FR2745381A1 - Capteur optique pour le controle de particules en vol dans des processus de pulverisation thermique et autres processus industriels - Google Patents
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Abstract
Ce capteur pour le contrôle de particules en vol, est remarquable en ce qu'un masque (12) est placé dans un plan sensiblement parallèle à la trajectoire des particules (4). Le masque définit au moins deux fentes (13-14) qui sont sensiblement parallèles de disposées selon une direction ayant au moins une composante à angle droit avec la trajectoire. Les fentes ont leurs extrémités décalées l'une par rapport à l'autre. Le rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé par les particules est contrôlé lorsqu'elles traversent le champ de vision des fentes. Les particules pour lesquelles le rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé, recueilli à travers chaque fente lorsqu'elles passent successivement devant lesdites fentes, présente une relation prédéfinie, sont identifiées, et le diamètre des particules identifiées est déterminé à partir de la quantité de rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé lorsque les particules identifiées passent devant les fentes.
Description
La présente invention concerne un capteur optique pour le contrôle de
particules en vol dans des processus de pulvérisation thermique et autres processus industriels. La pulvérisation thermique en général - et la projection de plasma en particulier - est une technique très efficace et très répandue pour réaliser des revêtements de protection sur une grande variété de substrats. Par exemple, des revêtements faisant office de barrière thermique sont obtenus par projection de plasma, dans la fabrication des moteurs d'avion, et des revêtements de céramique et de métal sont obtenus par pulvérisation thermique dans de
nombreuses applications.
Les propriétés des revêtements dépendent de nombreux paramètres de pulvérisation, certains d'entre eux étant liés au fonctionnement du canon de pulvérisation. C'est pourquoi la commande du processus de pulvérisation a été réalisée en contrôlant et en régulant les variables d'entrée du canon. Dans la projection de plasma, les paramètres tels que l'intensité et la puissance de l'arc, les vitesses de déplacement des gaz dans l'arc, le débit d'alimentation en poudre, et la pression du gaz véhiculant la poudre, sont contrôlés afin de les maintenir à des valeurs optimales prédéfinies. Ce concept de commande s'est avéré complexe, eu égard au grand nombre de variables d'entrée interdépendantes à contrôler, tout en étant incomplet, du fait que certaines variables, comme le degré d'usure d'une électrode, ne peuvent, en aucune manière, être
surveillées.
-2- Dans un autre concept de commande, tel que décrit dans le brevet US n 5 180 921, la température et la vitesse des particules pulvérisées sont contrôlées avant leur impact sur le substrat. Une mesure en ligne des paramètres de particules ayant une influence directe sur la structure des revêtements obtenus par projection, peut servir à générer un signal en retour efficace pour effectuer une rétroaction sur les paramètres d'entrée du canon, et constitue un outil de diagnostic pour détecter
tout problème lors de l'opération de revêtement.
La collecte d'informations relatives au jet de particules est également utile dans d'autres applications industrielles. Par exemple, la production de poudres métalliques par atomisation gazeuse implique l'atomisation d'un métal en fusion par un ensemble de jets de gaz, la mesure en ligne de la température, de la vitesse et du diamètre des particules, fournissant une information précieuse sur
l'état de fonctionnement du processus.
Il existe différentes techniques de mesure du diamètre de particules en vol dans un environnement industriel. Certaines techniques reposent sur l'éclairement des particules en vol, au moyen d'un rayon laser, afin de déterminer les caractéristiques des particules. Par exemple, l'anémométrie Doppler à double rayon laser a été proposée par M. J. Rudd
(document US n 3 680 961) et par R. Adrian et K.L.
Orion, dans Applied Optics (Optique appliquée), 16 (1977), p. 677-684, pour mesurer simultanément le
diamètre et la vitesse de particules en mouvement.
