FR2583164A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE COLOR AND TURBIDITY OF A FLUID - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un
dispositif pour déterminer la couleur et la turbidité d'un
fluide confiné par une paroi, par exemple celle d'une encein
te ou d'une canalisation (tuyauterie, pipeline, canal, réser
voir, récipient, etc. à la pression atmospherique ou sous pression).The present invention relates to a method and a
device for determining the color and turbidity of a
fluid confined by a wall, for example that of an enclosure
te or a pipeline (piping, pipeline, canal, reser
view, container, etc. at atmospheric pressure or under pressure).
L'invention s'applique notamment au contrôle du
transport par oléoduc de produits pétroliers liquides tels
qu'essence ordinaire ou super carburant, gazole, fuel domestique, etc.The invention is particularly applicable to the control of
pipeline transportation of liquid petroleum products such as
than ordinary petrol or super fuel, diesel, domestic fuel, etc.
La meme canalisation peut servir à transporter successivement l'un
ou l'autre de ces produits. I1 est donc intéressant de pou
voir déterminer quelle est la couleur du produit ou du mélan-
ge de produits qui passe à un instant donné dans une section
donnée de canalisation.The same pipe can be used to transport successively one
either of these products. I1 is therefore interesting for
see what color the product or mixture is
age of products which passes at a given moment in a section
pipeline data.
La présente invention permet de réaliser les opé
rations à distance, sans prélèvement, de façon étanche et en
sécurité (élément détecteur ne comportant ni énergie électri-
que, ni point chaud), par détermination des composantes tri
chromatiques, de la diffusion à 900 et de la transmission afin de mesurer
la couleur, la turbidité et l'opacité du produit.The present invention makes it possible to carry out the ope
remote rations, without sampling, in a sealed and
safety (detector element containing neither electrical energy
that, nor hot spot), by determining the sorting components
chromatic, diffusion at 900 and transmission to measure
the color, turbidity and opacity of the product.
L'invention concerne à cet effet un procédé pour
déterminer la couleur et la turbidité d'un fluide confiné
par une paroi, par exemple celle d D uns enceinte ou d'une ca-
nalisation, consistant à projeter un faisceau de lumière
blanche dans le fluide à l'aide d'une première fibre optique,
à recueillir la lumière du faisceau après trajet dans le
fluide à l'aide d'une deuxième fibre optique, à assurer la
dispersion chromatique de la lumière recueillie par la deu
xième fibre pour former un spectre linéaire, à analyser le
spectre obtenu par mesure de l'intensité lumineuse relative
de ses composantes et à déterminer en fonction de cette ana
lyse la couleur du fluide.To this end, the invention relates to a method for
determine the color and turbidity of a confined fluid
by a wall, for example that of an enclosure or a
nalisation, consisting in projecting a beam of light
white in the fluid using a first optical fiber,
to collect the light from the beam after traveling in the
fluid using a second optical fiber, to ensure the
chromatic dispersion of the light collected by the two
xth fiber to form a linear spectrum, to analyze the
spectrum obtained by measuring the relative light intensity
of its components and to be determined according to this ana
lyses the color of the fluid.
Selon l'invention, ce procédé consiste en outre à
mesurer le taux de lumière du faisceau diffusé latéralement
dans le fluide à l'aide d' une troisième fibre opti
que, pour déterminer la turbidité du fluide. According to the invention, this method also consists in
measure the light rate of the laterally scattered beam
in the fluid using a third optic fiber
that to determine the turbidity of the fluid.
I1 est ainsi possible, selon l'invention, de détecter la turbidité éventuelle d'un fluide, qui est révélatrice de la présence de particules ou de bulles dans le fluide cette détection fournit donc une information sur l'homogene- ité et la propreté du fluide transporté. De plus, seule la mesure du taux de lumière diffusée latéralement par rapport au faisceau projeté permet de détecter avec certitude cette turbidité et de distinguer un fluide trouble d'un fluide opaque. It is thus possible, according to the invention, to detect the possible turbidity of a fluid, which is indicative of the presence of particles or bubbles in the fluid, this detection therefore provides information on the homogeneity and the cleanliness of the fluid transported. In addition, only the measurement of the rate of light scattered laterally with respect to the projected beam makes it possible to detect with certainty this turbidity and to distinguish a cloudy fluid from an opaque fluid.
