FR2974633A1 - Method for determining flow rate of e.g. liquid oxygen flowing in flow direction of pipe section of turbo-pump of launch vehicle, involves calculating fluid flow rate from transit time, traveled distance, fluid velocity and oblique angle - Google Patents

Method for determining flow rate of e.g. liquid oxygen flowing in flow direction of pipe section of turbo-pump of launch vehicle, involves calculating fluid flow rate from transit time, traveled distance, fluid velocity and oblique angle Download PDF

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Abstract

The method involves emitting an acoustic wave with excitation electrical pulse by exciting a transmitter (10). Time at which end point of the electrical pulse exceeds transmission threshold value is selected as transmission time of the wave. Time at which a representative value of receiving voltage exceeds receive threshold value is selected a receiving time. Flow rate of fluid associated with measuring transducers is calculated from wave transit time, distance (dm) traveled by the wave, velocity of the fluid and oblique angle (Am). An independent claim is also included for a device for determining flow rate of a fluid flowing in flow direction of a pipe section.

Description

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de détermination d'une vitesse d'écoulement d'un fluide s'écoulant dans un tronçon de conduite, des procédés de mise en oeuvre de ces dispositifs de détermination. On connaît déjà un dispositif de ce type, dans lequel au moins une paire de transducteurs de mesure électroacoustiques est montée sur le tronçon de conduite et est constituée d'un émetteur agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique de mesure formant un angle oblique avec la direction d'écoulement, et d'un récepteur placé sur le trajet acoustique de mesure, et dans lequel des moyens de mesure sont utilisés pour déterminer la vitesse d'écoulement du fluide. Ce dispositif connu peut par exemple être utilisé pour réaliser un débitmètre à ultrasons. Dans ce dispositif connu, deux étapes doivent successivement être réalisées pour pouvoir calculer une vitesse d'écoulement du fluide. The present invention relates to the field of devices for determining a flow velocity of a fluid flowing in a pipe section, methods for implementing these determination devices. A device of this type is already known, in which at least one pair of electroacoustic measurement transducers is mounted on the pipe section and consists of a transmitter arranged in such a way that an acoustic wave emitted by said transmitter propagates. in the fluid along an acoustic measuring path at an oblique angle to the direction of flow, and a receiver placed on the acoustic measuring path, and in which measuring means are used to determine the speed of measurement. flow of the fluid. This known device can for example be used to produce an ultrasonic flowmeter. In this known device, two steps must successively be performed in order to calculate a flow velocity of the fluid.
La première étape consiste à déterminer un premier temps de transit, dit « temps de transit aller », d'une onde acoustique se propageant depuis le premier des deux transducteurs de mesure de la paire jusqu'au deuxième transducteur de cette paire, ces premier et deuxième transducteurs jouant dans cette étape respectivement les rôles d'émetteur et de récepteur de l'onde acoustique. The first step is to determine a first transit time, called "transit time", of an acoustic wave propagating from the first of the pair of measurement transducers of the pair to the second transducer of this pair, these first and second transducers playing in this step respectively the roles of transmitter and receiver of the acoustic wave.
La deuxième étape intervient séquentiellement après cette première étape et consiste à déterminer un deuxième temps de transit, dit « temps de transit retour », d'une onde acoustique se propageant depuis ce deuxième transducteur jusqu'au premier transducteur, les rôles d'émetteur et de récepteur de ces deux transducteurs étant pour ce faire inversés par rapport à la première étape. The second step occurs sequentially after this first step and consists in determining a second transit time, called "return transit time", of an acoustic wave propagating from this second transducer to the first transducer, the transmitter and the receiver of these two transducers being for this purpose reversed with respect to the first step.
Par conséquent, dans ce dispositif connu, à chaque fois que l'on désire déterminer une vitesse d'écoulement du fluide, il est nécessaire que les moyens de mesure déterminent préalablement deux temps de transit, à savoir un temps de transit aller et un temps de transit retour. Plus précisément, le calcul d'une vitesse d'écoulement du fluide fait intervenir la distance qui sépare les deux transducteurs de mesure de la paire, le temps de transit d'une onde acoustique se propageant dans le fluide entre ces deux transducteurs, la célérité acoustique de l'onde dans le fluide et l'angle oblique que forme la direction de propagation de l'onde avec la direction d'écoulement du fluide. En disposant de deux temps de transit, il n'est pas nécessaire de connaître 5 la célérité acoustique du fluide pour calculer la vitesse d'écoulement ce dernier. En effet, on dispose alors de deux équations à deux inconnues que sont la vitesse d'écoulement du fluide et la célérité acoustique de ce dernier. Un inconvénient de ce dispositif connu est le temps de mesure requis pour déterminer une vitesse d'écoulement qui peut devenir prohibitif dans le cas de la 10 mesure de phénomènes dynamiques, et ce pour au moins deux raisons. La première de ces raisons est que, pour pouvoir calculer une vitesse d'écoulement, il est nécessaire que les deux étapes précédemment décrites soient tout d'abord séquentiellement réalisées, de manière à déterminer les temps de transit aller et retour requis pour le calcul. 15 Ainsi, le temps de calcul d'une vitesse d'écoulement avec ce dispositif connu correspond à au moins la somme du temps d'exécution de la première étape et du temps d'exécution de la deuxième étape. Le temps d'exécution de chacune de ces deux étapes étant sensiblement le même, on comprend qu'un premier inconvénient de ce dispositif connu est qu'il 20 est nécessaire d'attendre au moins deux fois le temps d'attente requis pour déterminer un temps de transit. La deuxième de ces raisons est que les moyens de mesure de ce dispositif connu utilisent une procédure d'excitation de l'émetteur de la paire de transducteurs de mesure, ainsi qu'une procédure de traitement du signal émis par 25 le récepteur de ladite paire qui font que le temps d'exécution de la première étape et le temps d'exécution de la deuxième étape sont en eux-mêmes relativement longs. Ainsi, dans la mesure où serait souhaité de répéter dans le temps le calcul de la vitesse d'écoulement, il résulte de la relative lenteur de ce dispositif connu que ce dernier limite à typiquement quelques dizaines de hertz la fréquence de réactualisation de la valeur de la vitesse d'écoulement calculée. Therefore, in this known device, whenever it is desired to determine a flow velocity of the fluid, it is necessary for the measuring means to determine in advance two transit times, namely a transit time and a time of transit back. More specifically, the calculation of a fluid flow velocity involves the distance separating the two measurement transducers of the pair, the transit time of an acoustic wave propagating in the fluid between these two transducers, the speed acoustic wave in the fluid and the oblique angle that forms the direction of propagation of the wave with the flow direction of the fluid. By having two transit times, it is not necessary to know the acoustic speed of the fluid to calculate the flow velocity thereof. Indeed, we then have two equations with two unknowns that are the fluid flow velocity and the acoustic velocity of the latter. A disadvantage of this known device is the measurement time required to determine a flow rate that can become prohibitive in the case of measuring dynamic phenomena, for at least two reasons. The first of these reasons is that, in order to be able to calculate a flow rate, it is necessary that the two previously described steps be first sequentially performed, so as to determine the round-trip transit times required for the calculation. Thus, the calculation time of a flow velocity with this known device corresponds to at least the sum of the execution time of the first step and the execution time of the second step. The execution time of each of these two steps being substantially the same, it is understood that a first disadvantage of this known device is that it is necessary to wait at least twice the waiting time required to determine a transit time. The second of these reasons is that the measuring means of this known device use an excitation procedure of the emitter of the pair of measurement transducers, as well as a procedure for processing the signal emitted by the receiver of said pair. which makes the execution time of the first step and the execution time of the second step are in themselves relatively long. Thus, insofar as it would be desired to repeat the calculation of the flow velocity over time, it results from the relative slowness of this known device that the latter limits typically to a few tens of hertz the frequency of updating the value of the calculated flow rate.
Ainsi, ce dispositif connu est bien adapté pour déterminer des vitesses d'écoulement stationnaires ou quasi-stationnaires. En revanche, il rend inaccessible une réactualisation de la vitesse d'écoulement du fluide à haute fréquence, de sorte que ce dispositif connu ne peut pas être utilisé pour déceler des variations rapides de la vitesse d'écoulement en régime non permanent. La présente invention propose par conséquent de remédier à cet inconvénient en réalisant une procédure permettant de déterminer en un temps plus bref une vitesse d'écoulement d'un fluide s'écoulant dans un tronçon de conduite. Thus, this known device is well suited for determining stationary or quasi-stationary flow velocities. On the other hand, it renders inaccessible an updating of the flow velocity of the high-frequency fluid, so that this known device can not be used to detect rapid variations in non-steady-state flow velocity. The present invention therefore proposes to overcome this disadvantage by carrying out a procedure for determining in a shorter time a flow rate of a fluid flowing in a pipe section.
Plus précisément, il est proposé selon un aspect avantageux de la présente invention un procédé de détermination d'une vitesse d'écoulement d'un fluide s'écoulant dans un tronçon de conduite selon une direction d'écoulement, au moins une paire de transducteurs de mesure électroacoustiques étant montée sur le tronçon de conduite et étant constituée d'un émetteur agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique de mesure formant un angle oblique avec la direction d'écoulement, et d'un récepteur placé sur le trajet acoustique de mesure. Avec ce procédé, on réalise au moins un cycle de mesure, au cours duquel : on émet une onde acoustique en excitant l'émetteur de la paire de transducteurs de mesure avec une impulsion électrique d'excitation ; on sélectionne en tant qu'instant d'émission de l'onde acoustique un instant auquel un front de l'impulsion électrique d'excitation dépasse un seuil d'émission ; on collecte la tension électrique de réception que le récepteur de la paire ?S de transducteurs de mesure émet en réponse à l'onde acoustique qu'il reçoit ; on sélectionne en tant qu'instant de réception de l'onde acoustique un instant auquel une valeur représentative de la tension électrique de réception dépasse un seuil de réception ; on calcule la vitesse d'écoulement associée à la paire de transducteurs de mesure à partir du temps de transit de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission et l'instant de réception, de la distance parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure, de la célérité acoustique du fluide, et de l'angle oblique. On comprend que, selon cet aspect avantageux de a présente invention, la détermination d'un temps de transit peut être effectuée quasiment en temps réel, cette détermination nécessitant approximativement le temps que met une onde acoustique pour se propager d'un transducteur de mesure de la paire à l'autre. On comprend en outre que, selon cet aspect avantageux de la présente invention, la vitesse d'écoulement peut avantageusement, mais non nécessairement, être calculée à partir d'un seul et unique temps de transit, lorsque l'on est en mesure de connaître au moins une valeur de la célérité acoustique, et non plus de deux temps de transit comme c'était obligatoirement le cas avec le dispositif connu précédemment décrit. En outre, puisque dans ce cas il suffit de déterminer un seul et unique temps de transit par cycle de mesure d'une vitesse d'écoulement associée à une paire de transducteurs de mesure, il n'est plus nécessaire que ces deux transducteurs jouent alternativement le rôle d'émetteur et de récepteur, comme c'était le cas dans le dispositif connu précédemment décrit. Il en résulte que la mise en oeuvre du cycle de mesure peut avantageusement, mais non nécessairement, se faire avec des transducteurs d'architectures plus simples, qui seraient configurés pour ne réaliser que la seule fonction d'émetteur ou de récepteur. Ainsi, compte tenu de tout ce qui précède, on comprend que le temps de calcul de la vitesse d'écoulement peut être fortement réduit grâce à cet aspect 25 avantageux de la présente invention. Il est à noter qu'au sens de la présente invention la notion de fluide doit être interprétée au sens large. Ainsi, le fluide circulant dans le tronçon de conduite peut être monophasique, à savoir totalement à l'état liquide ou totalement à l'état gazeux, 30 Au contraire, le fluide peut être diphasique liquide/gaz, de préférence faiblement diphasique (on pourrait envisager, par exemple, une proportion dans le fluide de moins de 20% de phase gazeuse ou liquide, et de plus de 80% de phase liquide ou gazeuse, voire de 10%/90%). Dans ce cas, il est préférable que la phase liquide prédomine au sein du fluide de manière à éviter que la phase gazeuse provoque une atténuation trop importante de l'onde acoustique. En outre, le fluide circulant dans le tronçon de conduite peut être constitué par tout type de composant, seul ou en combinaison avec d'autres composants, par exemple et non limitativement de l'eau, de l'oxygène, de l'hydrogène, du gaz naturel, de l'azote, un hydrocarbure, ou autre. More specifically, it is proposed according to an advantageous aspect of the present invention a method for determining a flow velocity of a fluid flowing in a pipe section in a direction of flow, at least one pair of transducers electroacoustic measuring device being mounted on the pipe section and consisting of a transmitter arranged in such a way that an acoustic wave emitted by said transmitter propagates in the fluid along an acoustic measurement path forming an oblique angle with the direction of flow, and a receiver placed on the acoustic measurement path. With this method, at least one measurement cycle is performed, during which: an acoustic wave is emitted by exciting the emitter of the pair of measurement transducers with an excitation electric pulse; selecting as instant of emission of the acoustic wave a time at which a front of the electrical excitation pulse exceeds a transmission threshold; collecting the electrical reception voltage that the receiver of the pair of measurement transducers emits in response to the acoustic wave that it receives; selecting as instant of reception of the acoustic wave a time at which a value representative of the reception electric voltage exceeds a reception threshold; the flow velocity associated with the pair of measurement transducers is calculated from the transit time of the acoustic wave which has elapsed between the instant of emission and the instant of reception, of the distance traveled by the acoustic wave along the acoustic measuring path, the acoustic velocity of the fluid, and the oblique angle. It is understood that, according to this advantageous aspect of the present invention, the determination of a transit time can be carried out almost in real time, this determination requiring approximately the time that an acoustic wave makes to propagate from a measurement transducer. the pair to each other. It is furthermore understood that, according to this advantageous aspect of the present invention, the flow rate can advantageously, but not necessarily, be calculated from a single transit time, when one is able to know at least one value of the acoustic speed, and no longer two transit times as was necessarily the case with the known device described above. In addition, since in this case it is sufficient to determine a single transit time per measurement cycle of a flow rate associated with a pair of measurement transducers, it is no longer necessary for these two transducers to play alternately. the role of transmitter and receiver, as was the case in the known device described above. As a result, the implementation of the measurement cycle can advantageously, but not necessarily, be done with simpler architecture transducers, which would be configured to perform only the transmitter or receiver function. Thus, in view of all the foregoing, it is understood that the flow rate calculation time can be greatly reduced by virtue of this advantageous aspect of the present invention. It should be noted that for the purposes of the present invention the concept of fluid must be interpreted in a broad sense. Thus, the fluid flowing in the pipe section can be monophasic, ie completely in the liquid state or totally in the gaseous state. On the contrary, the fluid can be two-phase liquid / gas, preferably slightly diphasic (it could be consider, for example, a proportion in the fluid of less than 20% of gaseous or liquid phase, and more than 80% of liquid or gaseous phase, or even 10% / 90%). In this case, it is preferable for the liquid phase to predominate within the fluid so as to prevent the gas phase from causing excessive attenuation of the acoustic wave. In addition, the fluid flowing in the pipe section may consist of any type of component, alone or in combination with other components, for example and not limited to water, oxygen, hydrogen, natural gas, nitrogen, a hydrocarbon, or other.
