FR2488406A1 - Procede et instrument de mesure de corrosion a compensation de temperature secondaire - Google Patents

Abstract

L'INVENTION COMPREND UNE SONDE DE MESURE DE CORROSION DU TYPE A RESISTANCE ELECTRIQUE COMPORTANT UN ELEMENT TEMOIN EXPOSE A UN MILIEU CORROSIF ET UN ELEMENT DE REFERENCE PROTEGE VIS-A-VIS DE CE MILIEU. UN CIRCUIT ELECTRIQUE EST CONNECTE AUX ELEMENTS AFIN DE MESURER LE RAPPORT DE LEURS RESISTANCES 80, 82. ON OBTIENT AINSI UN SIGNAL DE CORROSION PRESENTANT UNE CORRECTION DE TEMPERATURE AU PREMIER ORDRE. ON ASSURE UNE COMPENSATION DE TEMPERATURE SECONDAIRE RELATIVEMENT AUX VARIATIONS DYNAMIQUES DE LA TEMPERATURE DU MILIEU CORROSIF EN MESURANT, AU MOYEN DE THERMOCOUPLES R, T, LES TEMPERATURES DES ELEMENTS TEMOIN ET DE REFERENCE ET EN COMBINANT LE SIGNAL DE CORROSION 110 AVEC LE SIGNAL 112 RESULTANT DE LA MESURE DIRECTE DE LA DIFFERENCE DES TEMPERATURES DES ELEMENTS.

Description

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La présente invention concerne la mesure des caracté-

ristiques de corrosion d'un fluide et, plus particulièrement, elle concerne un procédé et un instrument permettant d'effectuer cette

mesure avec une compensation de température améliorée.

Un procédé courant pour mesurer en continu une caractéristique de corrosion consiste à faire appel à des mesures de résistance d'un élément témoin métallique pouvant être corrodé afin d'indiquer, par une variation de la résistance, la quantité

de métal qui a été perdue par corrosion en un certain laps de temps.

Un instrument largement utilisé pour cette mesure est une sonde fabriquée par la société Rohrback Corporation sous l'appellation "Corrosometer". Une telle sonde utilise un élément témoin métallique tubulaire portant un élément de référence interne constitué du même

matériau que l'élément témoin. L'intérieur de l'élément témoin tubu-

laire est rempli d'un composé conducteur de la chaleur et non con-

ducteur de l'électricité. On fait passer un courant alternatif dans les éléments et on mesure la résistance électrique de chacun d'eux pendant ou après l'immersion de la sonde dans un milieu dont on veut étudier les aptitudes corrosives. Puisque la résistance varie en fonction de la quantité de métal contenue dans l'élément témoin> la mesure de la résistance de l'élément témoin constitue une indication de la corrosion. Toutefois, puisque la résistance du métal varie également avec la température, il est prévu un élément de référence, constitué du même matériau que l'élément témoin et présentant la même caractéristique de résistance vis-à-vis de la température. Ainsi, les variations de la résistance de l'élément témoin qui sont dues aux variations à long terme, relativement lentes, de la température peuvent être éliminées par comparaison des résistances de l'élément

témoin et de l'élément de référence.

Le type de compensation de température qui vient d'être décrit n'est utile que pour une variation relativement lente ou une fluctuation à long terme de la température. Des fluctuations dynamiques, ou à court terme, rapides de la température provoquent des erreurs temporaires mais importantes dans le signal de corrosion obtenu dans les conditions offertes par la compensation à long terme selon la technique antérieure. Ceci est dû au moins en partie au fait que l'élément de référence, qui est fait du même matériau que l'élément témoin et est placé près de celui- ci, doit néanmoins être protégé du milieu corrosif pour éviter la corrosion. En outre, le composé électriquement non conducteur qui est couramment employé, même s'il est un conducteur thermique convenable, possède une résis- tance thermique supérieure à celle du métal dont est fait l'élément témoin. La chaleur du milieu externe se transmet à l'élément de

référence protégé en grande partie à travers ce composé électrique-

ment isolant. Par conséquent, une rapide élévation de la température du milieu dans lequel la sonde est immergée amène une augmentation plus rapide de la température de l'élément témoin que de celle de

l'élément de référence. En cas de variations rapides de la tempéra-

ture du milieu, les variations de température de l'élément de réfé-

rence protégé retardent sur les variations de température de l'élé-

ment témoin non protégé. On obtient ainsi une lecture erronée du fait de la réaction retardée de l'élément de référence vis-à-vis de la température, jusqu'au moment o les températures des deux

éléments se sont égalisées.

Alors que l'erreur due à une variation rapide de la température peut ne s'étendre que sur une durée relativement brève, si les variations de température se produisent fréquemment, l'erreur de la lecture de corrosion se produit de la même manière

fréquemment. Cette erreur due aux fluctuations rapides de la tem-

pérature est un problème qui se pose lorsqu'on tente de mesurer la caractéristique de corrosion dans un système o la température n'est pas maintenue constante, ce problème prenant une importance d'autant plus grande que l'amplitude et la vitesse des fluctuations

de température du milieu fluide sont grandes.

Ainsi, l'invention a pour objet de proposer un

procédé et un instrument de mesure de corrosion permettant d'éli-

miner ou de réduire sensiblement les inconvénients résultant de

ce problème.

En ce qui concerne la mise en oeuvre des principes de l'invention et selon un mode de réalisation préférée de celle-ci,

on effectue une compensation de température pour une mesure de cor-

rosion du type résultant de la mesure des résistances d'un élément témoin exposé à un milieu corrosif et d'un élément de référence protégé du milieu corrosif, puis on combine les résistances mesurées

de manière à obtenir une compensation de température au premier ordre.