En effet, la mesure de la lumière transmise selon l'axe du faisceau, notamment dans le domaine de l'infra-rouge proche, ne permet pas de distinguer un fluide trouble d'un fluide opaque au rayonnement lumineux utilisé : dans les deux cas, on constate une forte diminution de la lumière transmise. Indeed, the measurement of the light transmitted along the axis of the beam, in particular in the near infrared range, does not make it possible to distinguish a cloudy fluid from a fluid opaque to the light radiation used: in both cases , there is a sharp decrease in transmitted light.
En revanche, seul le fluide trouble est capable de diffuser latéralement une importante quantité de lumière.On the other hand, only the cloudy fluid is capable of diffusing a large amount of light laterally.
Toutefois, dans le cas par exemple des produits pétroliers qui sont -à quelques exceptions près- transparents à un rayonnement dans le proche infrarouge (longueur d'onde comprise entre 0,75 et 0,85 m), la mesure de l'atte- nuation pour ce rayonnement, dans l'axe du faisceau lumineux, permettra de déterminer la turbidité du produit. La lumière blanche projetée dans le fluide inclut en effet des composantes dans le proche infrarouge. However, in the case for example of petroleum products which are - with a few exceptions - transparent to radiation in the near infrared (wavelength between 0.75 and 0.85 m), the measurement of the nuation for this radiation, in the axis of the light beam, will determine the turbidity of the product. The white light projected into the fluid indeed includes components in the near infrared.
Avantageusement, on peut allonger par réflexion le trajet local du faisceau lumineux au sein du fluide. Advantageously, the local path of the light beam within the fluid can be extended by reflection.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre,par exemple,pour assurer la discrimination entre des fluides différents circulant séquentiellement dans une conduite, ou encore pour déterminer les variations de niveau de l'interface entre des fluides différents contenus dans un récipient, etc. The method according to the invention can be implemented, for example, to ensure discrimination between different fluids circulating sequentially in a pipe, or even to determine the variations in level of the interface between different fluids contained in a container, etc.
L'invention concerne aussi un dispositif pour déterminer la couleur et la turbidité d'un fluide confiné par une paroi, par exemple celle d'une enceinte ou d'une canalisation, comportant
- une première fibre optique dont une extrémité est couplée à une source de lumière blanche et dont l'autre extré- mité est couplée à un premier système optique pour émettre un faisceau de lumière dans le fluide
- une deuxième fibre optique dont une extrémité est couplée au premier système optique pour recueillir le faisceau de lumière après trajet dans le fluide, et dont l'autre extrémité est couplée à un organe de dispersion chromatique de la lumière recueillie formant un spectre linéaire
- un détecteur linéaire multipoint recueillant le spectre pour mesurer l'intensité lumineuse relative en chacun de ses points ; et
- des moyens de traitement des informations issues du détecteur multipoints pour déterminer en fonction de cette mesure la couleur du fluide.The invention also relates to a device for determining the color and the turbidity of a fluid confined by a wall, for example that of an enclosure or a pipe, comprising
- a first optical fiber, one end of which is coupled to a white light source and the other end of which is coupled to a first optical system for emitting a beam of light into the fluid
- a second optical fiber, one end of which is coupled to the first optical system for collecting the light beam after passage through the fluid, and the other end of which is coupled to a member for chromatic dispersion of the collected light forming a linear spectrum
- a multipoint linear detector collecting the spectrum to measure the relative light intensity at each of its points; and
means for processing information from the multi-point detector to determine the color of the fluid as a function of this measurement.
Selon l'invention, ce dispositif comporte en outre une troisième fibre optique dont une extrémité est couplée à un second système optique pour recueillir la lumière du faisceau diffusée latéralement dans le fluide, et dont l'autre extrémité est couplée à un instrument pour mesurer cette lumière diffusée de manière à déterminer la turbidité du fluide. According to the invention, this device also comprises a third optical fiber, one end of which is coupled to a second optical system for collecting the light of the beam scattered laterally in the fluid, and the other end of which is coupled to an instrument for measuring this scattered light to determine the turbidity of the fluid.