Chacun de ces composants peut donc être entièrement à l'état gazeux, au moins partiellement liquéfié, ou entièrement à l'état liquide. La présente invention propose également de réaliser un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit. Plus précisément, un dispositif selon un aspect avantageux de la présente invention est configuré pour déterminer une vitesse d'écoulement d'un fluide. Il comprend : un tronçon de conduite dans lequel le fluide s'écoule selon une direction d'écoulement, au moins une paire de transducteurs de mesure électroacoustiques montée sur le tronçon de conduite. Ladite paire est constituée d'un émetteur agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique de mesure formant un angle oblique avec la direction d'écoulement, et d'un récepteur placé sur le trajet acoustique de mesure. Each of these components can therefore be entirely in the gaseous state, at least partially liquefied, or entirely in the liquid state. The present invention also proposes to provide a device for implementing the previously described method. More specifically, a device according to an advantageous aspect of the present invention is configured to determine a flow rate of a fluid. It comprises: a pipe section in which the fluid flows in a direction of flow, at least one pair of electroacoustic measuring transducers mounted on the pipe section. Said pair consists of a transmitter arranged in such a way that an acoustic wave emitted by said transmitter propagates in the fluid along an acoustic measurement path forming an oblique angle with the direction of flow, and of a receiver placed on the acoustic measurement path.
Le dispositif comprend en outre des moyens de mesure de la vitesse d'écoulement du fluide qui, selon cet aspect avantageux de la présente invention, comportent : un circuit d'excitation couplé à l'émetteur de "a paire de transducteurs de mesure, et configuré pour exciter ledit émetteur avec une impulsion électrique d'excitation ; un premier détecteur de seuil couplé au circuit d'excitation et configuré pour détecter en tant qu'instant d'émission d'une onde acoustique par ledit émetteur un instant auquel un front de l'impulsion électrique d'excitation dépasse un seuil d'émission ; - un deuxième détecteur de seuil couplé au récepteur de la paire de transducteurs de mesure, et configuré pour détecter en tant qu'instant de réception de l'onde acoustique par ledit récepteur un instant auquel une valeur représentative de la tension électrique de réception émise par le récepteur dépasse un seuil de réception ; et des moyens de calcul reliés aux premier et deuxième détecteurs de seuil et configurés pour calculer la vitesse d'écoulement associée à la paire de transducteurs de mesure à partir du temps de transit de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission et l'instant de réception, de la distance parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure, de la célérité acoustique du fluide, et de l'angle oblique. On comprend qu'on peut ainsi utiliser ce dispositif de détermination pour mettre en oeuvre le cycle de mesure du procédé de détermination selon l'aspect de la présente invention précédemment décrit. Plus précisément, pour mettre en oeuvre ce cycle de mesure : - le circuit d'excitation excite l'émetteur de la paire de transducteurs de mesure avec une impulsion électrique d'excitation, de manière à ce que ledit émetteur émette une onde acoustique le premier détecteur de seuil détecte un instant auquel un front l'impulsion électrique d'excitation dépasse un premier seuil, et sélectionne cet instant comme étant l'instant d'émission de l'onde acoustique par ledit émetteur le deuxième détecteur de seuil détecte un instant (ultérieur à cet instant d'émission) auquel une valeur représentative de la tension électrique de réception, qu'émet le récepteur de la paire de transducteurs de mesure en réponse à l'onde acoustique qu'il perçoit, dépasse un deuxième seuil, et sélectionne cet instant comme étant l'instant de réception de l'onde acoustique par ledit récepteur ; - tes moyens de calculs calculent ta vitesse d'écoulement associée à la paire de transducteurs de mesure à partir du temps de transit de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission et l'instant de réception, de la distance parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure, de la célérité acoustique du fluide, et de l'angle oblique. Avantageusement, selon un autre aspect de la présente invention, on réalise répétitivement le cycle de mesure. The device further comprises means for measuring the flow velocity of the fluid which, according to this advantageous aspect of the present invention, comprises: an excitation circuit coupled to the emitter of a pair of measurement transducers, and configured to energize said transmitter with an electrical excitation pulse; a first threshold detector coupled to the excitation circuit and configured to detect as an emission timing of an acoustic wave by said transmitter a time at which a the electrical excitation pulse exceeds an emission threshold; a second threshold detector coupled to the receiver of the pair of measurement transducers, and configured to detect as an instant of reception of the acoustic wave by said receiver an instant at which a value representative of the reception electric voltage emitted by the receiver exceeds a reception threshold, and calculation means connected to the first and two th threshold detectors and configured to calculate the flow velocity associated with the pair of measurement transducers from the transit time of the acoustic wave elapsed between the instant of emission and the moment of reception, of the distance traveled by the acoustic wave along the acoustic measurement path, the acoustic velocity of the fluid, and the oblique angle. It is understood that this determination device can thus be used to implement the measurement cycle of the determination method according to the aspect of the present invention described above. More precisely, to implement this measurement cycle: the excitation circuit excites the emitter of the pair of measurement transducers with an excitation electric pulse, so that said emitter transmits an acoustic wave the first threshold detector detects an instant at which a front the electrical excitation pulse exceeds a first threshold, and selects this instant as being the instant of emission of the acoustic wave by said transmitter the second threshold detector detects a moment ( subsequent to this emission time) at which a value representative of the reception voltage, which the receiver of the pair of measurement transducers emits in response to the acoustic wave which it receives, exceeds a second threshold, and selects this instant as being the instant of reception of the acoustic wave by said receiver; the calculation means calculate the flow velocity associated with the pair of measurement transducers from the transit time of the acoustic wave which has elapsed between the moment of transmission and the instant of reception, of the distance traveled by the acoustic wave along the acoustic measurement path, the acoustic velocity of the fluid, and the oblique angle. Advantageously, according to another aspect of the present invention, the measurement cycle is carried out repeatedly.
On comprend que puisque le calcul de la vitesse d'écoulement peut être réalisé en un temps très bref, il est alors possible de répéter plusieurs cycles de mesure dans des intervalles de temps très courts. Il en résulte que la valeur de la vitesse d'écoulement calculée peut être réactualisée en un temps bref. It is understood that since the calculation of the flow rate can be performed in a very short time, it is then possible to repeat several measurement cycles in very short time intervals. As a result, the value of the calculated flow rate can be refreshed in a short time.
En pratique, le temps de réactualisation de la vitesse d'écoulement n'a pas à être plus long que le temps nécessaire pour qu'une première réponse du récepteur, qui est émise lors d'un premier cycle de mesure, se soit suffisamment atténuée pour pouvoir correctement différencier la réponse suivante du récepteur, qui est émise lors du cycle de mesure suivant, de cette première réponse. In practice, the rate of reactualization of the flow rate does not have to be longer than the time required for a first response of the receiver, which is emitted during a first measurement cycle, has sufficiently attenuated to correctly differentiate the next response of the receiver, which is issued during the next measurement cycle, of this first response.
En effet, on a d'une part observé qu'une réponse du récepteur est du type pseudo-périodique amorti lorsque l'onde acoustique qu'il perçoit a été émise en excitant l'émetteur avec une impulsion électrique. D'autre part, ce temps d'atténuation suffisant est plus grand que le temps requis pour déterminer un temps de transit, temps de détermination qui peut être très bref comme nous l'avons vu (à peine plus long que le temps que met une onde acoustique pour se propager depuis l'émetteur jusqu'au récepteur de la paire de transducteurs de mesure). On comprend que grâce à cet aspect avantageux de la présente invention, il devient possible de déceler des variations rapides de la vitesse d'écoulement du 30 fluide et/ou du débit de ce dernier en régime non permanent. Indeed, it has been observed that a receiver response is of the pseudo-periodic damped type when the acoustic wave that it receives has been emitted by exciting the transmitter with an electrical pulse. On the other hand, this sufficient attenuation time is greater than the time required to determine a transit time, determination time which can be very short as we have seen (only slightly longer than the time that a acoustic wave to propagate from the transmitter to the receiver of the pair of measurement transducers). It is understood that by virtue of this advantageous aspect of the present invention, it becomes possible to detect rapid changes in the flow velocity of the fluid and / or the flow rate of the fluid in a non-steady state.
Ainsi, la présente invention sous la forme de cet aspect avantageux peut être utilisée dans de nombreuses applications qui ne sont pas accessibles au dispositif connu précédemment décrit. Par exemple, dans le domaine spatial, la présente invention sous la forme de cet aspect avantageux rend possible la détection de variations rapides de la vitesse d'écoulement de fluides cryogéniques (par exemple de l'oxygène liquide, de l'hydrogène liquide, ou autre), ce qui rend possible la prédiction de phénomènes instationnaires tels l'effet POGO et donc leur prévention, car la survenue d'un effet POGO (en particulier en LOX) serait dévastateur pour le lanceur. Dans le domaine des fusées à propergols liquides, on a en effet donné le nom d'effet POGO à l'entrée en résonance d'un propergol liquide dans un circuit d'alimentation de moteur-fusée avec des oscillations mécaniques des lignes fluides d'alimentation des moteurs de la fusée. Comme la poussée du moteur- fusée varie avec le débit de propergol fourni par le circuit d'alimentation, une telle entrée en résonance peut causer des oscillations rapidement divergentes qui peuvent s'avérer dramatiques. Le débit d'un fluide étant calculé à partir de sa vitesse d'écoulement, la présente invention sous la forme de cet aspect avantageux est donc particulièrement adaptée pour détecter des variations instationnaires de débits de propergols. En outre, une autre application rendue accessible grâce à cet aspect avantageux de la présente invention est l'analyse de phénomènes associés aux transitoires de fonctionnement de tout type de circuits aérauliques ou hydrauliques (démarrages ou arrêts de tous types de pompes ou de tous types de turbines, ouverture ou fermeture de tous types de vannes}, au cours desquels les débits peuvent varier très rapidement. Un exemple particulier est le cas d'une turbo-pompe à oxygène liquide, hydrogène liquide, ou autre, qui est utilisée en particulier dans les lanceurs spatiaux. Thus, the present invention in the form of this advantageous aspect can be used in many applications that are not accessible to the known device described above. For example, in the space domain, the present invention in the form of this advantageous aspect makes it possible to detect rapid variations in the flow velocity of cryogenic fluids (for example liquid oxygen, liquid hydrogen, or other), which makes possible the prediction of unsteady phenomena such as the POGO effect and therefore their prevention, since the occurrence of a POGO effect (in particular in LOX) would be devastating for the launcher. In the field of liquid propellant rockets, the effect name POGO has indeed been given to the resonance input of a liquid propellant in a rocket motor supply circuit with mechanical oscillations of the fluid lines of power supply of the rocket engines. Since the thrust of the rocket motor varies with the propellant flow rate provided by the fuel system, such a resonance input can cause rapidly diverging oscillations that can be dramatic. Since the flow rate of a fluid is calculated from its flow velocity, the present invention in the form of this advantageous aspect is therefore particularly suitable for detecting unsteady variations in propellant flow rates. In addition, another application made accessible by virtue of this advantageous aspect of the present invention is the analysis of phenomena associated with operating transients of any type of aeration or hydraulic circuits (starting or stopping of all types of pumps or of all types of turbines, opening or closing of all types of valves}, during which the flow rates can vary very rapidly, A particular example is the case of a liquid oxygen, liquid hydrogen, or other turbo pump, which is used in particular in space launchers.
