membrane are determined.
Among all the features that the manufacturer pressure sensor will have determined, the coefficient of sensitivity and drift factor of the pressure sensor are the most important for getting an accurate reading of the pressure applied to the membrane. Unfortunately, with time or for design reasons, this coefficient of calibration sensitivity may vary during service life of the pressure sensor, typically without the knowledge of the user. Some factors may influence measures, such as atmospheric pressure, unequal density of the water column, temperature changes, humidity, corrosion, vibration, etc. In addition, mechanical components or electrical interfaces or electronics connected to the pressure sensor can affect greatly the coefficient of sensitivity. It is difficult to control all these components. This phenomenon of error of the coefficient of sensitivity can be checked, to the only condition that the pressure sensor undergoes a new calibration in the laboratory or in situ, with equipment the current time is very specialized. In all cases, this is very inconvenient. Because it is extremely difficult to know when the sensitivity coefficient has changed to because of phenomena that can not be predicted over time, so it is possible that the measurements taken by the device erroneous, which can have very serious repercussions serious.
Another important point is the drift factor of the pressure sensor, which causes an error on the result final reading level. Unlike the coefficient sensitivity that changes the calibration slope of the sensor, the drift brings a residual value that prevents the

2 capteur d'avoir une valeur initiale à zéro pour une pression mesurée à zéro. La grande majorité des capteurs de pression ont un facteur de dérive initial lors de leur fabrication, qui doit être considéré lors des calculs basés sur les mesures de pression. Qui plus est, le facteur de dérive change généralement avec le temps d'utilisation du capteur.
Au même titre que l'erreur due à un changement de coefficient de sensibilité, celle due au facteur de dérive est aussi importante et significative sur le résultat final. Pour déterminer le facteur de dérive du capteur durant son temps d'utilisation, il est très important d'avoir les mêmes conditions de pression initiale.
Les limnimètres sont souvent installés à des endroits éloignés qui sont difficiles d'accès. Le doute sur une lecture de mesure de niveau ou, pire, une lecture erronée, peuvent causer des torts irréparables. Les coûts associés au transport du personnel pour la vérification du limnimètre sont souvent énormes et représentent un montant plus élevé
que le prix d'achat d'un appareil neuf.
Connus dans l'art sont les brevets US: 3,729,997 (Luke); 2 sensor to have an initial value to zero for a pressure measured at zero. The vast majority of pressure sensors have an initial drift factor during their manufacture, which must be considered in calculations based on pressure measurements. What's more, the drift factor usually changes with the sensor usage time.
In the same way as the error due to a coefficient change of sensitivity, that due to the drift factor is also significant and significant on the end result. For determine the drift factor of the sensor during its time of use, it is very important to have the same initial pressure conditions.
Limnimeters are often installed in places remote areas that are difficult to access. Doubt on a reading level measurement or, worse, a misreading, can cause irreparable harm. Costs associated with transport of personnel for verification of the gauge are often huge and represent a higher amount than the purchase price of a new device.
Known in the art are US Patents 3,729,997 (Luke);

3,751,185 (Gottliebson et al.); 3,987,675 (Harrison); 3,751.185 (Gottliebson et al.); 3,987,675 (Harrison);

4,002,068 (Borst); 4,006,636 (Holmen); 4,422,327 (Anderson);
4,567,761 (Fajeau); 4,669,309 (Cornelius); 4,711,127 (Hàfner); 5,005,408 (Glassey); 5,052,222 (Stoepfel); 4,002,068 (Borst); 4,006,636 (Holmen); 4,422,327 (Anderson);
4,567,761 (Fajeau); 4,669.309 (Cornelius); 4711127 (Hafner); 5,005,408 (Glassey); 5,052,222 (Stoepfel);

5,090,242 (Hilton); 5,146,783 (Jansche et al.); 5,167,144 (Schneider); 5,207,251 (Cooks); 5,309,764 (Waldrop et al.);
5,406,828 (Hum er et al.); 5,517,869 (Vories); 5,636,547 (Raj et al.); 5,650,561 (Tubergen); et 5,953,954 (Drain et al.).
Ces brevets montrent différents types d'appareils de mesure de niveau représentatifs de l'état de l'art. Dans les cas des appareils de types à bulles, plusieurs utilisent des tubes pneumatiques de longueurs différentes afin d'effectuer des mesures de pression différentielles. De telles mesures différentielles ont leurs avantages, mais ne règlent WO 02/071005,090,242 (Hilton); 5,146,783 (Jansche et al.); 5167144 (Schneider); 5,207,251 (Cooks); 5,309,764 (Waldrop et al.);
5,406,828 (Hum et al.); 5,517,869 (Vories); 5,636,547 (Raj et al.); 5,650,561 (Tubergen); and 5,953,954 (Drain et al.).
These patents show different types of measuring devices level representative of the state of the art. In the case of Bubble type devices, many use tubes pneumatic tires of different lengths in order to perform differential pressure measurements. Such measures differentials have their advantages, but do not settle WO 02/07100

6 PCT/CA02/00251 néanmoins pas les problèmes associés au coefficient de sensibilité et le facteur de dérive des capteurs de pression utilisés dans les appareils.
SOMMAIRE
Un objet de l'invention est de proposer un limnimètre à
bulles qui permet de détecter et surveiller des changements au niveau du coefficient de sensibilité du capteur de pression utilisé par l'appareil, afin d'éliminer entièrement sinon réduire les doutes et erreurs dans les lectures de l'appareil causés par de tels changements.
Un autre objet de l'invention est de proposer un tel limnimètre qui permet d'établir un nouveau coefficient de sensibilité pour le capteur de pression, pendant l'utilisation du limnimètre.
Un autre objet de l'invention est de proposer un tel limnimètre qui peut corriger le facteur de dérive du capteur de pression.
Un autre objet de l'invention est de proposer une méthode par laquelle un limnimètre à bulles conventionnel peut être adapté pour déterminer le coefficient de sensibilité et le facteur de dérive du capteur de pression utilisé par l'appareil, et pour corriger les lectures de l'appareil.
Selon la présente invention, il est prévu un limnimètre à bulles, comprenant:
un tube pneumatique submersible en partie et ayant des ouvertures inférieure et supérieure opposées;
un générateur de gaz connecté à l'ouverture supérieure du tube pneumatique;
un capteur de pression connecté à l'ouverture supérieure du tube pneumatique de manière à mesurer une pression dans le tube pneumatique;

une valve de déviation interposée le long du tube pneumatique au-dessus et à une distance prédéterminée de l'ouverture inférieure, la valve de déviation ayant une ouverture de communication avec un milieu extérieur liquide dans lequel une partie submergée du tube pneumatique se situe, et des positions fermée et ouverte dans lesquelles l'ouverture supérieure du tube pneumatique communique respectivement avec l'ouverture inférieure du tube pneumatique et l'ouverture de communication de la valve de déviation; et un circuit de contrôle connecté au générateur de gaz, au capteur de pression et à la valve de déviation, le circuit de contrôle étant configuré pour:
traiter des mesures de pression obtenues du capteur de pression;
commander la valve de déviation et le générateur de gaz en fonction de consignes préréglées;
vérifier un coefficient d'étalonnage du capteur de pression en fonction des mesures de pression obtenues du capteur de pression lorsque la valve de déviation est alternativement en position fermée et en position ouverte, et en fonction de la distance entre l'ouverture inférieure du tube pneumatique et l'ouverture de communication de la valve de déviation; et générer des données de niveau en fonction des mesures de pression traitées et du coefficient d'étalonnage.
De préférence, le limnimètre comprendra de plus:
une valve de déviation additionnelle interposée entre le capteur de pression et l'ouverture supérieure du tube pneumatique, la valve de déviation additionnelle étant connectée au circuit de contrôle et ayant une ouverture de communication avec un milieu extérieur atmosphérique dans lequel une partie émergée du tube pneumatique se situe, et des positions fermée et ouverte dans lesquelles le capteur de pression communique respectivement avec l'ouverture supérieure du tube pneumatique et l'ouverture de communication de la valve de déviation additionnelle;
et dans lequel le circuit de contrôle est aussi configuré pour:
commander la valve de déviation additionnelle en fonction des consignes préréglées; et vérifier un facteur de dérive du capteur de pression en fonction des mesures de pression obtenues du capteur de pression lorsque la valve de déviation additionnelle est alternativement en position fermée et en position ouverte, les données de niveau générées par le circuit de contrôle étant également en fonction du facteur de dérive.
Selon la présente invention, il est également prévu une méthode pour améliorer des mesures de pression dans un limnimètre à bulles comportant un tube pneumatique submersible en partie ayant des ouvertures inférieure et supérieure opposées, un générateur de gaz connecté à
l'ouverture supérieure du tube pneumatique, un capteur de pression connecté à l'ouverture supérieure du tube pneumatique, et un circuit de contrôle connecté au générateur de gaz et au capteur de pression et configuré pour traiter des mesures obtenues du capteur de pression et générer des données de niveau en fonction des mesures traitées, la méthode comprenant:
interposer une valve de déviation le long du tube pneumatique au-dessus et à une distance prédéterminée de l'ouverture inférieure, la valve de déviation ayant une ouverture de communication avec un milieu extérieur liquide dans lequel une partie submergée du tube pneumatique se situe, et des positions fermée et ouverte dans lesquelles l'ouverture supérieure du tube pneumatique communique respectivement avec l'ouverture inférieure du tube pneumatique et l'ouverture de communication de la valve de déviation;
connecter la valve de deviation au circuit de contrôle;
et configurer le circuit de contrôle pour:
commander la valve de deviation en fonction de consignes préréglées;
vérifier un coefficient d'étalonnage du capteur de pression en fonction de mesures de pression obenues du capteur de pression lorsque la valve de déviation est alternativement en position fermée et en position ouverte et en fonction de la distance entre l'ouverture inférieure du tube pneumatique et l'ouverture de communication de la valve de déviation; et générer les données de niveau en fonction du coefficient d'étalonnage.
De préférence, la méthode comprendra de plus:
interposer une valve de déviation additionnelle entre le capteur de pression et l'ouverture supérieure du tube pneumatique, la valve de déviation additionnelle ayant une ouverture de communication avec un milieu extérieur atmosphérique dans lequel une partie émergée du tube pneumatique se situe, et des positions fermée et ouverte dans lesquelles le capteur de pression communique respectivement avec l'ouverture supérieure du tube pneumatique et l'ouverture de communication de la valve de déviation additionnelle;
connecter la valve de déviation additionnelle au circuit de contrôle; et configurer le circuit de contrôle pour:
commander la valve de déviation additionnelle en fonction des consignes préréglées; 6 PCT / CA02 / 00251 nevertheless not the problems associated with the coefficient of sensitivity and drift factor of pressure sensors used in appliances.
SUMMARY
An object of the invention is to propose a limnimeter to bubbles that can detect and monitor changes at the level of the sensitivity coefficient of the sensor of pressure used by the device, in order to completely eliminate otherwise reduce the doubts and errors in the readings of the device caused by such changes.
Another object of the invention is to propose such a gauge which makes it possible to establish a new coefficient of sensitivity for the pressure sensor, during the use of the limnimeter.
Another object of the invention is to propose such a Limnimeter that can correct the drift factor of the sensor pressure.
Another object of the invention is to propose a method by which a conventional bubble level meter can be adapted to determine the coefficient of sensitivity and drift factor of the pressure sensor used by the device, and to correct readings from the device.
According to the present invention, a limnimeter is provided with bubbles, comprising:
a partially submersible pneumatic tube and having opposing lower and upper openings;
a gas generator connected to the top opening pneumatic tube;
a pressure sensor connected to the top opening of the pneumatic tube so as to measure a pressure in the pneumatic tube;