De préférence, les premier et second systèmes optiques sont disposés dans une sonde immergée dans le fluide, cette sonde présentant des parois délimitant un passage traversé par le faisceau lumineux et baigné par le fluide, le premier système optique comprenant
- au moins deux lentilles adjacentes à l'une des parois et couplées respectivement aux première et deuxième fibres optiques
- un hublot monté dans cette première paroi, au droit des lentilles
- un organe réfléchissant monté en regard du hublot dans une paroi opposée à cette première paroi, pour renvoyer le faisceau de lumière vers le hublot; et le second système optique comprenant
- au moins une troisième lentille qui est adjacente à une paroi perperdiculaire aux deux précédentes et qui est couplée à la troisième fibre optique; et
- un hublot monté dans la paroi perpendiculaire au droit de la troisième lentille.Preferably, the first and second optical systems are arranged in a probe immersed in the fluid, this probe having walls delimiting a passage crossed by the light beam and bathed by the fluid, the first optical system comprising
- at least two lenses adjacent to one of the walls and respectively coupled to the first and second optical fibers
- a porthole mounted in this first wall, in line with the lenses
- a reflecting member mounted opposite the window in a wall opposite this first wall, for returning the beam of light towards the window; and the second optical system comprising
- at least a third lens which is adjacent to a wall which is perpdicular to the previous two and which is coupled to the third optical fiber; and
- a porthole mounted in the wall perpendicular to the right of the third lens.
Avantageusement, les trois fibres optiques traversent la paroi de confinement au fluide. I1 peut être prévu une traversée unique et étanche pour les trois fibres optiques. En outre, les extrmltés des trois fibres optiques disposées dans la sonde peuvent être parallèles entre elles, le second système optique comprenant en outre un organe réfléchissant de renvoi à 900 de la lumière diffusée, qui est placé sur le trajet optique entre le fluide et l'extrémité de la troisième fibre optique. Advantageously, the three optical fibers pass through the fluid confinement wall. I1 can be provided a single and waterproof crossing for the three optical fibers. In addition, the ends of the three optical fibers arranged in the probe can be parallel to each other, the second optical system further comprising a reflecting member for returning to 900 the scattered light, which is placed on the optical path between the fluid and the end of the third optical fiber.
De préférence, l'organe réfléchissant du premier système optique est un coin de cube dont la face diagonale est sensiblement normale aux extrémités des première et deuxième fibres. Preferably, the reflecting member of the first optical system is a cube corner whose diagonal face is substantially normal to the ends of the first and second fibers.
De la même façon, l'organe réfléchissant du second système optique peut être un coin de cube. Likewise, the reflecting member of the second optical system can be a cube corner.
Le détecteur linéaire multipoint peut être un détecteur caméra-ligne. De préférence, il est associé à un atténuateur dégradé permettant de corriger les différences de rendement spectral du dispositif (source, fibres, organe de dispersion, détecteur) entre le rouge et le bleu. The multipoint linear detector can be a camera-line detector. Preferably, it is associated with a degraded attenuator making it possible to correct the differences in spectral efficiency of the device (source, fibers, dispersing member, detector) between red and blue.
Avantageusement, un interface électronique à horloge programmable permet d'ajuster le temps d'intégration du détecteur linéaire multipoints en fonction du coefficient de transmission du milieu analysé. Cet interface électroniaue est associé à un calculateur. Advantageously, an electronic interface with a programmable clock makes it possible to adjust the integration time of the multi-point linear detector as a function of the transmission coefficient of the medium analyzed. This electronic interface is associated with a computer.
Du fait que la sonde de mesure n'exige aucune énergie électrique et n'est le siège d'aucun point chaud, le procédé et le dispositif selon l'invention trouvent une application privilégiée pour l'étude de fluides en atmosphère explosive ou explosible. Because the measurement probe requires no electrical energy and is not the seat of any hot spot, the method and the device according to the invention find a preferred application for the study of fluids in an explosive or explosive atmosphere.
La description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. The description which follows, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be implemented.
I.a figure I cst une vue sthómatique d'un dispositif selon l'invention
La figure 2 est une vue de détail, en coupe longitudinale, d'une sonde de mesure selon l'invention, implantée dans une canalisation
La figure 3 est une vue schématique d'un récipient contenant deux liquides et équipé d'une sonde selon lzinven- tion.Ia figure I is a sthómatique view of a device according to the invention
Figure 2 is a detail view, in longitudinal section, of a measurement probe according to the invention, located in a pipe
Figure 3 is a schematic view of a container containing two liquids and equipped with a probe according to the invention.
Sur la figure 1 est représentée, en section transversale, une canalisation 1 pouvant être parcourue par un liguide dont on souhaite contrôler la couleur et la turbidité à tout instant. In Figure 1 is shown, in cross section, a pipe 1 which can be traversed by a fluid which one wishes to control the color and turbidity at any time.