Un autre exemple particulier est celui d'une pompe avec une architecture plus conventionnelle qui est configurée pour pomper de l'eau, du gaz naturel liquéfié, ou autre. D'une façon plus générale, la présente invention sous la forme de cet aspect avantageux peut être utilisée dans tout type d'application nécessitant une détection de variations rapides de la vitesse d'écoulement d'un fluide s'écoulant dans un tronçon de conduite. De préférence, on réalise périodiquement le cycle de mesure, ce qui est une solution simple pour mettre en oeuvre une réalisation répétitive du cycle de 10 mesure. On comprend que, grâce au temps de réalisation d'un cycle de mesure qui est bref, il est ainsi possible de réactualiser à fréquence élevée la valeur de la vitesse d'écoulement calculée, par exemple à une fréquence supérieure à quelques centaines de hertz. 15 Par exemple, à titre purement indicatif, en prenant le cas particulier d'un tronçon de conduite présentant un diamètre intérieur de 40mm et à l'intérieur duquel de l'eau liquide à température ambiante s'écoule, il est possible de réactualiser la valeur de la vitesse d'écoulement calculée à une fréquence supérieure à environ 4 kHz. 20 Ainsi, en réalisant périodiquement le cycle de mesure, on peut exciter l'émetteur de la paire de transducteurs de mesure avec un train d'impulsions électriques qui génère un train de réponses du récepteur qu'il s'agit de correctement différencier en adaptant la fréquence de réactualisation de la vitesse d'écoulement du fluide. 25 Avantageusement, le premier front de l'impulsion électrique d'excitation est un front montant, tandis que le deuxième front est un front descendant. Dans ce cas, le seuil d'émission est un seuil haut, par exemple un seuil positif. Alternativement, le premier front de l'impulsion électrique est un front descendant, tandis le deuxième front est un front montant. Dans ce cas, le seuil d'émission est un seuil bas, par exemple un seuil négatif. Another particular example is that of a pump with a more conventional architecture that is configured to pump water, liquefied natural gas, or the like. More generally, the present invention in the form of this advantageous aspect can be used in any type of application requiring detection of rapid changes in the flow velocity of a fluid flowing in a pipe section. . Preferably, the measuring cycle is periodically carried out, which is a simple solution for carrying out a repetitive realization of the measuring cycle. It is understood that, thanks to the time of realization of a measurement cycle which is brief, it is thus possible to update at a high frequency the value of the calculated flow rate, for example at a frequency greater than a few hundred hertz. For example, for purely indicative purposes, taking the particular case of a pipe section having an inside diameter of 40 mm and within which liquid water at ambient temperature flows, it is possible to update the value of the flow rate calculated at a frequency greater than about 4 kHz. Thus, by periodically carrying out the measuring cycle, the transmitter of the pair of measurement transducers can be excited with an electrical pulse train which generates a train of responses from the receiver which it is necessary to correctly differentiate by adapting the rate of reactualization of the flow velocity of the fluid. Advantageously, the first edge of the excitation electric pulse is a rising edge, while the second edge is a falling edge. In this case, the emission threshold is a high threshold, for example a positive threshold. Alternatively, the first edge of the electrical pulse is a falling edge, while the second edge is a rising edge. In this case, the emission threshold is a low threshold, for example a negative threshold.
On peut passer d'une alternative à l'autre, par exemple en inversant la polarité du signal électrique que reçoit l'émetteur de la paire de transducteurs de mesure. En outre, on peut avantageusement sélectionner en tant qu'instant 5 d'émission de l'onde acoustique l'instant auquel le premier front de l'impulsion électrique dépasse (devient supérieur dans le cas d'un front montant, devient inférieur dans le cas d'un front descendant) le seuil d'émission. On peut alternativement sélectionner en tant qu'instant d'émission de l'onde acoustique l'instant auquel le deuxième front de l'impulsion électrique 10 dépasse (devient inférieur dans le cas d'un front descendant, devient supérieur dans le cas d'un front montant) le seuil d'émission. Par ailleurs, par l'expression « une valeur représentative de la tension électrique de réception », il doit être compris, qu'au sens de la présente invention, la détection du dépassement du seuil de réception peut 15 avantageusement être réalisée, au choix directement sur la tension électrique de réception émise par le récepteur de la paire de transducteurs de mesure en réponse à l'onde acoustique qu'il perçoit ou sur tout signal autre que la tension électrique de réception, pourvu que ce 20 signal soit représentatif de la réponse du récepteur à l'onde acoustique qu'il perçoit. Par exemple, la tension électrique de réception émise par le récepteur peut être avantageusement amplifiée, et la détection du dépassement du seuil de réception être opérée sur le signal amplifié ainsi obtenu. 25 Selon un autre exemple, éventuellement combinable avec l'exemple précédent, la tension électrique de réception émise par le récepteur peut être avantageusement filtrée avec des moyens de filtrage adaptés, et la détection du dépassement du seuil de réception être opérée sur le signal filtré ainsi obtenu. Une telle opération de filtrage peut en effet s'avérer avantageuse lorsqu'au moins 30 un des transducteurs de la paire est perturbé par l'environnement, par exemple 2974633 Il par des fluctuations de pression, des vibrations, des rayonnements électromagnétiques, ou autre. En outre, comme précédemment évoqué, on a constaté que la tension électrique de réception émise par le récepteur de la paire de transducteurs de mesure en réponse à l'onde acoustique qu'il perçoit est du type pseudopériodique amorti. Ainsi, on peut avantageusement sélectionner en tant qu'instant de réception de l'onde acoustique l'instant auquel la valeur représentative de la tension électrique de réception émise par le récepteur dépasse dans des conditions prescrites le seuil de réception, de préférence la première fois, la deuxième fois, la troisième fois, etc... Par ailleurs, on peut avantageusement prévoir que le seuil de réception soit un seuil haut, par exemple un seuil supérieur à la valeur représentative de la tension électrique de réception obtenue lorsque le récepteur est au repos, en particulier un seuil positif. Alternativement, on peut avantageusement prévoir que le seuil de réception soit un seuil bas, par exemple un seuil inférieur à la valeur représentative de la tension électrique de réception obtenue lorsque le récepteur est au repos, en particulier un seuil négatif. It is possible to switch from one alternative to another, for example by inverting the polarity of the electrical signal received by the emitter of the pair of measurement transducers. In addition, it is advantageous to select as instant of emission of the acoustic wave the moment at which the first edge of the electrical pulse exceeds (becomes greater in the case of a rising edge, becomes lower in the case of a falling edge) the emission threshold. The moment at which the second edge of the electrical pulse 10 exceeds (becomes lower in the case of a falling edge, becomes greater in the case of a rising edge) the emission threshold. Furthermore, by the expression "a value representative of the electric reception voltage", it should be understood that, in the sense of the present invention, the detection of the exceeding of the reception threshold can advantageously be carried out, as directly on the reception electric voltage emitted by the receiver of the pair of measurement transducers in response to the acoustic wave which it perceives or on any signal other than the electric reception voltage, provided that this signal is representative of the response from the receiver to the acoustic wave that he perceives. For example, the reception electric voltage emitted by the receiver can be advantageously amplified, and the detection of the exceeding of the reception threshold be effected on the amplified signal thus obtained. According to another example, possibly combinable with the preceding example, the reception electric voltage emitted by the receiver can be advantageously filtered with suitable filtering means, and the detection of the exceeding of the reception threshold be carried out on the filtered signal as well as got. Such a filtering operation may indeed be advantageous when at least one of the transducers of the pair is disturbed by the environment, for example by pressure fluctuations, vibrations, electromagnetic radiation, or the like. Furthermore, as previously mentioned, it has been found that the reception electric voltage emitted by the receiver of the pair of measurement transducers in response to the acoustic wave that it receives is of the pseudoperiodic damped type. Thus, it is advantageous to select as instant of reception of the acoustic wave the moment at which the value representative of the reception electric voltage emitted by the receiver exceeds, under prescribed conditions, the reception threshold, preferably the first time. , the second time, the third time, etc. Moreover, it is advantageous to provide that the reception threshold is a high threshold, for example a threshold greater than the value representative of the reception electric voltage obtained when the receiver is at rest, in particular a positive threshold. Alternatively, it can advantageously be provided that the reception threshold is a low threshold, for example a threshold lower than the value representative of the reception electric voltage obtained when the receiver is at rest, in particular a negative threshold.
On comprend que l'instant de réception sélectionné correspond dans ces deux cas à un instant auquel la valeur représentative de la tension électrique de réception émise par le récepteur devient supérieure au seuil de réception, lorsque c'est un front montant de cette valeur représentative qui dépasse le seuil de réception, ou devient inférieure au seuil de réception, lorsque c'est un front descendant qui dépasse le seuil de réception. Avantageusement, selon un autre aspect de la présente invention, plusieurs paires de transducteurs de mesure électroacoustiques sont montées sur le tronçon de conduite et définissent des trajets acoustiques de mesure respectifs formant des angles obliques respectifs avec la direction d'écoulement. It will be understood that the selected reception instant corresponds in these two cases to an instant at which the value representative of the reception electric voltage emitted by the receiver becomes greater than the reception threshold, when it is a rising edge of this representative value which exceeds the reception threshold, or becomes lower than the reception threshold, when it is a falling edge that exceeds the reception threshold. Advantageously, according to another aspect of the present invention, several pairs of electroacoustic measuring transducers are mounted on the pipe section and define respective measurement acoustic paths forming respective oblique angles with the direction of flow.
On comprend ainsi que plusieurs temps de transit, associés chacun à un trajet acoustique de mesure formé entre les transducteurs de mesure d'une paire correspondante, peuvent être déterminés indépendamment les uns des autres et simultanément au cours d'un même cycle de mesure, tout en conservant un temps de réalisation du cycle de mesure très bref. Ainsi, au cours d'un même cycle de mesure, on peut calculer au moins le temps de transit associé à une première paire de transducteurs de mesure et le temps de transit associé à une deuxième paire de transducteurs de mesure distincte de la première. Dès lors, selon une première alternative avantageuse, on peut mettre à profit l'obtention simultanée d'au moins ces deux temps de transit pour s'affranchir de la connaissance de la célérité acoustique dans le calcul de la vitesse d'écoulement associée à la première paire de transducteurs de mesure. Pour ce faire, on peut exprimer la célérité acoustique sous la forme d'une fonction du temps de transit associé à la deuxième paire de transducteurs de mesure, de la distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure associé à cette deuxième paire, de l'angle oblique associé à cette deuxième paire, et de la vitesse d'écoulement associée à cette deuxième paire. Afin que la vitesse d'écoulement associée à la deuxième paire de transducteurs de mesure ne constitue pas une deuxième inconnue dans le calcul de la vitesse d'écoulement associée à la première paire de transducteurs de mesure, on considère dans le calcul que ces deux vitesses sont identiques. Dès lors, la vitesse d'écoulement associée à la première paire de transducteurs de mesure peut se calculer à partir du temps de transit associé à cette première paire, de la distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure associé à cette première paire, de l'angle oblique associé à cette première paire, et de cette fonction. Quant aux distances que les ondes acoustiques ont à parcourir te long de leurs trajets acoustiques de mesure respectifs et les angles obliques respectifs, ils peuvent avantageusement être définis à avance, de préférence par une procédure d'étalonna De préférence, ces distances et/ou ces angles obliques respectivement associés aux première et deuxième paires de transducteurs électroacoustiques de mesure diffèrent entre eux de manière à augmenter la précision de la mesure (qui sera d'autant plus grande que ces différences sont importantes). It is thus understood that a plurality of transit times, each associated with an acoustic measurement path formed between the measurement transducers of a corresponding pair, can be determined independently of one another and simultaneously during the same measurement cycle, while maintaining a very short measurement cycle completion time. Thus, during the same measurement cycle, it is possible to calculate at least the transit time associated with a first pair of measurement transducers and the transit time associated with a second pair of measurement transducers distinct from the first one. Therefore, according to a first advantageous alternative, one can take advantage of the simultaneous obtaining of at least these two transit times to overcome the knowledge of the acoustic celerity in the calculation of the flow velocity associated with the first pair of measurement transducers. To do this, the acoustic celerity can be expressed in the form of a transit time function associated with the second pair of measurement transducers, the distance traveled by an acoustic wave along the measurement acoustic path associated with this second pair, the oblique angle associated with this second pair, and the flow rate associated with this second pair. So that the flow velocity associated with the second pair of measurement transducers does not constitute a second unknown in the calculation of the flow velocity associated with the first pair of measurement transducers, it is considered in the calculation that these two velocities are the same. Therefore, the flow velocity associated with the first pair of measurement transducers can be calculated from the transit time associated with this first pair, the distance traveled by an acoustic wave along the measurement acoustic path associated with this first pair, of the oblique angle associated with this first pair, and of this function. As for the distances that the acoustic waves have to travel along their respective measurement acoustic paths and the respective oblique angles, they can advantageously be defined in advance, preferably by a calibration procedure. Preferably, these distances and / or oblique angles respectively associated with the first and second pairs of electroacoustic transducers measurement differ from each other so as to increase the accuracy of the measurement (which will be all the greater that these differences are important).
