FR2926883A1 - Dispositif capteur de pression adapte a des atmospheres explosives ou corrosives - Google Patents

Dispositif capteur de pression adapte a des atmospheres explosives ou corrosives Download PDF

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Abstract

Dispositif capteur de pression notamment destiné à équiper un débitmètre de type oscillateur fluidique, ce dispositif comportant un orifice de prise de pression (3) relié à un circuit de mesure (4) de façon à transmettre des signaux acoustiques à une membrane de mesure (1) fixée dans une cavité de mesure (2), un capteur de déformation (5) sensible aux déformations de cette membrane et susceptible de les convertir en signaux électriques, et un amplificateur électronique associé à ce capteur de déformation (5), caractérisé en ce que le circuit de mesure (4) comporte des moyens de protection anticorrosion et anti explosion (7, 8, 9) ainsi que des moyens de filtrage (9, 10 ; 11, 12 ; 13, 2) des signaux acoustiques de façon à permettre d'éliminer les fréquences perturbatrices de ces signaux.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif capteur de pression adapté à des atmosphères explosives ou corrosives. Un tel dispositif est plus particulièrement destiné à équiper un débitmètre liquide ou vapeur de type oscillateur fluidique mais peut également être utilisé pour d'autres types de capteurs de pression, y compris sonores comme dans les microphones. Un oscillateur fluidique statique du type considéré dans le cadre de l'invention est à titre d'exemple décrit dans le document FR 2 746 147 A.
Dans un tel débitmètre, le fluide à mesurer traverse une enceinte dans laquelle il entre en turbulence et génère des oscillations de pression périodiques dont la fréquence est proportionnelle au débit de ce fluide. Ces oscillations de pression sont largement assimilables 15 aux phénomènes se produisant dans un instrument de musique, en particulier un instrument à vent. En effet, dans un tel instrument, le joueur génère sous l'action de son souffle des signaux acoustiques représentatifs des variations de débit et de pression. 20 Ces signaux, de fréquence audible et de forte amplitude, ont une forme complexe qui résulte de l'addition d'une fréquence fondamentale pure et de nombreux harmoniques. Ils peuvent être ajustés automatiquement par le joueur grâce à son ouïe en contrôlant le débit et la pression de son souffle de fa-25 çon à obtenir les fréquences sonores souhaitées. Un débitmètre de type oscillateur fluidique statique est conçu de façon à obtenir, dans l'enceinte, des oscillations de pression périodiques dont la fréquence est, le plus exactement possible, proportionnelle au débit de fluide la traversant, ce sur une large plage de fréquences. 30 Par suite, la mesure et l'exploitation de signaux représenta-tifs de ces variations de pression périodiques permettent de déterminer le débit du fluide traversant l'oscillateur. Pour effectuer la mesure d'un tel débit, il a déjà été proposé d'équiper l'oscillateur fluidique de sondes de température chauffées. 35 Le fluide traversant l'oscillateur refroidit en effet ces sondes de température proportionnellement à sa vitesse, et par suite, la mesure de la température permet de déterminer le débit recherché.
Toutefois, une telle mesure n'est possible que dans le cas de liquides et non de gaz car les variations thermiques sont alors trop faibles. Pour remédier à cet inconvénient, et permettre de mesurer aussi bien des débits de liquides que des débits gazeux, il a déjà été pro- posé d'équiper les oscillateurs fluidiques de capteurs de pression, et en particulier de capteurs de pression différentielle qui sont situés de part et d'autre de leur entrée. De tels dispositifs capteurs de pression comportent classiquement : - un orifice de prise de pression relié à un circuit de mesure de façon à transmettre des signaux acoustiques représentatifs des variations de la pression à mesurer à une membrane de mesure, notamment une membrane métallique fixée dans une cavité de mesure et se déformant sous l'effet des signaux acoustiques qui lui sont ainsi appliqués, - un capteur de déformation sensible à ces déformations mécaniques et susceptible de les convertir en signaux électriques, et - un amplificateur électronique associé à ce capteur de déformation. Dans un tel dispositif capteur de pression, l'un des côtés de la membrane de mesure est libre de tout élément susceptible d'être per- turbé par les fluides qui l'affleurent ; en revanche, le second côté de cette membrane est équipé de composants électriques parcourus par des courants électriques donc incompatibles avec tout contact avec des produits explosifs ou chimiquement agressifs. Un dispositif capteur de pression de ce type peut donc être utilisé en tant que capteur de pression relative pour mesurer la pression s'exerçant sur le côté de la membrane de mesure libre de tout élément dangereux ; il ne peut en revanche pas être utilisé en tant que capteur de pression différentielle car l'un des deux côtés de la membrane de mesure est parcouru par des courants électriques risquant de provoquer des phé- nomènes de corrosion et surtout des explosions. Pour s'affranchir de cette difficulté, il a déjà été proposé de monter dos à dos deux capteurs de pression identiques de façon que les deux membranes de mesure soient opposées et que seule leur surface exempte de composants électriques soit en contact avec les fluides à me- surer. Toutefois, dans un tel montage, on se heurte à des problèmes d'équilibrage des deux mesures de pression et à de grandes difficultés pour obtenir un zéro stable et un signal symétrique.