On réalise une compensation de température secondaire en détectant les températures de l'élément témoin et de l'élément de référence et en utilisant la différence entre les températures ainsi détectées pour effectuer une compensation sur le signal de corrosion. Selon une caractéristique de l'invention, la différence des températures

de l'élément témoin et de l'élément de référence est mesurée directe-

ment au moyen de thermocouples utilisant les mêmes câbles conducteurs

électriques que ceux utilisés pour la mesure de la résistance élec-

trique.

La description suivante, conçue à titre d'illustration

de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses -

caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi ledquels: - la figure 1 montre la structure particulière d'une sonde de mesure de corrosion pouvant être utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 est une représentation simplifiée de

la sonde de la figure 1, montrant certains fils de connexion élec-

trique; - la figure 3 illustre certaines variations de la

température et du signal électrique, afin de faciliter la compréhen-

sion des principes de l'invention; - la figure 4 représente un type de circuit électrique assurant une compensation de température secondaire; la figure 5 est une représentation simplifiée d'une

sonde de corrosion du type fil, dans laquelle les conducteurs élec-

triques peuvent servir à mesurer à la fois la résistance électrique et la température; - la figure 6 représente un circuit analogue à celui de la figure 4, pour les conducteurs électriques à double fonction de la sonde de la figure 5; et - la figure 7 représente une sonde de structure

simplifiée.

Sur la figure 1, est représentée une sonde de cor-

rosion tubulaire du type "Corrosometer" fabriqué par la société Rohrback Corporation. Dans cette sonde, l'élément témoin est un manchon extérieur mince. 10 dont l'extrémité extérieure est fermée par un disque 12 fixé à demeure auquel est également fixé un élément interne ou de référence 14 constitué du même matériau que le manchon externe, ce matériau pouvant être de l'acier doux par exemple. Les deux éléments sont électriquement et matériellement reliés par le disque 12, et le manchon est rempli d'un composé électriquement

isolant, mais thermiquement conducteur, tel que la "colle de Sauerei-

sen". Alors que ce composé est thermiquement conducteur, il est néanmoins loin d'avoir une conductivité thermique aussi faible que

le métal dont sont faits l'élément témoin et l'élément de référence.

L'ensemble tubulaire des éléments témoin et de réfé-

rence est monté à demeure sur un corps de sonde 16, à l'intérieur duquel il se trouve partiellement, ce corps possédant un raccord formé d'une tête 18 de réception d'outil et d'un prolongement fileté 20 conçu pour être reçu par vissage dans un raccord fileté femelle 22 approprié formé dans une paroi 24 qui retient un liquide corrosif dont on veut mesurer les aptitudes corrosives. Le corps

de sonde possède une section tubulaire fixe de connexion 28 se ter-

minant en un connecteur électrique 30 auquel aboutissent les dif-

férents fils (décrits ci-après) qui sont connectés aux éléments de la sonde et se prolongent dans l'ensemble tubulaire de la sonde et

le corps de sonde en vue de leur raccordement, au niveau du con-

necteur 30, à un câble (non représenté sur la figure 1) qui conduit

à un circuit électrique décrit ci-après.

Sont schématiquement illustrées sur la figure 2 des parties de l'ensemble de sonde de la figure 1, qui montrent les divers conducteurs électriques, tous formés en un matériau conducteur

plastique du type couramment utilisé dans les instruments de ce type.

Les fils conducteurs 32 et 34 sont respectivement connectés aux

extrémités internes de l'élément témoin 10 et de l'élément de réfé-

rence 14 et se prolongent jusqu'aux bornes A et F du connecteur 30, o ils sont connectés via un câble (non représenté) à une source de courant alternatif. Ainsi, du courant alternatif est délivré par l'intermédiaire des fils électriques 32 et 34 de manière à circuler dans l'élément témoin, dans le disque 12 électriquement conducteur

et dans l'élément de référence 14. La résistance électrique de l'élé-

ment témoin est mesurée par l'intermédiaire de fils conducteurs 36

et 38 qui sont respectivement connectés au corps de sonde 16 au voi-

sinage de l'extrémité interne de l'élément témoin 10 et à la surface interne du disque terminal 12, et qui aboutissent aux bornes B et C du connecteur 30. La résistance électrique de l'élément de référence 14 est mesurée par l'intermédiaire de fils 40 et 38, le fil 40 étant

connecté au voisinage de l'extrémité intérieure de l'élément de réfé-

rence à la borne D du connecteur.

Dans la version classique de la sonde, pour obtenir

un signal de mesure de corrosion, on compare la résistance de l'élé-

ment témoin, entre les bornes B et C, et la résistance de l'élément de référence, entre les bornes D et C. Cette comparaison s'effectue de manière classique dans un circuit (par exemple -dans un pont de

Wheatstone ordinaire) qui calcule le rapport des deux résistances.

La résistance de l'élément témoin et de l'élément de référence varie à la fois avec la température et avec la corrosion. Ainsi, le rapport de la résistance de l'élément de référence à celle de l'élément témoin fournit un signal de corrosion qui est compensé en ce qui concerne la composante de résistance mesurée de l'élément témoin, cette composant étant influencée par la température. Puisque l'élément de référence se trouve au proche voisinage de l'élément témoin, il est soumis à une température proche de celle de l'élément témoin et, par conséquent, la résistance de l'élément de référence fournit une compensation de résistance pour les variations de la température relativement lentes. Néanmoins, puisque l'élément de référence est protégé du milieu corrosif, qui est en contact direct avec la surface extérieure de l'élément témoin tubulaire 10, une variation rapide

de la température du milieu entraîne une variation rapide de la tem-

pérature de l'élément témoin, mais la variation de température de

référence retarde sur la variation de l'élément témoin.

