FR2733045A1 - Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule - Google Patents
Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule Download PDFInfo
- Publication number
- FR2733045A1 FR2733045A1 FR9504344A FR9504344A FR2733045A1 FR 2733045 A1 FR2733045 A1 FR 2733045A1 FR 9504344 A FR9504344 A FR 9504344A FR 9504344 A FR9504344 A FR 9504344A FR 2733045 A1 FR2733045 A1 FR 2733045A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- accumulated
- ionized fluid
- state parameter
- amount
- variation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/60—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrostatic variables, e.g. electrographic flaw testing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
- L'invention est celle d'un procédé et d'un dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé accumulé, ou une quantité de matière ionisée accumulée. - Le fluide est placé dans une enceinte d'accumulation (1) pour constituer une masse ionisée accumulée. - Une antenne électrostatique (2) est chargée, par phénomène d'influence électrique, à partir du fluide ionisé accumulé. - Un élément capacitif (3) est chargée à partir de l'élément électriquement conducteur. - La variation des charges électriques accumulées sur l'élément électriquement capacitif (3) est détectée par le détecteur (4) pour engendrer un signal représentatif du paramètre d'état du fluide ionisé accumulé. Application à la réalisation de détecteurs des paramètres d'état physiques d'un fluide ionisé accumulé, ou une quantité de matière ionisée accumulée.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE
D'UN PARAMETRE D'ETAT
D'UNE QUANTITE DE FLUIDE IONISE ACCUMULE.
D'UN PARAMETRE D'ETAT
D'UNE QUANTITE DE FLUIDE IONISE ACCUMULE.
L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'une quantité de fluide ionisé accumulé. La détection de masses ionisées a déja fait l'objet de travaux de la part du déposant. Il s'agit de la demande de brevet international WO 94/01790.publiée le 20/01/1994 au nom de NGO TRONG TRUC.
La demande décrit un procédé et un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu et leur utilisation. Le procédé et le dispositif décrits sont basés sur le phénomène d'influence électrique et permettent de détecter par une détection par tout ou rien l'apparition d'une perturbation ionique dans un milieu. Les applications sont nombreuses telles que la détection d'intrusion, la réalisation d'un clavier numérique, la détection de la présence d'une masse ionisée.
De nouvelles recherches effectuées par le demandeur ont révélé la possibilité de mettre en oeuvre, à partir des techniques précitées, un processus de mesure quantitative d'au moins un paramètre d'état de fluides ionisés accumulés ou une quantité de matière ionisée accumulée.
Le procédé de mesure d'un paramètre d'état d'une quantité de matière ionisée accumulée objet de l'invention consiste à placer la quantité de matière ionisée dans une enceinte d'accumulation, pour constituer une masse de fluide ionisé accumulé, et à charger électriquement par phénomène d'influence électrique un élément électriquement conducteur à partir de la quantité de matière ionisée accumulée.
Le dispositif de mesure d'un paramètre d'une quantité de fluide ionisé accumulé est remarquable en ce qu'il comprend un réservoir d'accumulateur du fluide ionisé et une sonde formant antenne électrostatique caractérisée par un élément électriquement conducteur isolé par une gaine en matériau diélectrique, la sonde étant placée en fonctionnement dans le fluide ionisé accumulé de manière à charger par influence électrique l'élément électriquement conducteur caractérisant la sonde.
Une capacité électrique est connectée à l'élément électriquement conducteur et à un potentiel de référence.
Un circuit détecteur de la variation de charge électrique de la capacité électrique produit un signal représentatif d'un des paramètres d'état d' une quantité de fluide ionisé accumulé.
Le procédé et le dispositif de l'invention peuvent-être utilisés pour la fabrication de capteurs destinés à la mesure des paramètres d'état des fluides ionisés naturellement ou sous l'action d'un agent ionisant tel qu'un rayonnement ionisant par exemple, ou toutes autres sources ionisantes telles que les énergies vitales.
La description du procédé et du dispositif de l'invention est donnée de manière détaillée avec référence aux dessins dans lesquels
la figure 1 illustre le procédé et le dispositif de l'art antérieur, connu de l'inventeur,
la figure 2 représente un schéma synoptique illustratif des étapes de mises en oeuvre du procédé de l'invention,
la figure 3a représente un schéma de principe du dispositif de l'invention,
la figure 3b représente un schéma équivalent du dispositif représenté en figure 3a,
la figure 4 représente une variante de mode de réalisation du dispositif de la figure 3a,
la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale d'une antenne électrostatique dans un mode de réalisation préférentiel,
les figures 6a et 6b représentent différents graphes représentatifs du signal détecté en fonction de variations de différents paramètres d'état d'une quantité de fluide ionisé accumulé, tel que l'eau ou autre produit,
la figure 6c représente le graphe de l'identification de matière,
la figure 7 représente de manière illustrative, un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention en mode de mesure de débit,
la figure 8 représente de manière illustrative, un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention en mode traitement numérique du signal Vs.
la figure 1 illustre le procédé et le dispositif de l'art antérieur, connu de l'inventeur,
la figure 2 représente un schéma synoptique illustratif des étapes de mises en oeuvre du procédé de l'invention,
la figure 3a représente un schéma de principe du dispositif de l'invention,
la figure 3b représente un schéma équivalent du dispositif représenté en figure 3a,
la figure 4 représente une variante de mode de réalisation du dispositif de la figure 3a,
la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale d'une antenne électrostatique dans un mode de réalisation préférentiel,
les figures 6a et 6b représentent différents graphes représentatifs du signal détecté en fonction de variations de différents paramètres d'état d'une quantité de fluide ionisé accumulé, tel que l'eau ou autre produit,
la figure 6c représente le graphe de l'identification de matière,
la figure 7 représente de manière illustrative, un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention en mode de mesure de débit,
la figure 8 représente de manière illustrative, un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention en mode traitement numérique du signal Vs.
