FR2776772A1

FR2776772A1 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE PRESSURE OF A FLUID AND USE OF THE DEVICE

Info

Publication number: FR2776772A1
Application number: FR9903804A
Authority: FR
Inventors: Andreas Kappel; Randolf Mock; Reinhard Freitag; Bernhard Gottlieb
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 1999-10-01
Also published as: DE19813756A1

Abstract

Procédé de mesure de la pression d'un fluide (2) dans lequel - un objet faisant l'objet d'une mesure est soumis à une pression par un fluide (2),- un capteur (12) mécanique de mesure est dévié par la pression du fluide (2), le capteur (12) mécanique de mesure faisant partie de l'objet soumis à une mesure,- la déviation du capteur (12) mécanique de mesure étant mesurée de sont côté éloigné du fluide (2) à l'aide d'au moins un détecteur (4, 41).Method for measuring the pressure of a fluid (2) in which - an object being measured is subjected to pressure by a fluid (2), - a mechanical measuring sensor (12) is deflected by the pressure of the fluid (2), the mechanical measuring sensor (12) being part of the object subjected to measurement, - the deviation of the mechanical measuring sensor (12) being measured from its side away from the fluid (2) to using at least one detector (4, 41).

Description

Procédé et dispositif de mesure de la pression d'un fluide et utilisationMethod and device for measuring the pressure of a fluid and use

du dispositif. L'invention concerne un procédé de mesure de la pression d'un of the device. The invention relates to a method for measuring the pressure of a

fluide, ainsi qu'un dispositif de mesure de la pression d'un fluide. fluid, as well as a device for measuring the pressure of a fluid.

Une mesure de pression pose problème dans de nombreux domaines car l'introduction d'un détecteur de pression externe dans un objet Pressure measurement is problematic in many areas because introducing an external pressure sensor into an object

soumis a une mesure entraîne des difficultés. subject to a measure causes difficulties.

Lors de la mesure de pression usuelle, un détecteur de pression externe est introduit, par exemple vissé ou emmanché, de manière étanche à I l'intérieur d'un objet faisant l'objet d'une mesure et soumis a une pression par un fluide, c'est-à-dire par un liquide ou par un gaz, par exemple dans une conduite d'écoulement rempli d'un liquide. Le détecteur de pression consiste par exemple en un capteur de mesure mécanique, par exemple une membrane et en un transducteur ou détecteur électrique, par exemple un i détecteur d'écartement, nécessaire a la détection d'une valeur de mesure, par exemple d'une déviation ou d'une force, du capteur de mesure mécanique. Le capteur de mesure mécanique et le détecteur d'écartement sont intégrés a un boîtier externe commun. Le détecteur de pression est ainsi en contact direct During the usual pressure measurement, an external pressure detector is introduced, for example screwed or fitted, in a sealed manner inside an object being measured and subjected to pressure by a fluid. , that is to say by a liquid or by a gas, for example in a flow pipe filled with a liquid. The pressure detector consists, for example, of a mechanical measurement sensor, for example a membrane and of an electrical transducer or detector, for example a gap detector, necessary for the detection of a measured value, for example of a deviation or force from the mechanical measurement sensor. The mechanical measurement sensor and the gap detector are integrated into a common external housing. The pressure sensor is thus in direct contact

avec le fluide.with the fluid.

Pour monter un dispositif de mesure externe de ce genre, on doit donc produire une liaison entre l'espace soumis à une pression et l'extérieur, par exemple en perçant un trou entre la paroi intérieure et la paroi extérieure de l'objet soumis à une mesure (on entend dans ce qui suit par "paroi intérieure" une surface de l'objet soumis à une mesure en contact avec le fluide soumis à une pression et par "paroi extérieure" une surface de l'objet soumis à une mesure qui n'est pas en contact avec le fluide soumis à une pression). Le détecteur de pression constitué par exemple d'un capteur de mesure mécanique et d'un détecteur d'écartement est donc monté de manière invasive dans l'objet soumis à une mesure. Dans le mode d'installation invasif, il peut se produire que les conditions d'écoulement soient modifiées par l'introduction d'un détecteur externe. Il peut aussi se produire que des volumes hydrauliques soient modifiés de manière inadmissible par le montage d'un To mount an external measuring device of this kind, a connection must therefore be produced between the space subjected to pressure and the exterior, for example by drilling a hole between the interior wall and the exterior wall of the object subjected to a measurement (in what follows, the term "inner wall" means a surface of the object subjected to a measurement in contact with the fluid subjected to pressure and by "outer wall" a surface of the object subjected to a measurement which is not in contact with the fluid under pressure). The pressure detector consisting for example of a mechanical measurement sensor and a gap detector is therefore mounted invasively in the object subjected to a measurement. In the invasive installation mode, it may happen that the flow conditions are modified by the introduction of an external detector. It can also happen that hydraulic volumes are inadmissibly modified by the fitting of a

détecteur de ce genre.such detector.