D.J. Holve et K.D. Annen, dans Optical Engineering (Génie Optique), 23 (1984) p. 591-603, décrivent un - 3 - dispositif différent dans lequel un rayon laser est utilisé pour éclairer les particules en mouvement, le rayonnement dispersé étant détecté vers l'avant ou vers l'arrière. Le diamètre et la vitesse des particules sont obtenus après déconvolution des signaux détectés. Pour simplifier le traitement des signaux en fonction de la forme du rayon laser, G. Grehan et G. Gouesbet, dans Applied Optics 25 (1986), p. 3527-3538, ont développé un système de mesure du diamètre et de la vitesse d'une particule, en faisant appel à la technique du faisceau en cloche. La mesure du diamètre et de la vitesse des particules peut également s'effectuer à partir du déphasage du rayonnement laser dispersé, tel que décrit, par exemple, par W.D. Bachalo (brevet US n 4 854 705), P. Buchhave, J. Knuhtsen et P.E.S. Olidag (brevet US n 4 701 051), et T.A. Hatton et J.L. Plawsky (brevet
US n 4 662 749).
Les techniques de type antérieur susdites donnent des mesures de diamètre qui ne sont pas fiables lorsque les particules ne sont pas sphériques, ce qui est courant dans les processus de pulvérisation thermique lorsque les particules ne sont pas complètement fondues. D'autres approches mettent en oeuvre plusieurs rayons laser de longueurs d'onde différentes, permettant de déterminer, à partir de l'intensité et/ou de la polarisation du rayonnement dispersé, le diamètre et la vitesse des particules en mouvement (par exemple, J.C. Wang et K.R. Henken, dans Applied Optics 25 (1986), p.
653-657, et dans le brevet US n 4 854 705, de W.D.
Bachalo). Différentes techniques ont été utilisées pour mesurer des paramètres de particules dans les -4- processus de pulvérisation thermique, y compris la température de particule. La mesure simultanée du diamètre, de la vitesse et de la température d'une
particule a été effectuée par J.R. Fincke, W.D.
Swank, C.L. Jeffery et C.A Mancuso, dans Meas. Sci. Technol. (Technologie des Sciences de la Mesure), 4 (1993) p. 559-565, dans des jets de particules projetées par plasma. Le diamètre et la vitesse de particule ont été obtenus par l'usage combiné d'un système de dimensionnement à laser et d'un vélocimètre Doppler à laser, tandis que la température de particule a été déterminée par
pyrométrie à deux couleurs. S.M. Guselnikov, A.G.
Zavarzin, V.P. Lyagushkin, M. Mikhalchenko et O.P.
Solonenko dans Plasma Jets (Jets de plasma), Solonenko et Fedorchenko (EDS), VSP, 1990, p. 163-170, ont utilisé une combinaison de l'anémométrie à deux foyers pour la mesure de la vitesse, de la technique de polarisation avant du laser pour la mesure du diamètre, et de la pyrométrie à deux couleurs pour la mesure de température. Dans les deux cas, le dispositif optique est relativement complexe et difficilement applicable à un environnement industriel.
Dans une autre approche, décrite par J.R.
Fincke, C.L. Jeffery et S.B. Englert dans J. Phys. E: Sci. Instrum. (Revue de la Physique E: Instruments scientifiques), 21 (1988) p. 367370, la température et le diamètre des particules projetées sont mesurés au moyen d'un rayon laser. La température est obtenue par pyrométrie à deux couleurs, tandis que le diamètre est calculé à partir de l'intensité du rayon dispersé après déconvolution pour prendre en compte
la forme gaussienne du rayon laser.
-5 Deux systèmes ont été proposés pour mesurer le diamètre, la vitesse et la température des particules à partir de la détection du rayonnement thermique émis par les particules projetées incandescentes, traversant un volume de mesure de dimensions connues. Dans les deux cas, la température est évaluée par pyrométrie à deux couleurs, et la vitesse est calculée à partir du temps de vol des particules dans
le volume de mesure.
Dans l'approche développée par T. Sakuta, T.