Une forme simplifiée de cette variation retardée est illustrée sur la partie (a)de la figure 3, o la courbe 50 représente

une augmentation brutale théorique de la température du milieu liquide-

dans lequel la sonde est immergée. Par suite de cette variation brusque de la température, la température de l'élément témoin 10 extérieure augmente rapidement, comme cela est indiqué par la courbe 52 et, selon un exemple, elle peut sensiblement atteindre le niveau

d'accroissement 54 de la température du milieu en moins d'une minute.

D'autre part, l'élément de référence 14 répond plus lentement à l'augmentation de la température extérieure, et sa température suit la courbe 56, et on constate qu'il faut, dans cet exemple d'école, de 3 à 4 minutes pour qu'elle atteigne sensiblement la nouvelle

température indiquée en 54.

Ainsi que cela sera décrit plus en détail ci-après, la température de l'élément de référence peut être décalée par rapport à celle de l'élément témoin en raison d'un gradient thermique statique existant entre les deux éléments dans certaines conditions. Ainsi, la température de l'élément de référence, dans des conditions statiques de température du milieu, peut être légèrement décalée par rapport à celle de l'élément témoin. Dans ce cas, la variation brusque de

la température du milieu, indiquée par la courbe 50, accroit tempo-

rairement ce décalage. La température de l'élément de référence varie alors lentement jusqu'à ce que-le décalage initial (statique) (non représenté sur la figure 3) ait été retrouvé, mais ne se trouve

pas égal à la température de l'élément témoin.

Puisque le circuit électrique fournit un signal de corrosion en fonction du rapport entre les résistances mesurées de

l'élément témoin et de l'élément de référence et puisque les résis-

tances électriques sont reliées aux températures des éléments, le signal de sortie de la sonde de la technique antérieure suit la courbe 58 présentée sur la partie (b) de la figure 3. La courbe 58 peut être définie comme représentant la quantité K(T - T) o K est t r une constante, Tt est la température de l'élément témoin et Tr est la température de l'élément de référence. Au fur et à mesure que la température de l'élément de référence s'approche de la température de l'élément témoin, la courbe de différence 58 diminue et revient à son niveau antérieur, indiqué en 60, qui correspond à une différence rendant compte plus exactement de la corrosion réelle de l'élément témoin. Selon une caractéristique de l'invention, on mesure la différence de température à court terme instantée ou réelle entre les éléments témoin et de référence. Le signal représentant cette différence de température, après étalonnage approprié, se présente sous la forme idéale de la courbe 62 de la partie (c) de la figure 3, et peut être représentée par Kî(Tt - Tr) o K est une constante r

d'étalonnage de la différence de température du signal de compensa-

tion de température secondaire. Le fait de soustraire le signal représenté par la courbe 62 de différence de température du signal

de sortie de corrosion représenté par la courbe 58 élimine la com-

posante du signal de corrosion qui est due à l'augmentation brusque de la température (courbe 50) et produit un signal de corrosion de sortie indiqué en 64 sur la partie (d) de la figure 3. Le signal de

la partie (d) de la figure 3 contient les compensations de tempéra-

ture primaire aussi bien que secondaire et est donc exempt des va-

riations dues aux fluctuations rapides de la température.

Dans le montage de la figure 2, on voit que la mesure de la température de chacun des éléments de référence et témoin est

effectué au moyen d'un premier fil de thermocouple 66 soudé à l'élé-

ment de référence 14 de manière à-former une première jonction de thermocouple 70, et par un deuxième fil de thermocouple 68 soudé au disque antérieur 12 de manière à former une deuxième jonction de thermocouple 72. Les fils de thermocouple sont respectivement

connectés à une première et une deuxième borne de mesure de tempéra-

ture, soit R et T, du connecteur 30 de la sonde. Les fils 66 et 68 sont faits d'un matériau tel que le "Constantan" par exemple, qui est différent du matériau des éléments de la sonde du point de vue

thermoélectrique. Ainsi, une différence de potentiel produite thermo-

électriquement entre les bornes R et T constitue une différence de température entre les jonctions 70 et 72. Par conséquent, on obtient une mesure des températures des éléments de référence et témoin

au niveau des jonctions de thermocouple. La tension produite thermo-

électriquement entre les bornes R et T est une mesure directe de la différence de température existant entre les éléments témoin et

de référence.

A titre d'exemple, un circuit adapté à la sonde des

figures l et 2 est présenté en relation avec la figure 4, o l'élé-

ment résistant 80 représente la résistance offerte par l'élément témoin entre les bornes B et C du connecteur de la sonde, l'élément

résistant 82 représente la résistance électrique offerte par l'élé-

ment de référence entre les bornes C et D, et les éléments résis-

tants 84 et 86 représentent les résistances offertes par les parties restantes des éléments de la sonde entre les points auquel le signal d'excitation du générateur 88 de courant alternatif est appliqué. Le signal existant entre les bornes de résistance 80 est envoyé dans une voie d'élément témoin comportant un amplificateur opérationnel 90 qui possède une entrée d'inversion, indiquée par

le signe "-", à laquelle la borne B est connectée par l'intermé-

diaire d'un condensateur 92 et d'une résistance 94, et possède une entrée de non-inversion indiquée par le signe '"Y, qui est mise à la terre par l'intermédiaire d'une résistance 96 et est connectée à la borne C par l'intermédiaire d'une résistance 98. Le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 97 envoyé à un démodulateur 100 sensible à la phase, qui est rapporté au générateur 88, de sorte que

l'on obtient à sa sortie un signal de tension continue dont l'ampli-

tude varie avec l'amplitude du signal de tension alternative existant

aux bornes de la résistance 80j c'est-à-dire de l'élément témoin 10.

