EP1769289B1 - Procede et dispositif de mesure numerique de haute precision d'un signal analogique - Google Patents

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EP1769289B1
EP1769289B1 EP05769608A EP05769608A EP1769289B1 EP 1769289 B1 EP1769289 B1 EP 1769289B1 EP 05769608 A EP05769608 A EP 05769608A EP 05769608 A EP05769608 A EP 05769608A EP 1769289 B1 EP1769289 B1 EP 1769289B1
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EP
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signal
sub
capacitor
measuring
clock pulse
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Sensus Spectrum LLC
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M&FC Holding LLC
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    • G04—HOROLOGY
    • G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F10/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F10/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
    • G04F10/04—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means by counting pulses or half-cycles of an ac

Definitions

  • the circuit includes an integration capacitor C, which is charged by a constant current source 16 with the constant current I K , as soon as a switch 17 is closed.
  • the switch 17 is controlled by a gate 15, which starts the charging of the capacitor C with the switching signal from the counter 5 and stops with the next edge of the output signal f E of the comparator 14. This means that at the beginning of the charging time T 2, the switch 17 is closed and reopened at the end of the charging time T 2 .

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Claims (8)

  1. Procédé de mesure numérique de haute précision du temps de parcours d'un signal ultrasonore (US1) à travers un fluide, comprenant au moins les étapes de procédé suivantes :
    - génération d'un signal d'horloge (fT),
    - envoi du signal ultrasonore (US1) sur un parcours de mesure (11) entre un transducteur d'émission (10) et un transducteur de réception (12),
    - détection ou acquisition du signal ultrasonore sous la forme d'un signal analogique (US2),
    - génération d'un signal de sortie (fE) dès que le signal analogique dépasse une valeur de référence (Uref),
    caractérisé en ce que :
    - une fréquence de mesure (fM) est générée à partir du signal d'horloge (fT) par division avec le quotient 2n(n = 1, 2, 3...),
    - le signal ultrasonore (US1) est dérivé de la fréquence de mesure (fM),
    - dans une première étape de calibrage :
    - le condensateur (C) est chargé avec un courant constant (IK) pendant une période complète du signal d'horloge (fT), puis
    - la tension de charge du condensateur (C) est détectée ou jaugée et maintenue, puis
    - la tension de charge du condensateur (C) est convertie en un chiffre de comparaison numérique,
    - dans une étape de mesure suivante :
    - à partir d'un envoi du signal ultrasonore (US), on attend pendant une première durée (T1) qui correspond à un multiple entier (m) de la période du signal d'horloge (fT), puis
    - de la fin de la première durée (T1) à la survenue d'un flanc déterminé, de préférence du flanc immédiatement consécutif, du signal de sortie (fE), le condensateur (C) est chargé avec le courant constant (IK), puis
    - la tension de charge du condensateur (C) est détectée ou jaugée et maintenue, puis
    - la tension de charge du condensateur (C) est convertie en un chiffre de mesure numérique,
    - une deuxième durée (T2) est calculée comme fraction d'une période de la fréquence de mesure (fM) par division du chiffre de mesure numérique par le chiffre de comparaison numérique
    - et le temps de parcours d'un signal ultrasonore est déterminé à partir de la première durée (T1) et de la deuxième durée (T2).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
    - la grandeur mesurée est déterminée à partir de la somme T1 + T2.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que :
    - la grandeur mesurée est déterminée à partir de la différence T1- T2.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
    - pour maintenir la tension de charge du condensateur (C), on utilise un circuit échantillonneur-bloqueur (6).
  5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que :
    - pour convertir la tension du condensateur en un chiffre numérique, on utilise un convertisseur A/N (7).
  6. Procédé selon une des revendications 1 à 5 pour mesurer le temps de parcours d'un signal ultrasonore à travers un fluide, caractérisé en ce que :
    - le signal analogique (US2) est comparé avec la tension de référence (Uref) dans un comparateur (14).
  7. Circuit pour la mesure numérique de haute précision du temps de parcours d'un signal ultrasonore (US) à travers un fluide, comprenant au moins
    - un transducteur d'émission (10),
    - un parcours de mesure ultrasonore (11),
    - un transducteur de réception (12) pour générer un signal analogique (US2),
    - un générateur d'horloge (2) pour générer un signal d'horloge (fT),
    - une tension de référence (Uref),
    - un comparateur (14) pour générer un signal de sortie (fE) par comparaison du signal analogique (US2) avec la tension de référence (Uref),
    - un condensateur (C),
    - un dispositif (16, 17) pour charger le condensateur (C),
    - un dispositif (18) pour décharger le condensateur (C),
    - un dispositif (6, 7) pour mesurer la tension du condensateur,
    - et une logique de calcul et de commande (1)
    caractérisé par :
    - un diviseur de fréquence (3) qui génère à partir du signal d'horloge (fT) une fréquence de mesure (fM) et le signal ultrasonore (US),
    - un compteur (5) qui, à partir d'un envoi du signal ultrasonore (US), génère une première durée (T1) qui correspond à un multiple entier (m) de la période du signal d'horloge (fT) et génère un signal de commande à la fin de la première durée (T1),
    - une source de courant constant (16),
    - une porte (15) qui
    - dans une première étape de calibrage : connecte la source de courant constant (16) au condensateur (C) pendant une période complète du signal d'horloge (fT) et charge celui-ci avec un courant constant (Ik), et
    - dans une étape de mesure suivante :
    connecte la source de courant constant (16) avec le signal de commande du compteur (5) au condensateur (C) et ensuite
    déconnecte la source de courant constant (16) du condensateur (C) à la survenue d'un flanc déterminé, de préférence du flanc immédiatement consécutif, du signal de sortie (fE) sur le comparateur (14),
    - le dispositif (6, 7) pour mesurer la tension du condensateur, composé :
    - d'un circuit échantillonneur-bloqueur (6) pour détecter et maintenir la tension de charge du condensateur,
    - et d'un convertisseur analogique/numérique (7) qui convertit la tension de charge du condensateur maintenue soit, dans l'étape de calibrage, en un chiffre de comparaison numérique, soit, dans l'étape de mesure, en un chiffre de mesure numérique,
    - la logique de calcul et de commande (1) calcule :
    - une deuxième durée (T2) comme fraction d'une période du signal d'horloge (fT) par division du chiffre de mesure numérique par le chiffre de comparaison numérique,
    - et le temps de parcours du signal ultrasonore à partir de la première durée (T1) et de la deuxième durée (T2).
  8. Circuit selon la revendication 7, comprenant de plus selon l'invention :
    - un commutateur (13) qui met en circuit alternativement les transducteurs ultrasonores (10, 12) comme transducteur d'émission et transducteur de réception.
EP05769608A 2004-07-21 2005-07-12 Procede et dispositif de mesure numerique de haute precision d'un signal analogique Not-in-force EP1769289B1 (fr)

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