De plus, I'installation d'un détecteur externe pose un problème si l'on doit satisfaire a une grande exigence en matière d'étanchéité d'une circulation de pression, par exemple dans une installation de la technique nucléaire ou dans le domaine de la technique des procédés chimiques. Dans ce cas, on doit absolument empêcher qu'une substance contaminée ou o agressive du point de vue chimique ne sorte vers l'extérieur de la zone soumise à une pression, par exemple par une fente entre l'objet soumis à une mesure et le détecteur. Le danger d'une sortie de fluide peut apparaître par exemple aussi lors du contact d'un détecteur avec un fluide corrosif. Pour une haute pression du fluide, il peut se produire des défauts d'étanchéité dans la s5 zone du détecteur qui peuvent conduire également à de graves incidents dans le déroulement du fonctionnement. D'une manière générale, la mesure de pression de fluide agressif, irradiant ou soumis à une haute pression pose problème. Un exemple de cette problématique est la mesure de pression sur des systèmes d'injection pour des injections directes à haute pression de carburants dans des moteurs, par exemple pour de l'essence ou du carburant diesel (ce que l'on appelle "Common-Rail"). Pour la détection des pressions agissant à l'intérieur de l'injecteur (de manière caractéristique 150 à 2000 bars), on n'a jusqu'à maintenant pas de mesure de pression appropriée: une augmentation des volumes hydrauliques par adjonction d'un détecteur de pression usuel doit être empêchée par exemple en raison de l'adaptation exacte des systèmes d'injection et de leur tolérance de fabrication. De plus, une étanchéité d'un détecteur de pression est très difficile à obtenir pour des pressions allant jusqu'à 2000 bars, et le montage d'un détecteur de pression est pratiquement impossible en raison des conditions de construction très étroites à l'intérieur du système d'injection. De plus, on ne dispose pas de détecteurs de pression suffisamment petits pour la détection des conditions de In addition, the installation of an external detector poses a problem if it is necessary to satisfy a great requirement in terms of sealing a pressure circulation, for example in a nuclear technology installation or in the field of chemical process technology. In this case, it is essential to prevent a contaminated or chemically aggressive substance from exiting the outside of the pressure area, for example by a gap between the object under measurement and the detector. The danger of a fluid outlet can appear for example also when a detector comes into contact with a corrosive fluid. For high fluid pressure, leaks may occur in the detector area which can also lead to serious incidents in the course of operation. In general, the measurement of pressure of aggressive, irradiating or subjected to high pressure fluid poses a problem. An example of this problem is the measurement of pressure on injection systems for direct high-pressure injections of fuels into engines, for example for petrol or diesel fuel (so-called "Common- Rail"). For the detection of the pressures acting inside the injector (typically 150 to 2000 bars), up to now there has been no suitable pressure measurement: an increase in the hydraulic volumes by the addition of a detector The usual pressure must be prevented, for example due to the exact adaptation of the injection systems and their manufacturing tolerance. In addition, a pressure sensor is very difficult to seal at pressures up to 2000 bar, and the mounting of a pressure sensor is practically impossible due to the very narrow construction conditions inside. of the injection system. In addition, there are not sufficiently small pressure detectors to detect the conditions of

pression analysées suivant le lieu. pressure analyzed according to the place.

La présente invention vise à réduire une influence dommageable The present invention aims to reduce a damaging influence

d'un fluide lors d'une mesure de pression. of a fluid during a pressure measurement.

Pour le procédé on y parvient, suivant l'invention, par un procédé caractérisé en ce que - un objet faisant l'objet d'une mesure est soumis à une pression par un fluide, un capteur mécanique de mesure est dévié par la pression du fluide, le capteur de mesure mécanique étant une partie de l'objet soumis à une mesure, - la déviation du capteur mécanique de mesure étant mesurée du côté du According to the invention, the method achieves this by a method characterized in that - an object being measured is subjected to a pressure by a fluid, a mechanical measurement sensor is deflected by the pressure of the fluid, the mechanical measurement sensor being part of the object to be measured, - the deviation of the mechanical measurement sensor being measured on the side of the

capteur éloigné du fluide, à l'aide d'au moins un détecteur. sensor remote from the fluid, using at least one detector.

Le principe de base de la présente invention est d'utiliser l'objet soumis à une mesure lui-même ou des pièces appropriées de cet objet (par exemple une zone structurée à cet effet) comme capteur de mesure The basic principle of the present invention is to use the object subjected to a measurement itself or appropriate parts of this object (for example a zone structured for this purpose) as a measurement sensor.

mécanique, donc d'effectuer la mesure de pression de manière non invasive. mechanical, therefore to perform the pressure measurement in a non-invasive manner.

En l'occurrence, la paroi de l'objet soumis à une mesure en contact avec le fluide ("paroi intérieure") n'est pas modifiée. Il s'ensuit que le fluide ne trouve à l'arrivée pas de surfaces d'attaque sensiblement modifiées par rapport à une conduite de mesure équipée sans mesure de pression (notamment pas d'adaptations, de filetages, de matériaux assez sensibles etc.). On peut obtenir une structuration par exemple par un usinage approprié de l'objet soumis à une mesure, par exemple en produisant des évidements au moyen d'un enlèvement mécanique. En variante, on peut prévoir déjà lors de la fabrication de l'objet soumis à une mesure, comme capteur mécanique de mesure, une zone adaptée aux fins de la mesure de pression. La détection d'une grandeur de mesure mécanique (par exemple une déviation ou une force) du capteur mécanique de mesure s'effectue à l'aide d'un détecteur externe, par exemple un détecteur d'écartement. Le fait que le capteur mécanique de mesure fait partie intégrante de l'objet soumis à une mesure fait que l'influence de la mesure de pression sur les propriétés hydrauliques de l'objet soumis à une mesure, par exemple des conditions d'écoulement ou des volumes hydrauliques, n'a plus d'influence. De plus l'influence du fluide sur le détecteur se minimise. De plus, on se dispense de l'intervalle entre le détecteur et l'objet soumis à une mesure qui apparaît lors de l'installation usuelle d'un détecteur de mesure et par lequel le fluide pourrait In this case, the wall of the object subjected to a measurement in contact with the fluid ("interior wall") is not modified. It follows that the fluid does not find, on arrival, substantially modified attack surfaces compared to a measurement line equipped without pressure measurement (in particular no adaptations, threads, fairly sensitive materials, etc.). . Structuring can be obtained, for example, by appropriate machining of the object under measurement, for example by producing recesses by means of mechanical removal. As a variant, one can already provide during the manufacture of the object subjected to a measurement, as a mechanical measurement sensor, a zone suitable for the purposes of the pressure measurement. The detection of a mechanical measurement quantity (for example a deviation or a force) of the mechanical measurement sensor is carried out using an external detector, for example a gap detector. The fact that the mechanical measurement sensor is an integral part of the object under measurement means that the influence of the pressure measurement on the hydraulic properties of the object under measurement, for example flow conditions or hydraulic volumes, no longer has any influence. In addition, the influence of the fluid on the detector is minimized. In addition, it dispenses with the interval between the detector and the object subjected to a measurement which appears during the usual installation of a measurement detector and by which the fluid could