Une source de lumière blanche 2 ( lampe à arc sous atmosphère xénon par exemple) est associée a une optique 3 permettant de focaliser le faisceau de lumière blanche sur 1'extrémité d'entrée 4a d'une première fibre optique 4. Cette première fibre optique 4 Fénètre dans la canalisation 1 et déuce à l'intérieur d'une sonde 10 implantée dans la canalisation 1 de façon étanche. A white light source 2 (arc lamp under xenon atmosphere for example) is associated with an optic 3 making it possible to focus the beam of white light on the input end 4a of a first optical fiber 4. This first optical fiber 4 Enters the pipe 1 and leaks inside a probe 10 implanted in the pipe 1 in a leaktight manner.
La sonde 10 présente un passage 21 baigné par le liquide. L'extrémité de sortie 4b de la première fibre optj- que 4 est associée à une optique 5 disposée dans la sonde 10 pour envoyer, à travers un hublot 22, un faisceau de lumière blanche dans le liquide se trouvant dans le passage 21, en direction d'un organe réfléchissant 6. Cet organe réfléchissant est également disposé dans la sonde 10 : il se présente de préférence sous la forme d'un coin de cube, lequel permet d'obtenir des tolérances de positionnement relativement importantes pour les composants optiques. The probe 10 has a passage 21 bathed in the liquid. The outlet end 4b of the first optical fiber 4 is associated with an optic 5 arranged in the probe 10 to send, through a window 22, a beam of white light into the liquid located in the passage 21, in direction of a reflecting member 6. This reflecting member is also placed in the probe 10: it is preferably in the form of a cube corner, which makes it possible to obtain relatively large positioning tolerances for the optical components.
L'organe réfléchissant 6 revoie le faisceau de lumière, décalé par rapport au faisceau incident et en sens ir.erse, au travers du liquide puis du hublot 22. Une optique 7 disposée sur le trajet du faisceau réfléchi permet de focaliser celui-ci sur l'extrémité d'entrée 8a d'une deuxième fibre optique 8 ; cette extrémité d'entrée 8a est disposée à l'intérieur de la sonde 10 au voisinage de l'extrémité de sortie 4b de la première fibre optìclve 4. La deuxième fibre optique 8 sort de la canalisation 1 pour emmener la lumière en dehors de celle-ci. L'ensemble défini par les optiques 5 et 7, le hublot 22 et l'organe réfléchissant 6 constitue un premier système optique disposé dans la sonde 10. The reflecting member 6 returns the beam of light, offset with respect to the incident beam and in the opposite direction, through the liquid and then through the window 22. An optic 7 arranged on the path of the reflected beam makes it possible to focus the latter on the input end 8a of a second optical fiber 8; this inlet end 8a is arranged inside the probe 10 in the vicinity of the outlet end 4b of the first optical fiber 4. The second optical fiber 8 leaves the pipe 1 to take the light outside that -this. The assembly defined by the optics 5 and 7, the porthole 22 and the reflecting member 6 constitutes a first optical system disposed in the probe 10.
L'extrémité de sortie 8b de la deuxième fibre optique 8 est associée à une opticue 9, un organe 11 (un prisme par exemple) de dispersion chromatique de la lumière po1:. The output end 8b of the second optical fiber 8 is associated with an optic 9, a member 11 (a prism for example) for chromatic dispersion of light po1 :.
fcrmer un spectre linéaire, une optique 12 et un détecteur linéaire multipoint 13 permettant d'analyseur ce spectre linéaire. Le détecteur linéaire multipoint 13 est notamment un détecteur caméra-ligne. fcrmer a linear spectrum, an optic 12 and a multipoint linear detector 13 allowing this linear spectrum to be analyzed. The multipoint linear detector 13 is in particular a camera-line detector.
Les informations délivrées par le détecteur linéaire multipoints 13 sont envoyées vers un calculateur 15 au travers d'un interface électronique 14 comprenant principalement un convertisseur analogique-numérique et une horloge programmable. The information delivered by the multipoint linear detector 13 is sent to a computer 15 through an electronic interface 14 mainly comprising an analog-digital converter and a programmable clock.