Ohtsuchi, K. Sakai et T. Takashima Proc. Jpn. Symp.
Plasma Chem. (Compte rendu du Symposium japonais sur la Chimie des plasmas), 4 (1991) p. 175-180, le diamètre est obtenu à partir du temps de montée des signaux détectés lorsque les particules entrent et
sortent du volume de mesure.
Dans l'approche développée par K.R. Hencken, D.A. Tichenor et J.F.C. Wang (brevet U.S. n 4 441 816), des particules sont observées à travers un masque à double fente. La première fente est étroite, de façon à ce que seule une fraction de la section de la particule en mouvement soit vue par les détecteurs. La seconde fente est plus large que l'image de la particule, de telle sorte que la section totale de la particule soit vue. La vitesse est obtenue à partir du temps de transit des particules dans cette seconde fente, tandis que le diamètre est calculé à partir du rapport entre les
intensités de rayonnement obtenues dans chaque fente.
Etant donné que la première fente doit être plus étroite que l'image de la plus petite particule à analyser, le temps de transit dans cette fente devient très court lorsque les particules se déplacent à grande vitesse, ce qui nécessite des -6- photodétecteurs et des composants d'acquisition électronique très rapides. Dans les deux approches, un rayon laser doit être focalisé au centre du volume de mesure pour ne déclencher l'électronique d'acquisition que si une particule se déplace dans le
plan focal de l'optique de réception.
L'un des objets de l'invention est de remédier
aux problèmes susdits.
RESUME DE L'INVENTION
Conformément à la présente invention, il est prévu un procédé de contrôle de particules en vol, comprenant les étapes de mise en place d'un masque dans un plan sensiblement parallèle à la trajectoire des particules, ledit masque définissant au moins deux fentes qui sont sensiblement parallèles et disposées selon une direction ayant au moins une composante à angle droit par rapport à ladite trajectoire, lesdites fentes ayant, en outre, leurs extrémités décalées l'une par rapport à l'autre; le contrôle du rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé par lesdites particules lorsqu'elles passent devant lesdites fentes; l'identification des particules pour lesquelles le rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé au niveau de chaque fente, lorsqu'elles passent successivement devant lesdites fentes, présente une relation prédéfinie; et la détermination du diamètre des particules identifiées, à partir de la quantité de rayonnement susdit émis, dispersé ou bien absorbé, lorsqu'elles passent devant
lesdites fentes.
Normalement, les fentes sont de même largeur et ont des longueurs différentes, auquel cas, des -7- quantités égales de rayonnement sont émises, dispersées ou bien absorbées lorsqu'une particule entière passe devant les deux fentes, et le diamètre des particules est déterminé lorsque de telles quantités égales sont détectées. Toutefois, en théorie, les fentes pourraient avoir des largeurs
inégales, dans la mesure o le rapport entre celles-
ci est connu et pris en compte dans les calculs. De même, elles pourraient avoir la même longueur, dans
la mesure o leurs extrémités sont décalées.
Le rayonnement est normalement proche de l'infrarouge, bien que toute autre longueur d'onde
puisse être utilisée.
En utilisant la technique de détection optique pour mesurer la température et la vitesse des particules en vol, telle que décrite dans le brevet US n 5 180 921, la vitesse des particules peut être mesurée à partir du temps de vol des particules entre le champ de vision de la première fente et le champ de vision de la seconde fente. La température peut être mesurée par la technique de pyrométrie à deux couleurs. Dans cette technique, la température d'un objet radiant est obtenue, après étalonnage, à partir du rapport entre les intensités lumineuses mesurées
sur deux longueurs d'onde différentes.
La présente invention décrit ainsi une technique permettant de mesurer, non seulement la température et la vitesse de particules en vol, mais également leur diamètre, en particulier dans les processus de pulvérisation thermique et autres applications industrielles. La mesure de diamètre s'effectue en utilisant un masque modifié à double -8- fente dont la géométrie permet la localisation de la particule dans le champ de vision de l'optique de réception. Etant donné que la particule est entièrement incluse dans le volume de mesure, son diamètre peut être déterminé, après étalonnage, à partir de l'intensité absolue du rayonnement
thermique recueilli par l'optique de réception.