De plus, en présence de fluides explosifs ou chimiquement agressifs, un tel système devient très compliqué et en corollaire coûteux et volumineux. La présente invention a pour objet de remédier à ces incon- vénients en proposant un dispositif capteur de pression de type susmentionné pouvant être utilisé en tant que capteur de pression différentielle en permettant de résoudre les problèmes d'équilibrage et de stabilité du zéro. Selon l'invention, un tel dispositif doit en outre être suffisamment sensible pour permettre de détecter des variations de pression de l'ordre du mbar, tout en étant peu volumineux et en ayant un coût très concurrentiel par rapport aux capteurs traditionnels. A cet effet, l'invention concerne un dispositif capteur de pression adapté à des atmosphères explosives ou corrosives caractérisé en 15 ce que le circuit de mesure comporte des moyens de protection anticorrosion et anti explosion ainsi que des moyens de filtrage des signaux acoustiques. La présence de tels moyens de filtrage est indispensable pour transmettre au capteur de déformation des signaux acoustiques 20 propres précis et facilement exploitables ultérieurement dans la mesure où dans un oscillateur fluidique les variations de pression sont en règle générale de très faible amplitude, de l'ordre d'environ 1 mbar, et où comme dans un instrument de musique, les signaux prélevés au niveau de l'orifice de prise de pression et transférés dans le circuit de mesure 25 sont des signaux de forme complexe résultant de l'addition d'une fréquence fondamentale pure avec de nombreux harmoniques correspondant à des fréquences perturbatrices qu'il est nécessaire d'éliminer par filtrage de façon aussi complète que possible avant leur application à la membrane de mesure. 30 Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens de protection anticorrosion et anti explosion comportent une membrane de protection de très faible épaisseur faiblement déformable élastiquement et réalisée en un matériau très résistant. Cette membrane est bloquée dans une étroite cavité de 35 protection. Une telle membrane qui peut avantageusement être réalisée en Kapton ou en acier inoxydable ou en bronze phosphoreux a en règle générale une épaisseur extrêmement faible de l'ordre de 0,01 mm pour un diamètre de l'ordre de 20 mm de façon à pouvoir retransmettre les signaux acoustiques représentatifs des variations de la pression prélevée au niveau de l'orifice de prise de pression sans atténuation sensible. Afin de protéger cette membrane contre tout risque d'arrachement en présence de très fortes variations de pression pouvant le cas échéant être engendrées accidentellement dans le circuit de mesure et en particulier dans le conduit situé directement en aval de l'orifice de prise de pression dans le sens de propagation des signaux acoustiques, cette membrane est montée à l'intérieur d'une étroite cavité de protection, en io règle générale de forme cylindrique dans laquelle elle est bloquée. La présence de cette cavité de protection permet de limiter les déformations de la membrane de protection à un déplacement maximum de l'ordre de 1 mm. En effet, compte tenu de son caractère faiblement élasti- 15 quement déformable, en présence d'une surpression trop importante, celle-ci se plaque contre les parois de la cavité de protection, l'empêchant ainsi d'être soumise à des déformations de nature à nuire à ses caractéristiques élastiques et mécaniques. Des joints peuvent le cas échéant être prévus pour assurer 20 une parfaite étanchéité de la membrane. En fonctionnement normal, la membrane de protection os-cille toutefois dans la cavité de protection sans venir en contact avec les parois de cette cavité ; par suite, les signaux acoustiques prélevés au ni-veau de l'orifice de prise de pression sont intégralement transmis sans at- 25 ténuation sensible, dans la partie du circuit de mesure située en aval de la membrane de protection dans le sens de propagation de ces signaux. Il est à noter que pour éviter toute atténuation ou perturbations de ces signaux acoustiques, le conduit reliant l'orifice de prise de pression à la cavité de protection doit être de faible diamètre et de faible 30 longueur. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les moyens de protection anticorrosion et anti explosion comportent également un tube de protection monté en aval de la cavité de protection et de la membrane de protection dans le sens de pro- 35 pagation des signaux acoustiques. Selon l'invention, ce tube de protection a de préférence une section de l'ordre de 0,3 mm2 pour 7 mm de longueur ; il a pour fonction de constituer une barrière anti explosion et de faire office d'arête flammes dans la mesure où en cas d'explosion, il permet de laminer le jet de gaz et de le refroidir par détente empêchant ainsi toute propagation des flammes jusqu'aux composants électriques du capteur. Les détails de construction, et en particulier le dimension- nement des moyens de protection anticorrosion et anti explosion, sont réalisés en conformité avec la norme européenne EN 12 874 qui spécifie les exigences de performance et limites d'utilisation des arêtes flammes . Le tube de protection comporte par ailleurs une dérivation qui, compte tenu de son faible diamètre, constitue une résistance hydraulique, et peut dans cette mesure être assimilée à une résistance d'un circuit électrique. Par suite, cette dérivation du tube de protection correspond à l'un des éléments essentiels des moyens de filtrage permettant de filtrer les signaux acoustiques avant leur conversion en signaux électriques par 15 le capteur de déformation de façon à permettre d'éliminer les fréquences perturbatrices. En effet, et selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens de filtrage des signaux acoustiques comportent au moins un résonateur de type Helmholtz constitué par l'association de la 20 dérivation du tube de protection et d'une cavité faisant office de caisse de résonance branchée en aval de cette dérivation dans le sens de propagation des signaux acoustiques. Un tel résonateur qui est bien connu des spécialistes correspond du point de vue électronique à un filtre RC passe bas. 25 Il permet d'obtenir un filtrage particulièrement efficace des signaux acoustiques qui lui sont transmis dans la mesure où il effectue une forte amplification de certaines fréquences sensibles, en particulier d'une fréquence plus basse dite fréquence de résonance propre du résonateur qui est la plus fortement renforcée. 30 Bien entendu, les dimensions de la cavité faisant office de caisse de résonance dont le volume est en règle générale de quelques mm3 sont réglées en fonction de la nature des fréquences à filtrer. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les moyens de filtrage des signaux acoustiques corn- 35 portent au moins deux résonateurs de type Helmholtz montés successivement sur le circuit de mesure et dimensionnés de façon à avoir des fréquences de résonance propres différentes.
L'association en série de ce second résonateur de type Helmholtz constitue un filtre du second ordre permettant de ne laisser passer essentiellement que la fréquence fondamentale des signaux acoustiques prélevés à l'entrée de la cavité de mesure et d'éliminer largement les fréquences perturbatrices. Il est à noter que la géométrie et les dimensions des cavités rigides et des tubes des résonateurs de type Helmholtz doivent être ajustées de manière adaptée en fonction de la nature du fluide à mesurer (liquide ou gaz).