Avantageusement, le détecteur linéaire multipoints 13 peut comporter, contre sa face réceptrice du spectre de la lumière, un atténuateur dégradé 16 permettant de corriger es différences de rendement lumineux du système entre le bleu et le rouge. En effet, en raison de cette inhomoqénéite de transmission, due en particulier aux caractéristiques d'émission de la source de lumière blanche 2. à l'atténua-
j on spectrale des première et deuxième fibres optiques 4 et 8 et à la sensibilité du détecteur linéaire mustipoint 13, la transmisssion est quatre à cinq fois plus grande dans oe rouge que dans le bleu.Advantageously, the multi-point linear detector 13 may comprise, against its receiving face of the light spectrum, a degraded attenuator 16 making it possible to correct the differences in light output of the system between blue and red. Indeed, due to this transmission inhomoqeneite, due in particular to the emission characteristics of the white light source 2. to the attenuation
j spectral of the first and second optical fibers 4 and 8 and the sensitivity of the linear detector mustipoint 13, the transmisssion is four to five times greater in red eye than in blue.
En utilisant un atténuateur dégrade 16 ayant par exemple un coefficient de transmission de 10C % dans le bleu ( = 0,4 Fm) et de 2C 9 dans le rouge (1 = 0,8 em), les différences de rendement seront sensiblement corrcees et la répétabilite de la mesure améliorée. By using a degraded attenuator 16 having for example a transmission coefficient of 10C% in blue (= 0.4 Fm) and 2C 9 in red (1 = 0.8 em), the differences in efficiency will be significantly corrected and repeatability of the improved measurement.
Le dispositif selon l'invention permet de reconnaître à tout instant la couleur du produit circulant dans la canalisation 1. En effet, la lumière ayant traversé le produit a un spectre représentatif de sa couleur, celle-ci étant baisement déterminée grâce au détecteur linéaire multipoint 13 et aux moyens de traitecerit constitués par l'interface électronique 14 et par le calculateur 15. La reconnaissance de la couleur permet dtidentifier la nature Gu produit c:R. cv: mélange de produits circulant dans la canalisation. The device according to the invention makes it possible to recognize at any time the color of the product circulating in the pipe 1. In fact, the light having passed through the product has a spectrum representative of its color, the latter being determined by the linear multipoint detector 13 and the processing means constituted by the electronic interface 14 and by the computer 15. The recognition of the color makes it possible to identify the nature Gu product c: R. CV: mixture of products circulating in the pipeline.
On s'affranchira de la turbidité éventuelle du produit en jouant sur le temps d'intégration du détecteur linéaire multipoint 13, grâce à l'horloge programmable de l'interface électronique 14. The possible turbidity of the product will be overcome by varying the integration time of the multipoint linear detector 13, thanks to the programmable clock of the electronic interface 14.
De façon très avantageuse, le dispositif selon l'invention permet non seulement de déterminer la couleur du produit circulant dans la canalisation 1, mais aussi de déterminer la turbidité éventuelle de celui-ci, et notamment de distinguer un produit trouble d'un produit opaque au rayonnement lumineux utilisé. Very advantageously, the device according to the invention makes it possible not only to determine the color of the product circulating in the pipe 1, but also to determine the possible turbidity of the latter, and in particular to distinguish a cloudy product from an opaque product. to the light radiation used.
A cet effet, un hublot 18 associé à une optique 17 et disposé à l'intérieur de la sonde 10, au droit du passage 21 baigné par le liquide, permet de recueillir la lumière dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe du faisceau de lumière incident introduit dans la canalisation par la première fibre optique 4. Cette lumière est envoyée dans une troisième fibre optique 19 associée à un instrument de mesure de la lumière 20 (photodiode à avalanche ou photomultiplicateur, par exemple). L'ensemble défini par le hublot 18 et l'optique 17, constitue un second système optique, disposé dans la sonde 10. To this end, a porthole 18 associated with an optic 17 and arranged inside the probe 10, in line with the passage 21 bathed by the liquid, makes it possible to collect the light in a direction substantially perpendicular to the axis of the beam of incident light introduced into the pipe through the first optical fiber 4. This light is sent into a third optical fiber 19 associated with a light measuring instrument 20 (avalanche photodiode or photomultiplier, for example). The assembly defined by the window 18 and the optics 17 constitutes a second optical system, placed in the probe 10.
Des essais en laboratoire effectués au moyen de ce dispositif à trois fibres optiques ont permis de mettre en évidence la nécessité de disposer de la troisième fibre optique pour distinguer un produit trouble d'un produit opaque au rayonnement lumineux utilisé. Laboratory tests carried out using this device with three optical fibers have made it possible to highlight the need for having the third optical fiber to distinguish a cloudy product from a product opaque to the light radiation used.
