FR2915286A1

FR2915286A1 - Procede de mesure du temps de propagation d'une impulsion d'ultrason

Info

Publication number: FR2915286A1
Application number: FR0800921A
Authority: FR
Inventors: Henning Gerder
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2008-10-24
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: FR2915286B1; DE102008010090A1; US7934432B2; US20080208056A1

Abstract

Il est représenté et décrit un procédé de mesure du temps de propagation d'une impulsion d'ultrason afin de calculer la vitesse d'écoulement d'un gaz dans un détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire (1), le détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire (1) présentant un canal d'écoulement (3) comportant une section de mesure, la section de mesure étant parallèle au canal d'écoulement (3) ou formant un angle (alpha) inférieur à 90 degres par rapport à celui-ci, la section de mesure présentant un émetteur d'ultrasons (5) et un récepteur d'ultrasons (7).

Description

La présente invention concerne un procédé de mesure du temps de

propagation d'une impulsion d'ultrason afin de calculer la vitesse d'écoulement d'un gaz dans un détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire, le détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire présentant un canal d'écoulement comportant une section de mesure, la section de mesure étant parallèle au canal d'écoulement ou formant un angle inférieur à 90 par rapport à celui-ci, et la section de mesure présentant un émetteur d'ultrasons et un récepteur d'ultrasons. En médecine, dans le domaine des appareils d'anesthésie et d'assistance respiratoire, le calcul du débit volumétrique de gaz respiratoire est d'une importance cruciale, car on peut en déduire, par exemple, la quantité réelle d'anesthésique qui est administrée à un patient au cours d'une narcose. La quantité réelle d'anesthésique administrée représente, quant à elle, un paramètre critique, dans une narcose, qui doit pouvoir être connu de façon aussi précise que possible. Il est par conséquent important, en particulier dans le domaine de la technique médicale, de connaître cette valeur avec autant de précision que possible. Pour déterminer le débit volumétrique de gaz respiratoire, on connaît, par l'état de la technique, des anémomètres à filament chauffant qui fonctionnent de telle sorte qu'on calcule la résistance d'un filament chauffant disposé dans le circuit d'écoulement du gaz respiratoire. Le filament chauffant est constitué, dans ce cas, dans un matériau présentant une résistance variable avec la température. La mesure dans laquelle le filament chauffant est refroidi par la circulation du gaz dépend du débit volumétrique et, par conséquent, de la vitesse d'écoulement, de sorte que la résistance du filament chauffant représente une mesure de la vitesse d'écoulement. Ce procédé présente cependant l'inconvénient que le filament chauffant présente, en soi, une résistance à l'écoulement et qu'en outre il n'est possible de déterminer, à partir de la résistance du filament chauffant, que la valeur réelle de la vitesse d'écoulement. Il n'est pas possible de déterminer la direction d'écoulement. En variante à l'utilisation d'un anémomètre à filament chauffant on connaît par exemple, par le document EP 0 347 096 A2, l'idée d'utiliser, pour mesurer la vitesse d'écoulement de gaz, le temps de propagation d'impulsions d'ultrasons parcourant une section de mesure comportant un émetteur d'ultrasons et un récepteur d'ultrasons, parallèlement au canal d'écoulement. On mesure, dans ce cas, le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason, aussi bien à l'encontre de la direction d'écoulement que dans la direction d'écoulement, et on détermine la vitesse d'écoulement et sa direction à partir de la différence de temps de propagation. On rencontre cependant des problèmes dans la mesure des temps de propagation. Pour déterminer l'instant auquel l'impulsion d'ultrason heurte le récepteur, il faut fixer un niveau, servant de niveau d'arrêt, afin que la mesure du temps soit arrêtée, lorsque le niveau du signal du récepteur dépasse ce niveau d'arrêt. A la différence des liquides, il apparaît cependant la difficulté que l'atténuation que connaît l'impulsion d'ultrason dans le courant gazeux, est sujette à de fortes variations. Ceci a, à son tour, pour conséquence qu'on constate des imprécisions dans le calcul de l'instant de l'impact sur le récepteur, étant donné que le niveau d'arrêt, par exemple avec une forte atténuation, n'est dépassé que relativement "tard". A cet effet, le document EP 0 347 096 A2 propose d'introduire, dans le signal envoyé par l'émetteur d'ultrasons, un saut de phase pouvant servir de marqueur et dont l'impact peut être détecté par le récepteur comme un signal d'arrêt. Un procédé de ce type présente cependant l'inconvénient que ceci ne peut être réalisé que dans le cas de longueurs de parcours des ondes sonores relativement importantes. De plus, en cas d'atténuations fortes, apparaît le problème que soit l'amplitude avec laquelle l'émetteur d'ultrasons envoie le signal, soit l'amplification du signal du récepteur, doivent être augmentées ou adaptées. Un autre problème fondamental qui se pose pour mesurer le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason réside en ce que le temps de propagation mesuré entre l'impulsion d'envoi émise par le dispositif électronique de commande en direction de l'émetteur d'ultrasons et la réception de l'impulsion d'ultrason au niveau du récepteur, comprend un retard dans l'envoi de l'impulsion, c'est-à-dire un temps de retard entre l'impulsion d'envoi à l'émetteur d'ultrasons et l'envoi effectif du signal par l'émetteur d'ultrasons. Si l'on veut calculer ce retard, et si l'on connaît la vitesse acoustique du gaz, il faut connaître la longueur exacte de la section de mesure. En outre, il faut connaître la longueur exacte de la section de mesure pour effectuer un calibrage précis. Cependant, on se heurte ici au problème supplémentaire qu'il existe, d'une part, des tolérances lors de la fabrication des canaux d'écoulement et que la longueur de la section de mesure n'est connue qu'avec une certaine imprécision. D'autre part, un nettoyage du canal d'écoulement, associé au montage et au démontage des émetteur et récepteur d'ultrasons peut avoir pour conséquence de modifier la longueur de la section de mesure. Par conséquent, pour mesurer la vitesse d'écoulement avec exactitude, il est souhaitable de prévoir un procédé permettant d'utiliser la longueur exacte de la section de mesure, en fonctionnement. Il est ici avantageux de déterminer la longueur exacte de la section de mesure avant et/ou pendant que le dispositif effectue la mesure, en suivant une procédure de routine (initialisation). Une autre difficulté à laquelle on se heurte, pour déterminer la vitesse d'écoulement à partir des temps de propagation mesurés, réside en ce que la vitesse d'écoulement ne peut être calculée à partir des temps de propagation, en fait, qu'en connaissant la vitesse acoustique. Cependant, dans un appareil d'assistance respiratoire utilisé en anesthésie, par exemple, lorsque la composition ou la température du gaz respiratoire est modifiée, la vitesse acoustique du gaz respiratoire est également modifiée. Ainsi, pour déterminer la vitesse d'écoulement, il conviendrait, outre la mesure du temps de propagation, de mesurer également la vitesse d'écoulement du moment. A cet effet, il est connu, par le document US 5,641,931, de mesurer également, en parallèle, le temps de propagation d'une impulsion d'ultrason dans une zone du détecteur dans laquelle se déroule l'écoulement, afin de déterminer ainsi la vitesse acoustique. Cependant, cette opération est très coûteuse. Dans le cas d'exception où les sections de mesure sont exactement de même longueur, le calcul de la vitesse d'écoulement à partir des temps de propagation s'effectue dans le sens contraire, et dans la direction d'écoulement, indépendamment de la vitesse acoustique. Pour un détecteur qui utilise deux sections de mesure pour les deux directions, ce ne peut être que difficilement réalisé, en raison, d'une part, des tolérances de fabrication et de la qualité de montage et, d'autre part, en raison des variations lors du démontage et de l'assemblage, avant et après le nettoyage. II serait donc souhaitable de fournir un procédé d'évaluation qui soit en mesure, à partir des temps de propagation d'impulsions d'ultrasons mesurés le long de deux sections de mesure de longueurs légèrement variables, de déterminer la vitesse d'écoulement, sans qu'il soit nécessaire, pour cela, de connaître la vitesse acoustique.