Dans le cas de fluides non compressibles, les cavités doivent être élastiquement déformables et sont avantageusement constituées par des soufflets élastiques par construction. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cavité de mesure est reliée au ou à l'un des résonateur(s) de type Helmholtz, à sa- voir le résonateur monté en aval dans le sens de propagation des signaux acoustiques par un canal de mesure de façon à définir avec cette cavité un résonateur de type Helmholtz additionnel. Le dispositif conforme à l'invention permet ainsi de disposer d'au moins trois étages de filtrage à trois fréquences de résonance propres différentes dont le cumul constitue un filtre du troisième ordre qui permet de garantir que ne soit transférée au niveau de la membrane de mesure qu'une plage de fréquences fondamentales des signaux acoustiques après élimination de toutes les fréquences perturbatrices. Un tel filtrage permet ainsi de pouvoir détecter des varia-25 tions de fréquence inférieures au mbar. Selon une autre caractéristique de l'invention, les fréquences propres des trois résonateurs de type Helmholtz sont ajustées de façon à ce que leur combinaison donne une bande passante pour l'ensemble des signaux utiles générés par la cavité de l'oscillateur fluidique. 30 Le volume inclus entre les deux membranes peut le cas échéant être rempli d'un liquide à forte viscosité (huile) permettant d'amortir les phénomènes vibratoires. Il est à noter que le nombre d'étages de filtrage peut être selon le traitement à effectuer soit augmenté soit diminué. 35 Il est également à noter que le dispositif conforme à l'invention peut être assimilé à la conformation de l'oreille humaine dans laquelle les signaux acoustiques sont reçus dans le pavillon qui est fermé par une membrane de protection (le tympan) qui est elle- même associée, côté oreille interne, aux osselets, et au labyrinthe qui correspond à un tube rempli de liquide renfermant une membrane à sa partie centrale assimilable au filtre acoustique du dispositif conforme à l'invention. La propagation des vibrations acoustiques dans ce tube est détectée par des capteurs de pression répartis le long de celui-ci et constitués par des filaments de différentes longueurs qui résonnent à différentes fréquences de façon à activer le nerf auditif. Selon une autre caractéristique de l'invention, la membrane de mesure est constituée par une membrane élastiquement déformable, de préférence en silicium, sur une face de laquelle sont gravées des résistances électriques, notamment montées en pont de Wheatstone, dont au moins une est sensible aux déformations de la membrane. Lorsqu'elles sont parcourues par un courant, ces résistances qui constituent le capteur de déformation permettent d'obtenir des si- gnaux électriques représentatifs des signaux acoustiques transmis à la membrane de mesure après filtrage en amont des fréquences perturbatrices. Après amplification, ces signaux électriques constituent des signaux de mesure particulièrement propres et précis pouvant facilement 20 être traités par un microprocesseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cavité de mesure est reliée à l'extérieur par un canal de fuite de faible section. L'adjonction d'un tel canal peut s'avérer nécessaire dans la mesure où, dans le dispositif conforme à l'invention, l'espace compris en- 25 tre la membrane de protection et la membrane de mesure forme un volume fermé étanche. En effet, au cours de la fabrication et de l'assemblage du dispositif, une surpression par rapport à la pression atmosphérique ex-terne peut être introduite dans ce volume fermé. 30 Or, une telle surpression provoque un décalage du zéro de la mesure. La présence du canal de fuite permet de remédier à cet inconvénient en créant une fuite permanente entre ce volume fermé et l'atmosphère, donc en supprimant cette surpression. 35 Ce canal de fuite peut avantageusement avoir une section très faible, de l'ordre de 0,1 mm2 pour une longueur significative de plu-sieurs centimètres, de façon à permettre d'évacuer cette surpression avec une constante de temps longue par rapport à la constante de temps maximum liée à la fréquence du signal à mesurer. La présence de ce canal de fuite risque toutefois d'entraîner la pénétration de vapeur d'eau atmosphérique dans la cavité de mesure, 5 ce qui doit être évité. Dans ce but, il est avantageux, conformément à l'invention, d'équiper le canal de fuite, notamment au niveau de son orifice de mise à l'atmosphère, d'une membrane poreuse sélective notamment à base de PTFE ayant la propriété de laisser passer l'air tout en s'opposant au pas-sage des molécules d'eau. Ce type de membrane est couramment utilisé dans des applications médicales. Il est à noter que le dispositif décrit ci-dessus peut s'avérer satisfaisant dans le cas de capteurs de pression ayant pour fonction de 15 mesurer une variation de pression relative par rapport à la pression atmosphérique externe régnant de l'un des côtés de la membrane de mesure. Toutefois, et selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le dispositif capteur de pression comporte deux orifices de prise de pression reliés à deux circuits de mesure identiques connectés 20 symétriquement de part et d'autre de la cavité de mesure renfermant la membrane de mesure de façon à former un capteur de pression différentielle. Il est à noter que dans un tel capteur de pression différentielle, le canal de fuite doit comporter deux branches de façon à relier di- 25 rectement à l'atmosphère les deux côtés de la membrane de mesure et à équilibrer en permanence les surpressions pour ne pas créer de déséquilibre permanent des mesures. Compte tenu de ce qui précède, le dispositif capteur de pression différentielle objet de l'invention permet de satisfaire à toute une 30 série d'impératifs dans la mesure où : - il est particulièrement sensible et permet de détecter des variations de pression de l'ordre du mbar, - il est antidéflagrant, - sa partie sensible n'est pas en contact avec le fluide à mesurer de façon 35 à éviter tous les problèmes de corrosion, - il comporte un étage de filtrage acoustique et est par suite insensible aux phénomènes perturbateurs des fréquences générées, - la mesure de la pression différentielle est automatiquement équilibrée.