Ainsi, contrairement au dispositif connu précédemment décrit, on peut déterminer la vitesse d'écoulement du fluide à partir d'au moins deux temps de transit qui sont obtenus non pas séquentiellement mais au contraire simultanément au cours d'un même cycle de mesure qui peut ainsi conserver un temps de réalisation très bref. Thus, unlike the previously known device, it is possible to determine the flow velocity of the fluid from at least two transit times which are obtained not sequentially but, on the contrary, simultaneously during the same measuring cycle which can thus keep a very short realization time.
Selon une autre alternative avantageuse, on peut mettre à profit l'obtention simultanée d'au moins ces deux temps de transit pour obtenir au moins deux vitesses d'écoulement indépendantes l'une de l'autre et obtenues simultanément au cours d'un même cycle de mesure, qui peut ainsi conserver un temps de réalisation très bref. According to another advantageous alternative, it is possible to take advantage of the simultaneous obtaining of at least these two transit times in order to obtain at least two flow speeds that are independent of one another and obtained simultaneously during one and the same time. measurement cycle, which can thus maintain a very short realization time.
Plus précisément, on peut calculer, au cours du cycle de mesure, au moins : la vitesse d'écoulement associée à la première paire de transducteurs de mesure, à partir du temps de transit associé à cette première paire, de la distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure associé à cette première paire, de l'angle oblique associé à cette première paire, et de la célérité acoustique (cette dernière étant déterminée autrement que par l'obtention de ces deux temps de transit, par exemple, en étant un paramètre fixe déterminé à l'avance, ou bien calculée in situ au cours d'un cycle de détermination par des moyens autres que les première et deuxième paires de transducteurs de mesure, en particulier comme décrit un peu plus loin dans la description) ; et la vitesse d'écoulement associée à la deuxième paire de transducteurs de mesure, à partir du temps de transit associé à cette deuxième paire, de la distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure associé à cette deuxième paire, de l'angle oblique associé à cette deuxième paire, et de ladite célérité acoustique (qui est déterminée autrement que par l'obtention de ces deux temps de transit). Cette obtention de plusieurs vitesses d'écoulement simultanément peut être avantageusement mise à profit. Ainsi, on peut par exemple déterminer une vitesse d'écoulement moyenne du fluide, pour un cycle de mesure donné, qui est calculée comme étant une moyenne des vitesses d'écoulement associées respectivement à chacune des paires de transducteurs de mesure. Il en résulte que la vitesse d'écoulement moyenne ainsi obtenue au cours d'un cycle de mesure est moins sensible aux 10 éventuelles perturbations qui se produiraient localement au niveau d'une paire de transducteurs de mesure donnée. Par ailleurs, selon un autre aspect de la présente invention, la valeur de la célérité acoustique du fluide, que l'on peut choisir d'utiliser pour calculer la vitesse d'écoulement au cours d'un cycle de mesure (lorsque, par exemple, on se 15 contente d'utiliser une seule paire de transducteurs de mesure lors du cycle de mesure), peut avantageusement être un paramètre fixe déterminé à l'avance, ce qui permet d'utiliser un dispositif simple de mise en oeuvre. Ce paramètre de célérité acoustique, fixe lors des mesures, peut avantageusement être déterminé à l'avance par une procédure d'étalonnage. 20 On comprend que cet aspect de la présente invention est particulièrement avantageux dans le cas où la composition du fluide circulant dans le tronçon de conduite est connue à l'avance et peut être considérée comme variant non significativement au cours du temps. Alternativement, selon un autre aspect avantageux de la présente 25 invention, la valeur de la célérité acoustique du fluide utilisée pour calculer la vitesse d'écoulement associée à la paire de transducteurs de mesure peut être déterminée non pas à l'avance mais au contraire in situ au cours d'un cycle de détermination de la célérité acoustique. On comprend que cette configuration est particulièrement avantageuse 30 lorsque la composition du fluide circulant dans le tronçon de conduite ne peut pas être précisément déterminée à l'avance. More precisely, it is possible to calculate, during the measurement cycle, at least: the flow velocity associated with the first pair of measurement transducers, from the transit time associated with this first pair, the distance traveled by a acoustic wave along the acoustic measurement path associated with this first pair, the oblique angle associated with this first pair, and acoustic celerity (the latter being determined otherwise than by obtaining these two transit times, by for example, by being a fixed parameter determined in advance, or else calculated in situ during a determination cycle by means other than the first and second pairs of measurement transducers, in particular as described a little later in the description) ; and the flow velocity associated with the second pair of measurement transducers, from the transit time associated with this second pair, of the distance traveled by an acoustic wave along the measurement acoustic path associated with this second pair, of the oblique angle associated with this second pair, and said acoustic celerity (which is determined otherwise than by obtaining these two transit times). This obtaining of several flow rates simultaneously can be advantageously used. Thus, it is possible, for example, to determine an average flow velocity of the fluid, for a given measuring cycle, which is calculated as being an average of the flow velocities respectively associated with each of the pairs of measurement transducers. As a result, the average flow rate thus obtained during a measurement cycle is less sensitive to possible disturbances that would occur locally at a given pair of transducers. Furthermore, according to another aspect of the present invention, the value of the acoustic velocity of the fluid, which may be chosen to be used to calculate the flow velocity during a measurement cycle (when, for example only a single pair of measurement transducers is used during the measuring cycle), it can advantageously be a fixed parameter determined in advance, which makes it possible to use a simple device for implementation. This parameter of acoustic celerity, fixed during the measurements, can advantageously be determined in advance by a calibration procedure. It is understood that this aspect of the present invention is particularly advantageous in the case where the composition of the fluid flowing in the pipe section is known in advance and can be considered to vary insignificantly over time. Alternatively, according to another advantageous aspect of the present invention, the value of the acoustic velocity of the fluid used to calculate the flow velocity associated with the pair of measurement transducers can be determined not in advance but on the contrary in located during a cycle of determination of the acoustic celerity. It is understood that this configuration is particularly advantageous when the composition of the fluid flowing in the pipe section can not be precisely determined in advance.
Avantageusement, on réalise répétitivement, de préférence périodiquement, le cycle de détermination de la célérité. Il en résulte que la célérité acoustique utilisée pour calculer la vitesse d'écoulement au cours d'un cycle de mesure peut ainsi tenir compte des éventuelles variations au cours du temps de la composition du fluide circulant dans le tronçon de conduite. Avantageusement, la détermination in situ de la célérité acoustique du fluide au cours d'un cycle de détermination de la célérité met en oeuvre des moyens de détermination de la célérité configurés pour calculer la célérité acoustique à l'aide d'au moins une paire de transducteurs auxiliaires électroacoustiques qui est couplée auxdits moyens de détermination, qui est montée sur le tronçon de conduite, et qui est constituée d'un émetteur agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique auxiliaire formant un angle droit avec la direction d'écoulement, et d'un récepteur placé sur le trajet acoustique auxiliaire. Advantageously, the cycle for determining the celerity is carried out repetitively, preferably periodically. As a result, the acoustic celerity used to calculate the flow velocity during a measurement cycle can thus take into account any changes over time in the composition of the fluid flowing in the pipe section. Advantageously, the in situ determination of the acoustic celerity of the fluid during a celerity determination cycle uses a celerity determination means configured to calculate the acoustic celerity using at least one pair of celerities. electroacoustic auxiliary transducers which is coupled to said determining means, which is mounted on the pipe section, and which consists of a transmitter arranged so that an acoustic wave emitted by said transmitter propagates in the fluid along the an auxiliary acoustic path forming a right angle with the direction of flow, and a receiver placed on the auxiliary acoustic path.
On comprend que les paires de transducteurs de mesure et de transducteurs auxiliaires peuvent alors avantageusement être analogues, voire identiques, ce qui permet de mettre en oeuvre un dispositif plus simple. On comprend en outre que, dans le cadre de la présente invention, tous les aspects avantageux précédemment décrits pour la paire de transducteurs de mesure peuvent avantageusement s'appliquer par analogie pour la paire de transducteurs auxiliaires. Par exemple, on peut avantageusement prévoir que les moyens de détermination de la célérité acoustique soient configurés pour qu'au cours du cycle de détermination de la célérité acoustique - on émette une onde acoustique en excitant l'émetteur de la paire de transducteurs auxiliaires avec une impulsion électrique d'excitation; on sélectionne en tant qu'instant d'émission de l'onde acoustique un instant auquel un front de l'impulsion électrique d'excitation dépasse un seuil d'émission; on collecte la tension électrique de réception que le récepteur de la paire de transducteurs auxiliaires émet en réponse à l'onde acoustique qu'il reçoit on sélectionne en tant qu'instant de réception de l'onde acoustique un 5 instant auquel une valeur représentative de la tension électrique de réception dépasse un seuil de réception; on calcule la célérité acoustique du fluide associée à la paire de transducteurs auxiliaires à partir du temps de transit de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission et l'instant de réception, et de la distance 10 parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique auxiliaire. On comprend que l'on peut ainsi obtenir un temps de réalisation du cycle de détermination de la célérité acoustique qui est du même ordre de grandeur que le temps de réalisation d'un cycle de mesure. Dès lors, on peut avantageusement prévoir que le cycle de détermination 15 de la célérité acoustique et le cycle de mesure soient réalisés tous deux répétitivement. De préférence, le cycle de détermination de la célérité acoustique et le cycle de mesure sont synchronisés. Dès lors, un nouveau cycle de détermination de la célérité acoustique peut 20 avantageusement être effectué à chaque fois qu'un nouveau cycle de mesure est effectué. On comprend que la vitesse d'écoulement et la valeur de la célérité acoustique du fluide utilisée pour calculer cette vitesse d'écoulement peuvent ainsi être réactualisées dans un même intervalle de temps (par exemple au même 25 moment), de sorte qu'il peut être tenu compte des variations rapides de la célérité acoustique au cours du temps et ainsi calculer des vitesses d'écoulement plus précises. même, on pourrait avantageusement prévoir que la réalisation d'un cycle de détermination de la célérité acoustique soit décorrélé de la réalisation d'un cycle de mesure de la vitesse d'écoulement. Ainsi, on pourrait par exemple prévoir que le cycle de mesure soit effectué plus répétitivement que le cycle de détermination de la célérité acoustique. Avantageusement, l'émetteur et le récepteur de la paire de transducteurs auxiliaires sont dissociés et placés en regard l'un de l'autre. It will be understood that the pairs of measurement transducers and auxiliary transducers can then advantageously be analogous, or even identical, which makes it possible to implement a simpler device. It is furthermore understood that, in the context of the present invention, all the advantageous aspects previously described for the pair of measurement transducers can advantageously be applied by analogy for the pair of auxiliary transducers. For example, it can advantageously be provided that the means for determining the acoustic celerity are configured so that during the acoustic celerity determination cycle - an acoustic wave is emitted by exciting the transmitter of the pair of auxiliary transducers with an acoustic wave. electrical pulse of excitation; selecting as instant of emission of the acoustic wave a time at which a front of the electrical excitation pulse exceeds a transmission threshold; the receiving electrical voltage is collected that the receiver of the pair of auxiliary transducers emits in response to the acoustic wave that it receives, selects as the instant of reception of the acoustic wave an instant at which a value representative of the reception voltage exceeds a reception threshold; the acoustic celerity of the fluid associated with the pair of auxiliary transducers is calculated from the transit time of the acoustic wave that has elapsed between the instant of emission and the instant of reception, and from the distance traveled by the wave. along the auxiliary acoustic path. It is understood that one can thus obtain a time of realization of the cycle of determination of the acoustic celerity which is of the same order of magnitude as the time of realization of a cycle of measurement. Therefore, it can be advantageously provided that the cycle of determination of the acoustic celerity and the measuring cycle are both performed repetitively. Preferably, the acoustic velocity determination cycle and the measurement cycle are synchronized. Therefore, a new cycle of determination of the acoustic celerity can advantageously be carried out each time a new measurement cycle is performed. It is understood that the flow velocity and the value of the acoustic velocity of the fluid used to calculate this flow velocity can thus be updated in the same time interval (for example at the same time), so that it can take into account the rapid variations in acoustic celerity over time and thus calculate more precise flow speeds. Similarly, it would be advantageous to provide that the realization of a cycle of determination of the acoustic speed is decorrelated from the realization of a measurement cycle of the flow velocity. Thus, it could for example be provided that the measurement cycle is performed more frequently than the cycle for determining the acoustic speed. Advantageously, the transmitter and the receiver of the pair of auxiliary transducers are dissociated and placed opposite one another.
Selon une alternative avantageuse, un seul et même organe forme à la fois l'émetteur et le récepteur de la paire de transducteurs auxiliaires. Selon cette configuration, ledit organe est agencé de manière à émettre une onde acoustique qui se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique auxiliaire formant un angle droit avec la direction d'écoulement du fluide, et qui se réfléchit contre la face interne du tronçon de conduite en direction dudit organe pour être perçue par ce dernier. Par ailleurs, selon un autre aspect de la présente invention, l'émetteur et le récepteur de la paire de transducteurs de mesure sont avantageusement placés en regard l'un de l'autre. According to an advantageous alternative, one and the same organ forms both the transmitter and the receiver of the pair of auxiliary transducers. According to this configuration, said member is arranged to emit an acoustic wave which propagates in the fluid along an auxiliary acoustic path forming a right angle with the flow direction of the fluid, and which is reflected against the inner face of the pipe section towards said body to be perceived by the latter. Furthermore, according to another aspect of the present invention, the transmitter and the receiver of the pair of measurement transducers are advantageously placed opposite one another.