Hour différents produits, il a été mesuré le coefficient T de transmission dans le proche infrarouge (0,75 à 0,85 film) au moyen de la deuxième fibre optique, et le flux D de lumière diffusée à 900 au moyen de la troisième fibre optique
Les produits testés entaient de deux catégories
- des produits troubles obtenus par addition d'eau dans différents produits pétroliers (ctest- -dire des produits transparents dans le proche infra-rouge), et brassage par un système à turbine
- des produits opaques obtenus par addition de pétrole brut dans ces mêmes produits pétroliers.Hour different products, it was measured the coefficient of transmission in the near infrared (0.75 to 0.85 film) by means of the second optical fiber, and the flow D of scattered light at 900 by means of the third fiber optical
The products tested fell into two categories
- cloudy products obtained by adding water to different petroleum products (ie - transparent products in the near infrared), and mixing by a turbine system
- opaque products obtained by adding crude oil to these same petroleum products.
Les essais ont concerné trois produits pétroliers
- le naphta, produit incolore
- le gas-oil, produit jaune
- le fuel domestique, produit rouge
Les résultats d'essais concernant les deux premiers produits sont indiqués ci-dessous
C : concentration volumique en eau
eau (à titre indicatif) en %
Cbrut : concentration volumique en brut en %
T : transmission dans le proche infrarouge en %
D : diffusion à 900 exprimée en mV, tension
de sortie du photomultiplicateur utilisé.The tests concerned three petroleum products
- naphtha, a colorless product
- diesel, yellow product
- domestic fuel, red product
The test results for the first two products are shown below
C: volume concentration of water
water (for information) in%
Gross: gross volume concentration in%
T: near infrared transmission in%
D: diffusion at 900 expressed in mV, voltage
of the photomultiplier used.
A. Produits troubles
A.1. - Eau dans un produit incolore (naphta)
C T D
eau
O,OQ 100 7
0,01 95 40
0,10 80 60
0,50 20 55
1,00 4 60
A.2. - Eau dans un produit jaune (gas-oil)
C eau T D
0,00 100 8
0,01 51 40
0,05 ll 40
0,10 0,04 30
B. Produits opaques
B.1. - Brut dans un produit incolore (naphta)
Cbrut T D
0 100 7
0,1 60 6
0,5 6 5
1,0 0,2 5
B.2. - Brut dans un produit jaune (gas-oil)
Cbrut T D
0 100 7
0,1 90 5
0,2 64 5
0,5 32 8
1,0 13 4
D'après les résultats ci-dessus, il apparaît que la transmisssion T dans le proche infrarouge décroît lorsque
- la turbidité du produit s'accroît (concentration en eau augmentant)
- l'opacité du produit s'accroît (concentration en brut augmentant).A. Cloudy products
A.1. - Water in a colorless product (naphtha)
CTD
water
O, OQ 100 7
0.01 95 40
0.10 80 60
0.50 20 55
1.00 4 60
A.2. - Water in a yellow product (diesel)
C water TD
0.00 100 8
0.01 51 40
0.05 ll 40
0.10 0.04 30
B. Opaque products
B.1. - Crude in a colorless product (naphtha)
Cbrut TD
0 100 7
0.1 60 6
0.5 6 5
1.0 0.2 5
B.2. - Crude in a yellow product (diesel)
Cbrut TD
0 100 7
0.1 90 5
0.2 64 5
0.5 32 8
1.0 13 4
From the above results, it appears that the near infrared T transmission decreases when
- the turbidity of the product increases (increasing water concentration)
- the opacity of the product increases (increasing crude concentration).
La mesure seule de la transmission T ne peut donc etre un critère pour différencier un produit trouble d'un produit opaque. The measurement of T transmission alone cannot therefore be a criterion for differentiating a cloudy product from an opaque product.
Par contre, il apparaît une différence minimale d'un facteur d'ordre 4 entre la lumière D diffusée à 900 par un produit opaque (Dmaximale = 8)et par un produit trouble (D minimale = 30)
La troisième fibre, transmettant la lumière diffusée à 900, est donc nécessaire pour distinguer un produit trouble d'un produit opaque.On the other hand, there appears a minimum difference of a factor of order 4 between the light D scattered at 900 by an opaque product (Dmaximal = 8) and by a cloudy product (minimum D = 30)
The third fiber, transmitting light scattered at 900, is therefore necessary to distinguish a cloudy product from an opaque product.