sortir de la zone soumise à une pression. leave the area under pressure.

Il est avantageux pour une manipulation simple que le capteur mécanique de mesure soit produit par un évidement de forme cylindrique, par exemple un trou borgne, d'une paroi extérieure de l'objet soumis à une mesure. s Il est avantageux pour exploiter plus simplement le signal de mesure que le capteur mécanique de mesure ait une forme symétrique de révolution, par exemple que le perçage soit produit perpendiculairement à la It is advantageous for simple handling that the mechanical measurement sensor is produced by a recess of cylindrical shape, for example a blind hole, of an external wall of the object subjected to a measurement. s To make the measurement signal easier to use, the mechanical measurement sensor has a symmetrical shape of revolution, for example that the hole is produced perpendicular to the

paroi éloignée du fluide.wall away from the fluid.

De plus, il est avantageux que le capteur mécanique de mesure o0 soit semblable à une membrane, c'est-à-dire que la déviation du capteur mécanique de mesure se comporte de manière similaire à la déviation d'une membrane. Des écarts possibles par rapport au comportement d'une membrane idéale peuvent être pris en compte par exemple par un calibrage du capteur mécanique de mesure. En variante, les propriétés du capteur mécanique de mesure peuvent être approchées par celles d'un disque mince In addition, it is advantageous for the mechanical measurement sensor o0 to be similar to a membrane, that is to say that the deflection of the mechanical measurement sensor behaves similarly to the deflection of a membrane. Possible deviations from the behavior of an ideal membrane can be taken into account for example by calibrating the mechanical measurement sensor. Alternatively, the properties of the mechanical measurement sensor can be approximated by those of a thin disc

ou d'un disque épais.or a thick disc.

Il est particulièrement avantageux que l'épaisseur de paroi restante du capteur mécanique de mesure soit constante. L'exploitation des It is particularly advantageous if the remaining wall thickness of the mechanical measurement sensor is constant. The exploitation of

déviations mécaniques pour déterminer la pression en est facilitée. mechanical deviations to determine the pressure is facilitated.

Le détecteur pour mesurer la déviation du capteur mécanique de mesure peut être déposé par exemple du côté de l'objet soumis à une mesure The detector for measuring the deviation of the mechanical measurement sensor can be placed, for example, on the side of the object to be measured.

éloigné du fluide.away from the fluid.

En présence d'une structuration, il est avantageux que le In the presence of a structure, it is advantageous that the

détecteur soit ménagé dans la structuration. detector is provided in the structuring.

Il est en l'occurrence avantageux que la structuration soit symétrique, par exemple un trou borgne cylindrique arrivant sur le capteur mécanique de mesure. Le perçage a en l'occurrence avantageusement divers diamètres pour s'adapter de manière optimale à un détecteur et à un moyen It is in this case advantageous that the structuring is symmetrical, for example a cylindrical blind hole arriving on the mechanical measurement sensor. The drilling advantageously has in this case various diameters to adapt optimally to a detector and to a means

de fixation.of fixation.

Il est de plus avantageux que le détecteur soit ménagé dans la structuration et maintenu dans la structuration au moyen d'une vis creuse d'immobilisation car le au moins un câble de données de transmission du détecteur relié au détecteur peut être amené à l'extérieur par l'ouverture It is more advantageous that the detector is provided in the structuring and maintained in the structuring by means of a hollow immobilizing screw because the at least one transmission data cable of the detector connected to the detector can be brought outside. through the opening

ménagée dans la vis creuse d'immobilisation. formed in the hollow immobilization screw.

Il est avantageux que le détecteur mesure la déviation du It is advantageous for the detector to measure the deviation of the

capteur de mesure mécanique a l'aide d'un élément piézo-électrique. mechanical measurement sensor using a piezoelectric element.

Il est également avantageux que le détecteur travaille au moyen d'un procédé de mesure capacitif car cela apporte une grande précision de mesure. En l'occurrence il est particulièrement avantageux, pour des objets de mesure conducteurs de l'électricité, que le capteur mécanique de mesure agisse en même temps comme une plaquette de condensateur du détecteur capacitif. Pour des objets de mesure qui ne sont pas conducteurs de Io l'électricité, le capteur mécanique de mesure peut, en variante, être revêtu It is also advantageous for the detector to work by means of a capacitive measurement method since this provides high measurement accuracy. In this case, it is particularly advantageous, for electrically conductive measurement objects, for the mechanical measurement sensor to act at the same time as a capacitor plate of the capacitive detector. For measuring objects which are not electrically conductive, the mechanical measuring sensor can, as a variant, be coated

d'un matériau conducteur de l'électricité du côté tourné vers le détecteur. of an electrically conductive material on the side facing the detector.