A partir de l'état de la technique, le but de la présente invention est donc de fournir un procédé permettant de déterminer, en fonction du temps qui suit l'impulsion d'envoi émise en direction de l'émetteur d'ultrasons, le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason, à partir du spectre du signal de réception du récepteur d'ultrasons, sans que l'atténuation de l'impulsion d'ultrason ait une influence sur la mesure du temps de propagation. Ce but est atteint par un procédé de mesure du temps de propagation d'une impulsion d'ultrason afin de calculer la vitesse d'écoulement d'un gaz dans un détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire, le détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire présentant un canal d'écoulement comportant une section de mesure, la section de mesure étant parallèle au canal d'écoulement ou formant un angle inférieur à 90 par rapport à celui-ci, et la section de mesure présentant un émetteur d'ultrasons et un récepteur d'ultrasons et, suivant ce procédé - une impulsion d'ultrason étant déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons, - le récepteur d'ultrasons émettant un signal de réception, - le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, étant enregistré sous forme de premier ensemble de données du signal de réception, - la fonction de corrélation du premier ensemble de données du signal de réception étant calculée avec un premier échantillon d'ensemble de données et, - le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason étant déterminé à partir de l'instant du maximum de corrélation. A la différence de l'état de la technique, on n'utilise aucun niveau d'arrêt, dans le procédé selon l'invention, niveau qui sert de seuil que doit dépasser l'amplitude du signal émis par le récepteur pour fixer l'instant d'arrêt de la mesure. Au contraire, le temps de propagation est déterminé en traitant le signal de réception par corrélation. A cet effet, après le lancement d'une impulsion d'ultrasons circulant de l'émetteur d'ultrasons vers le récepteur d'ultrasons, le signal de réception du récepteur d'ultrasons est tout d'abord enregistré en fonction du temps, comme premier ensemble de données du signal de réception. On calcule ensuite la fonction de corrélation entre ce premier ensemble de données du signal de réception et un échantillon d'ensemble de données.

De façon générale, les valeurs de la fonction de corrélation A(t) entre une première fonction E(t) et une deuxième fonction F(t) résultent de

l'équation suivante : A(r) = f E(t)F(t + r)dt , dans laquelle correspond au décalage entre les fonctions. Dans le cas des ensembles de données s(t) et g(t), qui contiennent des valeurs