Les caractéristiques du dispositif capteur de pression qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma représentant un tel dispositif équipant à titre d'exemple un débitmètre de type oscillateur fluidique adapté à la me-sure d'un flux gazeux, - la figure la représente une cavité d'une dispositif similaire à celui représenté sur la figure 1 mais adapté à la mesure d'un flux de liquide non compressible, - la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un exemple de réalisation d'un oscillateur fluidique équipé d'un dispositif conforme à l'invention. L'enceinte I de l'oscillateur dans laquelle circule le fluide à mesurer est représentée schématiquement sur la figure 1.
Selon la figure 1, le dispositif capteur de pression comporte essentiellement une membrane de mesure 1 fixée dans une cavité de me-sure 2 ainsi que deux orifices de prise de pression 3, 3' situés à la partie interne de l'enceinte I et respectivement reliés à un circuit de mesure 4, 4' de façon à transmettre de part et d'autre de la membrane 1 des signaux acoustiques représentatifs des variations de la pression à mesurer. Ces deux circuits de mesure 4, 4' sont rigoureusement identiques et montés symétriquement de part et d'autre de la membrane de mesure 1. L'un de ces circuits 4 est représenté en traits gras tandis 25 que l'autre 4' est représenté en traits plus légers. Dans un but de brièveté, seul le circuit 4 sera décrit dans la suite de cet exposé. Le circuit de mesure 4' renferme des éléments x' identiques aux éléments x correspondants du circuit de mesure 4. 30 Selon la figure 1, la membrane de mesure 1 est une mem- brane élastiquement déformable réalisée en silicium. Un ensemble de résistances électriques 5 montées en pont de Wheatstone représenté schématiquement est gravé sur l'une de ses fa-ces et relié à un circuit d'alimentation en courant électrique 35 L'une de ces résistances, au moins, est sensible aux défor- mations de la membrane de mesure 1. Les signaux acoustiques prélevés au niveau de l'orifice de prise de pression 3 dans l'enceinte I sont appliqués sur la membrane de mesure 1, du côté cette membrane non équipé des résistances 5, ce après avoir transité par le circuit de mesure 4. En aval de l'orifice de prise de pression 3, ce circuit 4 est équipé de moyens de protection anticorrosion et anti explosion ainsi que de moyens de filtrage montés en série qui seront décrits plus en détail dans la suite de cet exposé. Sous l'effet des signaux acoustiques qui lui sont ainsi ap- pliqués, la membrane de mesure 1 subit des déformations mécaniques. Ces déformations sont converties en signaux électriques re- présentatifs des signaux acoustiques au niveau du pont de Wheatstone 5. Ces signaux électriques sont ensuite transmis à un amplifi- cateur électronique 20 associé à celui-ci. Un circuit électronique de traitement de signal 21 comportant un filtrage par autocorrélation permet d'obtenir les informations sou-15 haitées. Selon la figure 1, le circuit de mesure 4 comporte un con-duit 6 prolongeant l'orifice de prise de pression 3. Ce conduit 6 qui est de faible longueur et de faible diamètre de façon à ne pas perturber les signaux acoustiques prélevés au niveau de 20 l'orifice de prise de pression 3 débouche dans une étroite cavité de protection 7 de forme cylindrique dans laquelle est bloquée une membrane de protection 8 de très faible épaisseur. Cette membrane 8 