Ainsi, pour chaque particule analysée, sa température, sa vitesse et sa dimension sont mesurées simultanément. L'information relative à l'état de fonctionnement des processus de pulvérisation est obtenue par une analyse en ligne d'un échantillon
représentatif des particules élémentaires.
Pour des particules à basse température, ou en environnement très rayonnant, la radiation thermique des particules peut ne pas être suffisamment intense pour permettre la détection et l'analyse des particules. Dans ce cas, une source lumineuse peut être utilisée pour éclairer les particules, et le rayonnement dispersé par les particules peut être recueilli. L'analyse des signaux détectés permet de
mesurer le diamètre et la vitesse des particules.
La présente invention fournit ainsi un procédé et un appareil permettant de contrôler simultanément la température, la vitesse et le diamètre des particules pulvérisées, en détectant le rayonnement thermique émis par les particules en vol, à haute température. Dans une forme de réalisation préférée, le système de contrôle est constitué d'une tête de capteur disposée à proximité de la torche, d'une fibre optique, et d'un boîtier de détection contenant -9- les photodétecteurs. Un masque optique à deux fentes est placé à la pointe de la fibre optique située dans la tête de capteur. Seule la lumière arrivant sur les deux fentes transparentes gravées dans le masque opaque peut atteindre la fibre optique et être ainsi
transmise au boîtier de détection.
L'invention fournit également un appareil de contrôle des particules en vol, comprenant un masque destiné à être placé dans un plan sensiblement parallèle à la trajectoire des particules à contrôler, ledit masque définissant au mois deux fentes qui sont sensiblement parallèles, de longueurs différentes, et qui sont disposées selon une direction ayant au moins une composante à angle droit par rapport à ladite trajectoire, lesdites fentes ayant, en outre, leurs extrémités décalées l'une par rapport à l'autre; un moyen de détection pour contrôler le rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé par lesdites particules lorsqu'elles passent devant lesdites fentes; un moyen d'identification des particules qui, lorsqu'elles passent devant chacune des fentes, émettent, dispersent ou bien absorbent un rayonnement selon une relation prédéfinie; et un moyen de traitement permettant de calculer le diamètre des particules identifiées, à partir de la quantité de rayonnement susdit émis,
dispersé ou bien absorbé par lesdites particules.
L'invention est décrite ci-après en détails, de façon non limitative, en se référant uniquement aux dessins d'accompagnement, dans lesquels: la Fig. 1 est un schéma montrant les détails de la tête de capteur d'un appareil selon l'invention;
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la Fig. 2 est une représentation générale schématique de l'ensemble de l'appareil; la Fig. 3 est une vue, à plus grande échelle, des fentes; et la Fig. 4 est un enregistrement montrant les
signaux émis par les photodétecteurs.
L'invention va maintenant être décrite en se référant à un appareil permettant la mesure du diamètre, de la température et des vitesses de particules sortant d'un canon de projection de plasma. Comme le montre la Fig. 1, l'appareil est doté d'une tête de capteur 1 ayant la forme d'un cylindre ouvert à une extrémité 2 pour laisser entrer la lumière, et contenant une lentille 3 focalisant l'image d'une particule 4 sur l'une des extrémités 5 d'une fibre optique 6. La particule est supposée se déplacer selon un axe situé dans le plan de la feuille, et à angle droit par rapport à l'axe
longitudinal de la tête de capteur 1.
La Fig. 2 représente un canon à plasma 7 envoyant des particules selon l'axe z, passant devant
la tête de capteur 1.