Le procédé de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé accumulé objet de l'invention est maintenant décrit en liaison avec la figure 2.
Sur la figure précitée, on peut remarquer que le procédé consiste à placer le fluide ionisé dans une enceinte d'accumulation pour créer une masse de fluide ionisée accumulée. C'est l'étape (A). On rappelle qu' une masse est, avant tout et nécessairement, une quantité de matière, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse. Par conséquent, une masse de fluide est une quantité de matière solide, liquide ou gazeuse.
Ensuite, le procédé consiste à charger électriquement, par phénomène d'influence électrique, un élément électriquement conducteur, formant antenne électrostatique. C'est l'étape (B).
L'étape (C) consiste alors à charger électriquement un élément électriquement capacitif et à le décharger à travers l'impédance d'entrée de l'amplificateur électromètre.
L'étape (D) consiste à détecter la variation de la charge électrique de l'élément électriquement capacitif pour engendrer un signal détecté, représentatif du paramètre d'état du fluide ionisé accumulé.
D'une manière générale, on entend par paramètre d'état tel que la température, le volume, la pression, le débit, du fluide ionisé accumulé. Ces paramètres d'état correspondent généralement aux paramètres physiques du fluide ionisé accumulé.
D'une manière plus détaillée, on comprend que la détection de l'élément électriquement capacitif consiste, pour la variation de charge dq du fluide ionisé accumulé, de la forme:
#q
d# = .dn
#n où n représente le paramètre d'état,
représente le coefficient d'ionisation dynamique du fluide #n
ionisé accumulé, en fonction du paramètre d'état considéré,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction d'une
autre variable tel que le temps, par exemple.
#q
d# = .dn
#n où n représente le paramètre d'état,
représente le coefficient d'ionisation dynamique du fluide #n
ionisé accumulé, en fonction du paramètre d'état considéré,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction d'une
autre variable tel que le temps, par exemple.
On rappelle, en particulier, que, lorsque le fluide ionisé accumulé est un gaz, le paramètre d'état peut, bien entendu, varier en fonction d'un autre paramètre d'état, selon la loi dite des gaz parfaits.
Compte tenu de ces éléments, on indique que, la détection de la variation de la charge électrique de l'élément électriquement capacitifs, consiste à décharger l'élément électriquement capacitif, puis à déterminer le paramètre d'état du fluide ionisé accumulé à partir d'une fonction linéaire de l'intensité du courant de décharge de l'élément électriquement capacitif.
Bien entendu, les paramètres d'état du fluide ionisé accumulé comprennent le volume, la température, la pression du fluide ionisé accumulé, et d'une manière plus générale, tout paramètre d'énergie interne représentatif de l'état physique ou physico-chimique du fluide ionisé accumulé.
Le procédé de mesure d'un paramètre d'état du fluide ionisé accumulé objet de cette invention, ayant été décrit en liaison avec la figure 2, une description plus détaillée du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé précédemment mentionné sera donnée maintenant, en liaison avec la figure 3a et les figures suivantes, d'une manière générale, on indique que:
Le dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé accumulé objet de l'invention comprend:
- Un réservoir d'accumulation 1 du fluide ionisé accumulé, une sonde 2 formant l'antenne électrostatique, et une électronique 3 et 4 assurant les fonctions nécessaires à l'élaboration du signal de mesure.
Le dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé accumulé objet de l'invention comprend:
- Un réservoir d'accumulation 1 du fluide ionisé accumulé, une sonde 2 formant l'antenne électrostatique, et une électronique 3 et 4 assurant les fonctions nécessaires à l'élaboration du signal de mesure.
L'antenne électrostatique 2 est un élément électriquement conducteur isolé par une gaine en matériau diélectrique, ou nu suivant les conditions d'utilisation imposée par l'application.
La sonde est, en fonctionnement, plongée dans le fluide ionisé accumulé, de manière à charger, par phénomène d'influence électrique, l'élément électriquement conducteur constitutif de la sonde.
Lorsque le récipient réservoir contenant le fluide ionisé accumulé, ou l'enceinte d'accumulation, est en matériau diélectrique, la sonde peut-être, avantageusement placée à l'extérieur du récipient. Le phénomène d'influence électrique permet la collecte des charges en provenance de la masse du fluide ionisé accumulé, au travers la parois, sans aucun contact matériel avec le fluide ionisé accumulé.
Un élément électriquement capacitif 3 est en liaison directe avec l'élément électriquement conducteur 2 et à un potentiel de référence.
- En outre, un circuit détecteur 4 est prévu. Ce circuit permet de détecter la variation de charge électrique de l'élément capacitif 3 pour engendrer un signal détecté Vs représentatif du paramètre d'état du fluide ionisé accumulé considérée.
Le fonctionnement du dispositif représenté en figure 3a est le suivant:
Pour une variation de charge électrique dq du fluide ionisé accumulé, la variation de charge sur l'élément électriquement conducteur formant antenne électrostatique, est identique. Cette variation induite est engendrée par la variation de la charge électrique dq soit, par la variation de la masse engendrant le phénomène d'influence électrique.
Pour une variation de charge électrique dq du fluide ionisé accumulé, la variation de charge sur l'élément électriquement conducteur formant antenne électrostatique, est identique. Cette variation induite est engendrée par la variation de la charge électrique dq soit, par la variation de la masse engendrant le phénomène d'influence électrique.