On comprend que, selon cet aspect avantageux, le trajet acoustique de mesure le long duquel l'onde acoustique se propage ne comporte aucun lieu de réflexion contre la face interne du tronçon de conduite. De ce fait, une onde acoustique émise par l'émetteur de la paire de transducteurs de mesure est perçue directement par le récepteur de ladite paire. Il en résulte que l'onde acoustique subit une atténuation minimisée lors de sa propagation le long du trajet acoustique de mesure, de sorte que la tension électrique de réception émise par le récepteur de la paire a un rapport signal sur bruit maximisé. Alternativement, on peut prévoir que l'émetteur et le récepteur de la paire de transducteurs de mesure soient agencés de manière à ce qu'une onde acoustique propagée le long du trajet acoustique de mesure se réfléchisse au moins une fois contre la face interne du tronçon de conduite avant d'être reçue par ledit récepteur. On comprend ainsi que la distance parcourue par l'onde acoustique entre les deux transducteurs de mesure de la paire est allongée. Il en résulte que la 30 vitesse d'écoulement calculée au cours d'un cycle de mesure est plus précise. It is understood that, according to this advantageous aspect, the acoustic measurement path along which the acoustic wave propagates has no place of reflection against the inner face of the pipe section. As a result, an acoustic wave emitted by the transmitter of the pair of measurement transducers is perceived directly by the receiver of said pair. As a result, the acoustic wave suffers a minimized attenuation as it travels along the acoustic measurement path, so that the receiving electrical voltage emitted by the pair's receiver has a maximized signal-to-noise ratio. Alternatively, it is possible for the transmitter and the receiver of the pair of measurement transducers to be arranged in such a way that an acoustic wave propagated along the acoustic measurement path is reflected at least once against the inner face of the section. driving before being received by said receiver. It is thus understood that the distance traveled by the acoustic wave between the two measurement transducers of the pair is elongated. As a result, the calculated flow rate during a measurement cycle is more accurate.
Avantageusement, selon un autre aspect de a présente invention, au moins un des deux éléments parmi l'émetteur et le récepteur de la paire de transducteurs de mesure est logé dans une ouverture ménagée dans le tronçon de conduite, de manière à ce que ledit au moins un des deux éléments affleure sensiblement la face interne du tronçon de conduite. De façon encore plus avantageuse, l'ouverture débouche dans la face interne du tronçon de conduite. Il est ainsi possible de faire affleurer sensiblement ledit au moins un des deux éléments avec le fluide. Il en résulte que, d'une part l'onde acoustique n'a pas à traverser de milieu autre que le fluide à l'interface entre ce dernier et ledit au moins un des deux éléments, ce qui évite une atténuation et/ou une dispersion de l'onde acoustique au niveau de cette interface, d'autre part le tronçon de conduite subit une perte de charge induite par la présence dudit au moins un des deux éléments qui est minimisée. Avantageusement, selon un autre aspect de la présente invention compatible avec l'aspect précédent, au moins un des deux éléments parmi l'émetteur et le récepteur de la paire de transducteurs de mesure est monté par l'extérieur sur le tronçon de conduite et est couplé acoustiquement avec la face externe du tronçon de conduite. On comprend que cette configuration a pour avantage de permettre une installation non intrusive dudit au moins un des deux éléments, de sorte que ce dernier peut être installé et déplacé in situ en n'importe quel lieu du tronçon de conduite. On comprend en outre qu'en étant monté à l'extérieur, ledit au moins un des deux éléments ne provoque pas de perte de charge dans le tronçon de 25 conduite. Le couplage peut être réalisé par tout moyen, par exemple un gel acoustique, de manière à minimiser l'atténuation de l'onde acoustique à la traversée de la paroi du tronçon de conduite. Par ailleurs, on rappelle que, dans le cadre de la présente invention, tous 30 les aspects avantageux décrits pour la paire de transducteurs de mesure peuvent avantageusement s'appliquer par analogie à la paire de transducteurs auxiliaires. Advantageously, according to another aspect of the present invention, at least one of the two elements among the transmitter and the receiver of the pair of measurement transducers is housed in an opening in the pipe section, so that at least one of the two elements is substantially flush with the inner face of the pipe section. Even more advantageously, the opening opens into the inner face of the pipe section. It is thus possible to substantially flush the at least one of the two elements with the fluid. As a result, on the one hand, the acoustic wave does not have to go through a medium other than the fluid at the interface between the latter and the said at least one of the two elements, which avoids attenuation and / or dispersion of the acoustic wave at this interface, on the other hand the pipe section undergoes a pressure drop induced by the presence of said at least one of the two elements which is minimized. Advantageously, according to another aspect of the present invention compatible with the preceding aspect, at least one of the two elements among the transmitter and the receiver of the pair of measurement transducers is mounted externally on the pipe section and is acoustically coupled with the outer face of the pipe section. It is understood that this configuration has the advantage of allowing a non-intrusive installation of said at least one of the two elements, so that the latter can be installed and moved in situ at any location of the pipe section. It is furthermore understood that by being mounted externally, said at least one of the two elements does not cause pressure drop in the pipe section. The coupling can be achieved by any means, for example an acoustic gel, so as to minimize the attenuation of the acoustic wave at the crossing of the wall of the pipe section. Furthermore, it is recalled that, in the context of the present invention, all the advantageous aspects described for the pair of measurement transducers can advantageously be applied by analogy to the pair of auxiliary transducers.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation indiqués à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de détermination selon un premier exemple illustratif de la présente invention; la figure 2 représente une vue en coupe en perspective d'un dispositif de détermination selon un deuxième exemple illustratif de la présente invention la figure 3 illustre des moyens de mesure conformes à la présente invention la figure 4 représente sur un même graphique une répétition d'impulsions électriques d'excitation d'un émetteur et de signaux représentatifs de tensions électriques de réponse émises par un récepteur d'un dispositif conforme à la présente invention la figure 5 est un graphique montrant plus en détail la crête d'une impulsion électrique d'excitation de la figure 4, et mettant en évidence le dépassement d'un seuil d'émission par cette impulsion ; la figure 6 est un graphique montrant plus en détail un signal représentatif d'une tension électrique de réponse de la figure 4, et mettant en évidence le dépassement d'un seuil de réception par ce signal ; - la figure 7 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de détermination selon un troisième exemple illustratif de la présente 25 invention la figure 8 montre l'utilisation de moyens détermination de la célérité acoustique conformes à la présente invention qui sont couplés aux moyens de mesure illustrés à la figure 3 ; - la figure 9 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de 30 détermination selon un quatrième exemple illustratif la présente invention; la figure 10 représente une vue en coupe transversale d'Un dispositif de détermination selon un cinquième exemple illustratif de la présente invention. The present invention will be better understood and its advantages will appear better on reading the detailed description which follows, of embodiments given by way of non-limiting examples. The description refers to the accompanying drawings in which Figure 1 shows a cross-sectional view of a determination device according to a first illustrative example of the present invention; FIG. 2 represents a perspective sectional view of a determination device according to a second illustrative example of the present invention; FIG. 3 illustrates measuring means according to the present invention; FIG. 4 represents on the same graph a repetition of FIG. electrical impulses for excitation of a transmitter and signals representative of electrical response voltages emitted by a receiver of a device according to the present invention; FIG. 5 is a graph showing in more detail the peak of an electrical impulse of excitation of Figure 4, and highlighting the exceeding of an emission threshold by this pulse; Figure 6 is a graph showing in more detail a signal representative of a response voltage of Figure 4, and showing the exceeding of a reception threshold by this signal; FIG. 7 shows a cross-sectional view of a determination device according to a third illustrative example of the present invention; FIG. 8 shows the use of acoustic celerity determination means according to the present invention which are coupled to the means measuring devices illustrated in Figure 3; Fig. 9 is a cross-sectional view of a determining device according to a fourth illustrative example of the present invention; Fig. 10 is a cross-sectional view of a determining device according to a fifth illustrative example of the present invention.
A la figure 1, on a représenté une vue en coupe transversale d'un dispositif de détermination 1 selon un premier exemple illustratif et non limitatif de la présente invention, Le dispositif 1 comprend un tronçon de conduite 2 dans lequel un fluide s'écoule selon une direction d'écoulement D. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a determination device 1 according to a first illustrative and nonlimiting example of the present invention. The device 1 comprises a pipe section 2 in which a fluid flows in accordance with the present invention. a direction of flow D.
Le dispositif 1 comprend en outre une paire de transducteurs de mesure électroacoustiques constituée d'un émetteur 10 et d'un récepteur 20 qui sont dissociés et tous deux montés sur le tronçon de conduite 2. Pour ce faire, l'émetteur 10 et le récepteur 20 sont tous deux logés dans des ouvertures ménagées dans le tronçon de conduite 2 de manière à affleurer 15 sensiblement la face interne 3 de ce dernier. L'émetteur 10 est agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par l'émetteur 10 se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique de mesure Lm formant un angle oblique Am avec la direction d'écoulement D du fluide. 20 Par angle oblique Am, il est entendu tout angle distinct d'un angle droit. Le récepteur 20 est placé sur le trajet acoustique de mesure Lm, en regard de l'émetteur IO. Avec une telle configuration, la vitesse de propagation vm d'une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure Lm peut s'exprimer comme 25 étant la somme de la célérité acoustique c de l'onde acoustique dans le fluide et de la composante de la vitesse d'écoulement V du fluide dans la direction de propagation de l'onde acoustique i,)I ( Inn (Equation 1) Or la vitesse de propagation vm de l'onde acoustique peut s'exprimer 30 comme étant une distance d parcourue par 'onde acoustique entre l'émetteur 10 et le récepteur 20 pendant son temps de transit At. Il en résulte que Von obtient à partir de l'équation 1 : trajet acoustique de mesure Lm formé entre l'émetteur 10 et le récepteur 20 de la paire de transducteurs de mesure : '' 1 V = x (Equation 3) cos(Am) Dans l'exemple illustré à la figure 1, l'onde acoustique se propage le long 10 du trajet acoustique de mesure Lm dans le sens d'écoulement du fluide. Dès lors, l'angle oblique Am forme un angle aigu avec la direction d'écoulement D, par exemple 45°. Il en résulte que le signe du cosinus de l'angle oblique Am est positif. On pourrait toutefois prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, 15 un agencement de l'émetteur 10 qui serait tel que l'onde acoustique se propage le long du trajet acoustique de mesure Lm dans le sens opposé à (à contre-courant de) celui d'écoulement du fluide. Dès lors, l'angle oblique Am formerait un angle obtus avec la direction d'écoulement D, par exemple 135°. Le signe du cosinus de l'angle oblique Am serait ainsi négatif. 20 En outre, dans l'exemple illustré à la figure 1, l'émetteur 10 et le récepteur 20 de la paire de transducteurs de mesure sont placés en regard l'un de l'autre. Il en résulte que la distance d parcourue par l'onde acoustique entre les deux transducteurs correspond dans ce cas à la distance dm séparant ces deux transducteurs, 25 Ainsi, en appliquant l'équation l'exemple illustré à a figure on obtient : d At The device 1 further comprises a pair of electroacoustic measurement transducers consisting of a transmitter 10 and a receiver 20 which are dissociated and both mounted on the pipe section 2. To do this, the transmitter 10 and the receiver 20 are both housed in openings in the pipe section 2 so as to be substantially flush with the inner face 3 of the latter. The transmitter 10 is arranged so that an acoustic wave emitted by the transmitter 10 propagates in the fluid along a measurement acoustic path Lm forming an oblique angle Am with the flow direction D of the fluid . By oblique angle Am, it is understood any angle distinct from a right angle. The receiver 20 is placed on the acoustic measurement path Lm, opposite the transmitter IO. With such a configuration, the propagation velocity vm of an acoustic wave along the acoustic measurement path Lm can be expressed as being the sum of the acoustic velocity c of the acoustic wave in the fluid and the velocity component. the flow velocity V of the fluid in the direction of propagation of the acoustic wave i)) I (Inn (Equation 1) Now the propagation velocity vm of the acoustic wave can be expressed as a distance d traveled acoustic wave between the transmitter 10 and the receiver 20 during its transit time At. It follows that Von obtains from equation 1: measurement acoustic path Lm formed between the transmitter 10 and the receiver 20 of In the example illustrated in FIG. 1, the acoustic wave propagates along the acoustic measurement path Lm in the direction of the transducer. As a result, the oblique angle Am forms an acute angle with the direction flow ection D, for example 45 °. As a result, the sign of the cosine of the oblique angle Am is positive. However, without departing from the scope of the present invention, it would be possible to provide an arrangement of the transmitter 10 which would be such that the acoustic wave propagates along the acoustic measuring path Lm in the opposite direction to (countercurrently). de) that of fluid flow. Therefore, the oblique angle Am would form an obtuse angle with the flow direction D, for example 135 °. The sign of the cosine of the oblique angle Am would thus be negative. In addition, in the example illustrated in FIG. 1, the transmitter 10 and the receiver 20 of the pair of measurement transducers are placed opposite one another. As a result, the distance traveled by the acoustic wave between the two transducers corresponds in this case to the distance dm separating these two transducers. Thus, by applying the equation the example illustrated in FIG.