La fibre optique 6 est reliée à un boîtier de détection 11 équipé d'une lentille de collimation 8 et d'un miroir dichroïque 9 qui scinde la lumière en deux faisceaux dirigés respectivement, via des filtres de bande passante F1, F2, vers les détecteurs D1, D2. Les sorties des détecteurs sont raccordées à
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l'ordinateur 10 qui calcule le diamètre, la
température et la vitesse de particule.
Le rayonnement recueilli subit une séparation spectrale par le miroir dichroïque, puis est filtré par les deux filtres de bande passante F1 et F2. Les longueurs d'onde sont choisies de façon à minimiser l'influence du rayonnement du plasma dispersé par les particules. Les signaux émis par les deux détecteurs sont amplifiés et transmis à une carte de numérisation rapide équipant l'ordinateur 10. Les
signaux numérisés sont analysés par le micro-
ordinateur, qui calcule la température, la vitesse et le diamètre des particules en vol. Comme le montre plus en détails la Fig. 3, l'extrémité 5 de la fibre optique 6 située dans la tête de capteur 1 comporte un masque optique 12 doté d'une paire de fentes transparentes 13, 14. Le masque 12 est ainsi disposé à la pointe de la fibre optique, à l'intérieur de la tête de capteur. Lorsqu'une particule 4 traverse le volume de mesure, son image
est vue deux fois par les détecteurs, puisque celle-
ci se déplace de la première fente à la seconde (Fig. 3). Les largeurs W1 et W2 des fentes sont égales, de préférence, à 25 Im. Leurs longueurs S1 et S2 sont,
de préférence, respectivement égales à 50 et 100 gm.
La distance d qui sépare le centre de la première fente du centre de la deuxième est égale, de préférence, à 50 gm. Le grossissement de l'optique de
réception est égal, de préférence, à 0,3 environ.
Ainsi, l'image d'une particule de 80 gm aura un
diamètre de 24 gm dans le plan du masque optique 12.
La largeur des fentes doit être supérieure au diamètre de l'image des plus grosses particules à contrôler.
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La différence de longueur des fentes (S2 - Sl) doit être, de préférence, supérieure au diamètre de
l'image des plus grosses particules à contrôler.
Lorsqu'une particule 4 traverse le champ de vision du capteur, son image est vue deux fois par les photodétecteurs, puisqu'elle se déplace de la première fente à la seconde. Il en résulte qu'elle génère une impulsion lumineuse à deux pics. La Fig. 4 montre des exemples de signaux recueillis par les détecteurs D1 et D2, représentés en fonction du temps, lors du passage de quelques particules dans le champ de vision du capteur. Sur la Fig. 4, deux particules seulement (correspondant aux pics A et B) se déplaçaient à proximité du plan objet (le plan conjugué avec le plan des fentes) de la tête de capteur 1. En fait, étant donné la profondeur de champ finie, seules les particules passant à proximité du plan objet peuvent générer les signaux caractéristiques à deux pics. Les particules passant en dehors de ce plan ont tendance à donner des pics fusionnés plus étalés, comme le pic C. Tel que décrit dans le brevet US n 5 180 921, la température d'une particule qui se déplace en deçà de la profondeur de champ de l'optique de réception est mesurée par pyrométrie à deux couleurs à partir du rapport entre les intensités du rayonnement reçu par les deux photodétecteurs d'une part. D'autre part, la vitesse d'une particule est calculée à partir du temps qui s'écoule entre les deux impulsions lumineuses recueillies lorsque l'image de cette particule se déplace de la première fente à la seconde. La distance séparant les deux fentes, et le grossissement de l'optique de détection étant connus,
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la vitesse de la particule peut se calculer à partir
de ces données.