Cette variation est provoquée, pour un paramètre d'état déterminé, par un coefficient d'ionisation dynamique propre au fluide ionisé accumulé et de la valeur déterminée, en fonction des paramètres d'état considérés.
Ce transfert de charges s'effectue selon la théorie des éléments correspondants et obéit aux mêmes lois régissant cette dernière.
Les mêmes effets pouvant provenir des causes différentes.-On peut-être brûlé par une flamme visible comme on peut l'être aussi, par des rayonnements invisibles.- Les lois qui les relient sont toujours les mêmes.
Que ce soit par la flamme visible ou que ce soit par le rayonnement invisible, lorsque la densité de l'énergie reçue dépasse la quantité admise, la manifestation qui en résulte est toujours une brûlure.
Que ce soit par la flamme visible ou que ce soit par le rayonnement invisible, lorsque la densité de l'énergie reçue dépasse la quantité admise, la manifestation qui en résulte est toujours une brûlure.
On rappelle que les charges transférées ou charges induites obéissent aussi à la loi de Lenz et qu'elles constituent la partie réelle de la masse bionique. La masse bionique étant considérée comme une grandeur complexe, elle se comporte comme telle, ayant les deux composantes caractéristiques.
- L'une, réelle, statique, massique et volumique constituée par la masse molaire ou la quantité de matière elle-même, et donc, la quantité de charge intrinsèque de la matière.
- L'autre, imaginaire, dynamique et cinétique dont la masse et le volume qui en résultent obéissent à la correction quantique dans les relations prévues par la relativité générale, et qui apparaît, non pas aléatoire mais de manière certaine, absolument et totalement autocorrélative.
Communément, en les considérant par leurs effets et par leurs influences, manifestés ou constatés, on les désigne par énergie.
Tous les effets comme toutes les influences, manifestations et constatations confondues ne sont et ne peuvent-être qu'effectives et autocorrélatives.
C'est à dire, que ces énergies ne peuvent exister et être visualisées qu'avec une certaine quantité de matière. D'où la notion de quantité de fluide ionisé accumulé.
On indique que si la masse bionique résulte de la masse pesante, elle représente seule la composante efficace, puisqu'elle caractérise les effets et les influences que possède la masse pesante.
En effet, quelle que soit la taille ou la quantité de la masse pesante, si elle n'est pas constatée, et si elle ne manifeste pas, ni ne subit, aucun effet ni aucune influence, elle n'existe pas. L'énergie sous toutes ses formes n'est que effets et influences qui sont des expressions représentatives de la masse bionique, ce qui justifie la notion d'efficacité de la masse bionique tout en reconnaissant à la masse réelle son rôle prépondérant sur l'existence de tout événement. I1 n'y a pas de masse sans effet ni influence, de même, il n'y a pas de corps sans masse. Les photons et neutrinos aussi ont forcément une masse, sinon, ils seraient sans effets, et sans influences. Or, les photons ne sont pas sans effets ni sans influences.
Quant aux neutrinos, l'échelle d'observation utilisée pour leur capture n'est peut-être pas la bonne.
On indique en outre, que la masse bionique ne dissocie pas la quantité de matière qui est une réalité, ni des effets et des influences que cette réalité manifeste ou exerce sur son environnement, ni les mêmes qu'elle subit de son environnement, et, qui constituent une autre réalité.
Ce qui implique que, à la variation de la charge dqm du fluide ionisé accumulé qui est une fonction linéaire de la quantité de matière, peut s'ajouter vectoriellement, une composante imaginaire jdq dépendant de la quantité de matière, de la qualité ou la nature de la matière, pratiquement, de la masse atomique de la matière considérée, ainsi que du lieu géographique et de la qualité de l'environnement de cette matière.
Compte tenu de ces observations, la charge dq réelle prise en compte par le procédé et le dispositif de mesure d'un coefficient d'ionisation dynamique d'une quantité de fluide ionisé accumulé est de la forme: dq = dqm + j.dq où dq représente la charge électrique résultante de la somme
vectorielle des charges électriques issues de l'ionisation de la
masse du fluide ionisé accumulé,
dqm représente la charge électrique intrinsèque et proportionnelle à
la quantité de matière ionisée accumulée,
jdq représente la charge électrique résultante de la masse
bionique, ou de l'ionisation de la quantité de matière
ionisée accumulée.
vectorielle des charges électriques issues de l'ionisation de la
masse du fluide ionisé accumulé,
dqm représente la charge électrique intrinsèque et proportionnelle à
la quantité de matière ionisée accumulée,
jdq représente la charge électrique résultante de la masse
bionique, ou de l'ionisation de la quantité de matière
ionisée accumulée.
Toute variation de charge électrique dq provoque aux bornes
d'une capacité C une variation de potentiel dU correspondante.
d'une capacité C une variation de potentiel dU correspondante.
La variation de potentiel dU aux bornes de l'élément
électriquement capacitif de la capacité d'entrée 3, constitutif de l'élément
capacitif Ce, est vérifiée par la relation: dq = Cc.dU
Cette variation de tension dU est aussi le produit du
courant de décharge i s'écoulant à travers l'impédance d'entrée R. du
détecteur 4. Ce qui s'écrit: U= IL.idq=Ce.Re.di
Dans ces conditions, pour une capacité d'entrée C.
électriquement capacitif de la capacité d'entrée 3, constitutif de l'élément
capacitif Ce, est vérifiée par la relation: dq = Cc.dU
Cette variation de tension dU est aussi le produit du
courant de décharge i s'écoulant à travers l'impédance d'entrée R. du
détecteur 4. Ce qui s'écrit: U= IL.idq=Ce.Re.di
Dans ces conditions, pour une capacité d'entrée C.
de l'élément électriquement capacitif 3, on obtient la relation liant la
variation de l'intensité du courant de décharge i de l'élément capacitif 3
et la variation de la charge dq: di = .dq
C..R0.
variation de l'intensité du courant de décharge i de l'élément capacitif 3
et la variation de la charge dq: di = .dq
C..R0.