Mais on peut utiliser aussi d'autres principes de détecteur But we can also use other detector principles

approprié, par exemple au moyen d'une mesure piezo-résistive. suitable, for example by means of a piezoresistive measurement.

Il est avantageux que le détecteur servant à exploiter des valeurs i caractéristiques du capteur mécanique de mesure soit relié directement à l'électronique d'exploitation. L'électronique d'exploitation peut être montée en l'occurrence avec le détecteur externe dans un boîtier. Les signaux de ce détecteur peuvent ainsi être convertis déjà totalement ou partiellement en données utilisables pour l'observateur avant d'être retransmises par lI'intermédiaire du câble de transmission de données du détecteur. Il en résulte l'avantage, en raison de la brève amenée de lignes ainsi obtenue, que l'on obtient en premier lieu une adaptation plus stable du système de mesure et en It is advantageous that the detector used to evaluate the values i characteristic of the mechanical measurement sensor is connected directly to the operating electronics. The operating electronics can be mounted in this case with the external detector in a housing. The signals from this detector can thus already be totally or partially converted into data usable for the observer before being retransmitted via the detector's data transmission cable. This results in the advantage, due to the short supply of lines thus obtained, that a more stable adaptation of the measurement system is obtained first and foremost.

deuxième lieu une grande insensibilité aux parasites. En outre, une pre- second place a great insensitivity to parasites. In addition, a pre-

exploitation de ce genre des valeurs de mesure est conviviale pour l'utilisateur. Exploitation of this kind of measured values is user-friendly.

En l'occurrence il est particulièrement avantageux que le détecteur externe, par exemple le détecteur d'écartement, et l'électronique d'exploitation soient réalisés en une unité, par exemple au moyen d'un détecteur d'écartement capacitif et d'une électronique d'exploitation réalisée dans la technologie du silicium, avantageusement sur un composant. Un composant de ce genre en technologie du silicium peut être très bien maîtrisé In this case it is particularly advantageous that the external detector, for example the gap detector, and the operating electronics are produced in a unit, for example by means of a capacitive gap detector and a operating electronics produced in silicon technology, advantageously on a component. A component of this kind in silicon technology can be very well mastered

en raison des connaissances en matière de fabrication de composants micro- due to knowledge of micro-component manufacturing

électroniques et micro-mecaniques. Le détecteur externe lui-même, par exemple un détecteur d'écartement capacitif ou piézo-résistif, doit en l'occurrence être réalisé dans un mode de construction qui n'est pas electronic and micro-mechanical. The external detector itself, for example a capacitive or piezoresistive distance detector, must in this case be produced in a construction method which is not

micro-mécanique, par exemple pour des raisons de coût. micro-mechanical, for example for cost reasons.

De plus, pour gagner de la place, il est avantageux de réaliser le détecteur de manière micro-mécanique. Justement pour des objets de mesure ayant de petites dimensions de composants, intégrer à un détecteur relativement grand a l'objet soumis à une mesure pose souvent problème. Un détecteur en mode de réalisation micro-mécanique offre en revanche moins de In addition, to save space, it is advantageous to carry out the detector in a micro-mechanical manner. Precisely for measurement objects having small component dimensions, integrating a relatively large detector into the object subjected to measurement often poses a problem. A detector in micro-mechanical embodiment, on the other hand, offers less

problèmes en ce qui concerne la place dont on a besoin pour son montage. problems regarding the space we need for its assembly.

Lorsque l'on monte un détecteur en mode de réalisation micro-mécanique, on s'assure aussi que la stabilité de l'objet soumis à une mesure est suffisamment When mounting a detector in micro-mechanical embodiment, it also ensures that the stability of the object under measurement is sufficient

grande lorsque l'on utilise plusieurs détecteurs. great when using multiple detectors.

Un avantage supplémentaire de la mesure de pression non invasive est que l'on peut mesurer sans difficulté sensible de construction des surpressions et des dépressions par le même détecteur de pression. Lorsque l'on réalise le capteur mécanique de mesure sous la forme d'une membrane, par exemple la déviation de la membrane est la même pour une surpression et pour une dépression. La mesure de pression non invasive peut être utilisée, outre pour la mesure de pression dans des systèmes d'injection, de manière particulièrement avantageuse aussi pour mesurer une pression d'une chambre de combustion, une pression d'un carburant dans un système de convoyage 2o de carburant (par exemple dans un circuit "Common-Rail"), pour des systèmes hydrauliques (par exemple pour des freins ou une direction assistée), pour des An additional advantage of non-invasive pressure measurement is that it is possible to measure the overpressures and depressions without any significant construction difficulties by the same pressure detector. When the mechanical measurement sensor is produced in the form of a membrane, for example the deflection of the membrane is the same for an overpressure and for a depression. Non-invasive pressure measurement can be used, in addition to measuring pressure in injection systems, particularly advantageously also for measuring a pressure of a combustion chamber, a pressure of a fuel in a conveyor system 2o of fuel (for example in a "Common-Rail" circuit), for hydraulic systems (for example for brakes or power steering), for

applications médicales ou dans des installations de la technique industrielle. medical applications or in industrial technology installations.

Entre autres pour l'une de ces applications, on peut s'attendre à un effet avantageux d'une surveillance de la pression pour une commande de Among other things for one of these applications, one can expect an advantageous effect of a pressure monitoring for a control of

système, par exemple en l'utilisant dans une commande de moteur. system, for example by using it in a motor control.