mesurées qui sont relevées respectivement selon des paliers de temps discrets, comme ceci peut être le cas, par exemple, pour le premier ensemble de données du signal de réception, les valeurs de la fonction de corrélation p g peuvent être calculées de la façon suivante œ E s(nT) • g(nT + m) . JES . Eg E étant l'énergie du signal respective et étant calculée de façon générale, pour un ensemble de données a, selon la formule Ea = a(nT) n=ùco Dans ce cas, m correspond au décalage. Cependant, la fonction de corrélation peut également être calculée de telle sorte que soient tout d'abord déterminées les transformées de Fourier des ensembles de données, que celles-ci soient multipliées entre elles et que soit ensuite calculée la transformée inverse. L'invention ne se limite donc pas à un calcul de la fonction de corrélation exclusivement dans un domaine temporel. Selon le procédé de l'invention, la fonction de corrélation est calculée entre le premier ensemble de données du signal de réception et un échantillon d'ensemble de données, l'échantillon d'ensemble de données présentant l'allure du signal du récepteur d'ultrasons qui résulte de l'impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur. Dans l'échantillon d'ensemble de données, soit l'instant auquel correspond l'impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur coïncide avec l'instant de l'impulsion de déclenchement, ou il existe un intervalle temporel défini entre eux. Si la fonction de corrélation est calculée entre cet échantillon d'ensemble de données et le premier ensemble de données du signal de réception, on obtient un maximum de la fonction de corrélation lors du décalage temporel et/ou à l'instant où la partie de l'échantillon d'ensemble de données qui correspond à l'impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur coïncide avec la partie correspondante, dans l'ensemble de données du signal de réception. Par conséquent, ce décalage temporel et/ou cet instant représente une mesure du temps de propagation de l'impulsion d'ultrason. Ainsi, si, inversement, on détermine la position du maximum dans la fonction de corrélation, il est possible de calculer le temps de propagation, à partir de celle-ci, sans qu'il soit nécessaire de fixer un niveau d'arrêt. En particulier, le temps de propagation calculé est ainsi indépendant de l'atténuation du signal le long de la section de mesure, et le temps de propagation est calculé directement à partir de l'ensemble de données du signal de réception. Le procédé, selon l'invention, de mesure du temps de propagation d'une impulsion d'ultrason peut être mis en oeuvre, d'une part, dans des détecteurs de débit volumétrique de gaz respiratoire ne disposant que d'une section de mesure, un premier temps de propagation d'une impulsion d'ultrason étant calculé parallèlement à la direction d'écoulement puis un deuxième temps de propagation d'une impulsion d'ultrason, à l'encontre de la direction d'écoulement, étant calculé ensuite. D'autre part, le procédé peut être mis en oeuvre avec des détecteurs disposant de deux sections de mesure, dans lesquels les deux temps de propagation peuvent être calculés simultanément. Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé, l'échantillon d'ensemble de données est prélevé dans le premier ensemble de données du signal de réception, et ceci est réalisé de préférence en calculant le maximum du premier ensemble de données du signal de réception et en ce que l'échantillon d'ensemble de données comprend une partie située autour du maximum. Afin de réduire la capacité mémoire requise pour le premier ensemble de données du signal de réception et, en particulier, afin de réduire les opérations requises pour calculer les valeurs de la fonction de corrélation, il est préféré que le premier ensemble de données du signal de réception soit enregistré à partir d'un instant qui est décalé de l'instant de l'impulsion d'envoi selon la valeur d'un retard de déclenchement. Le retard de déclenchement est ici sélectionné de telle sorte qu'il soit légèrement inférieur au temps que prend une impulsion d'ultrason, dans des conditions optimales, c'est-à-dire à la - 7 vitesse acoustique maximale que l'on peut imaginer, pour aller de l'émetteur au récepteur. Selon une autre forme d'exécution préférée du procédé - une deuxième impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons, - le récepteur d'ultrasons émet un signal de réception, - le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré sous forme de deuxième ensemble de données du signal de réception, - la fonction de corrélation du deuxième ensemble de données du signal de réception est calculée avec le premier échantillon d'ensemble de données et - le premier échantillon d'ensemble de données est dimensionné. Dans ce cas, la hauteur du signal de l'échantillon d'ensemble de données utilisé, qui peut par exemple être prélevé dans le premier ensemble de données du signal de réception, est redimensionnée de telle sorte que soit prise en compte, par exemple, une modification de l'atténuation de l'impulsion d'ultrason le long du parcours. Dans ce cas, le premier échantillon d'ensemble de données peut être dimensionné de façon proportionnelle au rapport d'énergie du signal des premier et deuxième ensembles de données du signal de réception. Selon une forme d'exécution du procédé - une deuxième impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons, - le récepteur d'ultrasons émet un signal de réception, - le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré sous forme de deuxième ensemble de données du signal de réception, - la fonction de corrélation du deuxième ensemble de données du signal de réception est calculée avec le deuxième échantillon d'ensemble de données, - on utilise, comme deuxième échantillon d'ensemble de données, une partie du premier ensemble de données du signal de réception, qui est espacée de l'instant d'envoi de l'impulsion d'ultrason selon la valeur du temps de propagation déterminée à partir du premier ensemble de données du signal de réception, et - le temps de propagation de la deuxième impulsion d'ultrason est déterminé à partir de l'instant du maximum de corrélation. Dans cet exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'échantillon d'ensemble de données qui est corrélé avec le deuxième ensemble de données du signal de réception est prélevé dans le premier ensemble de données du signal de réception dans la partie qui coïncide avec l'instant d'impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur d'ultrasons. Afin que l'échantillon d'ensemble de données chute toujours à zéro sur les bords et qu'aucune perturbation n'apparaisse lorsqu'est calculée la fonction de corrélation, l'échantillon d'ensemble de données peut être constitué avec une fonction fenêtre (fenêtre de Hamming, fenêtre de Blackman-Harris). On utilise ainsi, comme échantillon d'ensemble de données, une partie dont on peut s'attendre à ce qu'elle soit très similaire à la partie du deuxième spectre du signal de réception qui correspond à l'impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur. Ceci a pour conséquence que le maximum de la fonction de corrélation qui est calculé pour le deuxième spectre du signal de réception modifié, est défini plus clairement. En outre, cette forme de mise en oeuvre préférée permet de disposer d'un procédé adaptable, dans lequel la similitude de l'échantillon d'ensemble de données par rapport à la partie recherchée est encore améliorée. En outre, ce procédé permet que l'échantillon d'ensemble de données s'adapte en fonction du signal de l'impulsion d'ultrason qui subit l'impact, de sorte que les variations de parcours du signal ou les variations d'amplitude qui proviennent d'une modification de la composition du gaz ou de la température, sont prises en compte automatiquement. Tandis que l'adaptation de l'échantillon peut être obtenue par prélèvement automatique dans un ensemble de données antérieur, il est également envisageable de prendre en considération la valeur du coefficient de corrélation normalisé et/ou la variation d'énergie du signal ainsi que la variation de la vitesse acoustique comme indice d'une atténuation du signal (effet lié au type de gaz). Sur la base de cet indice, en fonction du cas, une adaptation de l'échantillon d'ensemble de données est alors possible, par exemple par écrasement avec un échantillon d'ensemble de données plus récent, provenant d'un ensemble de données du signal de réception ou par graduation de l'amplitude du signal.