Ce signal de tension continue est représentatif de la valeur de

résistance de l'élément témoin.

Une voie d'élément de référence comporte un amplifi-

cateur opérationnel 104 recevant respectivement, à son entrée d'inversion et à son entrée de non-inversion, des signaux venant des bornes D et C du connecteur de la sonde. La voie de l'élément de référence est identique à celle de l'élément témoin et comporte également un démodulateur 106 sensible à la phase qui produit en sortie une tension continue dont l'amplitude est proportionnelle à l'amplitude du signal de tension alternative existant aux bornes

de la résistance 82, c'est-à-dire de l'élément de référence 14.

Cette tension de sortie continue est représentative de la valeur de

résistance de l'élément de référence.

Les signaux de sortie des démodulateurs 100 et 106 sont envoyés à un circuit 108 de calcul de rapport (qui peut être un circuit classique), lequel combine ses deux signaux d'entrée de manière à produire à sa sortie 110 un signal de corrosion ayant

subi une compensation de température primaire classique. Jusqu'à ce-

point, le circuit décrit constitue une version simplifiée du cir-

cuit d'une sonde bien connue disponible dans le commerce, qui pro-

duit un signal de corrosion à compensation pour les effets lents ou sensiblement statiques de la température du milieu sur le signal de sortie. Toutefois, comme cela a été indiqué ci-dessus, le signal de corrosion porté par le fil conducteur 110 comporte des erreurs

dues aux variations à court terme ou rapides de la température.

Un signal de compensation de température secondaire est délivré sur une ligne 112 et est combiné par différence avec

le signal de corrosion porté par la ligne 110 (c'est-à-dire sous-

trait de ce signal) dans un amplificateur opérationnel 114 de manière à produire à la sortie 116 de l'amplificateur le signal de mesure de corrosion voulu. Ce signal est corrigé, comme dans les dispositifs

de la technique antérieure, en ce qui concerne les variations sta-

tiques ou lentes de la température du milieu et est également corrigé

en ce qui concerne les fluctuations rapides à court terme de la tem-

pérature. Pour obtenir le signal de compensation de température secondaire circulant sur la ligne 112, on connecte respectivement des fils de cuivre 120 et 122 aux bornes R et T, (le connecteur 30 de la sonde constituant une jonction froide, ou jonction isotherme,

entre les fils de "Constantan" et le cuivre) et aux entrées res-

pectives d'un amplificateur opérationnel un courant continu 130 doté de filtres 130 et 133 d'atténuation des signaux de courant

alternatif, de sorte qu'il est produit, à la sortie 134 d'amplifi-

cateur, un signal de courant continu représentant la différence de température entre les éléments témoin et de référence. Ainsi, le

signal de tension alternative induit par le courant venant du géné-

rateur et passant dans la résistance 82 est sensiblement éliminé de la mesure de compensation secondaire, Le signal de différence de température empruntant la ligne 134 est étalonné au moyen d'un potentiomètre variable 136 et, au niveau du bras du curseur de ce potentiomètre, est prélevé le signal de compensation de température secondaire, via la ligne 112, ce signal étant soustrait du signal

de corrosion fournit par la ligne 110.

On ajuste le potentiomètre 136 pour étalonner l'ins-

trument. On l'ajuste de manière à faire varier l'amplitude du signal de compensation de température secondaire empruntant la ligne 112

jusqu'à ce que le signal de corrosion corrigé de la ligne 116 pré-

sente la variation la plus petite possible lorsque se produit une

variation rapide de température.

Le procédé et l'appareil décrit permettent d'effectuer une compensation, non seulement en ce qui concerne la différence de température des éléments témoin et de référence qui est due au retard de réponse de l'élément protégé vis-à-vis d'une variation rapide de la température, mais ils compensent également de façon inhérente une différence statique de température entre les éléments, ainsi que cela a été mentionné ci- dessus. Ce décalage statique des températures peut être dû au positionnement matériel de l'élément protégé en un point plus écarté du milieu liquide chaud qui est mesuré, ce point

étant par ailleurs placé plus près de la paroi plus froide du réser-

voir ou du milieu extérieur. En d'autres termes, il peut exister un gradient de chaleur entre l'élément témoin (immergé dans le milieu faisant l'objet de la mesure) et l'élément de référence (plus près

du milieu extérieur au réservoir dans lequel la sonde est immergée).

De plus, ce décalage de température peut varier avec les variations de la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du récipient contenant le fluide à étudier. L'invention permet d'obtenir une compensation pour ce décalage de température et pour les différences de température de l'élément témoin et de l'élément

de référence qui sont dues à d'autres facteurs.