a deflection valve interposed along the tube pneumatic above and at a predetermined distance from the lower opening, the deflection valve having a communication opening with a liquid external medium in which a submerged portion of the pneumatic tube located, and closed and open positions in which the upper opening of the pneumatic tube communicates respectively with the lower opening of the tube pneumatic and communication opening of the valve deviation; and a control circuit connected to the gas generator, pressure sensor and the bypass valve, the circuit of control being configured for:
process pressure measurements obtained from the sensor pressure;
control the bypass valve and the generator gas according to pre-set instructions;
check a calibration coefficient of the sensor pressure depending on the pressure measurements obtained from the pressure sensor when the bypass valve is alternately in closed position and in position open, and depending on the distance between the opening bottom of the pneumatic tube and the opening of communication of the bypass valve; and generate level data based on processed pressure and coefficient calibration.
Preferably, the meter will also include:
an additional diverting valve interposed between the pressure sensor and the top opening of the tube pneumatic, the additional deflection valve being connected to the control circuit and having an opening of communication with an atmospheric external environment in which an emergent part of the pneumatic tube is located, and closed and open positions in which the sensor of pressure communicates respectively with the opening top of the pneumatic tube and the opening of communication of the additional deflection valve;
and in which the control circuit is also configured for:
order the additional deflection valve in function of preset setpoints; and check a drift factor of the sensor from pressure depending on the pressure measurements obtained from the pressure sensor when the diverting valve additional is alternately in the closed position and in the open position, the level data generated by the control circuit being also depending on the drift factor.
According to the present invention, there is also provided a method to improve pressure measurements in a bubble gauge with pneumatic tube submersible in part having lower openings and opposite, a gas generator connected to the upper opening of the pneumatic tube, a sensor of pressure connected to the upper opening of the tube pneumatic, and a control circuit connected to the generator of gas and pressure sensor and configured to treat measurements obtained from the pressure sensor and generate level data according to the measures processed, the method comprising:
insert a deflection valve along the tube pneumatic above and at a predetermined distance from the lower opening, the deflection valve having a communication opening with a liquid external medium in which a submerged portion of the pneumatic tube located, and closed and open positions in which the upper opening of the pneumatic tube communicates respectively with the lower opening of the tube pneumatic and communication opening of the valve deviation;
connect the deviation valve to the control circuit;
and configure the control circuit to:
control the deviation valve according to pre-set instructions;
check a calibration coefficient of the sensor pressure as a function of pressure measurements obtained from the pressure sensor when the bypass valve is alternately in closed position and in position open and depending on the distance between the opening bottom of the pneumatic tube and the opening of communication of the bypass valve; and generate the level data according to the calibration coefficient.
Preferably, the method will further include:
interpose an additional diverting valve between the pressure sensor and the top opening of the tube pneumatic, the additional deflection valve having a open communication with an outside environment atmospheric in which an emerging part of the tube pneumatic is located, and positions closed and open in which the pressure sensor communicates respectively with the upper opening of the pneumatic tube and the communication opening of the diverting valve additional;
connect the additional diverting valve to the circuit control; and configure the control circuit to:
order the additional deflection valve in function of preset setpoints;

7 vérifier un facteur de dérive du capteur de pression en fonction des mesures de pression obtenues du capteur de pression lorsque la valve de déviation additionnelle est alternativement en position fermée et en position ouverte; et générer les données de niveau en fonction du facteur de dérive.
DESCRIPTION BR~VE DES DESSINS
Une description détaillée des réalisations préférées de l'invention sera donnée ci-après en référence avec les dessins suivants, dans lesquels les mêmes numéros font référence à des éléments identiques ou similaires:
Figure 1 est un diagramme schématique d'un limnimètre à
bulles selon l'invention; et Figures 2 à 11 sont des tableaux et graphiques illustrant des exemples de calculs de niveaux d'eau, de coefficients d'étalonnage et de facteurs de dérive sous différentes conditions possibles du limnimètre selon l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la figure 1, il est montré un limnimètre à bulles selon l'invention. Le limnimètre comporte un tube pneumatique 2 destiné à être immergé en partie dans un bassin d' eau 6, e . g. un lac ou un réservoir, ou tout autre liquide dont le niveau est à mesurer ou à surveiller. Le tube pneumatique 2 a des ouvertures inférieure et supérieure 8, 10 opposées. Un générateur de gaz 12, e.g. d'air, est connecté à
l'ouverture supérieure 10 du tube 2. Un capteur de pression 14 est également connecté à l'ouverture supérieure 10 du tube, de manière à mesurer une pression dans le tube pneumatique 2. 7 check a drift factor of the sensor from pressure depending on the pressure measurements obtained from the pressure sensor when the diverting valve additional is alternately in the closed position and in open position; and generate the level data according to the drift factor.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A detailed description of the favorite achievements of the invention will be given hereinafter with reference to following drawings, in which the same numbers reference to identical or similar elements:
Figure 1 is a schematic diagram of a limnimeter to bubbles according to the invention; and Figures 2 to 11 are tables and charts illustrating examples of calculations of water levels, calibration and drift coefficients under different conditions of the meter according to the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED ACHIEVEMENTS
With reference to FIG. 1, a limnimeter is shown with bubbles according to the invention. The limnimeter has a tube pneumatic 2 intended to be partially immersed in a pool of water 6, e. boy Wut. a lake or reservoir, or any other liquid whose level is to be measured or monitored. The tube 2 has lower and upper openings 8, 10 opposed. A gas generator 12, eg of air, is connected to the upper opening 10 of the tube 2. A pressure sensor 14 is also connected to the upper opening 10 of the tube, so as to measure a pressure in the tube Pneumatic 2.

8 Une valve de déviation 16 est interposée le long du tube pneumatique 2 au-dessus et à une distance prédéterminée de l'ouverture inférieure 8. La valve de déviation 16 a une ouverture de communication 18 avec un milieu extérieur liquide, e.g. l'eau 6, dans lequel une partie submergée 9 du tube pneumatique 2 se situe, et~ des positions fermée et ouverte dans lesquelles l'ouverture supérieure 10 du tube 2 communique respectivement avec l'ouverture inférieure 8 et l' ouverture de communication 18 de la valve 16. La fonction de la valve de déviation 16 est de permettre une vérification et optionnellement une correction / mise à jour du ou des coefficients d'étalonnage du capteur de pression 14.
Davantage de détails au sujet du mode d'opération de la valve de déviation 16 sont fournis plus loin.
Un circuit de contrôle 20 est connecté au générateur de gaz 12, au capteur de pression 14 et à la valve de déviation 16, par exemple par l'entremise des lignes 22, 24, 26 respectivement. Le circuit de contrôle 20 est configuré pour traiter des mesures de pression obtenues du capteur de pression 14, commander la valve de déviation 16 et le générateur de gaz 12 en fonction de consignes préréglées, vérifier le coefficient d'étalonnage du. capteur de pression 14 en fonction des mesures de pression obtenues du capteur 14 lorsque la valve de déviation 16 est alternativement en position fermée et en position ouverte et en fonction de la distance F entre l'ouverture inférieure 8 du tube pneumatique 2 et l'ouverture de communication 18 de la valve de déviation 16. Le circuit de contrôle 20 est aussi configuré pour générer des données de niveau en fonction des mesures de pression traitées et du coefficient d'étalonnage. Davantage de renseignements sur l'opération du circuit 20 sont fournis plus loin.
Une valve de déviation additionnelle 28 est préférablement interposée entre le capteur de pression 14 et 8 A deflection valve 16 is interposed along the tube pneumatic 2 above and at a predetermined distance from the lower opening 8. The deflection valve 16 has a communication opening 18 with an external medium liquid, eg water 6, in which a submerged portion 9 of pneumatic tube 2 is located, and ~ closed positions and open in which the upper opening 10 of the tube 2 communicates with the lower opening 8 and the communication opening 18 of the valve 16. The function of the bypass valve 16 is to allow verification and optionally a correction / update of the pressure sensor calibration coefficients 14.
More details about how the valve works 16 are provided below.
A control circuit 20 is connected to the generator of gas 12, the pressure sensor 14 and the diverting valve 16, for example, through lines 22, 24, 26 respectively. The control circuit 20 is configured to process pressure measurements obtained from the sensor of pressure 14, control the deflection valve 16 and the gas generator 12 according to preset instructions, check the calibration coefficient of the. Pressure sensor 14 depending on the pressure measurements obtained from the sensor 14 when the deflection valve 16 is alternately in closed position and in open position and depending on the distance F between the lower opening 8 of the pneumatic tube 2 and the communication opening 18 of the deflection valve 16. The control circuit 20 is also configured to generate level data based on the measurements of processed pressure and calibration coefficient. more information on the operation of circuit 20 are provided further.
An additional diverting valve 28 is preferably interposed between the pressure sensor 14 and

9 l'ouverture supérieure 10 du tube pneumatique 2. La valve 28 est connectée au circuit de contrôle 20 par exemple par l'entremise de la ligne 30, et a une ouverture de communication 32 avec un milieu extérieur atmosphérique, e.g.
l'air ambiant, dans lequel une partie émergée 11 du tube pneumatique 2 se situe, et des positions fermée et ouverte dans lesquelles le capteur de pression 14 communique respectivement avec l'ouverture supérieure 10 du tube 2 et l' ouverture de communication 32 de la valve 28 . La fonction de la valve de déviation 28 est de permettre une vérification et optionnellement une correction / mise à jour du facteur de dérive du capteur de pression 14. Davantage de détails au sujet du mode d'opération de la valve de déviation 28 sont fournis plus loin. Le circuit de contrôle 20 est configuré
pour commander la valve de déviation additionnelle 28 de la même manière que pour l'autre valve 16, et pour vérifier le facteur de dérive du capteur 14 en fonction des mesures de pression obtenues du capteur 14 lorsque la valve 28 est alternativement en position fermée et en position ouverte. Le circuit de contrôle 20 tient alors compte du facteur de dérive en générant les données de niveau.
L'assemblage et l'installation in situ des principales composantes de l'appareil sont simples et nécessitent peu d' espace. Pour obtenir une mesure du niveau d' eau G avec le limnimètre, le tube pneumatique 2 doit être immergé dans l'eau. Le tube 2 est abaissé à l'élévation minimum C que l'on veut mesurer dans le bassin ou réservoir d'eau 6. De préférence, le tube 2 est fixé solidement aux parois du bassin ou réservoir 6. La référence de l'extrémité inférieure du tube 2 est importante pour des résultats précis sur l'élévation finale de la mesure. L'extrémité inférieure du tube 2 devrait être libre de tout objet ou autre élément qui pourrait obstruer la sortie d'air 8.