La mesure du diamètre de particule décrite dans la présente invention repose sur l'intensité absolue du rayonnement détecté (à l'aide du détecteur D1 ou D2), sur une longueur d'onde donnée. La surface de la particule - et donc son diamètre - peut se déterminer après étalonnage, à partir de l'intensité du rayonnement détecté, si la température de la particule est connue. En fait, d'après la loi de rayonnement de Planck, la puissance de rayonnement P(k,T) émise par une surface S sur une longueur d'onde X est donnée par l'équation:
CS
*(2,T)d(A)-! ",Id(A)(1 dans laquelle d(X) est la plage de longueur d'onde de détection centrée sur A, cl et c2 sont des constantes universelles de rayonnement, E est l'émissivité et T la température du corps radiant. Le signal détecté sur la longueur d'onde x peut ainsi s'écrire sous la forme:
U(4 - KP( C (T (2)
K et C étant des constantes qui dépendent du système de détection et f(T) étant une fonction de température connue. Ainsi, à partir du signal reçu par un seul détecteur, la surface de la particule radiante peut être mesurée si elle est entièrement
comprise dans le champ de vision du capteur.
La disposition spécifique du masque optique décrite dans la présente invention est un moyen
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simple et efficace pour déterminer si la particule est totalement incluse dans le champ de vision du capteur. Comme le montre la Fig. 3, le masque se compose de deux fentes 13, 14 de longueurs différentes. La différence de longueur (S2 - Sl) doit être du même ordre de grandeur que le diamètre de
l'image des plus grosses particules à contrôler.
Cette différence peut être supérieure, pour prendre en compte toute divergence entre les trajectoires des particules en mouvement au voisinage immédiat du champ de vision du capteur. Ainsi, lorsque l'intensité du rayonnement détecté à travers la première fente est égale à celle détectée à travers la seconde fente, on en déduit que la totalité de l'image de la particule a traversé chacune des fentes. Ainsi, l'aire de sa surface, et donc son diamètre, peuvent se calculer à partir de l'intensité
du rayonnement reçu.
Si les fentes sont de même longueur, la même fraction de l'image peut être vue par les deux fentes, et l'on n'est pas certain que celle-ci soit
totalement incluse dans chacune d'elle.
Comme le montre la Fig. 4, deux particules ont traversé le champ de vision du capteur, près du plan objet. La première, A, détectée après 23 gs, a généré une impulsion à deux pics dont les intensités ne diffèrent que de quelques %. Ceci indique que l'image de la particule était totalement incluse dans la zone de la fente, lors de son passage. Pour cette particule, l'ordinateur 10 peut ainsi calculer la température, la vitesse et le diamètre. La seconde particule, B, détectée après 30 gs environ, n'a pas été totalement vue par la tête de capteur puisque
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l'intensité du second pic était nettement supérieure
à celle du premier.
Conformément à l'équation (2), l'émissivité des particules doit être prise en compte pour déterminer le diamètre des particules à partir de l'intensité des signaux détectés. L'émissivité à haute température de nombreuses matières utilisées dans les processus de pulvérisation thermique n'est pas connue. Dans ce cas, le diamètre mesuré doit être considéré comme étant une valeur relative. Cette information reste très utile pour déterminer l'influence du diamètre de particule sur la température, la vitesse et la trajectoire (effet de tri) des particules projetées. Si l'émissivité n'est pas connue, des mesures absolues de diamètre de particule peuvent être effectuées après étalonnage au
moyen de particules de tailles connues.
La technique peut également être utilisée avec des particules à basse température. Dans ce cas, le rayonnement thermique n'est pas suffisamment intense pour être détecté, et les particules en vol doivent être éclairées avec une source de lumière intense. Le rayonnement dispersé par les particules peut alors être détecté. L'intensité du rayon lumineux doit être relativement uniforme sur tout le volume de mesure de la tête de capteur (350 gm x 350 gm x 3 000 gm environ, dans la forme de réalisation préférée). Pour chaque particule détectée, identifiée par l'impulsion caractéristique à deux pics de même intensité, il est possible de déterminer le diamètre relatif et la vitesse. La mesure du diamètre est possible étant donné que l'intensité du rayonnement dispersé est proportionnelle à la section des particules. Dans la
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présente configuration, un seul détecteur sensible à la longueur d'onde de la source de lumière est nécessaire pour effectuer la mesure du diamètre et de
la vitesse.