est réalisée de façon à permettre de transmettre elle aussi, sans atténuation sensible, les signaux acoustiques 25 provenant du conduit 6 à un tube de protection antidéflagrant 9 de faibles dimensions monté en aval de celle-ci dans le sens de propagation de signaux acoustiques 91. Ce tube de protection a de multiples fonctions dont la première consiste à permettre le transfert des signaux acoustiques vers la 30 membrane de mesure 1. Le tube de protection 9 fait parallèlement office de barrière anti explosion, et antipropagation de flammes. De surcroît, il comporte une dérivation 92 constituant un élément d'un premier étage de filtrage des signaux acoustiques de façon à 35 en éliminer les fréquences perturbatrices. La dérivation 92 du tube de protection constitue en effet une résistance hydraulique et est associée, dans le sens de propagation des signaux acoustiques, à une cavité 10 faisant office de caisse de résonance branchée en aval de celui-ci. L'association du tube 92 et de la cavité 10 constitue un résonateur de type Helmholtz correspondant à un système acoustique réso- nant de nature à amplifier certaines fréquences et à permettre un filtrage très efficace des signaux acoustiques qui lui sont transmis. Selon la figure 1, pour améliorer ce filtrage et garantir que le circuit de mesure 4 ne transmette à la membrane de mesure 1 que les composantes fondamentales des signaux prélevés en éliminant les harmoniques, on adjoint au résonateur de type Helmholtz 92, 10 un second étage de filtrage constitué par un second résonateur de type Helmholtz monté en série en aval du premier. Ce second oscillateur de type Helmholtz est lui aussi constitué par l'association d'un tube de faible dimension 11 constituant une 15 résistance hydraulique et d'une seconde cavité 12 faisant office de résonateur branchée en aval de ce tube 11 dans le sens de propagation des signaux acoustiques. On obtient ainsi un filtre de second ordre qui ne laisse passer que l'essentiel de la fréquence fondamentale des signaux acoustiques 20 prélevés. Selon la figure 1, dans le cas de gaz compressibles, un pis-ton ajustable 101, 121 permet de faire varier le volume des cavités 10, 12 et par suite de régler la fréquence de résonance propre des résonateurs de type Helmholtz ainsi constitués. 25 Selon la figure la, dans le cas de liquides non compressibles, les cavités 102, 122 sont constituées par des soufflets élastiques ajustables au moyen de vis de réglage 103, 123. Selon la figure 1, le second oscillateur de type Helmholtz 11, 12 est relié à la cavité de mesure 2 par un autre tube 13 correspon- 30 dant également une résistance hydraulique et constituant par suite un élément d'un troisième étage de filtrage constitué par l'association de celui-ci et de la cavité de mesure 2. L'ensemble constitué par le tube 13 et la cavité de mesure 2 constitue en effet un troisième filtre de type Helmholtz, permettant 35 d'obtenir un filtrage quasiment du troisième ordre des signaux acoustiques provenant de l'enceinte I qui sont prélevés au niveau de l'orifice de prise de pression 3 et transmis à la membrane de mesure 1 en transitant par le circuit de mesure 4.
Il est à noter que les dimensions des tubes 9, 11, 13 et des cavités 10, 12, 2 sont très faibles ; les volumes des cavités sont en effet inférieurs à 1/2 cm3 tandis que la longueur des tubes est inférieure à 10 mm et leur diamètre inférieur au mm.