En posant: #n
où dq représente la variation de la charge électrique issue de la
masse du fluide ionisé accumulé,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction d'une
variable tel que le temps ou d'un autre paramètre d'état, aq
8n représente la dérivée partielle de la charge électrique par
rapport au paramètre d'état considéré, ou encore plus
justement, le coefficient d'ionisation dynamique de la masse
du fluide ionisé accumulé.
où dq représente la variation de la charge électrique issue de la
masse du fluide ionisé accumulé,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction d'une
variable tel que le temps ou d'un autre paramètre d'état, aq
8n représente la dérivée partielle de la charge électrique par
rapport au paramètre d'état considéré, ou encore plus
justement, le coefficient d'ionisation dynamique de la masse
du fluide ionisé accumulé.
L'équation différentielle obtenue est alors
di= iq.d
C..R.#n
où n représente le paramètre d'état,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction d'une
variable tel que le temps ou d'un autre paramètre d'état, #q représente la dérivée partielle de la charge électrique par
#n
rapport au paramètre d'état considéré, ou plus justement
encore, le coefficient d'ionisation dynamique de la masse du
fluide ionisé accumulé.
di= iq.d
C..R.#n
où n représente le paramètre d'état,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction d'une
variable tel que le temps ou d'un autre paramètre d'état, #q représente la dérivée partielle de la charge électrique par
#n
rapport au paramètre d'état considéré, ou plus justement
encore, le coefficient d'ionisation dynamique de la masse du
fluide ionisé accumulé.
Compte tenu des éléments précités, la loi de la variation d'intensité du courant i traversant l'impédance d'entrée Re du détecteur 4 qui est aussi le courant de décharge de l'élément capacitif 3 est vérifié par la relation:
l #q
i = i(t) - 1(0) = [n(t) - n(0)] où i(., - i(o, représente le courant de décharge instantané i,
représente une constante de construction,
Ce.Re
#q
représente la dénvée partielle de la charge électnique
#n
par rapport au paramètre d'état considéré, ou encore
plus justement, le coefficient d'ionisation dynamique
de la masse du fluide ionisé accumulé,
n représente le paramètre d'état.
l #q
i = i(t) - 1(0) = [n(t) - n(0)] où i(., - i(o, représente le courant de décharge instantané i,
représente une constante de construction,
Ce.Re
#q
représente la dénvée partielle de la charge électnique
#n
par rapport au paramètre d'état considéré, ou encore
plus justement, le coefficient d'ionisation dynamique
de la masse du fluide ionisé accumulé,
n représente le paramètre d'état.
D'une manière générale, on comprend alors, que le signal Vs délivré par le détecteur 4 est un signal électronique proportionnel au courant instantané de décharge i = i("i(o,.
Le coefficient de proportionnalité ne dépend que du gain du circuit détecteur 4, et bien entendu, de la constante d'entrée 1 3 du
Ce.Re détecteur. Dans le cas où le fluide ionisé accumulé est de l'eau, par exemple, on rappelle que ce fluide est ionisé selon la loi d'ionisation vérifiant la relation:
[H+].[H3OH-] = K = 10-14
La concentration ionique en ion hydrogène [H+], n'est jamais égale à la concentration ionique en ion hydroxique [H3OH ], ce qui a pour conséquence que l'eau est ionisée, soit sensiblement acide, soit sensiblement basique. Le déséquilibre ionique résultant explique l'ionisation naturelle de l'eau.Ce qui permet bien entendu, de considérer tout fluide, tel que l'eau, en particulier l'ionisation naturelle de ce dernier, comme susceptible de permettre la mise en oeuvre du procédé et du dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé, objet de la présente invention.
Ce.Re détecteur. Dans le cas où le fluide ionisé accumulé est de l'eau, par exemple, on rappelle que ce fluide est ionisé selon la loi d'ionisation vérifiant la relation:
[H+].[H3OH-] = K = 10-14
La concentration ionique en ion hydrogène [H+], n'est jamais égale à la concentration ionique en ion hydroxique [H3OH ], ce qui a pour conséquence que l'eau est ionisée, soit sensiblement acide, soit sensiblement basique. Le déséquilibre ionique résultant explique l'ionisation naturelle de l'eau.Ce qui permet bien entendu, de considérer tout fluide, tel que l'eau, en particulier l'ionisation naturelle de ce dernier, comme susceptible de permettre la mise en oeuvre du procédé et du dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé, objet de la présente invention.
Dans un premier exemple d'application non limitatif, on indique que lorsque le fluide ionisé accumulé est l'eau, le paramètre d'état peut-être le volume du fluide ionisé accumulé.
Dans un tel cas, n = V et par convention, pour des conditions de température et de pression données de l'eau, on a:
n = Vo )q = aq = p= Cte.
n = Vo )q = aq = p= Cte.
An - 8V dans ce cas la loi du courant de décharge détecté est de la forme
i(t)- i(0) = C p[V(I) - (O)
Ce.Re
On comprend, bien entendu que, dans ces conditions et pour une densité de charge p sensiblement constante, la loi d'intensité permet alors de détecter la variation de volume du fluide ionisé accumulé dans le réservoir 1.
i(t)- i(0) = C p[V(I) - (O)
Ce.Re
On comprend, bien entendu que, dans ces conditions et pour une densité de charge p sensiblement constante, la loi d'intensité permet alors de détecter la variation de volume du fluide ionisé accumulé dans le réservoir 1.