Ainsi donc, suivant un mode de réalisation avantageux, les déplacements du au moins un capteur mécanique de mesure sont similaires à Thus, according to an advantageous embodiment, the displacements of the at least one mechanical measurement sensor are similar to

ceux d'une membrane.those of a membrane.

Suivant un mode de réalisation avantageux, on produit au moins un capteur mécanique de mesure par une structuration sur un côté de l'objet According to an advantageous embodiment, at least one mechanical measurement sensor is produced by a structure on one side of the object

soumis à une mesure éloigné du fluide. subject to measurement away from the fluid.

Suivant un mode de réalisation avantageux, on produit le capteur mécanique de mesure par au moins un trou borgne perpendiculairement à un According to an advantageous embodiment, the mechanical measurement sensor is produced by at least one blind hole perpendicular to a

côté de l'objet soumis à une mesure éloigné du fluide. side of the object being measured away from the fluid.

Suivant un mode de réalisation avantageux, au moins un According to an advantageous embodiment, at least one

détecteur est ménagé dans la structuration et y est maintenu. detector is provided in the structure and is maintained there.

Suivant un mode de réalisation avantageux, la structuration a la According to an advantageous embodiment, the structuring has

forme d'un trou borgne cylindrique ayant au moins un diamètre. form of a cylindrical blind hole having at least one diameter.

Suivant un perfectionnement avantageux, au moins un détecteur According to an advantageous improvement, at least one detector

est un détecteur d'écartement piézo-électrique. is a piezoelectric distance detector.

détecteur est un détecteur d'écartement capacitif. detector is a capacitive distance detector.

Suivant un mode de réalisation avantageux, il est présent entre o le détecteur et un câble de transmission de données une unité d'exploitation According to an advantageous embodiment, there is present between o the detector and a data transmission cable an operating unit

pour le traitement des données émises par le détecteur. for processing the data sent by the detector.

Suivant un mode de réalisation avantageux, le détecteur et According to an advantageous embodiment, the detector and

l'unité d'exploitation sont intégrés à un composant. the operating unit are integrated into a component.

détecteur est réalisé en mode de réalisation micro-mécanique. detector is produced in micro-mechanical embodiment.

détecteur est produit sur la base de la technologie des composants en silicium. detector is produced on the basis of silicon components technology.

Suivant un mode de réalisation avantageux, la pression du fluide peut se trouver aussi bien dans le domaine des surpressions que dans le According to an advantageous embodiment, the fluid pressure can be found both in the area of overpressures and in the

domaine des dépressions.area of depressions.

Suivant un mode de réalisation avantageux, la mesure de According to an advantageous embodiment, the measurement of

pression est calibrée.pressure is calibrated.

Une utilisation avantageuse du procédé consiste à l'utiliser dans An advantageous use of the process consists in using it in

des installations de la technique des procédés. process engineering facilities.

Une utilisation avantageuse du procédé consiste à l'utiliser dans des systèmes servant à injecter du carburant ou sur des chambres de combustion. Le but de l'invention est atteint, pour le dispositif, par un dispositif qui est caractérisé par - un objet faisant l'objet d'une mesure qui est soumis à une pression par un fluide, - au moins un capteur mécanique de mesure qui fait partie de l'objet soumis à une mesure et qui peut être dévié par une pression du fluide, - un détecteur, la pression du fluide pouvant être mesurée par l'intermédiaire d'une déviation du capteur mécanique de mesure de son côté éloigné du fluide. Suivant un mode de réalisation avantageux du dispositif, le capteur mécanique de mesure est similaire à une membrane et peut être représenté par un trou borgne d'une face de l'objet soumis à une mesure An advantageous use of the process consists in using it in systems used for injecting fuel or on combustion chambers. The object of the invention is achieved, for the device, by a device which is characterized by - an object being measured which is subjected to pressure by a fluid, - at least one mechanical measurement sensor which is part of the object subjected to a measurement and which can be deflected by a fluid pressure, - a detector, the fluid pressure can be measured by means of a deflection of the mechanical measurement sensor on its side distant from the fluid. According to an advantageous embodiment of the device, the mechanical measurement sensor is similar to a membrane and can be represented by a blind hole on one side of the object subjected to a measurement.

éloigné du fluide.away from the fluid.

Suivant un mode de réalisation avantageux du dispositif, le détecteur se trouve au moins partiellement dans le trou borgne et peut y être According to an advantageous embodiment of the device, the detector is at least partially in the blind hole and can be there

immobilisé par un dispositif de fixation. immobilized by a fixing device.

Une utilisation avantageuse du dispositif consiste à l'utiliser dans One advantageous use of the device is to use it in

des installations de la technique industrielle. industrial technology installations.

Une autre utilisation avantageuse du dispositif consiste à l'utiliser dans des systèmes servant à l'injection de carburant ou sur des chambres de Another advantageous use of the device is to use it in systems used for fuel injection or on pressure chambers.

is combustion.is combustion.

En raison de la possibilité générale d'utilisation, la mesure de pression suivant l'invention peut être effectuée sur des pièces ou des objets de Due to the general possibility of use, the pressure measurement according to the invention can be carried out on parts or objects of

mesure de tous ordres de grandeur et de toutes formes. measure of all orders of magnitude and all forms.

La présente invention est encore présentée schématiquement The present invention is also presented schematically

dans les exemples de réalisation qui suivent. in the exemplary embodiments which follow.