Selon un mode de mise en oeuvre préféré, il est également possible d'enregistrer le deuxième ensemble de données du signal de réception à partir d'un instant qui est séparé de l'instant de l'impulsion d'envoi selon un retard de déclenchement, ce qui réduit les calculs nécessaires pour calculer la fonction de corrélation, puisque celle-ci peut se situer dans un intervalle de temps plus réduit. Une autre forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention prévoit que - une impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons, - le récepteur d'ultrasons émet un signal de réception, - le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré sous forme d'ensemble de données du signal de réception concernant la durée du retard, - la fonction de corrélation de l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée de retard est calculée avec un échantillon d'ensemble de données concernant la durée de retard, - la différence de temps entre l'impulsion d'envoi et la première réception de l'impulsion d'ultrason est déterminée à partir de l'instant du maximum de corrélation, - la durée de retard entre l'impulsion d'envoi et l'envoi de l'impulsion d'ultrason est calculée par soustraction du temps de propagation du signal pour l'impulsion d'ultrason le long de la section de mesure et - le temps de propagation du signal est calculé à partir de la longueur de la section de mesure. En particulier, ici, l'échantillon d'ensemble de données concernant la durée du retard peut être prélevé dans l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée du retard, le maximum de l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée du retard étant déterminé, et l'échantillon d'ensemble de données concernant la durée du retard comprenant une partie située autour du maximum. Dans cet exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la corrélation est utilisée pour déterminer, lorsque le gaz est au repos, avec une vitesse acoustique connue dans le détecteur, la durée de retard à partir du spectre du signal de réception concernant la durée de retard, retard qui se situe entre l'impulsion d'envoi et, par conséquent, le point zéro temporel de -l'ensemble de données et l'envoi effectif de l'impulsion d'ultrason par l'émetteur. Si l'on connaît la durée de retard, il est possible de déterminer les temps purs de propagation du signal, ce qui permet alors, même lorsqu'un détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire présente deux sections de mesure de longueurs différentes, de déterminer la vitesse d'écoulement sans qu'il soit nécessaire de connaître la valeur de la vitesse acoustique. Nous allons revenir plus en détail sur ce point. Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, la longueur de la section de mesure est calculée de telle sorte que - une impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons, - le récepteur d'ultrasons émet un signal de réception, - le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré sous forme d'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure, - l'autocorrélation de l'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure est déterminée, - à partir de l'autocorrélation de l'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure est calculé l'intervalle temporel entre le premier impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur d'ultrasons et l'impact du premier écho de l'impulsion d'ultrason, et - la longueur de la section de mesure est calculée à partir de l'intervalle temporel et de la vitesse acoustique. Dans cette forme de mise en oeuvre préférée du procédé, la longueur de la section de mesure est calculée à l'aide de l'autocorrélation ; lorsque le gaz est au repos dans le détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire, avec une vitesse acoustique connue, un ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure est enregistré pendant une période qui est suffisante pour détecter non seulement le premier impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur, mais également l'impact du premier écho qui naît du fait que l'impulsion d'ultrason, lors du premier impact, est renvoyée à l'émetteur, est réfléchie par celui-ci et touche à nouveau le récepteur. Lorsqu'est calculée l'autocorrélation, les fonctions s(t) et g(t) contenues dans la formule indiquée ci-dessus sont identiques, de sorte que lorsque l'autocorrélation de cet ensemble de données du signal de réception - 11 -- concernant la section de mesure est déterminée, on obtient, outre le maximum obtenu lorsque le décalage T=0, deux autres maxima lorsque i= ATMS. Dans ce cas, ATMS est le temps que prend l'impulsion d'ultrason, après le premier impact sur le récepteur, pour retourner à l'émetteur, à partir de ce dernier, puis pour revenir au récepteur. Grâce à l'utilisation de l'autocorrélation associée au premier écho, le temps de propagation, pour parcourir la deuxième section de mesure, peut être déterminé sans qu'un décalage ou autre n'entre dans le résultat. Ainsi, cette forme de mise en oeuvre préférée du procédé permet, à chaque fois avant le début de la mesure de débit volumétrique proprement dite, lorsque le gaz est au repos dans le détecteur, de déterminer exactement la longueur de la section de mesure concernée qui représente la base des calculs ultérieurs de durées de retard et de débits volumétriques. Etant donné que la vitesse acoustique, dont on a besoin pour calculer la longueur de la section de mesure, dépend de la température du gaz, la température du gaz dans le détecteur de débit volumétrique du gaz respiratoire est déterminée, dans une forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention. La présente invention est expliquée ci-après à l'aide d'un dessin, qui ne représente qu'un exemple d'exécution préféré. Sur le dessin : La figure 1 représente schématiquement la structure d'un détecteur de débit volumétrique respiratoire, La figure 2 représente les rapports de longueur des sections de mesure dans un détecteur de débit volumétrique respiratoire, La figure 3 représente schématiquement le parcours d'une impulsion d'ultrason lors qu'est déterminée la longueur d'une section de mesure, La figure 4 représente schématiquement l'ensemble de données (a) du signal de réception concernant la section de mesure, ainsi obtenu, permettant de déterminer la longueur de la section de mesure ainsi que la courbe de la fonction d'autocorrélation (b) correspondante, La figure 5 représente schématiquement l'ensemble de données du signal de réception de la durée de retard, ainsi obtenu, permettant de déterminer la durée de retard ainsi que son évaluation, et La figure 6 représente schématiquement une variante d'exécution d'un détecteur de débit volumétrique respiratoire. - 12 - En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, il est décrit la structure d'un détecteur de débit volumétrique respiratoire 1 comportant un canal d'écoulement 3, le détecteur de débit volumétrique respiratoire 1, dans cet exemple d'exécution préféré, présentant deux sections de mesure décrivant un angle par rapport au canal d'écoulement 3. La première section de mesure comprend un premier émetteur d'ultrasons 5 et un premier récepteur d'ultrasons 7, tandis que la deuxième section de mesure comprend un deuxième émetteur d'ultrasons 9 et un deuxième récepteur d'ultrasons 11. Les sections de mesure s'étendent ici, par rapport au canal d'écoulement 3, suivant un angle qui est inférieur à 90 , la première section de mesure ayant une longueur LI et la deuxième section de mesure ayant une longueur L1+dL. Lorsque le canal d'écoulement 3 est traversé par un écoulement et qu'une impulsion d'ultrason parcourt la première section de mesure depuis le premier émetteur d'ultrasons 5 en direction du premier récepteur d'ultrasons 7, sa vitesse augmente en raison de l'écoulement 13, tandis que pour une impulsion d'ultrason qui parcourt la deuxième section de mesure entre le deuxième émetteur d'ultrasons 9 et le deuxième récepteur d'ultrasons 11, la vitesse est réduite. Il est possible de calculer la vitesse d'écoulement à partir de la différence de temps de propagation qui en résulte, comme ceci va être expliqué en détail ci-dessous. La présence de deux sections de mesure présente l'avantage de permettre la détection simultanée des deux temps de propagation.Cependant, l'invention ne se limite pas à un tel modèle à deux sections de mesure, mais peut également être utilisée avec un détecteur de débit volumétrique respiratoire non représenté ici, ne disposant que d'une section de mesure, aux extrémités duquel sont respectivement placés des transducteurs permettant de mesurer les temps de propagation des impulsions d'ultrasons dans les deux directions de la section de mesure. Les transducteurs peuvent alors fonctionner simultanément comme émetteur et récepteur, ou ils peuvent commuter entre un mode d'émission et un mode de réception. Les émetteurs d'ultrasons 5, 9 sont reliés à un générateur de fonctions 15, qui peut envoyer une impulsion d'émission à l'émetteur d'ultrasons 5, 9 de telle sorte que, lorsque c'est le cas, une impulsion d'ultrason soit déclenchée. On constate alors un décalage entre l'impulsion d'émission et - 13 - l'émission effective de l'impulsion d'ultrason, dont la connaissance est importante pour déterminer les temps de propagation. Enfin, le détecteur de débit volumétrique respiratoire 1 comprend encore une unité de traitement du signal 17 qui enregistre, à partir des signaux des récepteurs d'ultrasons 7, 11, des ensembles de données du signal de réception, donc enregistre l'amplitude du signal de sortie des récepteurs d'ultrasons 7, 11 en fonction du temps. Une forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention est décrite comme suit. Dans un premier temps, les longueurs de la première section de mesure LI et de la deuxième section de mesure L,+dL sont calculées. A cet effet, lorsque le gaz est au repos, avec une vitesse acoustique C connue, dans le canal d'écoulement 3 du détecteur de débit volumétrique respiratoire 1, une impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'émission du générateur de fonctions 15 envoyée au premier émetteur d'ultrasons 5, impulsion qui se propage le long du premier parcours de mesure en direction du premier récepteur d'ultrasons 7. Le premier récepteur d'ultrasons 7 envoie un signal de réception qui, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré par l'unité de traitement du signal 17 sous forme d'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure. L'enregistrement s'effectue ici pendant une période suffisamment longue pour que l'impulsion d'ultrason, comme représenté à la figure 3, se propage du premier émetteur d'ultrasons 5 en direction du premier récepteur d'ultrasons 7, y soit réfléchie, revienne vers le premier émetteur d'ultrasons 5 et soit à nouveau renvoyée en direction du premier récepteur d'ultrasons 7. Ainsi, dans l'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure 19 (voir figure 4), sont enregistrées aussi bien la première incidence de l'impulsion d'ultrason sur le premier récepteur d'ultrasons 7 que l'incidence du premier écho. Un ensemble de données 19 du signal de réception, concernant la section de mesure, de ce type est représenté schématiquement à la figure 4a. L'ensemble de données est obtenu de la façon suivante. A l'instant 1 (point zéro) l'impulsion de sortie est envoyée par le générateur de fonctions 15. Entre l'envoi de l'impulsion d'envoi à l'instant 1 et l'envoi effectif de l'impulsion d'ultrason à l'instant 2 s'écoule, cependant, un certain décalage dont la 2915286 - 14 - détermination va être expliquée ci-après. A l'instant 3, l'impulsion d'ultrason atteint pour la première fois le premier récepteur d'ultrasons 7. Une fois que l'impulsion d'ultrason est revenue vers le premier émetteur d'ultrasons 5, le premier écho atteint, à l'instant 4, à nouveau le premier récepteur d'ultrasons 7.