Sur la figure 5, est illustrée une forme modifiée de sonde de corrosion, généralement appelée sonde du type fil, dans laquelle un corps de sonde 140 est hermétiquement fermé à son extrémité par un mince disque de fermeture électriquement-isolant 142, à travers lequel passe un fil 146 en forme générale de U possédant

une partie 146 servant d'élément témoin, qui est placée sensible-

ment à l'extérieur du corps de la sonde, et une partie solidaire 148 servant d'élément de référence qui est placée à l'intérieur du corps de sonde. Le corps est rempli d'un composé électriquement isolant et thermiquement conducteur, et un signal alternatif

d'excitation est délivré, via des bornes A et F et des fils con-

ducteurs de raccordement 150 et 151 à des connexions se trouvant aux extrémités opposées du fil de sonde 144. On mesure la résistance de la partie élément témoin 146 entre des bornes B et C1 de connexion de sonde connectées par des fils conducteurs de raccordement 154 et 156 au fil de sonde 144 respectivement aux deux branches du fil 144 au voisinage du disque de fermeture 142. On mesure la résistance de la partie élément de référence du fil de sonde 144 au niveau de bornes D1 et C1 de connexion de sonde par l'intermédiaire de fils conducteurs de raccordement 158 et 156, le fil de raccordement 158 étant connecté à la partie terminale la plus interne de la partie

protégée 148 du fil de sonde.

Dans ce mode de réalisation, la compensation de

température secondaire s'effectue au moyen des mêmes fils de rac-

cordement 156 et 158 et des mêmes bornes C1 et D1 que ceux qui

servent à la mesure de la résistance de l'élément de référence.

Ceci est rendu possible par le fait que les fils de raccordement 156

et 158 sont faits d'un matériau qui est thermoélectriquement diffé-

rent du métal de l'élément de la sonde, la mesure de la tension s'ef-

fectuant entre les deux fils de raccordement. Les fils-de raccorde-

ment 156 et 158 peuvent être faits en un matériau tel que le "Cons-

tantan" par exemple. Ainsi, la jonction effectuée au point 160, o le fil 156 en Constantan est soudé à la partie protégée 148 du fil de sonde, de même que la jonction effectuée au point 162, o le fil de raccordement 158 en Constantan est soudé à la partie 148, sont des jonctions thermoélectriques formant un thermocouple aux points 160 et 162. Par conséquent, la différence de température entre les points 160 et 162 apparaissent sous forme d'une tension continue entre les bornes C1 et D1 (la mesure de résistance à ces mêmes bornes

étant fournie par le signal alternatif modulé par la résistance).

Ainsi, les fils de raccordement 156 et 158 sont utilisés à la fois pour la mesure de la résistance primaire de l'élément de référence (en conjonction avec la mesure de la résistance de l'élément témoin) et pour la mesure de température dont la différence de température

entre l'élément de référence et l'élément témoin.

L'une des jonctions thermoélectriques, la jonc-

tion 162, est placée à la partie la plus interne de la partie 148 du fil de sonde servant d'élément de référence, c'est-à-dire en un point o la température de cet élément est affectée de la manière la plus lente par les variations de température du milieu. L'autre jonction de thermocouple, la jonction 160, est disposéeau voisinage immédiat de l'extérieur du corps de sonde 140 et, de fait, mesure directement la

température de la partie élément témoin du fil de sonde 144.

On peut mesurer directement la température de l'élé-

ment témoin, par exemple en plaçant un thermocouple, une jonction de thermocouple, une thermistance, ou tout autre dispositif de mesure de température, sur l'élément témoin, ou bien on peut effectuer cette

mesure en plaçant le dispositif de détection de température sur quel-

que autre partie de la sonde, ou au voisinage de cette partie, afin de mesurer la température du milieu fluide ou d'une partie extérieure de la sonde en contact avec le milieu, au voisinage de l'élément témoin. Avec l'agencement présenté sur la figure 5, il n'est pas nécessaire, pour effectuer la compensation de température secon-

daire, de faire appel à des fils de raccordement supplémentaires et

à des variantes du connecteur de sonde pour obtenir des fils de rac-

cordement de thermocouple supplémentaires. On comprend qu'il est pos-

sible d'utiliser dans la sonde des figures 1 et 2, de manière à ainsi

simplifier leur structure, les fils de raccordement en matériau ther-

moélectrique à double fonction qui sont employés dans la sonde de la

figure 5.

Un circuit électrique donné à titre d'exemple pour

être utilisé avec la sonde de la figure 5 est illustré sur la fi-

gure 6. Il présente par une ligne en trait mixte la jonction 164 de connexion de la sonde. On voit que les bornes AI, Bl, C1, D1 et F1 sont respectivement connectées aux fils de raccordement 150, 154,

156, 158 et 152. Il faut comprendre que tous les fils de raccorde-

ment, qui ne sont pas indiqués comme étant faits d'un matériau thermo-

électriquement différent, sont constitués d'un matériau de conduction électrique classique et ne doivent pas (bien qu'ils puissent l'être) être faits d'un matériau thermoélectriquement différent de celui de l'élément témoin et de l'élément de référence. Ainsi que cela a été

indiqué pour le mode de réalisation décrit ci-dessus, un généra-

teur 166 de courant alternatif est connecté aux bornes A et F1 en

vue de la mesure du rapport des résistances des éléments de la sonde.

La résistance de l'élément témoin, qui correspond, comme cela a été indiqué, au signal pris entre les bornes B1 et Cl. est mesurée, comme cela a été décrit ci-dessus, dans une voie d'élément témoin comportant un amplificateur opérationnel 168 à courant alternatif possédant un moyen de filtrage approprié à l'élimination du courant continu, le

signal correspondant étant ensuite délivré à un démodulateur 170 sen-

sible à la phase, rapporté au générateur 66 de courant alternatif, afin de fournir un signal de résistance d'élément témoin destiné à constituer le premier signal d'entrée d'un circuit 172 de calcul de rapport.