Dans certains cas où l'environnement est hostile, le tube 2 sera de préférence protégé par une gaine ou un tube de protection 4, assurant qu'aucun objet ou débris n'endommage ou n'écrase le tube 2. Le tube pneumatique 2 peut être fixé
au tube de protection 4 à l'aide de fixations 34 alors que le tube de protection 4 peut être fixé aux parois du bassin à
l'aide d'autres fixations 36. De préférence, le tube de protection 4 ne devrait pas excéder l'extrémité inférieure du tube pneumatique 2.
L'ouverture supérieure 10 du tube pneumatique 2 est ensuite reliée au générateur d'air 12. La pression produite par le générateur d'air 12 devra être suffisante pour combattre la pression de l'eau qui est exercée à l'extrémité
inférieure du tube pneumatique 2.
Le tube pneumatique 2 ainsi que le générateur d'air 12 sont reliés au capteur de pression 14 qui peut être électrique, électronique, pneumatique, ou d'autre type. Le capteur de pression 14 sera de préférence intégré, avec des composantes électroniques de contrôle schématisées par le circuit de contrôle 20, au limnimètre. Avec ces éléments ainsi assemblés, il devient possible d'obtenir une lecture de la pression qui est exercée à l'extrémité inférieure du tube pneumatique 2.
La pression d'air appliquée simultanément au capteur de pression 14 pourra être connue avec une très grande précision par injection d'une pression d'air égale ou équilibrée à la pression exercée par la colonne d'eau G au-dessus de l'ouverture inférieure 8 du tube pneumatique 2. Le moment précis d'équilibre entre la pression de l'eau située à
l'ouverture inférieure 8 du tube pneumatique 2 et la pression d'air injectée dans le tube pneumatique 2, représente la mesure de niveau d'eau A. Cette pression sera transformée par la suite en une hauteur d'eau G se situant au-dessus de l'ouverture inférieure 8 formant la sortie d'air du tube pneumatique 2.
Un avantage du limnimètre réside dans le fait que toutes les composantes de précision de mesure se retrouvent à
l' extérieur du bassin ou du réservoir d' eau 6 à mesurer. Le capteur de pression 14, les composantes électroniques de contrôle 20, le générateur d'air 12, etc., se situent à
l'extérieur d'un milieu qui est très souvent hostile pour les diverses composantes qui constituent le limnimètre. Ainsi, il devient alors possible de contrôler les éléments qui nuisent généralement à la stabilité de ces composantes, comme la température, l'humidité, la corrosion, la vibration, etc., qui peuvent affecter la précision finale de la mesure du niveau A. I1 est également très avantageux d'avoir les composantes à l' extérieur de l' eau 6 pour leur entretien et leur réparation s'il y a lieu.
Pour annuler la dérive dans le temps du capteur de pression 14, il s'agit de soumettre le capteur 14 à l'air libre D avant chaque prise de mesure de pression. Mesurant cette nouvelle lecture de dérive à l'air libre D, on peut mathématiquement et électroniquement annuler la différence que l'on peut avoir par rapport à la dérive initiale du capteur 14 ou encore mieux, soustraire cette dérive à la lecture finale de la pression mesurée par le capteur 14.
Pour ce qui est de l'étalonnage du capteur 14, il s'agit de se servir de la colonne d'eau F qui sera préétablie et maintenue pendant l'utilisation du limnimètre. I1 faut comprendre que cette colonne d'eau F, connue par l'utilisateur lors de l'installation in situ de l'appareil, représente également une distance F entre deux points précis B, C situés à l'intérieur du bassin ou du réservoir d'eau 6.
Cette distance F convertie en pression d'eau, déterminée à
l'avance lors de l'installation initiale de l'appareil, permet de vérifier si la pression mesurée est correcte en fonction du coefficient de sensibilité original du capteur de pression 14.
La méthode proposée permet à l'utilisateur de vérifier si, pour une raison quelconque, le capteur de pression 14 a maintenu son coefficient de sensibilité original. Ä l'aide de cette méthode, l'utilisateur peut également connaître, avec précision, les erreurs de niveaux A engendrées par le coefficient de sensibilité. Cela représente un atout majeur pour les limnimètres à bulles. Ainsi, les corrections nécessaires peuvent être calculées de façon à obtenir une mesure de niveau A précise et exacte.
Pour réaliser cette vérification importante, il s'agit de dévier temporairement l'air de l'extrémité inférieure de la sortie 8 du tube pneumatique 2 à l'aide de l'électrovalve bidirectionnelle 16 ou tout autre dispositif qui assure le même résultat. L'électrovalve 16 assure deux fonctions importantes, à savoir qu'en position fermée, l'air injecté à
l'intérieur du tube pneumatique 2 se rend totalement et uniquement à la sortie 8 du tube pneumatique 2 (principe de fonctionnement normal du limnimètre à bulles), et qu'en position ouverte, l'air injecté à l'intérieur du tube pneumatique 2 est dévié totalement et uniquement au niveau d'installation B de l'électrovalve 16.
L'électrovalve 16 permet d'obtenir une colonne de pression d'eau F de référence fixe. Cette distance F fixe entre deux points B,C différents de sortie d'air implique que la pression est toujours identique entre ces deux points de mesure à la condition que le niveau A de l'eau demeure le même pendant la lecture de ces deux points de mesure. En déviant la sortie d'air 8 à une distance connue F, il devient possible de vérifier le comportement du capteur de pression 14 pour une distance F déjà connue et établie lors de l'installation de l'appareil. Puisque la distance F entre la sortie d'air 8 par rapport à la sortie d'air 18 dévié à

l'électrovalve 16 est connue, la mesure F peut être associée à une pression équivalente.
Grâce à cette méthode, on vérifie avec une grande exactitude que le coefficient de sensibilité original du capteur de pression 14 est valable. Cette vérification correspond à un seul palier de pression appliquée sur le capteur de pression 14. Avec cette méthode, on assume que le capteur de pression 14 est linéaire sur l'ensemble de sa pleine échelle. La linéarité d'un capteur de mesure de pression demeure généralement très bonne, sauf évidemment dans le cas où sa membrane de mesure a été déformée ou endommagée par des pressions qui dépassent sa pleine échelle de mesure. Étant donné que cette approche confirme un seul point de référence sur la courbe d'étalonnage original du capteur 14, on peut appliquer le même principe de déviation d'air sur plusieurs niveaux différents d'élévation, avec un seul et unique tube pneumatique 2. I1 devient alors possible de vérifier si le capteur 14 est linéaire pour sa pleine échelle de mesure.
Avec le positionnement de l'électrovalve 16, il est possible, en plus de vérifier que le coefficient de sensibilité original du capteur 14 est demeuré intègre, d'établir dans la situation inverse, un nouveau coefficient de sensibilité pour le capteur 14. Cette même méthode de vérification permet également de déterminer l'erreur de lecture en pression ou de hauteur de niveau d'eau causée par un changement du coefficient de la sensibilité. La déviation d'air sur un même tube pneumatique 2 permet à l'utilisateur de vérifier et de connaître, avec précision et en tout temps, les erreurs produites sur la mesure de niveau de l'eau A.
La méthode de vérification et de correction du coefficient de sensibilité du capteur de pression 14, combinée à la possible correction de la dérive du capteur 14, est un moyen simple, efficace et peu coûteux de s'assurer de la validité de la lecture du capteur 14 avec toutes ses composantes situées à l'intérieur du limnimètre à bulles.
Le circuit de contrôle 20 peut être doté d'une mémoire destinée à l'emmagasinage des données de niveaux pour traitement ultérieur, et des consignes et/ou paramètres d'opérations du circuit 20. Le circuit de contrôle peut aussi être doté d'un organe d'affichage 46 pour afficher par exemple les résultats des mesures, les paramètres et modes d'opération du limnimètre, etc. Les composantes sensibles du limnimètre tels le générateur de gaz 12, le capteur de pression 14 et le circuit de contrôle 20 peuvent être disposées dans une enceinte 44 pour les protéger des intempéries. La sortie 32 de la valve 28 pourra alors être raccordée à un tube 48 sortant d'une ouverture latérale 50 de l'enceinte et donnant sur le milieu extérieur atmosphérique, tandis que le tube pneumatique 2 pourra être inséré dans une ouverture inférieure 54 de l'enceinte pour communiquer avec le générateur de gaz 12 et le capteur de pression 14.
Les Figures 2 à 11 fournissent des exemples de calculs de niveaux d'eau, de coefficients d'étalonnage et de facteurs de dérive sous différentes conditions possibles du limnimètre selon l'invention. La Figure 2 montre des données typiques simulées lorsqu'il n'y a aucune dérive et aucun changement du coefficient d'étalonnage du capteur 14. La Figure 3 illustre les résultats obtenus avec (ligne avec points) et sans (ligne sans points) vérification de la dérive et du coefficient d'étalonnage du capteur 14 sous cette condition. La Figure 4 montre des données typiques simulées lorsqu'il y a un changement possible de la dérive seulement du capteur 14. La Figure 5 illustre les résultats obtenus avec (ligne avec points) et sans (ligne sans points) vérification de la dérive et du coefficient d'étalonnage du capteur 14 sous cette condition. La Figure 6 montre des données typiques simulées lorsqu'il y a un changement possible du coefficient d'étalonnage seulement du capteur 14. La Figure 7 illustre les résultats obtenus avec (ligne avec points) et sans (ligne sans points) vérification de la dérive et du coefficient d'étalonnage du capteur 14 sous cette condition. Les Figures 8 et 10 montrent des données typiques simulées lorsqu'il y a deux types de changements possibles de la dérive et du coefficient d'étalonnage du capteur 14. Les Figures 9 et 11 illustrent les résultats obtenus avec (ligne avec points) et sans (ligne sans points) vérification de la dérive et du coefficient d'étalonnage du capteur 14 sous ces conditions.
Les paramètres généralement établis par le manufacturier du capteur de pression 14 sont: la pleine échelle initiale P~ ("full scale") du capteur (en mètres); la sensibilité
initiale S du capteur à pleine échelle (en mV/V); le coefficient d'étalonnage initial KMo(en mètres/mV/V); et le coefficient d'étalonnage initial K~o (en mV/V/mètre). Ces données de base sont initialement intégrées au limnimètre.
La précision du capteur 14 est directement reliée à la précision finale sur la mesure de niveau A. Le choix de la pleine échelle de mesure du capteur est également déterminant vis-à-vis la sensibilité désirée sur les variations du niveau de l'eau A. Il faut s'assurer d'avoir un bon rapport entre la pleine échelle de mesure du capteur 14 et le niveau maximum à
mesurer. Si, pour différentes circonstances, ce rapport est trop bas, la précision finale dans la variation du niveau de l'eau A risque d'être affectée. Évidemment, toutes les composantes connexes qui alimentent ou contrôlent le capteur 14 doivent être choisies de façon à ne pas diminuer sa précision. Les composantes électroniques telles que: bloc d'alimentation, convertisseur analogique-numérique, convertisseur numérique-analogique, etc., doivent de préférence correspondre à des critères de sélection qui suivent de très près les caractéristiques originales du capteur de pression 14.
Les élévations E~, EB~ et Ec (en mètres) du niveau de l'eau, de l'électrovalve 16 et de la sortie 8 du tube 2, respectivement, doivent être mesurées à l'installation in situ du limnimètre. Ces élévations initiales des points de mesure, soit l'élévation B de l'électrovalve 16 et l'élévation C de l'extrémité inférieure 8 du tube pneumatique 2 sont à la base des calculs subséquents, afin d'obtenir une référence exacte sur le niveau d'eau A qui est à mesurer. Ces paramètres initiaux devraient de préférence être obtenus avec un système précis de mesure géodésique ou tout autre système qui pourra relier les élévations initiales des deux points de mesure B,C à une élévation de référence déjà établie.
Ces références d'élévations des points de mesure B,C ne doivent changer en aucun temps après l'installation de l'appareil. Ces élévations B,C sont les références auxquelles les hauteurs E,G des colonnes d'eau mesurées seront respectivement ajoutées afin d'obtenir l'élévation finale A
du bassin ou réservoir d'eau 6. Tout changement d'élévation B,C pourrait entraîner une erreur sur le résultat final de la lecture de l'élévation de l'eau A ainsi que sur l'application de la correction du coefficient de sensibilité du capteur de pression 14.
Comme il est mentionné précédemment, le choix de la pleine échelle du capteur de pression 14 est déterminant pour la sensibilité finale des résultats. Le positionnement initial de la sortie d'air 8 à l'extrémité inférieure du tube pneumatique 2 sera donc en liaison directe avec ce choix de la pleine échelle de mesure du capteur 14. La position ou l'élévation C de l'extrémité inférieure du tube 2 indique la référence à laquelle on ajoutera la hauteur d'eau mesurée G
qui se situe au-dessus de cette extrémité inférieure du tube 2. Le choix de l'élévation B de l'électrovalve 16 est déterminant pour l'application de la méthode de la déviation d'air située à l'électrovalve 16. Le point majeur et critique dans l'application de la méthode est que l'élévation B finale de l'électrovalve 16 doit demeurer en tout temps inférieure à
l'élévation minimale du plan d'eau qui sera à mesurer. Le système de déviation d'air à l'électrovalve 16 devient non fonctionnel dans ce cas précis. Il est important de bien prévoir cette situation lors de l'installation initiale du système de mesure.
Pour que la vérification du coefficient de sensibilité
du capteur de pression 14 soit la plus efficace possible, l'électrovalve 16 doit de préférence être installée le plus près possible de l'élévation minimale du bassin ou réservoir d'eau à mesurer. Ainsi installée, on obtient un excellent rapport d'efficacité vis-à-vis la pleine échelle du capteur de pression 14. Il faut bien comprendre que la distance d'installation F entre la sortie d'air 8 et la sortie d'air 18 représente la lecture de pression qui sera comparée pour vérifier le coefficient de sensibilité du capteur de pression 14. Donc, plus la distance F sera importante entre ces deux points de mesure,. plus la lecture de pression sera représentative de la pleine échelle du capteur de pression 14.
Il est également possible avec la méthode de déviation d'air, d'ajouter une deuxième électrovalve (non illustrée), afin d'avoir une plus courte distance par rapport à
l'extrémité inférieure de la sortie 8 du tube pneumatique 2.
Ainsi, on pourrait vérifier le coefficient de sensibilité du capteur de pression 14 à des pressions minimales et maximales de la pleine échelle du capteur 14.
L'élévation D de la sortie à l'air libre 32 qui est en relation directe avec le facteur de dérive du capteur de pression 14, peut être considérée comme une valeur de référence pour l'appareil, car plusieurs solutions sont possibles pour corriger cette erreur de dérive. Un des moyens les plus efficaces pour annuler cette dérive du capteur de pression 14 est de soumettre ce même capteur 14 à l'air libre D, à l'aide de l'électrovalve bidirectionnelle 28. Cette méthode assure que le capteur 14 ne subit aucune pression, sauf celle de l'air ambiant où est situé l'appareil. Avec cette méthode, on s'assure que le capteur de pression 14 mesure une dérive initiale qui est causée uniquement par le changement de pression atmosphérique ou bien par des composantes reliées à ce même capteur de pression 14.
Plusieurs éléments, autres que la pression atmosphérique, peuvent contribuer à la dérive totale d'un limnimètre. Ces éléments de dérive sont souvent reliés à des contraintes mécaniques résiduelles du capteur de pression 14, des composantes électriques ou électroniques 20 de l'ensemble du système de mesure qui sont plus ou moins stables avec le temps d'utilisation, et une multitude d'autres points non négligeables pour l'obtention d'une mesure de pression précise. Même si on est capable mathématiquement d'annuler cette dérive avec l'aide de l'électrovalve 28 de déviation à
l'air libre, il est bon de connaître la dérive initiale du capteur de pression 14. Cela permet de vérifier si le capteur de pression 14 ou les autres composantes auxiliaires reliées au capteur de pression 14 ont subi une dégradation durant la durée de vie de l'appareil.
Lors de l'installation du limnimètre, les lectures initiales du capteur de pression 14 sont des références importantes qui . servent à vérifier que le capteur 14 fonctionne correctement sur le moment présent de son installation. Les lectures Loo, LBo et Lao (en mV/V) à l'air libre, à la sortie de l' électrovalve 16 et à la sortie 8 du tube 2 sont respectivement prises à cet effet.