Pour correspondre à cet ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure 19, une autocorrélation est effectuée lors de l'analyse. L'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure EMS(t) 19 est corrélé avec lui-même, c'est-à-dire Ems(t) avec EMS(t+m). A cet effet, la fonction d'autocorrélation AMS(m) est calculée, pour différents décalages temporels m, selon la formule suivante : k 1 Ems (nT) ' Ems (nT + m)

Ams (m) = n=0 Ems

sachant que k Ems =EEms(nT) n=0

k est le nombre d'échantillons dans l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure et T est la valeur inverse du taux d'échantillonnage.

Il apparaît de façon claire et immédiate que la fonction d'autocorrélation AMS(m) a un maximum lorsque m=0 En outre, la fonction d'autocorrélation a d'autres maxima lorsque m= ATMS, car dans ce cas, la partie de signal qui correspond au premier impact de l'impulsion d'ultrason (instant 3) recouvre la partie de signal qui correspond au premier écho (instant 4).

A partir de l'autocorrélation AMS(m) de l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure EMS(t) est calculé l'intervalle ATMS entre le premier impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur d'ultrasons 7 et l'impact du premier écho de l'impulsion d'ultrason, cette valeur étant l'intervalle entre le maximum lorsque m=0 et les maxima secondaires.

A partir de cet intervalle ATMS est calculée, avec la vitesse acoustique C du gaz qui se trouve dans le canal d'écoulement 13, la longueur de la section de mesure Li. Etant donné que ATMS correspond au double du temps de propagation, la longueur de la section de mesure s'obtient avec la formule suivante : Ll=Y2.C.ATMS. - 15 - Etant donné que, dans l'exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la température du gaz dans le détecteur de débit volumétrique respiratoire est également déterminée par un élément de mesure de la température non représenté, il est possible de tenir compte, en outre, de la variabilité de la vitesse acoustique C en fonction de la température. Grâce à l'utilisation de l'autocorrélation associée au premier écho, le temps de propagation, pour parcourir la deuxième section de mesure, peut être déterminé sans qu'un décalage ou autre n'entre dans le résultat. Il est ainsi possible, avant que ne débute la mesure proprement dite du débit volumétrique, de déterminer exactement la longueur de la section de mesure respective de telle sorte que de légères variations apparaissant après nettoyage du détecteur et qui sont liées au démontage, n'exercent pas d'influence sur la mesure. De la même façon que pour la première section de mesure, la longueur de la deuxième section de mesure L1+dL est calculée, de sorte qu'ensuite, les deux longueurs de section de mesure sont connues pour la mesure proprement dite du débit volumétrique. Dans l'étape suivante de cette forme de mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, également lorsque le gaz est au repos, avec une vitesse acoustique C connue, dans le canal d'écoulement 3, les décalages respectifs entre l'impulsion d'envoi du générateur de fonctions 15 et l'envoi des impulsions d'ultrasons par les premier et deuxième émetteurs d'ultrasons 5, 9 sont calculés à l'aide des longueurs de sections de mesure désormais connues LI et/ou L1+dL. En effet, comme le représente la figure 5, il existe un décalage Tvz entre l'impulsion d'envoi et l'envoi de l'impulsion d'ultrason, l'enregistrement de l'ensemble de données du signal de réception étant cependant toujours réalisé par rapport à l'impulsion d'envoi. Si l'on veut obtenir, pour continuer à traiter les données, les temps exacts de propagation, il est tout d'abord nécessaire de déterminer ces décalages. Selon une première variante permettant la détermination de la durée de retard, tandis que le gaz est au repos dans le détecteur de débit volumétrique respiratoire 1, une impulsion d'ultrason est tout d'abord déclenchée par une impulsion d'émission du générateur de fonctions 15 envoyée au premier émetteur d'ultrasons 5, impulsion d'ultrason qui se propage le long du premier parcours de mesure en direction du premier récepteur d'ultrasons 7. Le premier récepteur d'ultrasons 7 envoie un signal de - 16 - réception qui, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré par l'unité de traitement du signal 17 sous forme d' ensemble de données 21 du signal de réception de la section de mesure concernant la durée de retard (cf. figure 5).

Ensuite est déterminé le maximum, dans le spectre du signal de réception 21 concernant la durée de retard, et on utilise à cet effet le maximum 23 de l'amplitude du spectre du signal de réception 21 concernant la durée de retard. Ensuite, une plage autour du maximum 23 est prélevée de l'ensemble de données 21 du signal de réception concernant la durée de retard, à titre d'échantillon d'ensemble de données concernant la durée de retard MVz.

Puis est calculée la fonction de corrélation AVz de l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée de retard (EVz) (21) avec l'échantillon d'ensemble de données concernant la durée de retard MVZ, de préférence selon l'équation suivante : k Evz (nT) • M,z (nT + m) A,z (m) _ n=0 .\/Mvz • Evz Comme illustré dans la partie inférieure de la figure 5, lorsque le décalage m = 0, l'échantillon d'ensemble de données MVZ se trouve à un intervalle temporel défini par rapport à l'impulsion d'envoi, et se décale, au fur et à mesure que le décalage m s'accroît, le long de l'ensemble de données du signal de réception 21, ce qui détermine la corrélation.

A partir de l'instant de corrélation maximum, c'est-à-dire du décalage mmax, où on obtient le maximum de la fonction de corrélation, il est alors possible de déterminer la différence de temps ATvz entre l'impulsion d'envoi et la première réception de l'impulsion d'ultrason.

Comme représenté à la figure 5, l'ensemble de données 21 du signal de réception concernant la durée de retard ne peut pas être enregistré dès l'impulsion d'envoi, mais uniquement à l'intérieur d'une fenêtre d'échantillonnage 25, qui débute à partir d'un instant qui est décalé, selon un retard de déclenchement TAV, du moment de l'impulsion d'envoi, afin de réduire la quantité de données pour le calcul de la fonction de corrélation.