La figure 1 illustre schématiquement une mesure de pression dans laquelle le détecteur est un détecteur d'écartement capacitif, la figure 2 est une vue en plan d'une géométrie de corps de mesure servant à la mesure de pression, la figure 3 représente schématiquement la structure d'une mesure de pression dans laquelle le détecteur est un détecteur d'écartement piézo-électrique, la figure 4 représente des résultats de mesure d'une mesure de pression. La figure 1 est une vue de côté en coupe illustrant schématiquement le principe de mesure d'une mesure de pression non invasive au moyen d'un détecteur 4 en forme de détecteur 41 d'écartement capacitif. L'objet soumis à une mesure est un tuyau 1 en matériau conducteur de l'électricité, par exemple en métal, par exemple en vue de l'utilisation comme corps injecteur, par exemple pour doser et pulvériser du fluide 2, par exemple pour une injection de carburant. Le perçage 11 du tuyau 1 est soumis à une pression par un fluide 2. Il est produit de la face de paroi du tube faisant FIG. 1 schematically illustrates a pressure measurement in which the detector is a capacitive gap detector, FIG. 2 is a plan view of a geometry of the measuring body used for the pressure measurement, FIG. 3 schematically represents the structure of a pressure measurement in which the detector is a piezoelectric distance detector, FIG. 4 represents results of measurement of a pressure measurement. FIG. 1 is a side view in section schematically illustrating the principle of measurement of a non-invasive pressure measurement by means of a detector 4 in the form of a detector 41 of capacitive spacing. The object subjected to a measurement is a pipe 1 made of electrically conductive material, for example metal, for example for use as an injector body, for example for dosing and spraying fluid 2, for example for a fuel injection. The bore 11 of the pipe 1 is subjected to a pressure by a fluid 2. It is produced from the wall face of the tube making

face au perçage ("paroi extérieure") un trou 3 borgne, par exemple par électro- opposite the bore ("outer wall") a blind hole 3, for example by electro-

érosion, par perçage ou par fraisage. Le capteur 12 mécanique de mesure fait partie du tuyau 1 et correspond à la surface frontale du trou 3 borgne. Le capteur 12 mécanique de mesure se déforme sous l'action de la pression du fluide de manière similaire à une membrane. La déviation du détecteur 12 mécanique de mesure est détectée à l'aide d'un détecteur 41 d'écartement capacitif. Le détecteur 41 d'écartement capacitif est encastré dans le trou 3 o borgne, si bien que le capteur 12 mécanique de mesure agit en même temps comme une électrode du détecteur 41 d'écartement capacitif. L'électrode 81 du détecteur 41 d'écartement capacitif se trouvant face du capteur 12 mécanique de mesure. Il est mesuré la distance entre les deux électrodes 81, 12, qui est déterminée par la flexion du capteur 12 mécanique de mesure et qui est une mesure de la pression du fluide 2 agissant sur le capteur 12 mécanique de mesure. Le détecteur 41 d'écartement capacitif est maintenu dans le trou 3 borgne par une vis 5 creuse d'immobilisation. Les données de mesure du détecteur 4, 41 sont exploitées à l'aide d'une unité 9 d'exploitation, par exemple par conversion de valeur de tension en valeur de pression, par exemple en tenant compte d'un calibrage, et elles sont retransmises à un observateur externe par l'intermédiaire d'un câble 6 de transmission de données du détecteur. Le câble 6 de transmission de données du détecteur est mené à l'extérieur par la vis 5 creuse d'immobilisation. Le câble 6 de transmission de données du détecteur est par exemple un câble coaxial miniature souple. Le détecteur 41 d'écartement capacitif est fabriqué sans filetage et est poussé dans le trou 3 borgne, en variante, le détecteur 41 d'écartement capacitif peut être fabriqué par exemple en ayant un filetage et erosion, by drilling or milling. The mechanical measurement sensor 12 is part of the pipe 1 and corresponds to the front surface of the blind hole 3. The mechanical measurement sensor 12 deforms under the action of the pressure of the fluid in a manner similar to a membrane. The deviation of the mechanical measurement detector 12 is detected using a capacitive distance detector 41. The capacitive spacing detector 41 is embedded in the blind hole 3 o, so that the mechanical measurement sensor 12 acts at the same time as an electrode of the capacitive spacing detector 41. The electrode 81 of the capacitive gap detector 41 is located opposite the mechanical measurement sensor 12. The distance between the two electrodes 81, 12 is measured, which is determined by the bending of the mechanical measurement sensor 12 and which is a measurement of the pressure of the fluid 2 acting on the mechanical measurement sensor 12. The capacitive gap detector 41 is held in the blind hole 3 by a hollow immobilizing screw 5. The measurement data of the detector 4, 41 is used with the aid of an operating unit 9, for example by conversion of voltage value to pressure value, for example taking into account a calibration, and they are retransmitted to an external observer via a cable 6 for transmitting data from the detector. The detector data transmission cable 6 is led to the outside by the hollow immobilizing screw 5. The detector data cable 6 is for example a flexible miniature coaxial cable. The capacitive spacing detector 41 is manufactured without thread and is pushed into the blind hole 3, as a variant, the capacitive spacing detector 41 can be manufactured for example by having a thread and

être ensuite vissé dans le trou 3 borgne. then be screwed into the blind hole 3.