La lecture initiale à l'air libre D peut être facultative dans le cas où l'appareil n'est pas doté d'une valve 28. On doit, dans ce cas précis, assumer que la dérive du capteur 14 et de ses composantes auxiliaires sera identique pour toute la durée de vie de l' appareil . Dans le cas où le capteur de pression 14 est remis à l'air libre D
avant chaque prise de mesure, et que la lecture de la dérive ainsi obtenue est corrigée de la lecture finale du capteur 14, cette lecture de dérive devient une référence excessivement importante pour l'application des équations ci-après.
La lecture initiale in situ de la dérive est importante également dans le cas où l' on voudrait avoir un suivi de la dérive totale de l'ensemble de la mesure pendant toute la durée de vie de l'installation de l'appareil. C'est la solution préconisée et recommandée.
Pour bien vérifier le coefficient de sensibilité du capteur de pression 14, il est recommandé d' avoir une prise de lecture quasi instantanée entre la sortie 8 de l'extrémité
inférieure du tube pneumatique 2 et la déviation d'air 18 de l'électrovalve 16. La séquence logique pour optimiser une prise de mesure à l'aide du circuit de contrôle ou microprocesseur 20 est importante. En mode de vérification, le microprocesseur 20 actionne l'électrovalve 28 de la sortie à l'air libre 32 en position ouverte. Ä ce moment précis, l'électrovalve 16 de la déviation d'air 42 du tube pneumatique 2 doit être en position fermée. Cela permet de maintenir la pression complète et existante à l'intérieur du tube pneumatique 2. Après une lecture de dérive du capteur de pression 14, le microprocesseur 20 actionne l'électrovalve 28 en position fermée. Ainsi, il sera possible d'obtenir une lecture de pression à l'extrémité inférieure du tube pneumatique 2. Enfin, le microprocesseur 20 actionne l'électrovalve 16 en position ouverte. Cette dernière action permet d'obtenir la pression de l'eau située au-dessus de la sortie du tube 38 de déviation d'air connecté à la sortie 18 de l'électrovalve 16. Après cette dernière séquence, le microprocesseur 20 remet l'électrovalve 16 en position fermée. Cela réinitialise l'appareil de mesure en position normale de lecture.
Une lecture à l'air libre LD est de préférence exécutée avant la lecture des deux points de mesure LB et L~. Avec les équations ci-après, on assume que la dérive mesurée au capteur de pression 14 n'est pas différente entre le temps de lecture situé à l'extrémité inférieure C et la déviation d'air B. L'élévation du niveau de l'eau A (en mètres) d'après les lectures prises aux niveaux B et C pourra être calculée par:
EAu.c - ~LB,C' - LDo )X KMo + EBu,Lu Un point important lors des prises de mesure à B et à C
est que le niveau de l' eau A doit de préférence demeurer le plus stable possible durant cette période de mesure afin d'avoir une bonne précision lors de la vérification mathématique du coefficient de sensibilité. Une rapidité
d'exécution entre les prises de lecture est de mise.
Après avoir obtenu deux lectures du niveau de l'eau A, on peut comparer immédiatement les résultats afin de constater si le coefficient de sensibilité original du capteur de pression 14 a varié. Le delta (en mètre) causé par la variation du coefficient d'étalonnage entre les deux niveaux de l'eau calculés EA~ et EA~ se calcule par:
DE,,da - EAB - EA~ - (LR - Lc ) x KM.. + Eeo - Eco Dans le cas où la différence obtenue entre les deux élévations mesurées est égale à zéro, on peut conclure que le coefficient de sensibilité original du capteur de pression 14 est demeuré exact. Par contre, si l'on obtient une différence entre les deux élévations mesurées non égale à zéro, on peut en déduire ou affirmer que le capteur de pression 14 a une erreur plus ou moins appréciable de son coefficient de sensibilité original. Cette valeur ne représente pas, à ce moment-ci, une erreur en mètres sur le résultat final de l'élévation A de la mesure de niveau.
Mathématiquement, on peut également affirmer que la différence de lecture de niveau entre l'extrémité inférieure de la sortie 8 du tube pneumatique 2 et la déviation d'air 18 de l'électrovalve 16 doit correspondre à la différence de l'élévation originale de d'installation B,C in situ des deux mêmes sorties d'air 8, 18 sur le tube pneumatique 2.
Avec ces vérifications, il est possible de corriger le coefficient de sensibilité avec les formules ci-après.
Suite à la vérification du coefficient de sensibilité, la dérive du capteur de pression 14 est vérifiée et calculée si l'on veut tenir compte de cette erreur dans les prochains calculs. Cela peut se faire par:
0D=D-Do =L~-L~« en mV/V avec Do =L,~ représentant la dérive initiale du capteur, en mV/V, et D = L~ représentant la dérive in situ, en mV/V.
Avec cette méthode de calcul, on assure un suivi de la dérive depuis l'installation du capteur 14 in situ, ou mieux encore, on peut voir l'évolution de la dérive depuis la fabrication de l'appareil. Les équations subséquentes indiquent une correction de la dérive depuis l'installation in situ de l'appareil.
Dans le cas où la différence entre la lecture de la dérive originale in situ et la lecture de la dérive actuelle est égale à zéro, cela indique que le capteur de pression 14 ainsi que toutes les autres composantes connexes ou auxiliaires reliées au capteur 14 sont demeurés identiques.