c ciN (Equation 2) . fin) On peut dès !ors calculer la vitesse d'écoulement V du fluide associée au dm ) y 1 (Equation ibis Par ailleurs, comme illustré à la figure 3, le dispositif comprend en outre des moyens de mesure 100 de la vitesse d'écoulement V, qui avantageusement comportent : - un circuit d'excitation 12 couplé à l'émetteur 10 de la paire de 5 transducteurs de mesure, et configuré pour exciter ledit émetteur 10 avec une impulsion électrique d'excitation Ve ; un premier détecteur de seuil 14 couplé au circuit d'excitation 12, et configuré pour détecter un instant d'émission te de l'onde acoustique par ledit émetteur 10 ; 10 un circuit de traitement 22 couplé au récepteur 20 de la paire de transducteurs de mesure, et configuré pour traiter la tension électrique de réception Vr que ledit récepteur 20 émet en réponse à l'onde acoustique qu'il perçoit, de manière à délivrer un signal Vr' représentatif de la tension électrique de réception Vr ; 15 un deuxième détecteur de seuil 24 couplé au circuit de traitement 22, et configuré pour détecter un instant de réception tr de l'onde acoustique par ledit récepteur 20 (ainsi, selon cet exemple, le deuxième détecteur de seuil 24 est couplé au récepteur 20 par l'intermédiaire du circuit de traitement 22) ; 20 des moyens de calcul 50 reliés aux premier et deuxième détecteurs de seuil 14, 24, et configurés pour calculer la vitesse d'écoulement V associée à la paire de transducteurs de mesure. cIN (Equation 2). fin) We can already calculate the flow velocity V of the fluid associated with the dm) y 1 (Equation ibis Moreover, as illustrated in Figure 3, the device further comprises means 100 for measuring the speed of flow V, which advantageously comprise: - an excitation circuit 12 coupled to the emitter 10 of the pair of measurement transducers, and configured to excite said emitter 10 with an electrical excitation pulse Ve, a first threshold detector 14 coupled to the excitation circuit 12, and configured to detect an emission instant of the acoustic wave by said transmitter 10; a processing circuit 22 coupled to the receiver 20 of the pair of measurement transducers, and configured to process the reception electric voltage Vr that said receiver 20 emits in response to the acoustic wave that it receives, so as to deliver a signal Vr 'representative of the reception electric voltage Vr; a second detector threshold 24 coupled to the processing circuit 22, and configured to detect an instant of reception tr of the acoustic wave by said receiver 20 (thus, according to this example, the second threshold detector 24 is coupled to the receiver 20 by the intermediate of the processing circuit 22); Computing means 50 connected to the first and second threshold detectors 14, 24, and configured to calculate the flow velocity V associated with the pair of measurement transducers.
On réalise répétitivement un cycle de mesure que l'on va à présent 25 détailler. Comme illustré à la figure 4, le circuit d'excitation 12 envoie périodiquement une impulsion électrique d'excitation Ve de manière à ce que l'émetteur 10 de la paire de transducteurs de mesure émette périodiquement une onde acoustique. 30 On comprend ainsi qu'un nouveau cycle de mesure de vitesse d'écoulement V est réalisé périodiquement à chaque fois qu'une nouvelle impulsion électrique d'excitation Ve est perçue par l'émetteur 10. Il en résulte que le cycle de mesure de la vitesse d'écoulement V est répété périodiquement. Selon l'exemple illustré, le premier front Pe de l'impulsion électrique d'excitation Ve est un front montant. Ainsi, le deuxième front de cette impulsion électrique est un front descendant. La valeur maximale de l'impulsion électrique d'excitation Ve est choisie de manière à être compatible avec l'émetteur 10. En outre, la largeur à mi-hauteur de l'impulsion électrique d'excitation Ve, ainsi que la fréquence de répétition de cette dernière, sont adaptées de manière à 10 tenir compte de la distance dm séparant l'émetteur 10 du récepteur 20, de la célérité acoustique c du fluide, et/ou autre. Pendant l'émission de l'onde acoustique par l'émetteur 10 en réponse à son excitation par une impulsion électrique d'excitation Ve, on utilise le premier détecteur de seuil 14 pour déterminer un instant en tant qu'un instant d'émission 15 te. Pour ce faire, le premier détecteur de seuil 14 reçoit l'impulsion électrique d'excitation Ve, ainsi qu'une valeur d'un seuil d'émission Se qui est fixée à l'avance. A la figure 5, on a représenté plus en détail la crête d'une impulsion 20 électrique d'excitation Ve, ainsi qu'un seuil d'émission Se. Selon cet exemple, le premier détecteur de seuil 14 détecte en tant qu'instant d'émission te de l'onde acoustique par l'émetteur 10 l'instant auquel l'impulsion électrique d'excitation Ve au cours de son premier front Pe devient supérieure à la valeur du seuil d'émission Se. 25 Afin que l'instant sélectionné comme étant l'instant d'émission te soit suffisamment précis, le signal de l'impulsion électrique d'excitation Ve reçu par le premier détecteur de seuil 14 est préalablement échantillonné à une fréquence d'échantillonnage élevée. Suite à son émission par l'émetteur 10, l'onde acoustique se propage dans 30 le fluide le long du trajet acoustique de mesure Lm avant d'être perçue par le récepteur 2 Le récepteur 20 émet alors une tension électrique de réception Vr en réponse à l'onde acoustique qu'il perçoit. Cette tension Vr subit un filtrage adapté dans le circuit de traitement 22, qui délivre alors un signal représentatif Vr' de la tension électrique de réception Vr. Comme on peut le voir à la figure 4, le signal représentatif Vr' a une amplitude atténuée par rapport à celle de l'impulsion électrique d'excitation Ve. On utilise le deuxième détecteur de seuil 24 pour sélectionner un instant en tant qu'instant de réception tr de l'onde acoustique par le récepteur 20. 10 Pour ce faire, le deuxième détecteur de seuil 24 reçoit le signal représentatif Vr' de la tension électrique de réception Vr, ainsi qu'une valeur d'un seuil de réception Sr qui est fixée à l'avance. A la figure 6, on a représenté plus en détail le signal représentatif Vr', ainsi que le seuil de réception Sr. 15 Comme on peut le constater, la réponse du récepteur 20 à l'onde acoustique émise par l'émetteur 10, en vertu d'une excitation de ce dernier par une impulsion électrique d'excitation Ve, est un signal pseudo-périodique amorti. Selon l'exemple illustré à la figure 6, le seuil de réception Sr est un seuil haut choisi pour avoir une valeur supérieure à la valeur qu'adopte le signal 20 représentatif Vr' lorsque le récepteur 20 est au repos. Selon l'exemple illustré à la figure 6, le deuxième détecteur de seuil 24 détecte en tant qu'instant de réception tr de l'onde acoustique par le récepteur 20 l'instant auquel le signal représentatif Vr' de la tension électrique de réception Vr devient pour la première fois supérieur à la valeur du seuil de réception Sr. 25 Afin que l'instant sélectionné comme étant l'instant de réception tr soit suffisamment précis, le signal représentatif Vr' de la tension électrique de réception Vr est préalablement échantillonné à une fréquence d'échantillonnage élevée. Une fois les instants d'émission te et de réception tr déterminés, ces 30 derniers sont fournis aux moyens de calcul 50 qui peuvent alors calculer le temps de transit At de l'onde acoustique comme étant l'intervalle de temps qui s'est écoulé entre l'instant d'émission te et l'instant de réception tr A measurement cycle is repeatedly carried out which will now be described in detail. As illustrated in FIG. 4, the excitation circuit 12 periodically sends an electric excitation pulse Ve so that the emitter 10 of the pair of measurement transducers periodically emits an acoustic wave. It will thus be understood that a new flow velocity measurement cycle V is periodically carried out each time a new electrical excitation pulse Ve is perceived by the transmitter 10. As a result, the measurement cycle of the flow velocity V is repeated periodically. According to the illustrated example, the first front Pe of the excitation electric pulse Ve is a rising edge. Thus, the second edge of this electrical pulse is a falling edge. The maximum value of the excitation electrical pulse Ve is chosen so as to be compatible with the transmitter 10. In addition, the width at half height of the electrical excitation pulse Ve, as well as the repetition frequency of the latter, are adapted to take into account the distance dm between the transmitter 10 of the receiver 20, the acoustic c c fluid, and / or other. During the transmission of the acoustic wave by the transmitter 10 in response to its excitation by an electric excitation pulse Ve, the first threshold detector 14 is used to determine a moment as a transmission instant. you. To do this, the first threshold detector 14 receives the excitation electric pulse Ve, as well as a value of a transmission threshold Se which is fixed in advance. FIG. 5 shows in more detail the peak of an electrical excitation pulse Ve, as well as an emission threshold Se. According to this example, the first threshold detector 14 detects as instant of emission of the acoustic wave by the transmitter 10 the instant at which the electrical excitation pulse Ve during its first front Pe becomes greater than the value of the emission threshold Se. In order for the moment selected as the time of emission to be sufficiently precise, the signal of the excitation electric pulse Ve received by the first threshold detector 14 is previously sampled at a high sampling frequency. Following its emission by the transmitter 10, the acoustic wave propagates in the fluid along the acoustic measurement path Lm before being perceived by the receiver 2. The receiver 20 then emits a receiving electric voltage Vr in response. to the acoustic wave that he perceives. This voltage Vr undergoes a filtering matched in the processing circuit 22, which then delivers a representative signal Vr 'of the receiving electrical voltage Vr. As can be seen in FIG. 4, the representative signal Vr 'has an attenuated amplitude with respect to that of the electric excitation pulse Ve. The second threshold detector 24 is used to select a moment as reception time tr of the acoustic wave by the receiver 20. To do this, the second threshold detector 24 receives the representative signal Vr 'from the voltage electrical reception Vr, and a value of a reception threshold Sr which is fixed in advance. FIG. 6 shows in more detail the representative signal Vr 'as well as the reception threshold Sr. As can be seen, the response of the receiver 20 to the acoustic wave emitted by the transmitter 10, in under excitation of the latter by an electrical excitation pulse Ve, is a damped pseudo-periodic signal. According to the example illustrated in FIG. 6, the reception threshold Sr is a high threshold chosen to have a value greater than the value adopted by the representative signal Vr 'when the receiver 20 is at rest. According to the example illustrated in FIG. 6, the second threshold detector 24 detects as reception time tr of the acoustic wave by the receiver 20 the instant at which the representative signal Vr 'of the reception electric voltage Vr becomes, for the first time, greater than the value of the reception threshold Sr. In order that the instant selected as the reception instant tr is sufficiently precise, the representative signal Vr 'of the reception electric voltage Vr is first sampled at a high sampling rate. Once the transmit and receive times tr have been determined, these last 30 are supplied to the computing means 50 which can then calculate the transit time At of the acoustic wave as being the time interval which has elapsed. between the instant of emission te and the moment of reception tr
At =tr -te (Equation 4) Les moyens de calcul 50 peuvent alors déterminer la vitesse d'écoulement V à partir du temps de transit At ainsi calculé, de la distance d parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure Lm, de la célérité acoustique du fluide c, et de l'angle oblique Am, en utilisant l'équation suivante obtenue à partir de l'équation 3 : ( ci 1 ' _ - c~ x (Equation 5) Selon l'exemple illustré à la figure 1, nous avons vu que la distance At = trte (Equation 4) The calculation means 50 can then determine the flow velocity V from the transit time Δt thus calculated, of the distance d traveled by the acoustic wave along the acoustic measurement path. Lm, the acoustic celerity of fluid c, and the oblique angle Am, using the following equation obtained from equation 3: (ci 1 '_ - c ~ x (Equation 5) According to the example illustrated in Figure 1 we saw that the distance
parcourue d par l'onde acoustique pendant le temps de transit correspondait à la traveled by the acoustic wave during the transit time corresponded to the
distance dm séparant l'émetteur 10 du récepteur 20, de sorte que l'on obtient, 15 selon cet exemple : dm 1 V = x (Equation 5bis) jr- te i cos(Am) Avantageusement mais non nécessairement, la valeur de la célérité c, de la distance dm, et de l'angle oblique Am sont des paramètres qui peuvent être fixés 20 à l'avance. distance dm separating the transmitter 10 from the receiver 20, so that according to this example: dm 1 V = x (Equation 5a) jr-te i cos (Am) Advantageously but not necessarily, the value of the velocity c, distance dm, and oblique angle Am are parameters that can be set in advance.
Ces paramètres sont avantageusement déterminés à l'avance au moyen d'une procédure d'étalonnage. La valeur de ces paramètres est alors fournie aux moyens de calcul 50. These parameters are advantageously determined in advance by means of a calibration procedure. The value of these parameters is then supplied to the calculation means 50.
Une fois que la vitesse d'écoulement V du fluide associée à la paire de Once the flow velocity V of the fluid associated with the pair of
25 transducteurs de mesure a été obtenue, le cycle de mesure est terminé. 25 measurement transducers were obtained, the measuring cycle is complete.