De la même manière, et ainsi que cela a été pré-

cédemment décrit, la résistance de la partie de la sonde constituant l'élément de référence apparaît sous forme d'un signal pris entre les bornes C1 et D1 du connecteur de la sonde, et ce signal est

délivré à une voie d'élément de référence comportant un amplifica-

teur opérationnel 174 à courant alternatif, possédant un circuit de filtrage approprié à l'élimination du courant continu, puis à un

démodulateur 176 sensible à la phase, également rapporté au généra-

teur 166 de courant alternatif, de manière à former la deuxième entrée du circuit 172 de calcul de rapport, le signal produit sur la ligne 180 par le circuit 172 de calcul de rapport constituant le signal de

corrosion à compensation de température primaire.

La jonction 164 de connexion de la sonde est la jonction isotherme, et des fils de raccordement en cuivre 182 et 184 sont connectés, à l'intérieur de cette jonction, aux bornes Cl et D auxquelles sont connectés les fils de raccordement 156 et 158 en

Constantan qui sont thermoélectriquement différents. Le signal pro-

duit thermoélectriquement sur les fils de raccordement 182 et 184 représente la différence de température directement mesurée entre

les éléments témoin et de référence.

Le signal de différence de température transporté par les fils 182 et 184 est un signal de courant continu, et les tensions portées par ces fils sont respectivement appliquées à

l'entrée d'inversion et à l'entrée de non-inversion d'un amplifica-

teur opérationnel 186 à courant continu qui mesure la différence de tension entre les fils. L'amplificateur 186 possède des circuits de filtrage 188 et 189 d'atténuation de courant alternatif, de sorte qu'il produit à sa sortie 190 un signal de courant continu représen- tant la différence de température directement mesurée entre les éléments témoin et de référence. Un étalonnage,ou réglage de gain, approprié est effectué au moyen d'un potentiomètre 192, qui délivre un signal de référence de température à gain ajusté à une entrée d'un amplificateur de différence final 194. Ce dernier effectue la soustraction entre le signal de différence de température à gain ajusté et le signal de corrosion venant de la ligne 180 qui est appliqué à son autre entrée. Ainsi, un signal de corrosion corrigé,

présentant une compensation de température primaire et une compen-

sation de température secondaireapparaît à la sortie 196 de l'am-

plificateur de différence 194.

On voit que le fait de former les fils de raccorde-

ment 156 et 158 en un matériau thermoélectriquement différent du matériau des éléments témoin et deréférence de la sonde permet de faire effectuer deux fonctions à ces fils. La première fonction consiste en la mesure en courant alternatif de la résistance des éléments de la sonde. La deuxième fonction consiste en la mesure thermoélectrique de la différence des températures. Le signal de mesure de résistance en courant alternatif est traité à l'aide de

voies de signaux comportant des amplificateurs à courant alternatif.

dotés de circuits d'élimination de courant continu et des démodula-

teurs sensibles à la phase de manière que les amplitudes des signaux de résistance en courant alternatif soient extraites. Le signal de différence de température est d'autre part traité dans une voie en courant continu, de manière à permettre sa séparation aisée vis-à-vis des signaux de courant alternatif. Par conséquent, les deux signaux,

dont le premier est le signal de corrosion à compensation de tempé-

rature primaire, et le deuxième est le signal de température à com-

pensation de température secondaire, sont aisément combinés par

différence algébrique dans l'amplificateur final 194.

Avec les sondes de corrosion de la technique anté-

rieure utilisant un principe de mesure de résistance et un élément de référence visant à minimiser les effets de la température sur la

résistance mesurée, il était préférable, lorsqu'on utilisait un élé-

ment témoin tubulaire, de donner à l'élément de référence la forme d'une partie voisine du même tube dont l'élément témoin était fait (pour maintenir les coefficients résistance-température des deux éléments aussi proches que possible) et de monter cet élément de référence au voisinage immédiat et à l'intérieur de l'élément témoin, de la manière présentée sur la figure 2. Il était préférable de découper une section tubulaire unique en deux sections différentes, d'insérer l'une à l'intérieur de l'autre, puis de positionner et de relier à demeure avec soin les deux sections pour tenter d'obtenir que l'élément témoin et l'élément de référence subissent la même température, de manière à améliorer la compensation de température primaire. Grâce à la compensation de température secondaire décrite ci-dessus, on peut se libérer dans une certaine mesure des contraintes relatives à la précision de la compensation primaire puisque cette

diminution de précision est compensée par la compensation secondaire.

Par conséquent, il est possible-de faire appel à des techniques de fabrication différentes et à des structures-différentes pour former

une sonde ainsi rendue moins coûteuse, sans perte de précision glo-

bale. Ainsi, comme l'illustre la figure 7, l'élément de référence et l'élément témoin d'une sonde tubulaire peuvent comprendre une unique longueur solidaire de tube 200, fix 4 e à un obturateur terminal 202 d'un corps de sonde 204 de manière hermétique. L'élément

tubulaire 200 passe au travers de l'obturateur terminal 202 et com-

porte une partie 206 servant d'élément témoin à l'extérieur du corps de sonde 204 et une partie 210 servant d'élément de référence disposée

à l'intérieur du corps de sonde 204 et solidaire de la partie exter-

ne 206. Des fils de raccordement 220, 222, 224, 226 et 228 sont res-

pectivement connectés entre les bornes A2, B2> C2, D2 et F2 du con-

* necteur de la sonde et les points indiqués sur le tube 200 constituant les éléments témoin et de référence, à savoir au disque de fermeture

terminal 208 pour les fils de raccordement 220 et 222, à l'obtura-

teur 202 pour le fil 224, à une partie interne de l'élément 210 pour

le fil 226 et à une partie interne de l'élément 210 pour le fil 228.