Les fréquences propres des trois filtres de type Helmholtz sont ajustées de façon à ce que leur combinaison donne une bande passante pour l'ensemble des signaux utiles générés par la cavité de l'oscillateur fluidique. Par ailleurs, le filtrage d'autocorrélation final est lui-même ajusté pour laisser passer cette bande de fréquences pour l'élimination du bruit de fond précédant l'amplification finale avant traitement digital. Selon la figure 1, la cavité de mesure 2 est par ailleurs reliée à l'extérieur, de part et d'autre de la membrane de mesure 1, au ni-veau de la cavité 10, par un canal de fuite 14 de très faible section, par exemple de 0,1 mm2. Ce canal de fuite 14 est équipé d'une membrane sélective 15 connue en elle-même ayant la particularité de laisser passer l'air mais de s'opposer au passage des molécules d'eau. Selon la figure 2, l'oscillateur fluidique est constitué par un élément en bronze en plusieurs parties reliées au moyen de vis 16. Le fluide à mesurer pénètre dans cet oscillateur selon la flèche A pour en sortir selon la flèche B après être passé dans l'enceinte I. Une très faible fraction de ce fluide est prélevée par les orifices de prise de pression 3, 3' pour être transférée dans le dispositif cap- teur de pression dont les différents éléments sont désignés par les mêmes références que sur la figure 1. Des joints 17 permettent de garantir l'étanchéité sur la totalité du trajet de propagation des signaux acoustiques dans le circuit de mesure, entre les orifices 3, 3' et la cavité de mesure 2 renfermant la membrane de mesure 1, en passant par la cavité de protection 7, 7' renfermant la membrane de protection 8 et les oscillateurs de type Helmholtz 9, 10 ; 11, 12 et 9', 10' ; 11' 12'.35

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1 °) Dispositif capteur de pression adapté à des atmosphères explosives ou corrosives et notamment destiné à équiper un débitmètre liquide ou va-peur de type oscillateur fluidique statique, ce dispositif comportant : -un orifice de prise de pression (3) relié à un circuit de mesure (4) de façon à transmettre des signaux acoustiques représentatifs des variations de la pression à mesurer à une membrane de mesure (1) fixée dans une cavité de mesure (2) et se déformant sous l'effet des signaux acoustiques qui lui sont ainsi appliqués, - un capteur de déformation (5) sensible à ces déformations mécaniques et susceptible de les convertir en signaux électriques, et - un amplificateur électronique associé à ce capteur de déformation (5), caractérisé en ce que le circuit de mesure (4) comporte des moyens de protection anticorrosion et anti explosion (7, 8, 9) ainsi que des moyens de filtrage (9, 10 ; 11, 12 ; 13,
  2. 2) des signaux acoustiques de façon à permettre d'éliminer les fréquences perturbatrices de ces signaux avant leur application à la membrane de mesure (1). 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de protection anticorrosion et anti explosion comportent une membrane de protection (8) de très faible épaisseur faiblement déformable élastiquement, réalisée en un matériau très résistant bloquée dans une étroite cavité de protection (7).
  3. 3°) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de protection anticorrosion et anti explosion comportent un 30 tube de protection (9) monté en aval de la membrane de protection (8) dans le sens de propagation des signaux acoustiques.
  4. 4°) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que 35 les moyens de filtrage des signaux acoustiques comportent au moins un résonateur de type Helmholtz constitué par l'association d'une dérivation (92) du tube de protection (9) et d'une cavité (10) faisant office de caisse de résonance branchée en aval dans le sens de propagation des signaux acoustiques.
  5. 5°) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de filtrage des signaux acoustiques comportent au moins deux résonateurs de type Helmholtz (92, 10 ; 11, 12) montés successivement sur le circuit de mesure (4) et dimensionnés de façon à avoir des fréquences de résonance propres différentes.
  6. 6°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la cavité de mesure (2) est reliée au ou à l'un des résonateur(s) de type Helmholtz (11, 12) par un canal de mesure (13) de façon à définir avec 15 celui-ci un résonateur de type Helmholtz additionnel.
  7. 7°) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fréquences propres des résonateurs de type Helmholtz sont ajustées de 20 façon à obtenir en aval une bande passante pour l'ensemble des signaux acoustiques utiles.
  8. 8°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 25 la membrane de mesure (1) est constituée par une membrane élastique-ment déformable, de préférence en silicium, sur une face de laquelle sont gravées des résistances électriques (5), de préférence montées en pont de Wheatstone, et dont au moins une est sensible aux déformations de la membrane (1), ces résistances électriques constituant le capteur de pres- 30 Sion.
  9. 9°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cavité de mesure (2) est reliée à l'extérieur par un canal de fuite (14) de 35 faible section fermé de préférence par une membrane anti humidité (15).
  10. 10°) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu' il comporte deux orifices de prise de pression (3, 3') reliés à deux circuits de mesure (4, 4') identiques connectés symétriquement de part et d'autre de la cavité de mesure (2) renfermant la membrane de mesure (1) de façon à former un capteur de pression différentielle.5
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