Par contre, si l'on obtient une valeur différente de zéro, on peut affirmer que le capteur 14 a une erreur plus ou moins appréciable sur le résultat final de la mesure de niveau de l'eau A. Cette valeur représente à ce moment-ci une différence en mV/V en trop ou en moins sur le résultat final de l'élévation de la mesure de niveau d'eau A.
Avec les vérifications faites précédemment, il devient possible d'associer un nouveau coefficient de sensibilité
pour le capteur de pression 14, de corriger l'erreur de la dérive et de connaître toutes les erreurs associées à ces deux phénomènes de précision de l'appareil. Le calcul des nouveaux coefficients d'étalonnage peut se faire à l'aide des formules:
S=PEx ~Lc~ LB) , S représentant la sensibilité du ~Ea~ _ Ec~ ) capteur recalculée sur la pleine échelle, en mV/V;
KM = PF - ~ER° E~°~ , KM représentant le coefficient S ~Lc - LR ) d'étalonnage recalculé, en mètres/mV/V; et K,, _ ~ , K,, représentant le coefficient d' étalonnage M
recalculé, en mV/V/mètre.
Avec ces équations, il est possible de calculer un nouveau coefficient de sensibilité pour le capteur de pression 14 par rapport à sa pleine échelle de mesure. Ces équations s'appuient sur le fait que la relation entre la différence de l'élévation C de l'extrémité inférieure de la sortie 8 du tube pneumatique 2 et l'élévation B de la déviation d'air 18 de l'électrovalve 16 ainsi que la différence entre la lecture obtenue de niveau A aux deux points de mesure devraient être identiques.
Les autres coefficients d'étalonnage peuvent être calculés sur le même principe. I1 est possible de se servir uniquement du nouveau coefficient de sensibilité pour déterminer les autres coefficients d'étalonnage. C'est généralement cette méthode qui est utilisée par les manufacturiers de capteurs de pression.
Avec le nouveau coefficient de sensibilité et les autres coefficients d'étalonnage, on peut remplacer les coefficients d'origine de l'appareil si l'on désire que les lectures subséquentes de niveau A soient plus justes et précises.
Seule la valeur de la pleine échelle du capteur de pression 14 demeure intacte en tout temps.
L'erreur causée par la dérive du capteur 14 peut être exprimée facilement en mètres d'eau. Les équations ci-après tiennent compte du coefficient de sensibilité original du capteur de pression 14. Avec les équations suivantes, il est possible de calculer l'erreur en mètres due à une dérive du capteur de pression 14. Cette erreur en mètres se base sur le principe de la vérification établie in situ entre la lecture de la sortie à l'air libre D et la lecture initiale de la dérive du capteur 14:
C,~~,CoR,C~~ =ODxKMo =(Lr~,e,c-Lm~xKM ' C,~:,'C~~'C,~~ représen-tant les calculs d'erreur du niveau de l'eau A causée par la dérive du capteur avec des prises de lecture à l'air libre D
et aux élévations B et C, respectivement (en mètres).
Les équations précédentes établissent une erreur en mètres reliée au coefficient de sensibilité original.
L'erreur est présumée identique pour les deux points de mesure B,C dû au fait qu'une seule lecture de référence à
l'air libre D a été réalisée (une valeur positive indique un niveau d'eau à la hausse). On assume également que le coefficient de sensibilité est demeuré le même entre le temps de la prise de mesure à l'air libre D et les autres points de mesure B, C.

Il est également possible de trouver mathématiquement l'erreur de niveau A de chaque prise de mesure due à un coefficient de sensibilité erroné. Avec les équations ci-après, il est possible de déterminer avec exactitude l'écart du niveau A mesuré à l'extrémité inférieure de la sortie 8 du tube pneumatique 2 ainsi qu'à la sortie d'air 18 dévié au moyen de l'électrovalve 16 (une valeur positive indique un niveau d'eau à la hausse):
Cx = (EA -Co -EB )x 'E''' EAB ~ , CK représentant d B B o (E -E )-(E -E ) Ac Ae Co Bo le calcul de l'erreur du niveau de l'eau A causée par la variation du coefficient d'étalonnage calculée avec une prise de lecture en B, en mètres; et CK. =(EA. -C", -EC )x ~EA'~ EARJ , CK représentant < < < ~ (EA . - EAv ) - (E~~a - EH<, ) le calcul de l'erreur du niveau de l'eau A causée par la variation du coefficient d'étalonnage calculée avec une prise de lecture en C, en mètres.
Ces lectures tiennent compte de la dérive du capteur de pression 14. L'erreur produite par le calcul est uniquement due à un changement du coefficient de sensibilité du capteur 14. La lecture représente l'écart dont un utilisateur doit tenir compte dans sa lecture actuelle si le coefficient de sensibilité original n'a pas été remplacé par le nouveau coefficient de sensibilité d'étalonnage trouvé précédemment dans les équations.
Il est possible finalement de retrouver une élévation du niveau d'eau A corrigée en tenant compte des deux variantes possibles d'erreurs, soit le changement de coefficient de sensibilité et le facteur de dérive du capteur de pression 14:
E = E - C - C E re résentant l'élévation du Asn~.cv Aa.c 'ee.c ~e.c ' An,v.av p niveau de l'eau A corrigée due à la dérive du capteur et/ou à

la variation du coefficient d'étalonnage, calculée avec une prise de lecture en B et en C, respectivement, en mètres.
L'équation tient compte des deux corrections individuelles afin d'indiquer la bonne élévation de mesure du niveau de l'eau A. Ces lectures représentent le résultat de l'élévation finale et corrigée de l'eau A, dans le cas où le coefficient de sensibilité original n'a pas été remplacé par le nouveau coefficient de sensibilité d'étalonnage. L'erreur du facteur de dérive du capteur de pression 14 est maintenue tout au long de ce processus.
L'appareils pourra comporter un deuxième capteur de mesure avec son propre tube de liaison pneumatique possédant les mêmes caractéristiques que le capteur primaire (non illustré). Le but du deuxième point de mesure est essentiellement de valider la lecture du capteur primaire.
L'opérateur pourra insérer à son gré une différence de niveau ou cote acceptable entre les lectures des capteurs, s'assurant ainsi d'une certaine validité de la lecture dans le cas où une lecture lui semblerait douteuse. Ce processus peut être géré par l'appareil lui-même, indiquant alors à
l'opérateur si la lecture est bonne ou douteuse.
L'appareil permet ainsi d'avoir des lectures de niveaux précises et fiables, de minimiser les frais d'entretien à
long terme de l'appareil de mesure, de minimiser les frais d'installation et de manutention de l'appareil de mesure.
L'appareil pourra avoir une conception "hardware et software"
qui répond aux critères de technologie des années 2000, et un excellent rapport qualité/prix.
L'appareil sera ainsi capable de corriger, électroniquement ou par méthodes de calcul préprogrammées, tous les impondérables qui peuvent affecter la précision de la lecture finale.
L'appareil pourra être réalisé de manière à permettre de gérer son autonomie sur piles rechargeables à différentes conditions d'usage exigées par l'utilisateur et de gérer les différents algorithmes de calculs nécessaires à son bon fonctionnement, d'établir une bonne gestion des données et des paramètres mémorisés, de faciliter une bonne communication à un ordinateur, d'être convivial dans tout son ensemble. L'appareil pourra avoir un boîtier étanche à l'eau, poussières, huiles, etc., avoir un seul et unique boîtier 44 en acier inoxydable ou aluminium peint ou PVC, avoir des serrures qui permettent la pose de cadenas (non illustré), avoir accès aux différentes lectures de niveaux par une fenêtre d'affichage, avoir des touches de clavier 52 étanches aux intempéries permettant aux utilisateurs de modifier les données de base de l'appareil, avoir des presse-étoupe pour toutes les entrées de câbles électriques ainsi que les tubes de sortie et d'entrée, avoir un afficheur alphanumérique "LCD" 46 ou autre pour indiquer les cotes et autres paramètres en permanence. I1 pourra être éclairé et chauffé
si nécessaire. L'appareil complet devrait pouvoir fonctionner à des températures variant de -55 °C à +60 °C, et pouvoir s'installer autant sur un mur que sur un tuyau avec base.
L'appareil de mesure pourra par exemple accepter une source d'alimentation de 120 VAC, accepter de fonctionner avec une pile externe de 12 VDC, permettre une source d'alimentation par panneaux solaires ou éoliennes, posséder tous les connecteurs ou terminaux relatifs à l'alimentation (120 VAC, 12 VDC, solaire et éolienne), posséder une sortie 12 volts DC
avec terminal vissé, posséder une sortie 5 volts DC avec terminal vissé, posséder une pile rechargeable apte à
supporter une perte d'alimentation principale pour une période minimale de sept (7) jours en fonction du mode d'opération déjà établi par l'utilisateur, posséder une faible consommation totale (mA) et être muni d'un dispositif "sleep mode" sur différentes composantes établies par l'utilisateur, posséder un dispositif automatique permettant de réduire la prise de lectures en cas de panne de secteur, posséder un dispositif d'alarme automatique en cas de panne de secteur, posséder des disjoncteurs mécaniques de protection sur l'entrée secteur 120 volts AC ainsi que sur l'alimentation 12 volts DC. L'appareil pourra être muni d'un générateur d'air comprimé capable de générer une pression suffisante pour toutes les plages de l'étendue de mesure mentionnée plus bas. Un dispositif manuel pourra également être prévu au cas où l'utilisateur opterait pour des bouteilles d'azote afin de générer la pression. L'appareil pourra contenir tous les raccords et valves nécessaires afin que l'utilisateur puisse choisir lui-même le mode d'opération qui lui convient (générateur d'air intégré ou bouteille d'azote).
Un dispositif automatique de transfert de pression pourra être installé entre le générateur d'air comprimé et les bouteilles d'azote afin de désactiver le générateur de pression dans la situation où l'état des piles rechargeables de l'appareil aurait atteint un seuil critique (Volt/Ampérage). Ce dispositif sera très utile plus spécifiquement avec l'alimentation par panneaux solaires ou éoliennes. Le même dispositif automatique de transfert de pression pourra servir dans le cas d'une panne du générateur d'air.
Plusieurs paramètres pourront être mesurés en temps réel, tel l'état de l'alimentation secteur en volts, l'état des piles rechargeables en volts, la température interne en °C, l'état de la réserve d'air en kPa, l'état de validité des capteurs, la cote relative ou absolue en mètres, la variation de la cote en mètres, le niveau relatif en mètres, le gradient sur la vitesse de variation en mètres/mm, la pression de la réserve d'air des bouteilles d'azote auxiliaires en kPa, etc.

Des paramètres de fonctionnement généraux pourront étre utilisés, tels un numéro de version, une signature (nombre aléatoire représentant la configuration actuelle de l'appareil), un positionnement (coordonnées longitude et latitude), un emplacement (amont, aval, réservoir, etc.), un site (identification), une date d'installation, etc.
La conception ainsi que l'assemblage des différentes composantes pourront être réalisés de façon modulaire afin de pouvoir exécuter une maintenance rapide de l'appareil en cas de pannes majeures ou mineures. Les composantes électroniques peuvent être assemblées sur un circuit imprimé de type "surface mount".
L'appareil de base pourra être en mesure de communiquer avec un système informatique local (site) et de pouvoir également transmettre les informations de façon bidirectionnelle avec un ou des ordinateurs centraux à
l'extérieur du site. Tous ces éléments pourront faire partie intégrante de l'appareil de mesure.
Avec ces caractéristiques ainsi que les performances techniques du limnimètre, la fiabilité de tout l'ensemble de l'appareil de mesure est améliorée de façon significative, en plus d'augmenter la sécurité des ouvrages et du public.
Bon nombre des limnimètres existants peuvent être adaptés selon l'invention, en ajoutant la valve 16 sur le tube 2 et en modifiant la programmation du circuit de contrôle 20 ou sinon en le changeant pour réaliser le mode de vérification décrit précédemment. La valve 28 peut également être ajoutée si nécessaire.
Bien que des réalisations de l'invention ont été
illustrées dans les dessins ci-joints et décrites ci-dessus, il apparaîtra évident pour les personnes versés dans l'art que des changements et des modifications peuvent être apportés à ces réalisations sans s'écarter de l'essence de l'invention. Toutes modifications semblables ou variantes sont considérées comme étant à l'intérieur de la portée de l'invention telle que définie par les revendications ci-jointes. 9 the upper opening 10 of the pneumatic tube 2. The valve 28 is connected to the control circuit 20 for example by through line 30, and has an opening of communication 32 with an atmospheric external medium, eg the ambient air, in which an emergent portion 11 of the tube Pneumatic 2 is located, and positions closed and open in which the pressure sensor 14 communicates respectively with the upper opening 10 of the tube 2 and the communication opening 32 of the valve 28. Function of the deflection valve 28 is to allow verification and optionally a correction / update of the pressure sensor drift 14. More details at about the operating mode of the bypass valve 28 are provided further. The control circuit 20 is configured to control the additional deflection valve 28 of the same way as for the other valve 16, and to check the drift factor of the sensor 14 according to the measurements of pressure obtained from the sensor 14 when the valve 28 is alternately in the closed position and in the open position. The control circuit 20 then takes into account the factor of drift by generating the level data.
Assembly and installation in situ of the main components of the device are simple and require little of space. To obtain a measurement of the water level G with the gauge, the pneumatic tube 2 must be immersed in the water. The tube 2 is lowered to the minimum elevation C that one wants to measure in the basin or water tank.
preferably, the tube 2 is firmly attached to the walls of the basin or tank 6. The reference of the lower end of tube 2 is important for accurate results on the final elevation of the measurement. The lower end of the tube 2 should be free from any object or other element that could obstruct the air outlet 8.