Dans le cas particulier des produits transparents dans le proche infrarouge, la mesure de l'atténuation éventuelle pour ce rayonnement, dans l'axe du faisceau, sera une mesure représentative de la turbidité de ces produits : l'atténuation observée ne pourra en effet correspondre qu'à une diffusion de de la lumière. Pour ce type do produits, l'emploi de la troisième fibre optique et du second système optique ne sera donc pas nécessaire. In the particular case of transparent products in the near infrared, the measurement of the possible attenuation for this radiation, in the beam axis, will be a measure representative of the turbidity of these products: the attenuation observed cannot indeed correspond than scattering of light. For this type of product, the use of the third optical fiber and the second optical system will therefore not be necessary.
On remarquera que l'ensemble des mesures est effectué à partir d'une sonde ne comportant pas d'énergie électrique ni point chaud et pouvant,en conséquence, être installée en atmosphère explosible ou explosive (définies, par exemple, par les normes AFNOR NFC 23.514 ou CENELEC 50014). Les fibres peuvent avoir de grandes longueurs, ce qui permet d'effectuer le traitement des informations en un point éloigné du point de mesure, et par conséquent dans des conditions de sécurité et de confort plus facile à obtenir que sur le lieu même de la mesure. It will be noted that all of the measurements are carried out using a probe comprising no electrical energy or hot spot and which can therefore be installed in an explosive or explosive atmosphere (defined, for example, by AFNOR NFC standards 23.514 or CENELEC 50014). The fibers can have great lengths, which makes it possible to carry out information processing at a point distant from the measurement point, and therefore under conditions of safety and comfort easier to obtain than at the place of measurement .
Sur la figure 2 est représentée, en coupe transversale, une canalisation 31 de section circulaire. Cette canalisation 31 est pourvue d'un accès latéral, sous la forme d'un piquage constitue par un manchon cylindrique 32 dispose per pendiculairement à l'axe longitudinal de cette canalisation 31. Le manchon cylindrique 32 se termine par une bride 33 sur laquelle est fixée de façon étanche, par son embase 34 et au moyen de boulons une sonde de mesure 30. In Figure 2 is shown, in cross section, a pipe 31 of circular section. This pipe 31 is provided with a lateral access, in the form of a nozzle constituted by a cylindrical sleeve 32 arranged per pendulum to the longitudinal axis of this pipe 31. The cylindrical sleeve 32 ends in a flange 33 on which is tightly fixed, by its base 34 and by means of bolts, a measurement probe 30.
La sonde de mesure 30 comprend principalement un corps 35 cylindrique creux, de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du manchon cylindrique 32,disposé dans ce manchon et fixé de façon étanche à l'embase 34. L'ex extrémité du corps de sonde 35 opposée à l'embase 34 porte deux embouts d'extrémité de fibre optique 36, 37 juxtaposés et disposés parallèlement à l'axe longitudinal du corps de sonde 35. Devant les embouts d'extrémité de fibre 36, 37 sont disposées deux lentilles 38, 39, et devant celles-ci un hublot 40 fermant de façon étanche le corps de sonde 35. The measurement probe 30 mainly comprises a hollow cylindrical body 35, of outside diameter slightly smaller than the inside diameter of the cylindrical sleeve 32, disposed in this sleeve and fixed in leaktight manner to the base 34. The end of the probe body 35 opposite the base 34 carries two end caps of optical fiber 36, 37 juxtaposed and arranged parallel to the longitudinal axis of the probe body 35. In front of the fiber end caps 36, 37 are arranged two lenses 38, 39, and in front of these a porthole 40 sealingly closing the probe body 35.
Sur la paroi latérale extérieure du corps de sonde 35 est pratiqué un méplat 41 destiné à recevoir une platine 42 en forme générale de plaque. La platine 42 se prolonge à l'intérieur de la canalisation 31, au-delà du corps de sonde 35, et elle porte à son extrémité correspondante une tête de sonde 43. La tête de sonde 43 est équipée d'un organe réfléchissant sous la forme d'un prisme en coin de cube 44, dont la face diagonale fait face au hublot 40. On the outer lateral wall of the probe body 35 is made a flat 41 intended to receive a plate 42 in the general form of a plate. The plate 42 extends inside the pipe 31, beyond the probe body 35, and it carries at its corresponding end a probe head 43. The probe head 43 is equipped with a reflecting member under the shape of a cube corner prism 44, the diagonal face of which faces the porthole 40.