Dans ce cas, il convient d'ajouter, au décalage mmax, où l'on constate le maximum de corrélation, le retard de déclenchement TAV, pour - 17 -déterminer la différence de temps effective ATvz entre l'impulsion d'envoi et la première réception de l'impulsion d'ultrason (ATvz = mmax + TAV). Etant donné que la longueur de la section de mesure LI a déjà été déterminée auparavant et que la vitesse acoustique C du gaz qui se trouve dans le détecteur est connue, il est possible de calculer la durée de retard Tvz à partir de la différence de temps ATvz, selon la formule suivante : L Tvz = OTvz C Pareillement, la durée de retard des deuxièmes émetteur et récepteur d'ultrasons 9, 11 est calculée, et il est alors possible de calculer également les durées de retard TVz. La connaissance de la durée de retard Tvz permet de déterminer les temps "purs" de propagation du signal. Selon une deuxième variante permettant la détermination de la durée de retard, on utilise, à la place de l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée de retard, l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure. Pour cela, on utilise tout d'abord le fait que l'intervalle entre le maximum principal et le deuxième maximum secondaire, dans la fonction de corrélation, c'est-à-dire l'écart entre nx und ny à la figure 4, correspond au temps de propagation du double de la longueur de la section de mesure. Par conséquent, la moitié de cet écart, c'est-à-dire l'écart entre nx et ny, correspond à la longueur proprement dite de la section de mesure. Au point ny correspond un point sy dans l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure, ce point sy étant espacé du premier maximum, à l'instant 3 de la figure 4, exactement selon l'intervalle de temps que met l'impulsion d'ultrason pour aller de l'émetteur d'ultrasons 5 au récepteur d'ultrasons 9. Lorsque la partie de l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure qui se situe à gauche du point sy est alors utilisée comme échantillon d'ensemble de données, avec lequel est calculée la fonction de corrélation entre cet échantillon d'ensemble de données et l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure, la fonction de corrélation obtenue affiche un maximum avec un décalage qui est supérieur à OTMS, c'estùà-dire au double du temps de propagation. En effet, l'échantillon d'ensemble de données n'est pas appliqué - 18 - à l'instant 2 dans l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure, mais l'échantillon d'ensemble de données doit également être décalé de la durée de retard Tvz, représentée par la section située entre l'instant 1 et l'instant 2. Ainsi, la différence entre ATMS et le décalage avec lequel apparaît un maximum, dans la fonction de corrélation nouvellement calculée, est égale à la durée de retard TvZ. Le cas échéant, il convient d'additionner encore, au décalage avec lequel apparaît le maximum, le retard de déclenchement TAV. Lorsqu'il s'agit de déterminer la fonction de corrélation entre l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure, et l'échantillon d'ensemble de données qui en résulte, on procède de la même façon que ce qui a été décrit en relation avec le calcul de la fonction de corrélation entre l'ensemble de données 21 du signal de réception concernant la durée de retard et l'échantillon d'ensemble de données MVz concernant la durée de retard. II est ainsi possible, avec le procédé selon cette deuxième variante de mise en oeuvre, de déterminer la durée de retard, sans devoir procéder à une mesure supplémentaire. Selon cette deuxième variante, pour pouvoir établir le point sy dans l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure, on masque tout d'abord, à la figure 4a, vu à partir de la droite, la zone qui mène, dans la fonction d'autocorrélation AMS(m) représentée à la figure 4b, aux maxima secondaires autour de ATMS, de sorte que subsiste la partie de l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure qui contient le signal qui résulte du premier impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur 7 (zone à l'instant 3). Ensuite, on va à un point de l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure qui est décalé vers la gauche, selon un quart de la largeur du maximum principal dans la fonction d'autocorrélation en nX, par rapport au point au niveau duquel s'achève la zone qui mène aux maxima secondaires autour de ATMS. Ce point doit alors coïncider avec le milieu du signal qui résulte du premier impact de l'impulsion d'ultrason (instant 3). Ceci doit être le cas du fait que la largeur du maximum principal dans la fonction d'autocorrélation est le double de la largeur du premier maximum, dans l'ensemble de données 19 du signal de réception concernant la section de mesure. Ensuite, on se déplace à nouveau vers la droite, pendant un intervalle de temps qui correspond à ATMs/2, c'est-à-dire à la distance entre nX et nZ. On tombe alors sur le point sy - 19 - que l'on cherchait. La zone à gauche de sy, à la figure 4a, est alors utilisée comme échantillon d'ensemble de données pour la détermination, précédemment décrite, de la fonction d'autocorrélation. Pour déterminer la largeur de signal du maximum principal, en nX, dans la fonction d'autocorrélation AMS(m), il est possible, dans une forme de mise en oeuvre préférée, de procéder de telle sorte que soit calculée la largeur de la zone entourant le maximum principal dans laquelle la fonction d'autocorrélation affiche des valeurs supérieures à 10 % de la valeur du maximum. Mais il est également possible d'employer des procédés utilisant, par exemple, la densité d'énergie. Une fois les longueurs de sections de mesure et les durées de retard calculées, il est possible de procéder à la mesure proprement dite des temps de propagation des impulsions d'ultrason le long des première et deuxième sections de mesure. L'explication ci-après se limite au calcul du temps de propagation sur la première section de mesure. Pour la deuxième section de mesure, la mesure s'effectue de façon analogue. A cet effet, une impulsion d'ultrason est à nouveau déclenchée par une impulsion d'émission du générateur de fonctions 15 envoyée au premier émetteur d'ultrasons 5, impulsion qui se propage en direction du premier récepteur d'ultrasons 7. Le premier récepteur d'ultrasons 7 envoie un signal de réception qui, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, est enregistré sous forme de premier ensemble de données du signal de réception. Comme lors du calcul de la durée de retard, le premier ensemble de données du signal de réception n'est pas enregistré dès l'impulsion d'envoi, mais uniquement à l'intérieur d'une fenêtre d'échantillonnage, qui est décalée, selon un retard de déclenchement TAV, de l'impulsion d'envoi, afin de réduire la quantité de données pour le calcul. Ensuite est calculée la fonction de corrélation du premier ensemble de données du signal de réception avec un premier échantillon d'ensemble de données. L'échantillon d'ensemble de données peut être le même échantillon d'ensemble de données Mvz qui a déjà été utilisé pour déterminer la durée de retard, c'est-à-dire la zone autour du maximum de l'ensemble de données 21 du signal de réception concernant la durée de retard. De façon analogue, il est également possible d'utiliser, comme premier échantillon d'ensemble de données, la zone autour du maximum du premier ensemble de données du signal de réception. - 20 - La fonction de corrélation est calculée de la même façon que pour la détermination de la durée de retard TVz. A partir de l'instant, ou du décalage du maximum de corrélation, il est possible de calculer le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason. On obtient, pour la première section de mesure, le temps de propagation du signal Tu, à partir du décalage ATL1, dans lequel apparaît le maximum de corrélation, grâce à l'équation suivante : TL~ = OTL1 + TAV - Tvz,