Un nouveau cycle de mesure débute ensuite en réponse à l'émission par le A new measurement cycle then begins in response to the transmission by the
circuit d'excitation 12 d'une nouvelle impulsion électrique d'excitation Ve.10 Dans l'exemple précédent, il a été décrit des moyens de mesure 100 comportant un circuit de traitement 22 de la tension électrique de réception Vr émise par le récepteur 20. I1 est à noter que l'utilisation d'un circuit de traitement 22 est purement facultative, de sorte que l'on pourrait prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, de relier directement le récepteur 20 au deuxième détecteur de seuil 24. Dans ce cas, l'instant de réception tr est déterminé en seuillant directement la tension électrique de réception Vr émise par le récepteur 20. En outre, dans l'exemple illustré, le circuit de traitement 22 est configuré pour effectuer un filtrage adapté sur la tension électrique de réception Vr, de sorte que l'on pourrait prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, que le circuit de traitement 22 soit configuré pour effectuer en plus, ou à la place du filtrage, une opération d'amplification de la tension électrique de réception Vr. Par ailleurs, dans l'exemple illustré, on a montré un circuit d'excitation 12 dissocié du premier détecteur de seuil 14, de sorte que l'on pourrait prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, qu'ils soient tous deux intégrés au sein d'un même circuit. Il en est de même en ce qui concerne le circuit de traitement 22 et le deuxième détecteur de seuil 24. excitation circuit 12 of a new electrical excitation pulse Ve.10 In the preceding example, measurement means 100 have been described comprising a processing circuit 22 of the reception electric voltage Vr emitted by the receiver 20 It should be noted that the use of a processing circuit 22 is purely optional, so that it would be possible, without departing from the scope of the present invention, to directly connect the receiver 20 to the second threshold detector 24. In this case, the reception instant tr is determined by directly thresholding the reception electric voltage Vr emitted by the receiver 20. In addition, in the illustrated example, the processing circuit 22 is configured to carry out an adapted filtering on the receiving electrical voltage Vr, so that it could be expected, without departing from the scope of the present invention, that the processing circuit 22 is configured to perform in addition to, or in place of the ltering, an amplification operation of the reception voltage Vr. Moreover, in the illustrated example, an excitation circuit 12 has been shown to be dissociated from the first threshold detector 14, so that it would be possible, without departing from the scope of the present invention, for them to be both integrated within the same circuit. It is the same with regard to the processing circuit 22 and the second threshold detector 24.
On va à présent décrire d'autres exemples de réalisation conformes à la présente invention. Other exemplary embodiments in accordance with the present invention will now be described.
A la figure 2, on a représenté une vue en coupe en perspective d'un dispositif de détermination 1 selon un deuxième exemple illustratif et non limitatif de [a présente invention. Selon cet exemple, le dispositif I comporte trois paires de transducteurs électroacoustiques de mesure du type de celle décrite à la figure 1. On pourrait toutefois prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, un tout autre nombre de paires de transducteurs électroacoustiques de mesure inférieur ou supérieur à trois, pourvu seulement que le dispositif comporte au moins une paire de transducteurs de mesure. Les paires de transducteurs de mesure définissent des trajets acoustiques de mesure respectifs Lml, Lm2, Lm3. In Figure 2, there is shown a perspective sectional view of a determination device 1 according to a second illustrative and non-limiting example of the present invention. According to this example, the device I comprises three pairs of electroacoustic transducers measurement of the type of that described in Figure 1. It could however provide, without departing from the scope of the present invention, an entirely different number of electroacoustic transducer pairs of measurement less than or equal to three, provided only that the device includes at least one pair of measurement transducers. The pairs of measurement transducers define respective measurement acoustic paths Lm1, Lm2, Lm3.
Selon l'exempte illustré, l'émetteur 10 et te récepteur 20 de chacune des paires de transducteurs de mesure sont logés dans des ouvertures ménagées dans le tronçon de conduite 2 de manière à affleurer sensiblement la face interne 3 de ce dernier. Selon l'exemple illustré, les trajets acoustiques Lm?, Lm2 définis par deux 10 premières des trois paires de transducteurs de mesure sont prévus dans un même plan de coupe P du tronçon de conduite 2, qui est situé dans une direction oblique de ce dernier. Le trajet acoustique Lm3 défini par la dernière des trois paires de transducteurs de mesure est prévu dans une direction sécante avec le plan de 15 coupe P. Il est alors avantageusement possible de calculer, au cours d'un même cycle de mesure, les vitesses d'écoulement V1, V2, V3 du fluide respectivement associées à chacune des trois paires de transducteurs de mesure. On peut alors ensuite, par exemple, déterminer au cours dudit cycle de 20 mesure : le champ de vitesses d'écoulement dans le plan de coupe P associé aux vitesses VI, V2, puis éventuellement son gradient ou autre ; et/ou la vitesse d'écoulement moyenne résultant d'au moins deux des trois vitesses d'écoulement VI, V2, V3. 25 A !a figure 7, on a représenté une vue en coupe transversale d'un dispositif de détermination 1 selon un troisième exemple illustratif et non limitatif de la présente invention. Selon cet exemple, le dispositif 1 comporte une paire de transducteurs 30 électroacoustiques de mesure du type de celle décrite à la figure 1. Le dispositif 1 comprend en outre une paire de transducteurs auxiliaires électroacoustiques constituée d'un émetteur 30 et d'un récepteur 40 qui sont tous deux montés sur le tronçon de conduite 2. According to the illustrated example, the transmitter 10 and the receiver 20 of each pair of measurement transducers are housed in openings in the pipe section 2 so as to substantially flush the inner face 3 of the latter. According to the illustrated example, the acoustic paths Lm 2, L 2 2 defined by two first three of the three pairs of measurement transducers are provided in the same section plane P of the pipe section 2, which is situated in an oblique direction of the latter . The acoustic path Lm3 defined by the last of the three pairs of measurement transducers is provided in a secant direction with the plane of section P. It is then advantageously possible to calculate, during the same measurement cycle, the speeds of flow V1, V2, V3 of the fluid respectively associated with each of the three pairs of measurement transducers. Then, for example, during said measurement cycle, it is possible to determine: the flow velocity field in the cutting plane P associated with the speeds VI, V2, then optionally its gradient or the like; and / or the average flow velocity resulting from at least two of the three flow velocities VI, V2, V3. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a determining device 1 according to a third illustrative and non-limiting example of the present invention. According to this example, the device 1 comprises a pair of electroacoustic transducers measuring the type of that described in Figure 1. The device 1 further comprises a pair of electroacoustic auxiliary transducers consisting of a transmitter 30 and a receiver 40 which are both mounted on the pipe section 2.
On pourrait toutefois tout aussi bien prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, un nombre de paires de transducteurs auxiliaires supérieur à 5 un, par exemple égal à deux ou plus. However, it would also be possible to provide, without departing from the scope of the present invention, a number of pairs of auxiliary transducers greater than one, for example equal to two or more.
L'émetteur 30 et le récepteur 40 sont tous deux logés dans des ouvertures ménagées dans le tronçon de conduite 2 de manière à affleurer sensiblement la face interne 3 de ce dernier. The transmitter 30 and the receiver 40 are both housed in openings in the pipe section 2 so as to substantially flush the inner face 3 of the latter.
L'émetteur 30 est agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise The transmitter 30 is arranged so that an acoustic wave emitted
10 par l'émetteur 30 se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique auxiliaire Le formant un angle droit Ae avec la direction d'écoulement D du fluide. 10 by the transmitter 30 propagates in the fluid along an auxiliary acoustic path forming a right angle Ae with the flow direction D of the fluid.
Le récepteur 40 est placé sur le trajet acoustique auxiliaire Le, en regard de l'émetteur 30. The receiver 40 is placed on the auxiliary acoustic path Le, facing the transmitter 30.
Ainsi, en appliquant l'équation 2 précédemment décrite, on constate que le Thus, by applying equation 2 previously described, it is found that the
15 cosinus de l'angle droit Ae est nul, de sorte qu'il est alors possible de calculer expérimentalement une célérité acoustique c(t) pouvant varier au cours du temps en déterminant le temps de transit At d'une onde acoustique se propageant le long du trajet acoustique auxiliaire Le entre l'émetteur 30 et le récepteur 40 de la paire de transducteurs auxiliaires, et la distance d parcourue par l'onde 15 cosine of the right angle Ae is zero, so that it is then possible to calculate experimentally an acoustic c c (t) that can vary over time by determining the transit time At of an acoustic wave propagating the along the auxiliary acoustic path between the transmitter 30 and the receiver 40 of the pair of auxiliary transducers, and the distance d traveled by the wave
20 acoustique pendant le temps de transit At. (Equation 6) La distance d parcourue par l'onde acoustique pendant le temps de transit At est une donnée prédéterminée à l'avance. Elle correspond dans l'exemple illustré à la distance de séparant l'émetteur 30 du récepteur 40 de la paire de The distance traveled by the acoustic wave during the transit time At is predetermined data in advance. In the example shown, it corresponds to the distance separating the transmitter 30 from the receiver 40 of the pair of
25 transducteurs auxiliaires, de sorte que l'équation 6 devient, dans cet exemple : Auxiliary transducers, so that equation 6 becomes, in this example:
(la c --(Equation 6b _\[ Le calcul du temps de transit At est réalisé au cours d'un cycle détermination de la célérité acoustique à l'aide de moyens de détermination de la 30 célérité acoustique 200 qui sont couplés à l'émetteur 30 et au récepteur 40 de la ) paire de transducteurs auxiliaires et qui, selon l'exemple illustré, sont analogues aux moyens de mesure 100. Ainsi, au cours d'un cycle de détermination de la célérité acoustique : on émet une onde acoustique en excitant l'émetteur 30 de la paire de transducteurs auxiliaires avec une impulsion électrique d'excitation ; on sélectionne en tant qu'instant d'émission de l'onde acoustique un instant auquel un front de l'impulsion électrique d'excitation dépasse un seuil d'émission (par exemple, l'instant auquel le premier front de l'impulsion électrique d'excitation devient supérieur au seuil d'émission, lorsque le 10 premier front est un front montant) ; on collecte la tension électrique de réception que le récepteur 40 de la paire de transducteurs auxiliaires émet en réponse à l'onde acoustique qu'il reçoit; on sélectionne en tant qu'instant de réception de l'onde acoustique un 15 instant auquel une valeur représentative de la tension électrique de réception dépasse un seuil de réception (par exemple, l'instant auquel cette valeur représentative dépasse pour la première fois le seuil de réception) ; on calcule la célérité acoustique c(t) du fluide associée à la paire de 20 transducteurs auxiliaires à partir du temps de transit de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission et l'instant de réception, et de la distance parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique auxiliaire Le. Avantageusement, le cycle de détermination de la célérité acoustique est 25 répété périodiquement au cours du temps en excitant périodiquement l'émetteur 30 de la paire de transducteurs auxiliaires, d'une manière analogue a celle précédemment illustrée à la figure 4. Comme illustré à la figure la célérité acoustique c(t) calculée au cours d'un cycle de détermination de la célérité est une donnée pouvant être fournie 30 aux moyens de calculs 50, afin que la vitesse d'écoulement V déterminée au cours d'un cycle de mesure soit calculée à l'aide d'une valeur de la célérité acoustique qui tient compte des variations au cours du temps de la composition du fluide. Il est alors préférable qu'un nouveau cycle de détermination de la célérité acoustique soit effectué à chaque fois qu'un nouveau cycle de mesure de la vitesse d'écoulement est réalisé, de manière à ce que chaque nouveau calcul de la vitesse d'écoulement bénéficie d'une valeur réactualisée de la célérité acoustique du fluide. On peut dès lors avantageusement obtenir un calcul simultané de la célérité acoustique et de la vitesse d'écoulement, qui sont dans ce cas tous deux 10 déterminés au cours d'un seul et même cycle au temps de réalisation très bref. Pour ce faire, on peut avantageusement prévoir que l'émission des impulsions électriques d'excitation reçues par l'émetteur 30 de la paire de transducteurs auxiliaires soit réalisée à la même fréquence et de façon synchrone avec l'émission des impulsions électriques d'excitation Ve reçues par l'émetteur 10 15 de la paire de transducteurs de mesure. (c) (Equation 6b. The calculation of the transit time Δt is carried out during a cycle of determination of the acoustic celerity by means of acoustic celerity determination means 200 which are coupled to transmitter 30 and the receiver 40 of the pair of auxiliary transducers and which, according to the illustrated example, are analogous to the measuring means 100. Thus, during a cycle of determination of the acoustic celerity: one emits a wave by exciting the emitter 30 of the pair of auxiliary transducers with an electrical excitation pulse; selecting as the emitting instant of the acoustic wave a time at which a front of the excitation electric pulse exceeds an emission threshold (for example, the moment at which the first edge of the excitation electric pulse becomes greater than the emission threshold, when the first edge is a rising edge); q ue the receiver 40 of the pair of auxiliary transducers emits in response to the acoustic wave that it receives; the time of reception of the acoustic wave is selected at a time when a value representative of the reception electric voltage exceeds a reception threshold (for example, the moment at which this representative value exceeds for the first time the threshold reception) ; the acoustic celerity c (t) of the fluid associated with the pair of auxiliary transducers is calculated from the transit time of the acoustic wave that has elapsed between the moment of transmission and the instant of reception, and from the distance traveled. by the acoustic wave along the auxiliary acoustic path Le. Advantageously, the acoustic celerity determination cycle is repeated periodically over time by periodically energizing the transmitter of the pair of auxiliary transducers in a manner similar to that previously illustrated in FIG. 4. As illustrated in FIG. the acoustic velocity c (t) calculated during a velocity determination cycle is data that can be supplied to the calculating means 50, so that the velocity V determined during a measurement cycle calculated using a value of the acoustic celerity that takes into account changes over time in the fluid composition. It is then preferable that a new cycle of determination of the acoustic speed is carried out each time a new cycle of measurement of the flow velocity is realized, so that each new calculation of the flow velocity benefits from an updated value of the acoustic speed of the fluid. It is therefore advantageous to obtain a simultaneous calculation of the acoustic velocity and the velocity of flow, which are in this case both determined during a single cycle at the very short time of realization. To do this, it can advantageously be provided that the emission of the electrical excitation pulses received by the transmitter 30 of the pair of auxiliary transducers is made at the same frequency and synchronously with the emission of the electrical excitation pulses. Ve received by the transmitter 10 of the pair of measurement transducers.