Les parois respectives du hublot 40 et du prisme 44 disposées-en regard définissent, avec la portion de paroi de la platine 42 située entre eux, et perpendiculairement à ces parois, un passage 45 traversé par un fluide qui s'écoule dans la canalisation 31. The respective walls of the porthole 40 and of the prism 44 disposed opposite each other define, with the wall portion of the plate 42 situated between them, and perpendicular to these walls, a passage 45 traversed by a fluid which flows in the pipe 31 .
La face libre de la platine 42 porte un embout d'extrémité de fibre optique 46 qui est parallèle aux deux embouts 36, 37 logés dans le corps de sonde 35. L'embout d'extrémité 46 est couplé optiquement avec le passage 45 par une lentille 47, un prisme en coin de cube de renvoi à 900, et un hublot 49 qui débouche de façon étanche dans le passage 45. The free face of the plate 42 carries an end piece of optical fiber 46 which is parallel to the two end pieces 36, 37 housed in the probe body 35. The end piece 46 is optically coupled with the passage 45 by a lens 47, a corner cube prism returning to 900, and a porthole 49 which opens in leaktight manner in passage 45.
La sonde 30,telle que définie precedemment,est reliée à un système d'acquisition de données, du type de celui décrit en relation avec la figure 1, au moyen de trois fibres optiques 50, 51, 52. Ces fibres sont, à l'extérieur de la sonde 30, protégées par une gaine appropriée 53, cette gaine débouchant dans le ccrps de sonde 35 au moyen d'une traversée étanche 54 fixée sur l'embase 34 de la sonde 30. The probe 30, as defined above, is connected to a data acquisition system, of the type described in relation to FIG. 1, by means of three optical fibers 50, 51, 52. These fibers are, at the outside of the probe 30, protected by a suitable sheath 53, this sheath opening into the probe body 35 by means of a sealed passage 54 fixed to the base 34 of the probe 30.
Les fibres optiques 50, 51 sont reliées respectivement' aux embouts d'extrémité de fibres 36, 37 du corps de sonde 35.The optical fibers 50, 51 are respectively connected to the end caps of fibers 36, 37 of the probe body 35.
La fibre optique 52, gracie à un canal 55 mettant en communication étanche l'intérieur du corps de sonde 35 et la platine 42, rejoint l'embout d'extrémité 46 de la platine 42.The optical fiber 52, gracie to a channel 55 putting in sealed communication the interior of the probe body 35 and the plate 42, joins the end fitting 46 of the plate 42.
La figure 3 illustre l'utilisation d'une sonde de mesure 60 pour déterminer les variations de niveau de l'interface 61 entre des fluides 62, 63 de couleur et de densité différentes qui sont non-miscibles et qui reposent l'un au-dessous de l'autre dans un récipient 64. Le mélange de fluides est amené par une conduite 65, le fluide supérieur 62 étant prélevé par une conduite 66 associée à une pompe 67 et le fluide inférieur 63 évacué par une conduite 68 associée à une vanne 69. FIG. 3 illustrates the use of a measurement probe 60 to determine the variations in level of the interface 61 between fluids 62, 63 of different color and density which are immiscible and which lie one at a time. below the other in a container 64. The mixture of fluids is supplied by a line 65, the upper fluid 62 being withdrawn by a line 66 associated with a pump 67 and the lower fluid 63 discharged by a line 68 associated with a valve 69.
La sonde 60 est immergée dans le récipient 64 et reliée à un système d'acquisition de données du type de celui de la figure 1 au moyen de fibres optiques 70. Les fibres optiques 70 traversent la surface libre du fluide pour sortir du récipient 64. La couleur détectée par la sonde 60 indique le fluide dans lequel baigne celle-ci Le changement de couleur signale que l'interface 61 est en regard de la sonde 60. The probe 60 is immersed in the container 64 and connected to a data acquisition system of the type of that of FIG. 1 by means of optical fibers 70. The optical fibers 70 pass through the free surface of the fluid to exit the container 64. The color detected by the probe 60 indicates the fluid in which it bathes. The change in color signals that the interface 61 is facing the probe 60.
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WO1986007454A1 (en) | 1986-12-18 |
FR2583164B1 (en) | 1988-10-14 |
EP0224536A1 (en) | 1987-06-10 |
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