Le principal avantage de la technique décrite dans la présente invention, par rapport à d'autres techniques de contrôle de particules projetées par pulvérisation thermique mentionnées ci-dessus, est sa simplicité, car elle ne nécessite ni source de lumière intense, ni dispositif secondaire de détection. Ainsi le détecteur est plus compact, plus robuste et plus facile à mettre à oeuvre, et il ne nécessite pas de protection oculaire spéciale. Le système ne requiert que deux photodétecteurs pour mesurer la température, la vitesse et le diamètre, et évite l'utilisation d'équipements électroniques de coïncidence, ainsi que l'alignement délicat d'un second ensemble de détection ou faisceau lumineux
dans le jet de particules.
Comme indiqué précédemment, deux systèmes reposant sur la détection du rayonnement thermique émis par des particules à haute température ont déjà été développés ( Proc. Jpn. Symp. Plasma Chem. 4 (1991) p. 175- 180, et brevet US n 4 441 816). Ces deux systèmes nécessitent la mise en oeuvre d'un rayon laser pour localiser la particule dans le volume de mesure. L'approche décrite dans ce dernier brevet repose sur l'utilisation d'un masque à deux fentes de largeurs différentes. La largeur de la première fente doit être inférieure au diamètre de l'image des particules les plus petites. Dans les applications de pulvérisation thermique, la taille des particules est comprise, typiquement, entre 10 et
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gm. Par conséquent, la largeur de la première fente doit être inférieure à 3 gm si le grossissement du système optique utilisé est de 0,3. Etant donné que la vitesse des particules dans les processus de pulvérisation thermique peut atteindre 500 m/s et plus, le temps de transit d'une particule dans le champ de vision de la première fente est d'environ ns. Les détecteurs et l'électronique d'acquisition doivent être, par conséquent, très rapides pour accepter des signaux d'une durée aussi courte. La largeur des fentes que nécessite la présente invention est de 25 gm environ, ce qui correspond à des temps de transit d'un ordre de grandeur supérieur, et permet d'utiliser des composants optoélectroniques moins rapides. Les niveaux de bruit
et les coûts de ces composants sont moins élevés.
Bien que les fentes S1 et S2 aient été décrites comme ayant la même largeur et des longueurs différentes, il est toutefois possible, bien que ce ne soit pas préférable, de mettre en oeuvre l'invention avec des fentes de même longueur et de
largeurs différentes.
Si les largeurs sont différentes, les pics n'auront pas la même durée lorsqu'une particule entière sera vue par les deux fentes. Toutefois, les pics auront toujours entre eux le même rapport, déterminé par la différence de largeur. L'ordinateur peut ne prendre en compte que les signaux conformes à
cette relation.
De même, les longueurs peuvent être identiques, dans la mesure o les fentes se chevauchent. Par exemple, si, selon la Fig. 3,
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l'extrémité droite de la fente S1 dépassait à droite de l'extrémité droite de la fente S2, une particule se déplaçant partiellement sur l'extrémité de la fente S2 passerait encore sur la totalité de l'extrémité de la fente S1, en donnant ainsi une
différence entre les signaux.