Dans un autre cas où le paramètre d'état est la température, lorsque le fluide ionisé accumulé est également de l'eau, la précédente relation devient:
Pour n = #q #q = # i(t) - i(0) = #[T(t) - T(0)] #n #T Ce.Re
On comprend dans ce cas, bien entendu, que la loi d'intensité est sensiblement, une combinaison linéaire du coefficient d'ionisation dynamique # de l'eau, en fonction de la température du fluide ionisé accumulé.
Pour n = #q #q = # i(t) - i(0) = #[T(t) - T(0)] #n #T Ce.Re
On comprend dans ce cas, bien entendu, que la loi d'intensité est sensiblement, une combinaison linéaire du coefficient d'ionisation dynamique # de l'eau, en fonction de la température du fluide ionisé accumulé.
D'autres applications du procédé et du dispositif de la présente invention seront décrites ultérieurement.
Une description plus détaillée d'un dispositif objet de l'invention, dans une réalisation préférentielle, est maintenant donnée en liaison avec la figure 3b.
Dans le mode de réalisation décrit de la figure précitée, on indique que, le circuit détecteur de la variation de charge électrique de moyens capacitifs, peut-être avantageusement formé par un amplificateur électromètre, de type FET de préférence, de gain supérieur à 100.000.
La borne d'entrée de l'amplificateur électromètre est en liaison directe avec l'élément électriquement conducteur formant antenne électrostatique 2 et les moyens capacitifs 3. L'amplificateur électromètre 4 délivre alors un signal détecté proportionnel au coefficient d'ionisation dynamique en fonction du paramètre d'état du fluide ionisé accumulé considéré, et à la valeur instantanée du paramètre d'état, ainsi que décrit précédemment dans la description.
Dans le mode de réalisation avantageuse de la figure 3b, on indique en outre, que l'élément capacitif 3 est formé de préférence par la capacité d'entrée de l'amplificateur électromètre 4, en liaison directe avec l'élément électriquement conducteur formant antenne électrostatique 2, par rapport à la tension de référence Bref..
Le choix de la capacité d'entrée Ce de l'amplificateur électromètre 4 permet ainsi d'obtenir, pour une valeur minimale de cette capacité, une amplification maximale du signal de sorties délivré en sortie de l'amplificateur électromètre 4.
Ainsi qu'on a représenté en figure 3b, on indique que le réservoir d'accumulateur 1, est un réservoir à parois métallique reliée électriquement à la terre et non pas au potentiel de référence auquel l'amplificateur électromètre et l'impédance d'entrée sont, eux-mêmes reliés.
Cette mesure permet de stabiliser le signal de sortie V.
délivré en sortie de l'amplificateur électromètre 4, en présence de perturbations ioniques de l'environnement du réservoir 1. On comprend, en effet, que le potentiel électrique du réservoir 1 étant fixé, tout phénomène d'influence extérieure est occulté conformément aux lois de l'électrostatique.
Un mode de réalisation particulière du dispositif de la présente invention sera maintenant donnée en liaison avec la figure 4.
Selon la figure précitée, le dispositif de l'invention peut comprendre un élément électriquement conducteur supplémentaire formant antenne électrostatique 22. L'antenne 2 et l'antenne complémentaire 22 étant reliées à un même amplificateur électromètre différentiel pour effectuer une détection différentielle, par rapport à une valeur de référence du paramètre d'état du fluide ionisé accumulé contenu dans le réservoir 11.
On comprend, sur la figure 4 que, les réservoirs 1 et 1 1 peuvent-être métalliques dont les parois sont reliées à la terre, ce qui élimine toute influence extérieure aux réservoirs. Ainsi, on comprendre que les antennes électrostatiques 2 et 22 permettent une mesure des fluides dans chacun des réservoirs 1 et 11, que les antennes électrostatiques 2 et 22 sont reliées au même amplificateur électromètre 4 par échantillonnage assuré par l'échantillonneur El. Les tensions de sortie Vs 1 et Vs2 sont des tensions échantillonnées de mesure de paramètre d'état selon la loi de proportionnalité des intensités des courants précédemment mentionnés.
Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux puisqu'il permet d'utiliser le même amplificateur électromètre pour effectuer une mesure différentielle. Ce qui permet la suppression des problèmes inhérant aux dérives et décalages de zéro (offset).
Une description plus détaillée de l'antenne électrostatique utilisée pour la mise en oeuvre du dispositif de la présente invention est donnée en liaison avec la figure 5.
D'une manière générale, on indique que, l'antenne électrostatique 2 comprend une gaine en matériau diélectrique 20 constituée par une gaine en TEFLON de préférence, ou, en tout état de cause, en matériau isolant thermique et diélectrique, la gaine 20 recouvre entièrement et hermétiquement une âme métallique 21 excellent conducteur d'électricité, l'âme 21 est constituée de préférence de l'inox 306 ou 316, la gaine 20 est de préférence en contact avec l'âne 21 de façon à faciliter le transfert de charges électriques, en provenance du fluide ionisé accumulé, le transfert des charges est effectué, par phénomène d'influence électrique, et conformément à la loi des éléments correspondants, la hauteur de l'élément électriquement conducteur ou l'âme 21 doit-être supérieure ou égale à la hauteur du réservoir 1 ou 11, son diamètre, suivant l'application typique peut-être de 1 à 10 mm, l'épaisseur de la gaine n'est pas critique, elle est seulement réductrice du transfert des charges.
Sur les figures 6a, et 6b on a représenté un diagramme de la loi du courant de sortie en fonction du volume du fluide ionisé accumulé, pour différentes températures du fluide ionisé accumulé.