Pour augmenter la sensibilité de mesure du détecteur 12 mécanique de mesure, son épaisseur devrait, de manière correspondante à l'épaisseur de paroi restante de la surface frontale du trou 3 borgne, être aussi petite que possible. Mais on a d'autre part le danger qu'un capteur 12 mécanique de mesure soit déformé par une haute pression d'une manière irréversible qui est désavantageuse. C'est pourquoi l'épaisseur du capteur 12 mécanique de mesure doit être prévue de telle manière que celui-ci se déforme de manière réversible, c'est-à-dire de manière purement élastique. La conception du capteur 12 mécanique de mesure (par exemple l'épaisseur de paroi ou le diamètre) peut être effectuée par exemple par une méthode des éléments finis. Cette méthode est utile notamment pour des formes du capteur 12 mécanique de mesure dont la déviation ne peut pas être calculée de To increase the measurement sensitivity of the mechanical measurement detector 12, its thickness should, as corresponding to the remaining wall thickness of the front surface of the blind hole 3, be as small as possible. However, there is also the danger that a mechanical measurement sensor 12 will be deformed by a high pressure in an irreversible manner which is disadvantageous. This is why the thickness of the mechanical measurement sensor 12 must be provided in such a way that it deforms in a reversible manner, that is to say in a purely elastic manner. The design of the mechanical measuring sensor 12 (for example the wall thickness or the diameter) can be carried out for example by a finite element method. This method is useful in particular for forms of the mechanical measurement sensor 12 whose deviation cannot be calculated from

manière analytique, par exemple aussi pour une forme dissymétrique. analytically, for example also for an asymmetrical form.

Outre le détecteur représenté dans cet exemple de réalisation, il peut être introduit aussi plusieurs détecteurs dans l'objet soumis à une mesure, par exemple dans plusieurs trous borgnes. Cela est avantageux par l0 exemple si l'on cherche à effectuer une mesure analysée suivant le lieu des In addition to the detector shown in this exemplary embodiment, several detectors can also be introduced into the object subjected to a measurement, for example in several blind holes. This is advantageous for example if one seeks to carry out a measurement analyzed according to the location of the

conditions de pression dans l'objet soumis à une mesure. pressure conditions in the object under measurement.

Le détecteur de pression représenté à cette figure peut être réalisé avantageusement aussi entièrement dans la technologie des composants au silicium. Le détecteur 41 d'écartement capacitif comportant is son électrode 81 est alors réalisé sur la même pièce que l'unité 9 d'exploitation. Outre un détecteur 41 d'écartement capacitif, il peut être réalisé par exemple aussi un détecteur d'écartement piézo-résistif dans la technologie The pressure detector shown in this figure can advantageously also be produced entirely in the technology of silicon components. The capacitive spacing detector 41 comprising its electrode 81 is then produced on the same part as the operating unit 9. In addition to a capacitive gap detector 41, it can also be produced, for example, a piezoresistive gap detector in technology.

des composants au silicium.silicon components.

Le détecteur 41 d'écartement capacitif peut, en variante, être réalisé en mode de réalisation micro-mécanique. Cela est avantageux par exemple lorsqu'il y a plusieurs détecteurs de pression ou lorsque l'épaisseur The capacitive gap detector 41 can, as a variant, be produced in micro-mechanical embodiment. This is advantageous for example when there are several pressure sensors or when the thickness

de paroi de l'objet soumis à une mesure est petite. of the object being measured is small.

La figure 2 est une vue en plan en coupe de la forme d'un tuyau 1 comme objet soumis à une mesure, le tuyau 1 étant muni d'un perçage 11 centré, qui est rempli d'un fluide 2. La découpe est effectuée par un trou 3 borgne servant de structuration. On voit que le capteur 12 mécanique de déplacement a en vue en plan, en raison du perçage qui est rond dans la vue en coupe, une forme concave d'un seul côté, sur la paroi intérieure de l'objet FIG. 2 is a plan view in section of the shape of a pipe 1 as an object subjected to a measurement, the pipe 1 being provided with a centered bore 11, which is filled with a fluid 2. The cutting is carried out by a blind hole 3 used for structuring. It can be seen that the mechanical displacement sensor 12 has in plan view, due to the bore which is round in the section view, a concave shape on one side, on the interior wall of the object.

soumis à une mesure, donc il ne correspond pas à une membrane planaire. subject to a measurement, so it does not correspond to a planar membrane.

La figure 3 est une vue de côté en coupe d'un mode de réalisation en vue de la mesure de pression à l'aide d'un détecteur 4 sous la forme d'un détecteur42 d'écartement piézo-électrique. Le détecteur 42 d'écartement piézo-électrique est constitué essentiellement d'un élément piézoélectrique et de deux électrodes 81, 82, ainsi que d'une unité 9 d'exploitation et d'un câble 6 de transmission de données du détecteur, la 1I déviation du capteur 12 de mesure mécanique étant mesurée à l'aide de l'élément piézo-électrique. Cet élément piézo-électrique est réalisé ici sous la forme d'un petit tuyau 7 piézo-électrique, qui est creux et qui repose par ses faces frontales sur le capteur 12 mécanique de mesure et sur une vis 5 creuse d'immobilisation. Le petit tuyau 7 piézo- électrique est comprimé par la déviation du capteur 12 mécanique de mesure, si bien qu'une tension est induite. Cette tension est prélevée par des électrodes 83, 82 qui sont en contact avec la paroi intérieure et la paroi extérieure du petit tuyau 7 piézo-électrique. Dans cet exemple de réalisation, I'électrode 82 extérieure est a0 à la masse, tandis que l'électrode 83 intérieure est reliée à un câble 6 de transmission de données de détecteur menée par la vis 5 creuse d'immobilisation, ce câble retransmettant des données de mesure à un Figure 3 is a side sectional view of an embodiment for pressure measurement using a detector 4 in the form of a piezoelectric distance detector42. The piezoelectric distance detector 42 consists essentially of a piezoelectric element and two electrodes 81, 82, as well as an operating unit 9 and a data transmission cable 6 of the detector, the 1I deflection of the mechanical measurement sensor 12 being measured using the piezoelectric element. This piezoelectric element is produced here in the form of a small piezoelectric pipe 7 which is hollow and which rests by its front faces on the mechanical measurement sensor 12 and on a hollow immobilizing screw 5. The small piezoelectric pipe 7 is compressed by the deflection of the mechanical measurement sensor 12, so that a voltage is induced. This voltage is taken by electrodes 83, 82 which are in contact with the inner wall and the outer wall of the small piezoelectric pipe 7. In this exemplary embodiment, the outside electrode 82 is grounded, while the inside electrode 83 is connected to a cable 6 for transmitting detector data led by the hollow immobilizing screw 5, this cable retransmitting measurement data at a