Dans ce mode de réalisation, le fil 222 connecté à la borne B2 et le fil 226 connecté à la borne D2 sont des fils de thermocouple, à savoir sont faits d'un matériau thermoélectriquement différents, par exemple en Constantan comme cela a été indiqué ci-dessus. Le fil de Constantan 222 est connecté à l'élément témoin au niveau

du point 230 de manière à former une première jonction de thermo-

couple, et le fil de Constantan 226 est connecté à la partie proté-

gée la plus intérieure de la section 210 servant d'élément de réfé-

rence au niveau d'un point 232, de manière à former une deuxième jonction thermoélectrique avec l'acier dont est fait l'élément de sonde. Le corps de la sonde et le tube 200 sont remplis, ainsi que cela a été précédemment décrit, au moyen d'un composé électriquement isolant et thermiquement-conducteur, par exemple la colle de Sauereisen. Les connexions électriques des bornes A2, B2, C2, D2 et F2 sont les mêmes que celles décrites en relation avec le circuit de la figure 6 relativement aux bornes de la sonde de type fil de

la figure 5.

La sonde simplifiée de la figure 7 est plus facile, plus rapide et moins coûteuse à fabriquer et assure néanmoins, du fait de la compensation de température secondaire, une fidélité

accrue pour les mesures de corrosion.

Bien que l'on préfère présentement utiliser, pour la mesure de la différence de température, les fils de raccordement thermoélectriquement différents à double fonction qui ont été décrits

ci-dessus, on comprendra aisément qu'une mesure directe (ou indi-

recte) de la température de l'élément témoin et de celle de l'élément de référence, ou de la différence de ces températures, peut être effectuée ainsi que cela a été mentionné, par tout autre moyen approprié de mesure de température, par exemple des jonctions de thermocouple à double fil, des thermistances, ou des dispositifs à résistance distincts. Une mesure directe de la température instantanée de l'élément témoin et de l'élément de référence peut être effectuée

par une double mesure des résistances de l'élément témoin et de l'élé-

ment de référence, les deux mesures de résistance (celle relative à la compensation de température primaire et celle relative à la compensation de température secondaire) étant distinguées l'une de l'autre par l'emploi de techniques bien connues, telles que partage dans le temps ou emploi de fréquences d'excitation différentes. La compensation de température secondaire peut être réalisée par mesure

d'une différence de température ou par mesure de températures absolues.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima-

giner, à partir du procédé et du dispositif dont la description

vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas

du cadre de l'invention.

Claims (18)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Instrument de mesure de corrosion du type à résis-

tance électrique comportant un élément témoin (10; 146; 206) et un élément de référence (14; 148; 210> dans une sonde (140, 144; 200, 204) destiné à être placé dans un milieu dont on veut mesurer les caractéristiques de corrosion, et possédant des moyens (32, 34, 36,

38, 40, 90, 100, 104, 106, 108; 150, 152, 154, 156, 158, 168, 170,

174, 176, 172) qui fournissent un signal de corrosion représentant

la corrosion de l'élément témoin, ce signal comportant une compen-

sation de température primaire pour la température du milieu des éléments de la sonde, les éléments ayant des réponses thermiques différentes vis-àvis des fluctuations de température du milieu,

l'instrument étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen per-

mettant une compensation supplémentaire dudit signal vis-à-vis des fluctuations de la température du milieu, ce moyen comprenant:

un moyen (66, 68; 156, 158) qui mesure les tempéra-

tures desdits éléments et produit un signal à compensation de tem-

pérature secondaire représentatif de la température relative des éléments, et un moyen (130, 114; 186, 194) qui combine ledit signal de corrosion avec ledit signal à compensation de température secondaire afin de fournir un signal de sortie représentatif de la corrosion de l'élément témoin avec une compensation vis-à-vis

des fluctuations de température du milieu..

2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments ont des résistances électriques qui varient avec leur dimension et leur température, l'élément témoin étant destiné à être exposé audit milieu, l'élément de référence étant protégé du milieu, le moyen qui produit le signal de corrosion comprenant un moyen (108; 172) qui combine les signaux électriques indicatifs des résistances des éléments, le moyen qui produit un signal à compensation de température secondaire comprenant un moyen (66, 68; 156, 158) qui produit un premier et un deuxième signal de température indicatifs des températures respectives des éléments

témoin et de référence, et un moyen (114; 194) qui combine par dif-

férence lesdits signaux de température.

3. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen qui produit un signal à compensation de température secondaire comprend un moyen qui mesure directement la différence de température entre les éléments témoin et de référence et qui produit ledit signal secondaire en fonction de la différence mesurée.

4. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen qui produit un signal à compensation de température secondaire comprend un premier moyen capteur de température au niveau de l'élément témoin, un deuxième moyen capteur.de température au niveau de l'élément de référence, et un moyen qui répond au premier et au deuxième moyen capteur en produisant un signal indicatif de

la différence des températures mesurées.

5. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen qui mesure les températures et produit un signal à compensation de température secondaire comprend un premier fil de raccordement (68; 156) connecté à l'élément témoin et un deuxième fil de raccordement (66; 158) connecté à l'élément de référence, ces fils étant formés d'un matériau qui est thermoélectriquement différent du matériau desdits éléments, et un moyen (130; 186)

qui mesure la différence de tension entre lesdits fils de raccorde-

ment afin de produire ledit signal à compensation de température secondaire.

6. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen qui mesure les températures et produit un signal de compensation de température secondaire comporte une première (70; 160)

et une deuxième (72; 162) jonction thermoélectrique situées respecti-

vement sur l'élément témoin et l'élément de référence.