qui prennent en considération le retard de déclenchement TAV et la durée de retard TVz. Ainsi, en connaissant la durée de retard TVz, il est possible de calculer le temps de propagation TL1 "pur" de l'impulsion d'ultrason, sans qu'il soit nécessaire de fixer un niveau d'arrêt, ou similaire, dans l'unité de traitement du signal 17. De façon analogue, le temps de propagation est déterminé pour la deuxième section de mesure TL2, ce qui permet ensuite de calculer la vitesse d'écoulement. Tandis que, lorsqu'a été calculé, comme précédemment décrit, le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason, il a été introduit, comme échantillon d'ensemble de données, l'échantillon qui avait déjà été utilisé précédemment pour déterminer la durée de retard TVz, on utilise, dans la forme de mise en oeuvre préférée du procédé qui est décrite ici, lors de la deuxième mesure du temps de propagation qui fait suite à la première mesure du temps de propagation, comme échantillon d'ensemble de données, une partie du premier ensemble de données du signal de réception. A cet effet, il est procédé comme suit. A l'issue de l'impulsion d'envoi envoyée au premier émetteur d'ultrasons 5 par le générateur de fonctions 15, le signal de réception est de nouveau enregistré en fonction du temps, à titre de deuxième ensemble de données du signal de réception. Ensuite, la fonction de corrélation du deuxième ensemble de données du signal de réception est calculée avec un deuxième échantillon d'ensemble de données et il est procédé de la même manière que pour le calcul de la durée de retard. Dans cet exemple d'exécution préféré, on utilise cependant, comme deuxième échantillon d'ensemble de données, une partie du premier ensemble de données du signal de réception, qui est espacée de l'instant - 21 -d'envoi de l'impulsion d'ultrason selon la valeur du temps de propagation déterminée à partir du premier ensemble de données du signal de réception. Le temps de propagation de la deuxième impulsion d'ultrason est alors déterminée à partir de l'instant du maxium de corrélation et/ou du décalage correspondant. De façon analogue, il est possible d'utiliser comme échantillon d'ensemble de données, pour toute autre mesure du temps de propagation, une partie de l'ensemble de données du signal de réception qui a été calculé juste avant, ou d'un ensemble antérieur. Ainsi, dans ce procédé adaptable, l'échantillon d'ensemble de données s'adapte, lorsque l'allure du signal obtenu lors de l'impact de l'impulsion d'ultrason varie en raison d'une modification de la température ou de la composition du gaz. Tandis que l'adaptation de l'échantillon peut être obtenue, d'une part, par prélèvement dans un ensemble de données antérieur, il est également possible, en variante, de prendre en considération, par exemple, la variation d'énergie du signal comme indice d'une atténuation du signal (effet lié au type de gaz). Sur la base de cet indice, en fonction du cas, une adaptation de l'échantillon d'ensemble de données est alors possible, par exemple par écrasement avec un échantillon d'ensemble de données plus récent, provenant d'un ensemble de données du signal de réception. Lors du calcul de la fonction de corrélation avec le deuxième signal de réception, plus tardif, au lieu que soit utilisé un nouvel échantillon d'ensemble de données, il est également possible d'utiliser le premier échantillon d'ensemble de données, la hauteur du signal de celui-ci étant cependant sélectionnée de telle sorte que soit prise en compte, par exemple, une modification de l'atténuation de l'impulsion d'ultrason le long du parcours. Dans ce cas, le premier échantillon d'ensemble de données peut être dimensionné de façon proportionnelle au rapport d'énergie du signal des premier et deuxième ensemble de données du signal de réception. Dans le cadre de l'exemple de mise en oeuvre décrit ici, les fonctions de corrélation ont été exclusivement calculées dans un domaine temporel. Les fonctions de corrélation peuvent cependant être également calculées de telle sorte que soient tout d'abord déterminées les transformées de Fourier des ensembles de données, que celles-ci soient multipliées entre elles et que soit ensuite calculée la transformée inverse. L'invention ne se - 22 - limite donc pas à un calcul de la fonction de corrélation exclusivement dans un domaine temporel. Certes, il est possible de calculer, de façon connue en soi, à partir des temps de propagation le long des première et deuxième sections de mesure, la vitesse d'écoulement dans le détecteur de débit volumétrique respiratoire 1. Une méthode spéciale va cependant être expliquée plus en détail ci-après, dans laquelle il n'est pas nécessaire de connaître la vitesse acoustique. Ce procédé, qui constitue une invention en soi, ne se limite pas à une application dans le cadre du procédé précédemment décrit en liaison avec l'utilisation de la corrélation, mais peut toujours être utilisé lorsque, pour calculer la vitesse d'écoulement dans un détecteur de débit volumétrique respiratoire 1, sont mis en rapport les uns avec les autres des temps de propagation de signaux le long de sections de mesure dont les longueurs peuvent varier les unes par rapport aux autres. Ces variations de longueur peuvent être dues, d'une part, à des raisons de fabrication ou provenir de la conformation du détecteur de débit volumétrique respiratoire. Une telle conformation avec différentes sections de mesure peut être requise lorsqu'il faut que le détecteur soit aussi près que possible du patient et qu'il présente un volume mort limité qui n'est pas balayé. La figure 6 représente schématiquement un détecteur de débit volumétrique respiratoire 1' dans lequel les longueurs des sections de mesure diffèrent les unes des autres pour des raisons de construction. Dans un détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire 1, 1' tel que représenté aux figures 1, 2 et 6, on a les équations suivantes pour les temps de propagation d'une impulsion d'ultrason le long des première et deuxième sections de mesure : Tm _ (C+v•cos(a)) (1)

