Procédé de contrôle à distance du chauffage produit liquide ou solide et dispositif associe L'invention concerne un procédé pour contrôler chauffage d'un produit liquide solide et le dispositif associé, procédé sans contact entre le capteur et le produit. The invention relates to a method for controlling heating of a solid liquid product and the associated device, a method without contact between the sensor and the product.
On connaît classiquement des procédés de ce domaine avec contact, tels qu'en particulier des thermomètres, des thermocouples des systèmes ultrasoniques immergés dans le milieu à chauffer, ainsi que des procédés sans contact basés sur l'utilisation de radiations infrarouge. Methods of this contact field are conventionally known, such as, in particular, thermometers, thermocouples of ultrasonic systems immersed in the medium to be heated, as well as contactless methods based on the use of infrared radiation.
De façon connue, les procédés avec contact présentent tous l'inconvénient de conduire à un risque d'attaque chimique du capteur dans le cas d'un produit corrosif à chauffer, ou d'être incompatibles avec le procédé de chauffage employé (cas d'un thermocouple placé dans les champs électromagnétiques d'un applicateur micro-ondes). Dans le de procédés sans contact basé sur l'utilisation de radiations infrarouges, mesure la température du recipient ou de l'enveloppe, et non au coeur du produit lui-même, alors qu'il peut exister un gradient de température au sein du milieu ; de plus, dans le cas l'électrothermie micro-ondes dans laquelle l'enceinte du dispositif est opaque, il est difficile de percer une ouverture nécessaire au passage de la radiation lumineuse. L'invention vise quant-à-elle un procédé de mise en ceuvre simple, permettant de résoudre les problèmes précités. L'invention propose à cet effet un procédé de contrôle à distance du chauffage produit liquide ou solide et le dispositif associé, caractérisé en ce que envoie une onde électromagnétique dans le milieu à chauffer, que l'on superpose une fraction de l'onde réfléchie par le milieu et de l'onde incidente, acquiert et analyse le spectre basse fréquence du signal résultant superposition dans un mélangeur et que l'on compare ce spectre à spectre standard. On comprend que cette disposition permet une mise en oeuvre avantageuse l'invention, avec une simplicité technologique et un coût limité. In known manner, the contact methods all have the disadvantage of leading to a risk of chemical etching of the sensor in the case of a corrosive product to be heated, or of being incompatible with the heating method used (case of a thermocouple placed in the electromagnetic fields of a microwave applicator). In contactless processes based on the use of infrared radiation, the temperature of the container or envelope is measured, not at the core of the product itself, whereas there may be a temperature gradient within the medium. ; moreover, in the case of microwave electrothermy in which the chamber of the device is opaque, it is difficult to pierce an opening necessary for the passage of the light radiation. The invention relates to a simple implementation method, to solve the aforementioned problems. The invention proposes for this purpose a method for remote control of the liquid or solid product heating and the associated device, characterized in that sends an electromagnetic wave in the medium to be heated, which is superimposed a fraction of the reflected wave by the middle and the incident wave, acquires and analyzes the low frequency spectrum of the resulting superimposed signal in a mixer and that this standard spectrum spectrum is compared. It is understood that this arrangement allows an advantageous implementation of the invention, with a technological simplicity and a limited cost.
La description et le dessin d'un mode préfère de réalisation de l'invention, donnés ci-après, permettront de mieux comprendre les buts et avantages l'invention. II est clair que cette description est donnée à titre d'exemple, et n'a pas de caractère limitatif. The description and the drawing of a preferred embodiment of the invention, given below, will better understand the aims and advantages of the invention. It is clear that this description is given by way of example, and is not limiting in nature.