L'axe des abscisses est gradué en mA représentant le signal de sortie Vs correspondant au volume du fluide ionisé accumulé, celui des ordonnées en valeur de coefficient d'ionisation dynamique de la quantité du fluide ionisé accumulé en fonction du paramètre d'état n = la température graduée directement en "C.
C'est un réseau de droites parallèles pour différentes valeurs de températures, 90"C, 69"C, 36"C, 1 10C, pour un même volume et une même nature du fluide ionisé accumulé, qui dans l'essai, est l'eau.
On peut comprendre que la température augmente l'agitation moléculaire du fluide, donc, le coefficient d'ionisation dynamique du fluide ionisé accumulé.
Le coefficient d'ionisation dynamique en fonction de la température est lié à la pente des droites obtenues.
Pour la même raison, on comprend que pour un volume et un fluide ionisé accumulé constant, il est possible de faire une mesure de température selon une loi linéaire, décrite précédemment dans la description.
De préférence, et pour des mesures de grandes précisions, on pourra préférer une mesure différentielle, par rapport à un fluide, liquide ou gaz de référence, placé dans une enceinte thermostatée, grâce au dispositif tel que représenté en figure 4.
Sur la figure 6c, on a représenté également, un graphe de la loi précitée, à volume et température constants, pour différents fluides. C'est à dire des fluides de composition physique et physicochimique différentes.
Ici encore, le coefficient d'ionisation dynamique q caractérise le fluide
n lui-même. C'est à dire la propre composition physico-chimique, et de l'énergie interne de ce dernier.
Ainsi, l'inventeur a pu constater que des fluides différents donnaient lieu à des courants différents, pour un volume du fluide ionisé accumulé constant avec une température constante. Ce qui permet, bien entendu, pour un volume constant à pression et température identiques et aux conditions de l'environnement des fluides en essai comparables, l'identification ou la discrimination des fluides précités avec un pouvoir de discrimination tout à fait satisfaisant.
On indique que, à cet effet, des essais répétitifs en laboratoire ont permis la discrimination totale, sans erreur possible, pour un même volume déterminé d'hydrocarbure, par exemple, de l'eau, de l'ammoniac pur, ou à différentes concentration de cuivre, 1 55g/l, 1 05g/l, des hydrocarbures, du super carburant SP, du sans plomb à 95 et à 98 indice octane ou des huiles de consommation, maïs, arachide, olive, soja et enfin l'air.
A titre de référence non limitative, le coefficient d'ionisation dynamique de l'eau est pris égal à 100%. Celui des autres produits d'essai étant exprimé en valeur relative par rapport à ce dernier.
L'identification est absolument rigoureuse et formelle, ainsi que témoigne le graphe de la figure 6c.
Enfin, en liaison avec la figure 7, on indique que le dispositif objet de la présente invention, peut-être également utilisé en débitmètre.
Dans ce cas, on indique que le réservoir 1 étant alimenté à partir d'une canalisation pour laquelle on veut mesurer le débit, dans ce but, il suffit de connecter en sortie de l'amplificateur électromètre 4 un circuit différentiateur 5, lequel délivre un signal représentatif de la dérivée temporelle du signal de sortie V5 délivré par l'amplificateur électromètre 4 et donc, lorsque le paramètre d'état mesuré par l'amplificateur électromètre 4 est le volume, correspond à un signal représentatif du débit de la canalisation d'alimentation du réservoir, en fonction du temps.
Par ailleurs, en liaison avec la figure 8, le dispositif peut comprendre:
- des moyens microprocesseurs,
- des moyens de mémorisation,
- une pluralité de mémoires comportant des tables de consultations de valeurs mémorisées de coefficients dynamiques d'ionisation de quantité de matière en fonction des paramètres d'état physique tels la température, la pression, le volume, le débit, la quantité de matière, quantité de charge, quantité de mouvement, quantité d'énergie.
- des moyens microprocesseurs,
- des moyens de mémorisation,
- une pluralité de mémoires comportant des tables de consultations de valeurs mémorisées de coefficients dynamiques d'ionisation de quantité de matière en fonction des paramètres d'état physique tels la température, la pression, le volume, le débit, la quantité de matière, quantité de charge, quantité de mouvement, quantité d'énergie.
En conclusion, on indique que, le procédé et le dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'une quantité de matière ionisée accumulée, objet de la présente invention, dans la mesure où grâce à la détection d'un phénomène d'ionisation inhérent à toute matière, fluide, liquide, solide et gazeuse, par influence électrique, que cette ionisation soit naturelle ou artificielle, le procédé et le dispositif de la présente invention permettent de mesurer le paramètre d'état d'un fluide ionisé accumulé naturel ou provoqué, par exposition à un rayonnement ionisant ou à toute source ionisante, par exemple. Le dispositif permet donc la mesure de niveau du fluide ionisé accumulé considéré, analogique ou tout ou rien, sans aucun contact physique avec les produits. Cette particularité du dispositif est particulièrement recherchée, lorsque le contact avec les produits nocifs ou contaminants constitue de réels dangers pour tous.