observateur externe.external observer.

Il est porté à la figure 4 la tension prélevée sur un détecteur s d'écartement capacitif, en unité quelconque, en fonction de la pression d'un fluide 3 en une unité quelconque. On voit nettement que le rapport entre la tension du détecteur et la pression (prédéterminée) du fluide 2 est linéaire, et cela sur tout le domaine de mesure. Il faut prendre garde que cette figure It is shown in Figure 4 the voltage taken from a capacitive gap detector s, in any unit, depending on the pressure of a fluid 3 in any unit. It is clearly seen that the ratio between the detector voltage and the (predetermined) pressure of the fluid 2 is linear, and this over the entire measurement range. Please note that this figure

montre des points de mesure reliés et non pas un ajustement de courbes. shows connected measurement points and not curve fitting.

L'adequation du genre de mesure de pression décrit ici a la détermination de la pression du fluide d'un objet faisant l'objet d'une mesure et soumis à une The adequacy of the type of pressure measurement described here has the determination of the fluid pressure of an object being measured and subjected to a

pression est donc mise en évidence de manière impressionnante à la figure 3. pressure is therefore impressively highlighted in Figure 3.

Le pouvoir séparateur de la mesure de pression est, avec < 0,1 %, très bon, si bien que, outre une mesure de pression statique, on peut The separating power of the pressure measurement is, with <0.1%, very good, so that, in addition to a static pressure measurement, it is possible to

reproduire très bien des fluctuations de pression rapides (sans représentation). reproduce rapid pressure fluctuations very well (without representation).

Claims

1. Method for measuring the pressure of a fluid (2), characterized in that an object being measured is subjected to pressure by a fluid (2), - a mechanical measuring sensor (12) is deflected by the pressure of the fluid (2), the mechanical measuring sensor (12) being part of the object to be measured, - the deflection of the mechanical measuring sensor (12) being measured by its

far side of the fluid (2) using at least one detector (4, 41, 42).

2. Method according to claim 1, characterized in that the displacements of at least one mechanical measurement sensor (12) are

similar to those of a membrane.

3. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that at least one mechanical measurement sensor (12) is produced by a structure on one side of the object subjected to a measurement

away from the fluid.

4. Method according to claim 3, characterized in that the mechanical measuring sensor (12) is produced by at least one blind hole (3) perpendicular to one side of the object subjected to a measurement turned towards the

fluid (2).

5. Method according to one of claims 2 to 4, characterized in

that at least one detector (4, 41, 42) is embedded in the structure and there

is maintained.

6. Method according to claim 5, characterized in that the structuring has the form of a cylindrical blind hole (3) having at least one diameter.

7. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that at least one detector (4) is a detector (42)

piezoelectric spacing.

8. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that at least one detector (4) is a detector (42)

capacitive spacing.

9. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that there is present, between the detector (4, 41, 42) and a cable (6) for transmitting detector data, an operating unit (9) for

process the data transmitted by the detector (4, 41, 42).

10. Method according to claim 9, characterized in that the

detector (4, 41, 42) and the operating unit (9) are integrated into a room.

1il. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that at least one detector (4, 41, 42) is produced in the

micro-mechanical production.

12. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that at least one detector (41, 42) is produced on the basis of

silicon component technology.

13. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that the fluid pressure (2) can be found in

the field of overpressures than in the field of depressions.

14. Method according to one of the preceding claims,

characterized in that the pressure measurement is calibrated.

15. Method according to one of the preceding claims for

Use in industrial technology installations.

16. Method according to one of the preceding claims for

use in fuel injection systems or on

combustion chambers.

17. Device for measuring the pressure of a fluid (2), characterized in that it consists of - an object being measured which is subjected to pressure by a fluid (2), - at minus a mechanical measuring sensor (12), which is part of the object subjected to a measurement and which can be deflected by a fluid pressure (2), - a detector (4, 41, 42), the fluid pressure (2) can be measured by means of a deflection of the sensor (12) for mechanical measurement of sound

far side of the fluid (2).

18. Device according to claim 17, characterized in that the mechanical measurement sensor (12) is similar to a membrane and can be represented by a blind hole (3) on one side of the object subjected to a measurement

away from the fluid (2).

19. Device according to claim 18, characterized in that the detector (4, 41, 42) is located at least partially in the hole (3)

o0 blind and can be immobilized there by a fixing device.

20. Use of the device according to one of claims 17 to

19 in industrial technology installations.

21. Use of the device according to one of claims 17 to

in systems used to inject fuel or on pressure chambers

combustion.