7. Sonde de corrosion caractérisée en ce qu'elle com-

prend: un élément émoin (10; 146; 206) destiné à être exposé à un milieu dont on veut mesurer les caractéristiques de corrosion, un élément de référence (14; 148; 210) monté au voisinage de l'élément de référence et protégé de la corrosion du milieu, un moyen (80, 82, 90, 100, 104, 106, 108; 168, 170, 174, 176, 172) sensible à la résistance électrique qui produit un signal de corrosion ayant une première compensation vis-à-vis de la température des éléments, un moyen (82, 130; 186) qui mesure la différence des températures des éléments témoin et de référence, et un moyen (114; 194) qui répond au moyen de mesure de différence de température en compensant le signal de corrosion vis-à-vis des différences de température des éléments témoin et de

référence.

8. Sonde selon la revendication 7, caractérisée en ce que le moyen sensible à la résistance électrique comprend un premier couple de fils électriques (154, 156) entre lesquels est connecté l'élément témoin, un deuxième couple de fils électriques (156, 158) entre lesquels est connecté l'élément de référence, un moyen (168, , 174, 176) qui répond aux signaux portés respectivement par le premier couple et le deuxième couple de fils en produisant des signaux de résistance témoin et de résistance de référence, et un moyen (172) qui combine lesdits signaux de résistance et produit un premier signal de corrosion, le moyen qui mesure la différence des températures comprenant un premier et un deuxième (156, 158) des fils desdits premier et deuxième couples, le premier et le deuxième

fils étant formés d'un matériau qui est thermoélectriquement dif-

férent des matériaux des éléments de la sonde de manière à former des jonctions thermoélectriques entre les éléments de la sonde et

les premier et deuxième fils.

9. Sonde selon la revendication 7, caractérisée en ce

que le moyen qui mesure la différence de température entre les élé-

ments témoin et de référence comprend un premier fil (156) connecté à l'élément témoin, et un deuxième fil (158) connecté à l'élément

de référence, les fils étant faits d'un matériau thermoélectrique-

ment différent du matériau des éléments témoin et de référence, et un moyen (186) qui mesure la différence de tension entre lesdits fils.

10. Sonde selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moyen sensible à la résistance qui produit un signal de

corrosion comporte l'un desdits premier et deuxième fils.

11. Sonde de corrosion comportant un élément témoin (146) et un élément de référence (148) ainsi qu'un moyen qui répond aux résistances électriques des éléments en produisant un signal de corrosion primaire présentant une compensation primaire vis-à-vis de la température, la sonde étant caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen qui assure une compensation de température supplémentaire au signal de corrosion, ce moyen comprenant: un premier et un deuxième dispositif (160, 162) capteurs de température connectés pour mesurer respectivement les températures des éléments témoin et de référence,

un moyen (186) répondant auxdits dispositifs en pro-

duisant un signal de compensation de température secondaire en fonction de la différence des températures mesurées des éléments témoin et de référence, et un moyen (194) qui combine le signal de compensation

de température avec le signal de corrosion primaire.

12. Sonde selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'au moins un des dispositifs capteurs de température est une jonction

thermoélectrique formée par la connexion d'un unique fil thermoélec-

trique à l'un des éléments témoin et de référence.

13. Sonde selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'autre des éléments capteurs est une jonction thermoélectrique formée par connexion d'un deuxième fil thermoélectrique à l'autre

desdits éléments, et en ce que le moyen qui produit le signal à com-

pensation de température secondaire comprend un moyen qui combine

par différence les signaux des premier et deuxième fils thermoélec-

triques.

14. Sonde selon la revendication 11, caractérisée en ce que le moyen qui produit le signal de corrosion primaire comporte

au moins un couple de fils électriques connectés à des parties sépa-

rées de l'un desdits éléments et en ce que l'un des dispositifs capteurs de température comprend l'un des fils dudit couple et sa

connexion audit élément, ce fil étant fait d'un matériau thermo-

électriquement différent du matériau dudit élément.

15. Procédé permettant d'assurer la compensation de tem-

pérature d'une sonde de corrosion du type possédant un élément témoin disposé de façon à être exposé à un milieu corrosif, un élément de référence protégé vis-à-vis du milieu corrosif, et un moyen qui mesure des paramètres électriques des éléments afin de produire un signal de corrosion indicatif de la corrosion de l'élément témoin, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à: mesurer la température de l'élément témoin, mesurer la température de l'élément de référence, produire un signal représentant la différence entre les températures mesurées, et utiliser ce signal pour assurer la compensation de

température du signal de corrosion.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les opérations de mesure de température consistent à établir une fonction thermoélectrique au niveau de l'élément témoin, à établir une jonction thermoélectrique au niveau de l'élément de référence,

et à mesurer la tension thermoélectrique entre lesdites jonctions.

17. Procédé permettant d'assurer une compensation de température supplémentaire dans une sonde de corrosion dans laquelle un élément de référence (14) protégé vis-à-vis d'un milieu corrosif est utilisé avec un élément témoin (10) destiné à être placé dans

le milieu corrosifs, et dans lequel on mesure des paramètres électri-

ques des éléments afin de produire un signal de corrosion faisant

une compensation vis-à-vis des variations desdits paramètres élec-

triques qui sont dues à la température statique relative du milieu

corrosif, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opé-

rations consistant à: mesurer directement la température de l'élément témoin, mesurer directement la température de l'élément de référence protégé. et utiliser les températures mesurées pour effectuer la compensation du signal de corrosion vis-à-vis des différences de

température entre les éléments témoin et de référence.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les opérations de mesure de température consistent à produire par effet thermoélectrique une différence de tension entre un point de l'élément de référence et un point représentatif de la température de

l'élément témoin, et à mesurer ladite différence de tension.