Comme le voit sur la figure 1, un procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes, avec les conditions opératoires précisées ci-dessous Etapa (1)émission <U>d'une onde</U> électromagnétique dans un liquide <U>dont on v</U>eut <U>contrôler le</U> chauffage 1) une source micro-onde permet d'émettre une onde électromagnétique de fréquence variant typiquement entre quelques MHz à quelques dizaines de GHz (typiquement a 2,45 GHz) , de puissance faible (de l'ordre 1 mW) dans le cas d'un contrôle du chauffage, ou d'une puissance plus élevée (de l'ordre de 1 W/cm3) dans le cas d'un chauffage par électrothermie micro-ondes, dans lequel la source électromagnétique sert à la fois pour le chauffage et le contrôle, 3) un applicateur micro-onde, par exemple une cavité resonante, permet de transférer la puissance de la source micro-onde dans le liquide à chauffer (4), 2) un coupleur directif, placé entre la source (1) et l'applicateur (3) permet de récupérer le signal résultant de la superposition d'une partie de la puissance incidente et de la puissance réfléchie par le milieu, Eta <U>p a (2). analys</U>e. e<U>t comparaison à un standard du signal obtenue</U> 5) un détecteur mélangeur à diodes reçoit une partie de la puissance incidente et de la puissance réfléchie par le liquide (typiquement de l'ordre du millième au centième) superposées par le coupleur directif (2). Une partie de cette puissance est 'fléchie à une fréquence légèrement différente de la fréquence d'émission par suite de l'effet Doppler du à l'expansion des bulles gazeuses dans le liquide chauffé, la fréquence Doppler étant typiquement de l'ordre de quelques kHz à quelques centaines de kHz, 6) un filtre passe-bas basses fréquences dans la gamme de fréquences typiquement au-dessous de 10 kHz permet d'obtenir un signal, fonction de l'effet Doppler directement lié à la vitesse de l'expansion des bulles gazeuses dans milieu chauffé, 7) l'acquisition de ce signal et 8) son traitement informatique par exemple un microordinateur permettent d'obtenir par transformation de Fourier le spectre basses fréquences (amplitude en fonction de la fréquence) lié à l'expansion des bulles gazeuses dans le liquide chauffé, Etape#jLçomparaison <U>à un standard et contrôle du</U> chauffage 9) la comparaison de ce spectre basse fréquence à un spectre gabarit, obtenu pour le même produit, le même volume et un profil thermique donnés permet de contrôler et de réguler le procédé de chauffage qu'il soit classique ou micro- onde. As can be seen in FIG. 1, a method according to the invention comprises the following steps, with the operating conditions specified below Etapa (1) emission <U> of an electromagnetic wave </ U> in a liquid <U> of which we have <U> <U> control the </ U> heating 1) a microwave source makes it possible to emit an electromagnetic wave of frequency typically ranging from a few MHz to a few tens of GHz (typically at 2.45 GHz), of low power (of the order of 1 mW) in the case of heating control, or of a higher power (of the order of 1 W / cm3) in the case of heating by microwave electrothermy, in which the electromagnetic source serves both for heating and control, 3) a microwave applicator, for example a resonant cavity, to transfer the power of the microwave source in the liquid to heat (4), 2) a directional coupler, placed between the source (1) and the applicator (3) allows recovery er the signal resulting from the superposition of a part of the incident power and the power reflected by the medium, Eta <U> p a (2). analyzed </ U> e. e <U> t comparison with a standard of the signal obtained </ U> 5) a diode mixer detector receives a part of the incident power and the power reflected by the liquid (typically of the order of one thousandth to one hundredth) superimposed by the directional coupler (2). Part of this power is bent at a frequency slightly different from the emission frequency due to the Doppler effect due to the expansion of the gaseous bubbles in the heated liquid, the Doppler frequency being typically of the order of a few kHz to a few hundred kHz, 6) a low-frequency low-pass filter in the frequency range typically below 10 kHz provides a signal, a function of the Doppler effect directly related to the speed of expansion gaseous bubbles in a heated medium, 7) the acquisition of this signal and 8) its computer processing for example a microcomputer make it possible to obtain by Fourier transformation the low frequency spectrum (amplitude as a function of frequency) related to the expansion gaseous bubbles in the heated liquid, Step # Comparison <U> to a standard and control of </ U> heating 9) comparison of this low frequency spectrum to a template spectrum, obtained u for the same product, the same volume and a given thermal profile makes it possible to control and regulate the heating process whether it is conventional or microwave.
On comprend que l'invention permet de contrôler la température du chauffage d'un milieu liquide sans capteur immergé, évitant ainsi tout problème de corrosion chimique ou toute perturbation électromagnétique éventuels. It is understood that the invention makes it possible to control the temperature of the heating of a liquid medium without immersed sensor, thus avoiding any problem of chemical corrosion or any electromagnetic disturbance.
L'invention s'applique en particulier au domaine du contrôle du chauffage d'un milieu liquide sans capteur immergé. Dans le cas l'électrothermie micro-ondes, la source de chauffage sert également de source pour le procédé de contrôle du chauffage : une application privilégiée de nouveau type de contrôle du chauffage concerne des bancs de minéralisation micro-ondes pour analyses chimiques. L'invention est également applicable pour systèmes de sécurité de chaudières à eau industrielles ou domestiques. The invention applies in particular to the field of controlling the heating of a liquid medium without immersed sensor. In the case of microwave electrothermy, the heating source also serves as a source for the heating control process: a preferred application of a new type of heating control concerns banks of microwave mineralization for chemical analyzes. The invention is also applicable for safety systems of industrial or domestic water boilers.
De nombreuses variantes peuvent être considérées en fonction circonstances d'utilisation, tant en ce qui concerne la puissance de la source d'émission micro-ondes comme précité que la nature du produit dont on veut contrôler la température : il est possible par exemple de contrôler également le procédé selon l'invention le chauffage d'un matériau de nature solide visqueuse, dans lequel on aura placé éventuellement après perçage de la cavité nécessaire un tube témoin rempli d'un liquide de référence pour le procédé en équilibre thermique avec le matériau solide ou visqueux dont on veut contrôler le chauffage. Numerous variants can be considered depending on the circumstances of use, both as regards the power of the microwave emission source as mentioned above and the nature of the product whose temperature is to be controlled: it is possible, for example, to control also the method according to the invention the heating of a material of viscous solid nature, in which one will have placed possibly after drilling the necessary cavity a control tube filled with a reference liquid for the process in thermal equilibrium with the solid material or viscous which we want to control the heating.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérées à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art.The scope of the present invention is not limited to the details of the above embodiments considered by way of example, but instead extends to modifications within the scope of those skilled in the art.