L, + dL T L2 Li - (C - v • cos(a ' dans lesquelles C est la vitesse acoustique du gaz, a l'angle des sections de mesure par rapport au canal d'écoulement 3 et dL l'écart entre les longueurs des sections de mesure. Enfin, v est la vitesse d'écoulement du gaz - 23 - que l'on cherche. A partir de ces équations, on obtient, pour la vitesse d'écoulement v_ TL2 -TL,XL; +LI .dL) dL C (TL2 . TLI ). (2 .4 .cos(a)+dL • cos(a)2 .4 .cos(a)+dL • cos(a) (3) Comme le montre cette équation, pour déterminer la vitesse d'écoulement v, il est nécessaire de connaître la vitesse acoustique C du gaz, à supposer que les longueurs des sections de mesure soient différents, c'est-à-dire que dL soit différent de O. Dans le cas d'un gaz respiratoire, cependant, d'une part la composition, et d'autre part la température varient, ce qui fait que la vitesse acoustique C varie également. II serait donc nécessaire de mesurer celle-ci en plus, au cours de la mesure, comme ceci est décrit, par exemple, dans le document U.S. 5,461,931. Pour éviter cela, il est procédé à l'approximation suivante, conformément à l'invention. Si l'on calcule, à partir des équations (1) et (2), ce que l'on appelle la somme du temps de propagation, c'est-à-dire Tu + TL2, on peut, pour celle-ci, établir l'approximation suivante, lorsque C v : T +T 2•+dL (4) Ll L2 C Une fois C résolu, si l'on introduit ceci dans l'équation (3), on obtient, comme formule définitive pour déterminer la vitesse d'écoulement : v = TL2 - )(ri + Li . dL) dL (5) (TL2 ). (2 • Ll cos(a) + dL cos(a)) (TL, +TL2) • cos(a) Même en cas de différence entre les longueurs de sections de mesure, cette équation est indépendante de la vitesse acoustique. Cependant, pour appliquer cette formule, il est indispensable d'utiliser, lors de la mesure, des temps de propagation du signal "purs" et pas des valeurs contenant encore des décalages. En effet, dans un tel cas, on aboutirait à des erreurs pour déterminer la vitesse acoustique avec l'équation (5), en particulier à cause de la somme faussée des temps de propagation dans le deuxième terme. Ainsi, cette méthode de détermination selon l'équation (5) peut tirer profit du fait que, conformément à la présente invention, on mesure aussi bien les temps de propagation "purs" que les longueurs exactes des sections de mesure et que l'équation (5) contient uniquement des valeurs connues. - 24 -Globalement, la présente invention présente donc les avantages suivants. Tout d'abord, la détermination de la longueur de section de mesure, préalablement au début d'une mesure du débit volumétrique, permet un recalibrage et une détermination précise de la durée du retard. Cette connaissance de la durée du retard permet, à son tour, de calculer des temps de propagation purs. En outre, l'adaptation souple du modèle permet que le procédé de mesure s'adapte à différentes conditions, telles que la modification des compositions des gaz ou la variation des températures, ce qui conduit à une modification de l'atténuation de l'impulsion d'ultrason le long des sections de mesure. Enfin, la mesure des temps de propagation purs permet de sélectionner une méthode de calcul de la vitesse d'écoulement qui ne dépend pas de la vitesse acoustique, même lorsque les sections de mesure présentent des longueurs différentes.

Claims

Revendications

1. Procédé de mesure du temps de propagation d'une impulsion d'ultrason afin de calculer la vitesse d'écoulement d'un gaz dans un détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire (1), le détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire (1) présentant un canal d'écoulement (3) comportant une section de mesure, la section de mesure étant parallèle au canal d'écoulement (3) ou formant un angle (a) inférieur à 90 par rapport à celui-ci, la section de mesure présentant un émetteur d'ultrasons (5) et un récepteur d'ultrasons (7), une impulsion d'ultrason étant déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons (5), le récepteur d'ultrasons (7) émettant un signal de réception, le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, étant enregistré sous forme de premier ensemble de données du signal de réception, la fonction de corrélation du premier ensemble de données du signal de réception étant calculée avec un premier échantillon d'ensemble de données et le temps de propagation de l'impulsion d'ultrason étant déterminé à partir de l'instant du maximum de corrélation.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'échantillon d'ensemble de données est prélevé dans le premier ensemble de données du signal de réception.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le maximum du premier ensemble de données du signal de réception est calculé et l'échantillon d'ensemble de données comprend une partie située autour du maximum.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier ensemble de données du signal de réception est enregistré à partir d'un instant qui est décalé de l'instant de l'impulsion d'envoi selon la valeur d'un retard de déclenchement.- 26 -

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une deuxième impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons (5), le récepteur d'ultrasons (7) émettant un signal de réception, le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, étant enregistré sous forme de deuxième ensemble de données du signal de réception, la fonction de corrélation du deuxième ensemble de données du signal de réception étant calculée avec le premier échantillon d'ensemble de données et le premier échantillon d'ensemble de données étant dimensionné/gradué/agrandi ou réduit.

6. Procédé selon la revendiation 5, dans lequel le premier échantillon d'ensemble de données est dimensionné de façon proportionnelle au rapport des énergies des premier et deuxième ensembles de données du signal de réception.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une deuxième impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons (5), le récepteur d'ultrasons (7) émettant un signal de réception, le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, étant enregistré sous forme de deuxième ensemble de données du signal de réception, la fonction de corrélation du deuxième ensemble de données du signal de réception étant calculée avec un deuxième échantillon d'ensemble de données, on utilise, comme deuxième échantillon d'ensemble de données, une partie du premier ensemble de données du signal de réception, qui est espacée de l'instant d'envoi de l'impulsion d'ultrason selon la valeur du temps de propagation déterminée à partir du premier ensemble de données du signal de réception, et le temps de propagation de la deuxième impulsion d'ultrason étant déterminé à partir de l'instant du maximum de corrélation.- 27 -

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le deuxième ensemble de données du signal de réception est enregistré à partir d'un instant qui est décalé de l'instant de l'impulsion d'envoi selon la valeur d'un retard de déclenchement.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel une impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons (5), le récepteur d'ultrasons (7) émettant un signal de réception, le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, étant enregistré sous forme d'ensemble de données du signal de réception (21) concernant la durée de retard, la fonction de corrélation de l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée de retard (21)étant calculée avec un échantillon d'ensemble de données concernant la durée de retard (Mvz), la différence de temps entre l'impulsion d'envoi et la première réception de l'impulsion d'ultrason étant déterminée à partir de l'instant du maximum de corrélation, la durée de retard entre l'impulsion d'envoi et l'envoi de l'impulsion d'ultrason étant calculée par soustraction du temps de propagation du signal pour l'impulsion d'ultrason le long de la section de mesure et le temps de propagation du signal étant calculé à partir de la longueur de la section de mesure.

10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'échantillon d'ensemble de données concernant la durée de retard est prélevé dans l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée de retard.

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le maximum de l'ensemble de données du signal de réception concernant la durée de retard (21) est calculé et l'échantillon d'ensemble de données concernant la durée de retard (Mvz)comprend une partie située autour du maximum.- 28 -

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel une impulsion d'ultrason est déclenchée par une impulsion d'envoi envoyée à l'émetteur d'ultrasons, le récepteur d'ultrasons (7) émettant un signal de réception, le signal de réception, en fonction du temps écoulé après l'impulsion d'envoi, étant enregistré sous forme d'ensemble de données du signal de réception (19) concernant la section de mesure, l'autocorrélation de l'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure (19) étant calculée, à partir de l'autocorrélation de l'ensemble de données du signal de réception concernant la section de mesure (19) est calculé l'intervalle temporel entre le premier impact de l'impulsion d'ultrason sur le récepteur d'ultrasons et l'impact du premier écho de l'impulsion d'ultrason, et la longueur de la section de mesure étant calculée à partir de l'intervalle temporel et de la vitesse acoustique.

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel est déterminée la température du gaz à l'intérieur du détecteur de débit volumétrique de gaz respiratoire (1).