In some cases where the environment is hostile, the tube 2 will preferably be protected by a sheath or tube of protection 4, ensuring that no objects or debris are damaged or crush the tube 2. The pneumatic tube 2 can be fixed to the protection tube 4 with fasteners 34 while the protective tube 4 can be attached to the walls of the basin to using other fasteners 36. Preferably, the tube of protection 4 should not exceed the lower end of the pneumatic tube 2.
The upper opening 10 of the pneumatic tube 2 is then connected to the air generator 12. The pressure produced by the air generator 12 shall be sufficient to fight the pressure of the water that is exerted at the end bottom of the pneumatic tube 2.
The pneumatic tube 2 and the air generator 12 are connected to the pressure sensor 14 which can be electric, electronic, pneumatic, or other type. The pressure sensor 14 will preferably be integrated, with electronic control components schematized by the control circuit 20, at the meter. With these elements thus assembled, it becomes possible to obtain a reading of the pressure that is exerted on the lower end of the tube Pneumatic 2.
The air pressure applied simultaneously to the sensor of pressure 14 can be known with great precision by injecting an equal or balanced air pressure into the pressure exerted by the water column G over the lower opening 8 of the pneumatic tube 2. The moment precise balance between the pressure of the water located at the lower opening 8 of the pneumatic tube 2 and the pressure of air injected into the pneumatic tube 2, represents the water level measurement A. This pressure will be transformed by the continuation in a height of water G being located above the lower opening 8 forming the air outlet of the tube Pneumatic 2.
An advantage of the limnimeter lies in the fact that all the measuring precision components are found at the outside of the basin or water tank 6 to be measured. The pressure sensor 14, the electronic components of control 20, the air generator 12, etc. are located at outside of an environment that is very often hostile to various components that make up the limnimeter. So, he then becomes possible to control the elements that harm generally to the stability of these components, such as temperature, humidity, corrosion, vibration, etc., that can affect the final accuracy of the measurement of the level A. It is also very advantageous to have the components outside water 6 for their maintenance and their repair if necessary.
To cancel the drift in time of the sensor of pressure 14, it is to submit the sensor 14 to the air free D before each measurement of pressure. measuring this new reading of drift in the open D, we can mathematically and electronically cancel the difference that we can have in relation to the initial drift of the sensor 14 or even better, subtract this drift to the final reading of the pressure measured by the sensor 14.
As regards the calibration of the sensor 14, this is to use the water column F which will be pre-established and maintained during use of the meter. I1 must understand that this water column F, known by the user when installing the device in situ, also represents a distance F between two precise points B, C located inside the basin or water tank 6.
This distance F converted to water pressure, determined at the advance during the initial installation of the device, check whether the measured pressure is correct in function of the original sensitivity coefficient of the sensor of pressure 14.
The proposed method allows the user to check if, for any reason, the pressure sensor 14 has maintained its original sensitivity coefficient. Using this method, the user can also know, with accuracy, the level A errors generated by the sensitivity coefficient. This represents a major asset for bubble gauges. So the corrections needed can be calculated in such a way as to obtain a Level A measurement accurate and accurate.
To carry out this important check, this is to temporarily deflect the air from the lower end of the outlet 8 of the pneumatic tube 2 using the solenoid valve bidirectional 16 or any other device that provides the same result. The solenoid valve 16 performs two functions important, namely that in the closed position, the air injected the inside of the pneumatic tube 2 is totally and only at the outlet 8 of the pneumatic tube 2 (principle of normal functioning of the bubble tester), and that open position, the air injected inside the tube pneumatic 2 is deviated totally and only at the level installation B of the solenoid valve 16.
The solenoid valve 16 makes it possible to obtain a column of water pressure F fixed reference. This fixed distance F
between two different points B, C of air outlet implies that the pressure is always the same between these two points of measure provided that level A of water remains the even while reading these two measuring points. In deflecting the air outlet 8 at a known distance F, it becomes possible to check the behavior of the pressure sensor 14 for a distance F already known and established during the installation of the device. Since the distance F between the air outlet 8 with respect to the air outlet 18 deflected to the solenoid valve 16 is known, the measurement F can be associated at an equivalent pressure.
Thanks to this method, we check with great accuracy that the original sensitivity coefficient of the pressure sensor 14 is valid. This verification corresponds to a single pressure level applied to the pressure sensor 14. With this method, it is assumed that the pressure sensor 14 is linear over all of its full scale. The linearity of a measurement sensor pressure remains generally very good, except of course in the case where its measuring diaphragm has been deformed or damaged by pressures that exceed its full scale measurement. Since this approach confirms a single reference point on the original calibration curve of the sensor 14, one can apply the same principle of deviation air on several different levels of elevation, with a single pneumatic tube 2. It becomes possible to check if the sensor 14 is linear for its full measuring scale.
With the positioning of the solenoid valve 16, it is possible, in addition to checking that the coefficient of original sensitivity of the sensor 14 remained intact, to establish in the opposite situation, a new coefficient of sensitivity for the sensor 14. This same method of verification also makes it possible to determine the error of pressure reading or water level height caused by a change in the coefficient of sensitivity. The deviation of air on the same pneumatic tube 2 allows the user to check and know, accurately and at all times, errors produced on water level measurement A.
The method of verification and correction of sensitivity coefficient of the pressure sensor 14, combined with the possible correction of the drift of the sensor 14, is a simple, effective and inexpensive way to ensure the validity of the reading of the sensor 14 with all its components within the bubble level meter.
The control circuit 20 may be provided with a memory intended for storing level data for further processing, and instructions and / or of the circuit 20. The control circuit may also be be provided with a display member 46 for displaying by example measurement results, parameters and modes operation of the meter, etc. The sensitive components of the such as the gas generator 12, the sensor of pressure 14 and the control circuit 20 can be disposed in an enclosure 44 to protect them from severe weather. The outlet 32 of the valve 28 can then be connected to a tube 48 issuing from a lateral opening 50 of the enclosure and overlooking the atmospheric outside environment, while the pneumatic tube 2 can be inserted into a lower opening 54 of the speaker to communicate with the gas generator 12 and the pressure sensor 14.
Figures 2 to 11 provide examples of calculations of water levels, calibration coefficients and factors of drift under different possible conditions of the limnimeter according to the invention. Figure 2 shows typical data simulated when there is no drift and no change in sensor calibration coefficient 14. Figure 3 illustrates the results obtained with (line with points) and without (line without points) checking drift and coefficient calibration of the sensor 14 under this condition. Figure 4 shows typical simulated data when there is a possible change of the drift only of the sensor 14. The Figure 5 illustrates the results obtained with (line with points) and without (line without points) checking the drift and the calibration coefficient of the sensor 14 under this condition. Figure 6 shows simulated typical data when there is a possible change in the coefficient calibration only of sensor 14. Figure 7 illustrates the results obtained with (line with points) and without (line without points) checking drift and coefficient calibration of the sensor 14 under this condition. The figures 8 and 10 show simulated typical data when there is two types of possible changes in drift and sensor calibration coefficient 14. Figures 9 and 11 illustrate the results obtained with (line with points) and without (line without points) checking the drift and sensor calibration coefficient 14 under these conditions.
The parameters generally established by the manufacturer of the pressure sensor 14 are: the full scale initial P ~ ("full scale") of the sensor (in meters); the sensibility initial S of full-scale sensor (in mV / V); the initial calibration coefficient KMo (in meters / mV / V); and the initial calibration coefficient K ~ o (in mV / V / meter). These Basic data are initially included in the meter.
The accuracy of the sensor 14 is directly connected to the final precision on level A measurement. The choice of Full scale sensor measurement is also critical vis-à-vis the desired sensitivity on the variations of the level A. Make sure you have a good relationship between full scale sensor measurement 14 and the maximum level at measure. If, for different circumstances, this report is too low, the final precision in the variation of the level of A water may be affected. Obviously, all related components that power or control the sensor 14 must be chosen so as not to diminish its precision. Electronic components such as: block power supply, analog-to-digital converter, digital-to-analog converter, etc., must preferably correspond to selection criteria that closely follow the original characteristics of the pressure sensor 14.
Elevations E ~, EB ~ and Ec (in meters) of the level of the water, the solenoid valve 16 and the outlet 8 of the tube 2, respectively, must be measured at the installation in the gauge. These initial elevations of the points of measure, ie the elevation B of the solenoid valve 16 and the elevation C of the lower end 8 of the pneumatic tube 2 are the basis of the subsequent calculations, in order to obtain a exact reference on the water level A that is to be measured. These Initial parameters should preferably be obtained with a precise system of geodesic measurement or any other system which will be able to connect the initial elevations of the two points of measure B, C at an already established reference elevation.
These references of elevations of the measuring points B, C do not must change at no time after the installation of the device. These elevations B, C are the references to which the heights E, G of the measured water columns will be respectively added in order to obtain the final elevation A
basin or water tank 6. Any change in elevation B, C could lead to an error in the final result of the reading of the elevation of the water A as well as on the application of the correction of the sensitivity coefficient of the sensor of pressure 14.
As mentioned above, the choice of full scale of the pressure sensor 14 is determinant for the final sensitivity of the results. The positioning initial of the air outlet 8 at the lower end of the tube pneumatic 2 will be in direct connection with this choice of the full scale measurement of the sensor 14. The position or the elevation C of the lower end of the tube 2 indicates the reference to which will be added the measured water depth G
which is above this lower end of the tube 2. The choice of the elevation B of the solenoid valve 16 is determining for the application of the deviation method of air at the solenoid valve 16. The major and critical point in the application of the method is that the final B rise the solenoid valve 16 must remain at all times less than the minimum elevation of the water body to be measured. The air deflection system to the solenoid valve 16 becomes no functional in this case. It is important to this situation during the initial installation of the measuring system.
For the verification of the coefficient of sensitivity of the pressure sensor 14 is as effective as possible, the solenoid valve 16 should preferably be installed the most close to the minimum elevation of the basin or tank of water to measure. Thus installed, we obtain an excellent efficiency ratio vis-à-vis the full scale of the sensor 14. It must be understood that the distance F between air outlet 8 and air outlet 18 represents the pressure reading that will be compared for check the sensitivity coefficient of the pressure sensor 14. Therefore, the greater the distance F will be between these two measuring points ,. the more the pressure reading will be representative of the full scale of the pressure sensor 14.
It is also possible with the deviation method of air, to add a second solenoid valve (not shown), in order to have a shorter distance from the lower end of the outlet 8 of the pneumatic tube 2.
Thus, one could check the sensitivity coefficient of the pressure sensor 14 at minimum and maximum pressures full scale sensor 14.
The elevation D of the outlet to the open air 32 which is in direct relationship with the drift factor of the sensor pressure 14, can be considered as a value of reference for the device because several solutions are possible to correct this drift error. One of the ways the most efficient ones to cancel this drift of the sensor from pressure 14 is to subject this same sensor 14 to the open air D, using the bidirectional solenoid valve 28. This method ensures that the sensor 14 does not undergo any pressure, except that of the ambient air where the apparatus is located. With this method ensures that the pressure sensor 14 measures an initial drift that is caused solely by the change of atmospheric pressure or by components connected to this same pressure sensor 14.
Several elements, other than pressure atmospheric, can contribute to the total drift of a gauge. These drift elements are often related to residual mechanical stresses of the pressure sensor 14, electrical or electronic components 20 of the set of the measurement system which are more or less stable with the time of use, and a multitude of other non negligible for obtaining a measure of pressure precise. Even if one is mathematically able to cancel this drift with the help of the solenoid valve 28 of deflection to in the open air, it is good to know the initial drift of pressure sensor 14. This makes it possible to check if the sensor 14 or other auxiliary components connected to the pressure sensor 14 have been degraded during the lifetime of the device.
When installing the meter, the readings initials of the pressure sensor 14 are references important. used to verify that the sensor 14 works properly on the present moment of his installation. Readings Loo, LBo and Lao (in mV / V) in the air free, at the outlet of the solenoid valve 16 and at the outlet 8 of the tube 2 are respectively taken for this purpose.