Claims (12)
1. Procédé de mesure d'un paramètre d'état d'un fluide ionisé, caractérisé en ce que ce procédé consiste
- à placer ce fluide ionisé dans une enceinte d'accumulation, pour constituer une quantité de matière ionisée accumulée, ou de fluide ionisé accumulé,
- à charger électriquement par phénomène d'influence électrique un élément électriquement conducteur, formant antenne électrostatique, à partir de la quantité de fluide ionisé accumulé,
- à charger électriquement à partir de l'élément électriquement conducteur un élément électriquement capacitif,
- à détecter la variation de la charge électrique de l'élément électriquement capacitif pour engendrer un signal représentatif d'un paramètre d'état de la quantité de fluide ionisé accumulé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection de la variation de la charge électrique de l'élément électriquement capacitif consiste, pour une variation de charge électrique dq de la quantité de fluide ionisé accumulé de la forme:
(Dq
dq= .dn
n
où dq représente la variation de la charge électrique issue
de la masse du fluide ionisé accumulé,
dn représente la variation du paramètre d'état en fonction
d'une variable tel que le temps ou d'un autre paramètre
d'état,
représente la dérivée partielle de la charge électrique n
par rapport au paramètre d'état considéré, ou encore
plus justement, le coefficient d'ionisation dynamique de
la masse du fluide ionisé accumulé,
n représente le paramètre d'état,
- à décharger l'élément électriquement capacitif pour engendrer un signal représentatif du courant de décharge de cet élément électriquement capacitif,
- à déterminer le paramètre d'état de la quantité de fluide ionisé accumulé, à partir d'une fonction linéaire de l'intensité du courant de décharge.
caractérisé en ce que lesdits paramètres d'état de la quantité de fluide ionisé accumulé comprennent le volume, le débit, la pression, la température de la quantité de fluide ionisé accumulé.
4. Dispositif de mesure d'un paramètre d'état d'une quantité de matière ionisée accumulée, caractérisée en ce qu'il comprend:
- Un réservoir d'accumulateur de ladite quantité de fluide ionisé,
- Une sonde formant antenne électrostatique caractérisée par un élément électriquement conducteur, isolée par une gaine de matériau diélectrique, ladite sonde étant en fonctionnement plongée dans la quantité de matière ionisée accumulée de manière à collecter, par influence électrique, les charges transportées par la quantité de fluide ionisé accumulé,
- des moyens électriquement capacitifs connectés à l'élément électriquement conducteur et à un potentiel de référence,
- des moyens détecteurs de la variation de charge électrique desdits moyens électriquement capacitifs pour engendrer un signal représentatif du paramètre d'état de la quantité de fluide ionisé
accumulé.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour une variation de charge électrique dq de la quantité de matière ionisée accumulée de la forme générale:
(Dq
dq= .dn
n
où dq représente la variation de la charge électrique issue
de la masse du fluide ionisé accumulé,
dn représente la variation du paramètre d'état en
fonction d'une variable tel que le temps ou d'un autre
paramètre d'état,
représente la dérivée partielle de la charge électrique n
par rapport au paramètre d'état considéré,
n représente le paramètre d'état.
lesdits moyens détecteurs de la variation de charge électrique des moyens capacitifs comprennent:
- Un amplificateur électromètre, dont l'entrée est en liaison directe avec ledit élément électriquement conducteur et le moyen capacitif, ledit amplificateur électromètre délivrant un signal proportionnel au coefficient d'ionisation en fonction de l'un des paramètres d'état de la quantité de fluide ionisé accumulé et à la valeur instantanée dudit paramètre d'état.
6. Dispositif selon la revendication 4 et 5, caractérisé en ce que:
L'élément capacitif est formé par la capacité électrique d'entrée dudit amplificateur électromètre en liaison directe avec ledit élément électriquement conducteur, par rapport à ladite tension de
référence.
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit réservoir d'accumulateur est un réservoir à parois électriquement conductrices reliées électriquement au potentiel de la terre, ce qui permet de stabiliser le signal de sortie délivré par ledit amplificateur électromètre en présence de perturbations ioniques de l'environnement dudit réservoir.
8. Dispositif selon l'une des revendication 4 à 7, caractérisé en ce que ladite enceinte d'accumulation est en matériau diélectrique, un élément électriquement conducteur formant antenne électrostatique peut-être placé à l'extérieur de ladite enceinte d'accumulation pour assurer la collecte des charges électriques en provenance du fluide ionisé accumulé, ce qui permet une mesure de niveau du fluide considéré, analogique ou par tout ou rien, sans aucun contact physique avec les produits. Cette particularité du dispositif est particulièrement recherchée, lorsque le contact avec les produits nocifs ou contaminants constitue de réels dangers pour tous.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'élément électriquement conducteur formant antenne électrostatique est constitué essentiellement par un élément conducteur d'électricité, nu ou isolé suivant les conditions d'utilisation imposées par l'application.
10. Dispositif selon des revendications 4 à 9, carcatérisé en ce que celui-ci comporte en outre, un élément électriquement conducteur supplémentaire formant antenne d'influence électrostatique, l'antenne principale et l'antenne complémentaire sont connectées à un amplificateur électromètre différentiel, ce qui permet d'effectuer une détection différentielle.
11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la gaine en matériau diélectrique est constituée par un matériau isolant thermique, de manière non limitative, type TEFLON, ou équivalent.
12. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre,
- des moyens microprocesseur,
- des moyens de mémorisation,
- une pluralité de mémoires comportant des tables de consultations de valeurs mémorisées de coefficients dynamiques d'ionisation de quantité de matière en fonction de tous les paramètres d'état physique:
- température, pression, volume, débit, quantité de matière, quantité de charge, quantité de mouvement, d'énergie.
13. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications de 4 à 12 précédentes comme capteur de débit d'une quantité de matière ionisée accumulée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, un circuit différentiateur interconnecté en sortie de l'amplificateur électromètre.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9504344A FR2733045B1 (fr) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9504344A FR2733045B1 (fr) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2733045A1 true FR2733045A1 (fr) | 1996-10-18 |
| FR2733045B1 FR2733045B1 (fr) | 1997-05-23 |
Family
ID=9478004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9504344A Expired - Fee Related FR2733045B1 (fr) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2733045B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041011A2 (fr) * | 2000-10-24 | 2002-05-23 | Univation Technologies, Llc | Appareil et procede de mesure de la charge statique des solides coulables |
| GB2549482A (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-25 | Airbus Operations Ltd | Charge measurement apparatus and method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3673589A (en) * | 1969-05-05 | 1972-06-27 | Current Ind Inc | Intruder detector |
| FR2303287A1 (fr) * | 1975-03-06 | 1976-10-01 | Berckheim Graf Von | Detecteur d'ions, notamment pour boitier de telecommande par ultrasons de television |
| US4247299A (en) * | 1978-06-19 | 1981-01-27 | Johnson Controls, Inc. | Non-conductive polar gas sensing element and detection system |
| EP0311092A2 (fr) * | 1987-10-09 | 1989-04-12 | Zeta Management Ltd. | Détecteur sans électrode |
| WO1994001790A1 (fr) * | 1992-07-10 | 1994-01-20 | Trong Truc Ngo | Detection d'une perturbation electrique ou ionique |
-
1995
- 1995-04-11 FR FR9504344A patent/FR2733045B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3673589A (en) * | 1969-05-05 | 1972-06-27 | Current Ind Inc | Intruder detector |
| FR2303287A1 (fr) * | 1975-03-06 | 1976-10-01 | Berckheim Graf Von | Detecteur d'ions, notamment pour boitier de telecommande par ultrasons de television |
| US4247299A (en) * | 1978-06-19 | 1981-01-27 | Johnson Controls, Inc. | Non-conductive polar gas sensing element and detection system |
| EP0311092A2 (fr) * | 1987-10-09 | 1989-04-12 | Zeta Management Ltd. | Détecteur sans électrode |
| WO1994001790A1 (fr) * | 1992-07-10 | 1994-01-20 | Trong Truc Ngo | Detection d'une perturbation electrique ou ionique |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| M. ROSSNER: "MEASUREMENT OF MICROMETER PARTICLES BY MEANS OF INDUCED CHARGES", CONFERENCE RECORD OF THE 1989 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETY ANNUAL MEETING, PART II, 5 October 1989 (1989-10-05), SAN DIEGO, US, pages 2233 - 2238, XP000091804 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041011A2 (fr) * | 2000-10-24 | 2002-05-23 | Univation Technologies, Llc | Appareil et procede de mesure de la charge statique des solides coulables |
| WO2002041011A3 (fr) * | 2000-10-24 | 2003-05-22 | Univation Tech Llc | Appareil et procede de mesure de la charge statique des solides coulables |
| US6686743B2 (en) | 2000-10-24 | 2004-02-03 | Univation Technologies, Llc | Apparatus for measuring the static charge of flowable solids |
| GB2549482A (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-25 | Airbus Operations Ltd | Charge measurement apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2733045B1 (fr) | 1997-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1123489B1 (fr) | Dispositif de mesure capacitif | |
| EP0297933B1 (fr) | Dispositif de contrôle et de mesure de l'isolement d'un réseau électrique | |
| EP0144253B1 (fr) | Système thermique de mesure de niveau de liquide | |
| WO2009130405A2 (fr) | Méthode pour estimer les caractéristiques non mesurables d'un système électrochimique | |
| EP3155376A1 (fr) | Procede de suivi temps reel de l'etat de fonctionnement d'un capteur capacitif | |
| FR2575823A1 (fr) | Debitmetre electrostatique | |
| FR2809821A1 (fr) | Dispositif de connexion electrique etanche d'electrodes par cable blinde et systeme pour mesures petrophysiques utilisant le dispositif | |
| CA2281173A1 (fr) | Dispositif de separation et de mesure du volume des differentes phases d'un melange de fluide | |
| FR2733045A1 (fr) | Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule | |
| US4606222A (en) | External energyless sample for determining the content of dissociable polar liquids | |
| FR2471044A1 (fr) | Detecteur de neutrons | |
| WO1998003863A1 (fr) | Procede et dispositif de mesure d'un parametre d'etat d'une quantite de fluide ionise accumule | |
| WO2016071635A1 (fr) | Ensemble de mesure capacitive du taux de gaz dans un ecoulement fluide | |
| EP1031829A1 (fr) | Procédé d'analyse d'un mélange gazeux pour la détermination de son explosibilité et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé | |
| EP3737920B1 (fr) | Dispositif de mesures capacitives dans un milieu multiphasique | |
| Risos | Interdigitated Sensors: The Next Generation “Sensing Permittivity and Conductivity of Oils-Unaffected by Temperature” | |
| FR2758881A1 (fr) | Dispositif pour faire des mesures de la resistivite electrique d'un echantillon solide | |
| FR3110704A1 (fr) | Mesure de la tension dans un câble mono-conducteur isolé | |
| FR2575552A1 (fr) | Dispositif de detection d'un materiau conducteur de l'electricite contenu dans une enveloppe et applications de ce dispositif | |
| EP3918430B1 (fr) | Systeme de detection de fuite par gaz traceur et utilisation correspondante | |
| FR2543295A1 (fr) | Appareil destine a mesurer des pressions de tritium allant de 0,1 mbar a 100 bar | |
| FR2651889A1 (fr) | Reducteur capacitif de tension electronique. | |
| WO2023126303A1 (fr) | Dispositif de caractérisation d'un milieu par spectroscopie capacitive | |
| WO2024161075A1 (fr) | Capteur pour réservoir d'aéronef | |
| Marsden Jr et al. | The streaming potential generated by flow of wet steam in capillary tubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | ||
| CL | Concession to grant licences | ||
| CL | Concession to grant licences |
Free format text: CORRECTION |
|
| RN | Application for restoration | ||
| FC | Decision of inpi director general to approve request for restoration | ||
| RL | Termination of a licence | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20141231 |