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Claims (1)
- c) l'identification de particules spécifiques qui passent entièrement devant les deux fentes, en identifiant lesdites particules pour lesquelles la quantité relative de rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé au niveau de chaque fente, lorsque lesdites particules passent successivement devant lesdites fentes, présente une relation prédéfinie qui est fonction des largeurs relatives desdites fentes; et d) la détermination du diamètre desdites particules spécifiques, à partir de la quantité de rayonnement susdit émis, dispersé ou bien absorbé,lorsqu'elles passent devant lesdites fentes.2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fentes ont la même- 20 -largeur et des longueurs différentes, ladite relationprédéfinie étant pratiquement l'égalité.3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rayonnement relatif émis, dispersé ou bien absorbé est contrôlé en continu, et le diamètre des particules déterminé à partir du rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé, lorsque plusieurs pics très proches les uns des autres, dont le nombre correspond au nombre de fentes et ayantapproximativement la même hauteur, sont observés.4. Procédé selon la revendication 1, comprenant au moins deux fentes susdites, l'unedesdites fentes étant plus courte que l'autre.5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une image desdites fentes est formée sur ledit masque, et en ce que la différence de longueur des fentes est supérieure au diamètre del'image des particules les plus grosses à mesurer.6. Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 5, caractérisé en ce que leditmasque est placé à l'extrémité d'une fibre optiquereliée à au moins un photodétecteur.7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre de particule est déterminé à partir du rayonnement émis, selon l'équation suivante: C,$1 P(AZ,)dC() =d ( 1) dans laquelle d(R) est la plage de longueur d'onde de détection centrée sur A, cl et c2 sont des- 21 -constantes universelles de rayonnement, S est l'aire de la section de la particule, e est l'émissivité etT la température des particules.8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit rayonnement desdites particules est détecté sur deux longueurs d'onde différentes. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit rayonnement est scindé en deux rayons séparés du point de vue spectral par un miroir dichroïque recevant le rayonnement par ladite fibre optique, lesdits rayons étant envoyés sur des photodétecteurs respectifs, en traversant des filtrespasse-bande distincts.10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont éclairées par une source de lumière intense, le diamètre étantdéterminé par la quantité de lumière dispersée.11. Appareil de contrôle des particules en vol, comprenant: a) un masque destiné à être placé dans un plan sensiblement parallèle à la trajectoire des particules à contrôler, ledit masque définissant au mois deux fentes qui sont sensiblement parallèles, de longueurs différentes, et qui sont disposées selon une direction ayant au moins une composante à angle droit par rapport à ladite trajectoire, lesdites fentes ayant, en outre, leurs extrémités décalées latéralement l'une par rapport à l'autre dans ledit plan;- 22 -b) un moyen de détection pour contrôler le rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé par lesdites particules lorsqu'elles passent devant lesdites fentes; c) un moyen d'identification de particules spécifiques qui passent entièrement devant les deux fentes, en identifiant lesdites particules qui, lorsqu'elles passent devant chacune des fentes, émettent, dispersent ou bien absorbent des quantités relatives de rayonnement selon une relation prédéfinie qui est fonction des largeurs relatives desdites fentes; et d) un moyen de traitement permettant de calculer le diamètre des particules identifiées, à partir de la quantité de rayonnement susdit émis,dispersé ou bien absorbé par lesdites particules.12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites fentes ont deslongueurs différentes.13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites fentes sont de même largeur. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que la fente la plus courte est disposée symétriquement par rapport à la fente laplus longue.15. Appareil selon l'une quelconque desrevendications 11 à 14, comprenant, en outre, unelentille focalisant l'image des particules danslesdites fentes.- 23 -16. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la différence de longueur desdites fentes est supérieure ou égale au diamètredes particules les plus grosses à contrôler.17. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen de détection comprend deux détecteurs permettant de contrôler deuxlongueurs d'onde différentes.18. Appareil selon la revendication 17, comprenant, en outre, un miroir dichroïque pour diriger séparément le rayonnement provenant desditesfentes sur des photodétecteurs respectifs.19. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen d'identification contrôle le rayonnement émis, dispersé ou bien absorbé par les particules, et identifie les particules pour lesquelles la quantité est la mêmelorsqu'elles passent devant des fentes contiguës.20. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit masque est placé àl'extrémité d'une fibre optique.21. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen de traitement calcule, en outre, la température desdites particulesà partir du rayonnement qu'elles émettent.22. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit moyen de traitement calcule la vitesse desdites particules à partir dutemps de transit entre lesdites fentes contiguës.
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