The initial reading in the open air D can be optional in case the device does not have a valve 28. In this case, it must be assumed that the drift of sensor 14 and its auxiliary components will be identical for the entire life of the appliance. In the case where the pressure sensor 14 is returned to the open air D
before each measurement, and that the reading of the drift thus obtained is corrected for the final reading of the sensor 14, this drift reading becomes a reference excessively important for the application of the equations after.
Initial in situ readout of drift is important also in case we want to have a follow up of the total drift of the whole measurement throughout lifetime of the device installation. It's here recommended solution and recommended.
To check the sensitivity coefficient of the pressure sensor 14, it is recommended to have a plug almost instantaneous reading between the output 8 of the end bottom of the pneumatic tube 2 and the air deflection 18 of the solenoid valve 16. The logical sequence to optimize a taking measurement using the control circuit or microprocessor 20 is important. In verification mode, the microprocessor 20 actuates the solenoid valve 28 of the outlet in the open air 32 in the open position. At this very moment, the solenoid valve 16 of the air deflection 42 of the tube Pneumatic 2 must be in the closed position. This allows to maintain the full and existing pressure inside the pneumatic tube 2. After a drift reading of the sensor pressure 14, the microprocessor 20 actuates the solenoid valve 28 in closed position. Thus, it will be possible to obtain a pressure reading at the bottom end of the tube pneumatic 2. Finally, the microprocessor 20 operates the solenoid valve 16 in the open position. This last action allows to obtain the pressure of the water located above the outlet of the air deflection tube 38 connected to the outlet 18 of the solenoid valve 16. After this last sequence, the microprocessor 20 returns the solenoid valve 16 in position closed. This resets the meter to its position normal reading.
A reading in the open LD is preferably performed before reading the two measurement points LB and L ~. With the equations below, it is assumed that the drift measured at pressure sensor 14 is no different between the time of reading at the lower end C and the deviation B. The elevation of the water level A (in meters) according to readings taken at levels B and C can be calculated by:
EAu.c - ~ LB, C '- LDo) X KMo + EBu, Read An important point when taking measurements at B and C
is that the level of water A should preferably remain the more stable during this measurement period so to have a good accuracy when checking mathematical coefficient of sensitivity. Speed execution between reading takes place.
After getting two readings of the water level A, we can immediately compare the results in order to note whether the original sensitivity coefficient of the pressure sensor 14 has varied. The delta (in meters) caused by the variation of the calibration coefficient between the two Calculated water levels EA ~ and EA ~ is calculated by:
DE ,, da - EAB - EA ~ - (LR - Lc) x KM .. + Eeo - Eco In the case where the difference obtained between the two measured elevations is zero, it can be concluded that the original sensitivity coefficient of the pressure sensor 14 remained accurate. On the other hand, if we obtain a difference between the two elevations measured not equal to zero, one can infer or affirm that the pressure sensor 14 has a more or less appreciable error of its coefficient of original sensitivity. This value does not represent, at this moment, an error in meters on the final result of elevation A of the level measurement.
Mathematically, we can also say that the difference in level reading between the lower end of the outlet 8 of the pneumatic tube 2 and the air deflection 18 of the solenoid valve 16 must correspond to the difference of the original elevation of installation B, C in situ of both same air outlets 8, 18 on the pneumatic tube 2.
With these checks, it is possible to correct the sensitivity coefficient with the formulas below.
Following the verification of the sensitivity coefficient, the drift of the pressure sensor 14 is verified and calculated if we want to take into account this error in the next calculations. This can be done by:
0D = D-Do = L ~ -L ~ "in mV / V with Do = L, ~ representing the initial drift of the sensor, in mV / V, and D = L ~ representing drift in situ, in mV / V.
With this method of calculation, a follow-up of the drifting since the installation of the sensor 14 in situ, or better again, one can see the evolution of the drift since the manufacture of the apparatus. The subsequent equations indicate drift correction since installation in situ of the device.
In the case where the difference between the reading of the original drift in situ and reading the current drift is equal to zero, this indicates that the pressure sensor 14 as well as all other related components or auxiliaries connected to the sensor 14 remained identical.

On the other hand, if we obtain a value different from zero, we can say that the sensor 14 has an error more or less appreciable on the final result of the measure of water level A. This value represents at this time a difference in mV / V too much or less on the final result elevation of water level measurement A.
With the verifications made previously, it becomes possible to associate a new sensitivity coefficient for the pressure sensor 14, to correct the error of the drift and know all the errors associated with these two phenomena of precision of the apparatus. The calculation of new calibration coefficients can be made using the formulas:
S = PEx ~ Lc ~ LB), S representing the sensitivity of the ~ Ea ~ _ Ec ~) sensor recalculated to full scale, in mV / V;
KM = PF - ~ ER ° E ~ ° ~, KM representing the coefficient S ~ Lc - LR) recalculated calibration, in meters / mV / V; and K ,, _ ~, K ,, representing the calibration coefficient M
recalculated, in mV / V / meter.
With these equations, it is possible to calculate a new sensitivity coefficient for the sensor of pressure 14 with respect to its full scale of measurement. These equations are based on the fact that the relationship between the difference in elevation C from the lower end of the output 8 of the pneumatic tube 2 and the elevation B of the air deflection 18 of the solenoid valve 16 as well as the difference between the reading obtained from level A to both measuring points should be identical.
The other calibration coefficients can be calculated on the same principle. It is possible to use only the new sensitivity coefficient for determine the other calibration coefficients. It is usually this method that is used by the manufacturers of pressure sensors.
With the new sensitivity coefficient and the others calibration coefficients, we can replace the coefficients of origin of the device if it is desired that the readings subsequent level A are more accurate and accurate.
Only the full scale value of the pressure sensor 14 remains intact at all times.
The error caused by the drift of the sensor 14 can be easily expressed in meters of water. The equations below take into account the original sensitivity coefficient of the pressure sensor 14. With the following equations, it is possible to calculate the error in meters due to a drift of pressure sensor 14. This error in meters is based on the principle of verification established in situ between reading from the outlet to the open air D and the initial reading of the drift of sensor 14:
C, ~~, CoR, C ~~ = ODxKMo = (Lr ~, e, c-Lm ~ xKM 'C, ~:,' C ~~ 'C, ~~ rep-both the water level A error calculations caused by the sensor drift with D reading in the open and at elevations B and C, respectively (in meters).
The preceding equations establish an error in meters connected to the original sensitivity coefficient.
The error is presumed identical for the two points of measure B, C due to the fact that only one reference reading to the open air D has been realized (a positive value indicates a water level on the rise). It is also assumed that the sensitivity coefficient remained the same between time of measurement in the open air D and the other points of measure B, C.

It is also possible to find mathematically the level A error of each measurement taken due to a erroneous sensitivity coefficient. With the equations afterwards, it is possible to accurately determine the difference level A measured at the lower end of exit 8 of pneumatic tube 2 and the air outlet 18 deviated to the solenoid valve 16 (a positive value indicates a rising water level):
Cx = (EA -Co -EB) x 'E''' EAB ~, CK representing d BB o (E-E) - (E-E) Ac Ae Co Bo the calculation of the water level A error caused by the variation of the calibration coefficient calculated with a reading in B, in meters; and CK. = (EA-C ", -EC) x ~ EA '~ EARJ, CK representing <<<~ (EA - EAv) - (E ~~ a - EH <,) the calculation of the water level A error caused by the variation of the calibration coefficient calculated with a reading in C, in meters.
These readings take into account the drift of the 14. The error produced by the calculation is only due to a change in the sensitivity coefficient of the sensor 14. Reading represents the difference a user must make take into account in its current reading whether the coefficient of original sensitivity has not been replaced by the new calibration sensitivity coefficient found previously in the equations.
It is finally possible to find an elevation of water level A corrected taking into account both variants possible errors, ie the change in the coefficient of sensitivity and drift factor of the pressure sensor 14:
E = E - C - EC representing the elevation of the Asn ~ .cv Aa.c 'ee.c ~ ec' An, v.av p A corrected water level due to sensor drift and / or the variation of the calibration coefficient, calculated with a reading in B and C, respectively, in meters.
The equation takes into account both corrections in order to indicate the correct elevation of the water level A. These readings represent the result of the final and corrected elevation of water A, in the case where the original sensitivity coefficient has not been replaced by the new calibration sensitivity coefficient. The mistake of the drift factor of the pressure sensor 14 is maintained throughout this process.
The apparatus may include a second sensor of measuring with its own pneumatic connecting tube possessing the same characteristics as the primary sensor (no illustrated). The purpose of the second measurement point is essentially to validate the reading of the primary sensor.
The operator can insert at his discretion a difference in level or acceptable rating between sensor readings, thus ensuring a certain validity of the reading in the case where a reading would seem doubtful to him. This process can be managed by the device itself, then indicating the operator if the reading is good or doubtful.
The device thus makes it possible to have readings of levels precise and reliable, to minimize maintenance costs long-term measuring device, to minimize costs installation and handling of the measuring device.
The device may have a "hardware and software" design that meets the technology criteria of the 2000s, and a Excellent value.
The device will be able to correct, electronically or by preprogrammed calculation methods, any imponderables that may affect the accuracy of the final reading.
The apparatus may be constructed in such a way as to allow manage its autonomy on rechargeable batteries at different conditions of use required by the user and to manage the different algorithms of calculations necessary to its good functioning, establish good data management and memorized parameters, to facilitate a good communication to a computer, to be friendly in all its together. The device may have a waterproof housing, dust, oils, etc., have a single case 44 stainless steel or painted aluminum or PVC, have locks that allow the installation of padlocks (not shown), have access to different level readings through a display window, have 52 watertight keyboard keys weather permitting users to change basic data of the device, have cable glands for all electrical cable entries and tubes output and input, have an alphanumeric display "LCD" 46 or other to indicate ratings and other settings permanently. It can be lit and heated if necessary. The complete device should be able to work at temperatures ranging from -55 ° C to +60 ° C, and to settle as much on a wall as on a pipe with base.
The measuring device can for example accept a source supply of 120 VAC, agree to operate with a external battery of 12 VDC, allow a power source by solar panels or wind turbines, own all the connectors or terminals related to the power supply (120 VAC, 12 VDC, solar and wind), have a 12 volts DC output with screw terminal, have a 5 volts DC output with screw terminal, have a rechargeable battery suitable for withstand a main power loss for a minimum period of seven (7) days depending on the mode already established by the user, possess a low total power consumption (mA) and be equipped with "sleep mode" on different components established by the user, possess an automatic device allowing to reduce readings in the event of a power failure, have an automatic alarm device in the event of a breakdown sector, have mechanical circuit breakers protection on the AC input 120 volts AC as well as on 12 volt DC power supply. The appliance may be equipped with a compressed air generator capable of generating pressure sufficient for all ranges in the measurement range mentioned below. A manual device may also be provided in case the user opts for nitrogen bottles to generate the pressure. The device may contain all necessary fittings and valves that the user can choose himself the mode of operation which suits him (built-in air generator or bottle nitrogen).
An automatic pressure transfer device can be installed between the compressed air generator and the nitrogen bottles in order to turn off the generator of pressure in the situation where the state of rechargeable batteries of the device would have reached a critical threshold (Volt / Amp). This device will be very useful more specifically with solar panel power or wind turbines. The same automatic transfer device pressure can be used in the event of a generator failure air.
Several parameters can be measured in time real, such as the state of the power supply in volts, the state rechargeable batteries in volts, the internal temperature in ° C, the state of the air reserve in kPa, the state of validity of the sensors, the relative or absolute dimension in meters, the variation the height in meters, the relative level in meters, the gradient on the speed of change in meters / mm, the pressure of the air reserve of the nitrogen bottles auxiliaries in kPa, etc.

General operating parameters may be used, such as a version number, a signature (number random representing the current configuration of the device), a positioning (longitude and latitude), a location (upstream, downstream, reservoir, etc.), a site (identification), a date of installation, etc.
The design and assembly of different components can be made in a modular way in order to ability to perform rapid maintenance of the device in case major or minor breakdowns. Electronic components can be assembled on a printed circuit of the type "surface mount".
The basic device may be able to communicate with a local computer system (site) and power also convey information in ways bidirectionally with one or more mainframes at outside the site. All these elements can be part of integral of the measuring apparatus.
With these features as well as performance limnimeter techniques, the reliability of the entire set of the measuring equipment is significantly improved, in more to increase the safety of the works and the public.
Many of the existing limnimeters can be adapted according to the invention, by adding the valve 16 to the tube 2 and by modifying the programming of the control 20 or else by changing it to achieve the mode of verification described previously. The valve 28 can also to be added if necessary.
Although achievements of the invention have been illustrated in the accompanying drawings and described above, it will be obvious to those skilled in the art that changes and modifications can be brought to these achievements without departing from the essence of the invention. Any similar or variant changes are considered to be within the scope of the invention as defined by the preceding claims.
attached.

Claims

CLAIMS:

1. A bubble level gauge, comprising:

a pneumatic tube partially submersible and having opposite upper and lower openings;

a gas generator connected to the upper opening pneumatic tube;

a pressure sensor connected to the top opening of the pneumatic tube so as to measure a pressure in the pneumatic tube;

a diverter valve interposed along the tube tire above and at a predetermined distance from the lower opening, the diverter valve having a opening of communication with a liquid external medium wherein a submerged portion of the pneumatic tube located, and closed and open positions in which the upper opening of the pneumatic tube communicates respectively with the bottom opening of the tube pneumatic and the communication opening of the valve of DETOUR; and a control circuit connected to the gas generator, to the pressure sensor and the diverter valve, the circuit of control being configured for:

process pressure measurements obtained from the sensor depression;

control the diverter valve and the generator gas according to pre-set instructions;

check a sensor calibration coefficient of pressure based on the pressure measurements obtained from the pressure sensor when the diverter valve is alternately in the closed position and in the position open, and depending on the distance between the opening bottom of the pneumatic tube and the opening of diversion valve communication; and generate level data based on processed pressure and coefficient measurements calibration.

2. The level meter according to claim 1, comprising what's more:

an additional diverter valve interposed between the pressure sensor and the upper opening of the tube pneumatic, the additional diverter valve being connected to the control circuit and having an opening of communication with an external atmospheric environment in which an emergent part of the pneumatic tube is located, and closed and open positions in which the sensor pressure communicates respectively with the opening top of the pneumatic tube and the opening of additional diverter valve communication;

and wherein the control circuit is also configured for:

order the additional diverter valve by based on preset setpoints; and check a sensor drift factor of pressure based on the pressure measurements obtained from the pressure sensor when the diverter valve additional is alternately in the closed position and in the open position, the level data generated by the control circuit also being a function of the drift factor.

3. The level meter according to claim 2, wherein the control circuit includes a storage memory level data.

4. The level meter according to claim 3, in which preset setpoints are stored in memory.

5. The level meter according to claim 2, wherein the diverter valves include bi-solenoid valves directional under control of the control circuit.

6. The level meter according to claim 2, wherein the pneumatic tube is provided with a protective tube surrounding the pneumatic tube over a length of the pneumatic tube.

7. The level meter according to claim 2, comprising moreover an enclosure in which the gas generator, the pressure sensor and control circuit are mounted, the enclosure having a lower opening receiving a upper end of the pneumatic tube comprising the upper opening, and a side opening receiving a tube connecting the communication opening of the valve of additional deviation with the external environment atmospheric.

8. The gauge according to claim 1, wherein the control circuit has:
a normal measurement mode in which the circuit of control sets the diverter valves to the closed position and the gas generator in operation to combat a pressure fluid in the pneumatic tube until a equilibrium pressure at the bottom opening of the tube tire, and takes a pressure measurement from the pressure sensor pressure when equilibrium pressure is reached; and a verification mode in which the circuit of control sets the diverter valve along the tube pneumatic in the open position for a preset time, takes a pressure reading from the pressure sensor at the opening of the diverter valve, and determines the calibration coefficient according to the measurement of pressure.

9. The gauge according to claim 2, wherein the control circuit has:
a normal measurement mode in which the circuit of control sets the diverter valves to the closed position and the gas generator in operation to combat a pressure fluid in the pneumatic tube until a equilibrium pressure at the bottom opening of the tube tire, and takes a pressure measurement from the pressure sensor pressure when equilibrium pressure is reached;
a first verification mode in which the circuit control adjusts the diverter valve along the tube pneumatic in the open position for a preset time, takes a pressure reading from the pressure sensor at the opening of the diverter valve, and determines the calibration coefficient according to the measurement of pressure; and a second verification mode in which the circuit control adjusts the additional diverter valve between the upper opening of the pneumatic tube and the sensor of pressure in the open position for a preset time, takes a pressure measurement from the pressure sensor at the opening of the additional diverter valve, and determines the drift factor as a function of the pressure measurement.

10. The gauge according to claim 9, in which, in the first mode of verification, the circuit of control ensures that the additional diverter valve between the upper opening of the pneumatic tube and the pressure sensor is in closed position before opening of the diverter valve along the pneumatic tube, and in the second verification mode, the control circuit ensures that the diverter valve along the tube pneumatic is in the closed position before the opening of the additional diverter valve between the upper opening of the pneumatic tube and the pressure sensor.

11. The level meter according to claim 2, in which the control circuit is provided with a display.

12. The level meter according to claim 1, comprising moreover, an additional diverter valve interposed on the along the pneumatic tube between the bottom opening of the tube tire and the diverter valve already in place, the valve additional deflection having an opening of communication with the liquid external environment, and closed and open positions in which the opening upper part of the pneumatic tube communicates respectively with the lower opening of the pneumatic tube and the opening of communication of the diverter valve, the circuit of control being configured to operate the diverter valves independently.

13. A method to improve pressure measurements in a bubble level meter comprising a pneumatic tube partially submersible having bottom and bottom openings opposed top, a gas generator connected to the upper opening of the pneumatic tube, a sensor of pressure connected to the top opening of the tube pneumatic, and a control circuit connected to the generator gas and pressure sensor and configured to process measurements obtained from the pressure sensor and generate level data according to the processed measurements, the method including:

interposing a diverter valve along the tube tire above and at a predetermined distance from the lower opening, the diverter valve having a opening of communication with a liquid external medium wherein a submerged portion of the pneumatic tube located, and closed and open positions in which the upper opening of the pneumatic tube communicates respectively with the bottom opening of the tube pneumatic and the communication opening of the valve of DETOUR;
connect the diverter valve to the control circuit;
and configure the control circuit for:
order the diverter valve according to preset instructions;
check a sensor calibration coefficient of pressure as a function of pressure measurements obtained from the pressure sensor when the diverter valve is alternately in the closed position and in the position open and depending on the distance between the opening bottom of the pneumatic tube and the opening of diversion valve communication; and generate the level data according to the calibration coefficient.

14. The method according to claim 13, comprising more:
insert an additional diverter valve between the pressure sensor and the upper opening of the tube pneumatic, the additional diverter valve having a opening of communication with an external environment atmosphere in which an emerged part of the tube pneumatic is located, and closed and open positions in which the pressure sensor communicates respectively with the upper opening of the pneumatic tube and the diversion valve communication opening additional;
connect the additional diverter valve to the circuit control; and configure the control circuit for:
order the additional diverter valve by based on preset setpoints;
check a sensor drift factor of pressure based on the pressure measurements obtained from the pressure sensor when the diverter valve additional is alternately in the closed position and in the open position; and generate the level data according to the drift factor.

15. The method according to claim 14, comprising more:
store the level data in a memory of the control circuit.

16. The method according to claim 14, wherein the control circuit performs a level measurement by proceeding successively by:
adjustment of the additional diverter valve between the pressure sensor and the upper opening of the tube tire in the open position while the valve deviation along the pneumatic tube is in the closed position;
a determination of the drift factor of the sensor of pressure as a function of a measurement obtained from the sensor of pressure;
adjustment of the additional diverter valve between the pressure sensor and the upper opening of the tube pneumatic in closed position;

putting the gas generator into operation for combat liquid pressure in the pneumatic tube until an equilibrium pressure is obtained at the opening bottom of the pneumatic tube;
a processing of a first measurement obtained from the sensor of pressure corresponding to a pressure reading at the lower opening of the pneumatic tube;
a diverter valve adjustment along the tube pneumatic in the open position;
a processing of a second measurement obtained from the sensor of pressure corresponding to a pressure reading at the diversion valve communication opening along pneumatic tube;
a diverter valve adjustment along the tube pneumatic again in closed position;
a determination of the calibration coefficient by function of a difference between the first and second measures; and a generation of level data from the measurements of pressure according to the calibration coefficient and the drift factor.