A la figure 9, on a représenté une vue en coupe transversale d'un dispositif de détermination 1 selon un quatrième exemple illustratif et non limitatif de la présente invention. 20 Le dispositif 1 comporte selon cet exemple une paire de transducteurs de mesure analogue à celle du type précédemment décrit. Selon l'exemple illustré, l'émetteur 10 et le récepteur 20 de la paire de transducteurs de mesure sont agencés de manière à ce que le trajet acoustique de mesure Lm qu'ils définissent comporte un lieu de réflexion contre la face 25 interne 3 du tronçon de conduite 2. Ainsi, une onde acoustique émise par l'émetteur 10 se propage dans le fluide le long du trajet acoustique de mesure Lm, et se réfléchit une fois contre la face interne 3 du tronçon de conduite 2 avant d'être perçue par le récepteur 2 En outre, selon l'exemple illustré, l'émetteur 10 et le récepteur 30 sont tous 30 deux logés dans des ouvertures ménagées dans le tronçon de conduite 2 de manière à affleurer sensiblement la face interne 3 de ce dernier. In Figure 9, there is shown a cross-sectional view of a determination device 1 according to a fourth illustrative and non-limiting example of the present invention. In this example, the device 1 comprises a pair of measurement transducers similar to that of the type previously described. According to the illustrated example, the transmitter 10 and the receiver 20 of the pair of measurement transducers are arranged in such a way that the acoustic measuring path Lm which they define has a reflection point against the internal face 3 of the pipe section 2. Thus, an acoustic wave emitted by the transmitter 10 is propagated in the fluid along the acoustic measurement path Lm, and is reflected once against the inner face 3 of the pipe section 2 before being perceived In addition, according to the illustrated example, the transmitter 10 and the receiver 30 are both housed in openings in the pipe section 2 so as to substantially flush the inner face 3 of the latter.
Ainsi, la distance d parcourue par l'onde acoustique entre les deux transducteurs de mesure de la paire correspond, dans cet exemple particulier, à deux fois la distance dm séparant l'émetteur 10 du lieu de réflexion de l'onde acoustique sur la face interne 3 du tronçon de conduite 2. En adaptant l'équation 5 à cet exemple, on peut alors calculer la vitesse d'écoulement V. du fluide avec les moyens de mesure 100 précédemment décrit de la manière suivante Ë 10 A la figure 10, on a représenté une vue en coupe transversale d'un dispositif de détermination 1 selon un cinquième exemple illustratif et non limitatif de la présente invention. Le dispositif 1 comporte selon cet exemple une paire de transducteurs de mesure analogue à celle du type précédemment décrit. 15 Selon l'exemple illustré, l'émetteur 10 et le récepteur 20 de la paire de transducteurs de mesure sont tous deux montés par l'extérieur sur le tronçon de conduite 2 et couplés acoustiquement avec la face externe 4 du tronçon de conduite 2. Le couplage acoustique est dans cet exemple réalisé au moyen d'un gel 20 acoustique G qui est placé à l'interface entre l'émetteur 10 et la face externe 4, ainsi qu'à l'interface entre le récepteur 20 et la face externe 4. En outre, l'émetteur 10 et le récepteur 20 sont selon cet exemple placés en regard l'un de l'autre. Thus, the distance d traveled by the acoustic wave between the two measurement transducers of the pair corresponds, in this particular example, to twice the distance dm separating the transmitter 10 from the reflection site of the acoustic wave on the face. 3 of the pipe section 2. By adapting the equation 5 to this example, the flow velocity V of the fluid can be calculated with the measuring means 100 previously described as follows. there is shown a cross-sectional view of a determination device 1 according to a fifth illustrative and non-limiting example of the present invention. The device 1 comprises according to this example a pair of measurement transducers similar to that of the type previously described. According to the illustrated example, the transmitter 10 and the receiver 20 of the pair of measurement transducers are both mounted externally on the pipe section 2 and acoustically coupled with the outer face 4 of the pipe section 2. The acoustic coupling is in this example carried out by means of an acoustic gel G which is placed at the interface between the emitter 10 and the external face 4, as well as at the interface between the receiver 20 and the external face. 4. In addition, the transmitter 10 and the receiver 20 are in this example placed opposite one another.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'une vitesse d'écoulement REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'une vitesse d'écoulement (V) d'un fluide s'écoulant dans un tronçon de conduite (2) selon une direction d'écoulement (D), au moins une paire de transducteurs de mesure électroacoustiques étant montée sur le tronçon de conduite (2) et étant constituée d'un émetteur (10) agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur (10) se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique de mesure (Lm) formant un angle oblique (Am) avec la direction d'écoulement (D), et d'un récepteur (20) placé sur le trajet acoustique de mesure (Lm), le procédé se caractérisant en ce qu'on réalise au moins un cycle de mesure, au cours duquel : on émet une onde acoustique en excitant l'émetteur (10) de la paire de transducteurs de mesure avec une impulsion électrique d'excitation (Ve); on sélectionne en tant qu'instant d'émission (te) de l'onde acoustique un instant auquel un front (Pe) de l'impulsion électrique d'excitation (Ve) dépasse un seuil d'émission (Se) ; on collecte la tension électrique de réception (Vr) que le récepteur (20) de la paire de transducteurs de mesure émet en réponse à l'onde acoustique qu'il reçoit on sélectionne en tant qu'instant de réception (tr) de l'onde acoustique un instant auquel une valeur représentative (Vr') de la tension électrique de réception (Vr) dépasse un seuil de réception (Sr) ; on calcule la vitesse d'écoulement (V) associée à la paire de transducteurs de mesure à partir du temps de transit (At) de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission (te) et l'instant de réception (tr), de la distance ) parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure (Lm), de la célérité acoustique (c) du fluide, et de l'angle oblique (Am). REVENDICATIONS1. Method of determining a flow rate CLAIMS1. A method for determining a flow velocity (V) of a fluid flowing in a pipe section (2) in a flow direction (D), at least one pair of electro-acoustic measuring transducers being mounted on the pipe section (2) and consisting of a transmitter (10) arranged in such a way that an acoustic wave emitted by said transmitter (10) propagates in the fluid along an acoustic measurement path (Lm ) forming an oblique angle (Am) with the flow direction (D), and a receiver (20) placed on the acoustic measuring path (Lm), the method being characterized in that at least one measuring cycle, in which: an acoustic wave is emitted by exciting the emitter (10) of the pair of measurement transducers with an excitation electric pulse (Ve); selecting as instant of emission (te) of the acoustic wave a time at which a front (Pe) of the excitation electric pulse (Ve) exceeds a transmission threshold (Se); the receiving electrical voltage (Vr) is collected which the receiver (20) of the pair of measurement transducers transmits in response to the acoustic wave which it receives is selected as the receiving instant (tr) of the acoustic wave a moment at which a representative value (Vr ') of the reception electric voltage (Vr) exceeds a reception threshold (Sr); the flow velocity (V) associated with the pair of measurement transducers is calculated from the transit time (At) of the acoustic wave which has elapsed between the instant of emission (te) and the moment of reception ( tr), the distance traveled by the acoustic wave along the acoustic measurement path (Lm), the acoustic celerity (c) of the fluid, and the oblique angle (Am).
  2. 2. Procédé selon la revendication caractérisé en ce qu'on réalise répétitivement le cycle de mesure. 2. Method according to claim characterized in that one carries out repeatedly the measurement cycle.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours du cycle de mesure, on sélectionne en tant qu'instant de réception (tr) de l'onde acoustique l'instant auquel une valeur représentative (Vr') de la tension électrique de réception (Vr) dépasse pour la première fois le seuil de réception (Sr). 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that during the measurement cycle, the instant at which a representative value (Vr ') is selected as the reception time (tr) of the acoustic wave the reception voltage (Vr) exceeds for the first time the reception threshold (Sr).
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins des première et deuxième paires de transducteurs de mesure électroacoustiques sont montées sur le tronçon de conduite (2) et définissent des 10 trajets acoustiques de mesure respectifs (Lml, Lm2) formant des angles obliques respectifs avec la direction d'écoulement (D), et en ce que, au cours du cycle de mesure, on détermine le temps de transit associé à la première paire de transducteurs de mesure et le temps de transit associé à la deuxième paire de transducteurs de mesure. 15 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least first and second pairs of electroacoustic measuring transducers are mounted on the pipe section (2) and define respective measurement acoustic paths. (Lml, Lm2) forming respective oblique angles with the flow direction (D), and in that, during the measurement cycle, the transit time associated with the first pair of measurement transducers and the time are determined. transit associated with the second pair of measurement transducers. 15
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, au cours du cycle de mesure, on calcule : la vitesse d'écoulement (VI) associée à la première paire de transducteurs de mesure, à partir du temps de transit associé à cette première paire, de la 20 distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure (Lml) associé à cette première paire, de l'angle oblique associé à cette première paire, et de la célérité acoustique (c) ; et la vitesse d'écoulement (V2) associée à la deuxième paire de transducteurs de mesure, à partir du temps de transit associé à cette deuxième paire, la 25 distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure (Lm2) associé à cette deuxième paire, de l'angle oblique associé à cette deuxième paire, et de la célérité acoustique (c). 5. Method according to claim 4, characterized in that, during the measuring cycle, the flow velocity (VI) associated with the first pair of measurement transducers is calculated from the transit time associated with this measurement cycle. first pair, the distance traveled by an acoustic wave along the acoustic measurement path (Lml) associated with this first pair, the oblique angle associated with this first pair, and the acoustic celerity (c); and the flow velocity (V2) associated with the second pair of measurement transducers, from the transit time associated with this second pair, the distance traveled by an acoustic wave along the associated acoustic measurement path (Lm2). to this second pair, the oblique angle associated with this second pair, and the acoustic celerity (c).
  6. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, au cours du 30 cycle de mesure, on calcule la vitesse d'écoulement (Vi) associée à la première paire de transducteurs de mesure, à partir du temps de transit associé à cettepremière paire, de la distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure (Lml) associé à cette première paire, de l'angle oblique associé à cette première paire, et de la célérité acoustique (c) exprimée comme une fonction de la vitesse d'écoulement (V2) associée à la deuxième paire de transducteurs de mesure, du temps de transit associé à cette deuxième paire, de la distance parcourue par une onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure (Lm2) associé à cette deuxième paire, et de l'angle oblique associé à cette deuxième paire, la vitesse d'écoulement (Vi) associée à cette première paire et la vitesse d'écoulement (V2) associée à cette deuxième paire étant considérées comme étant identiques. 6. Method according to claim 4, characterized in that, during the measurement cycle, the flow velocity (Vi) associated with the first pair of measurement transducers is calculated from the transit time associated with the first pair of measurement transducers. pair, the distance traveled by an acoustic wave along the acoustic measurement path (Lml) associated with this first pair, the oblique angle associated with this first pair, and the acoustic celerity (c) expressed as a function of the flow velocity (V2) associated with the second pair of measurement transducers, the transit time associated with this second pair, the distance traveled by an acoustic wave along the acoustic measurement path (Lm2) associated with this second pair pair, and the oblique angle associated with this second pair, the flow velocity (Vi) associated with this first pair and the flow velocity (V2) associated with this second pair being considered com being identical to me.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une paire de transducteurs auxiliaires électroacoustiques est montée sur le tronçon de conduite (2) et est constituée d'un émetteur (30) agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur (30) se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique auxiliaire (Le) formant un angle droit (Ae) avec la direction d'écoulement (D), et d'un récepteur (40) placé sur le trajet acoustique auxiliaire (Le), et en ce qu'on utilise la paire de transducteurs auxiliaires électroacoustiques pour réaliser au moins un cycle de détermination de la célérité acoustique (c) du fluide. 7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one pair of electroacoustic auxiliary transducers is mounted on the pipe section (2) and consists of a transmitter (30) arranged so an acoustic wave emitted by said emitter (30) propagates in the fluid along an auxiliary acoustic path (Le) forming a right angle (Ae) with the flow direction (D), and a receiver (40) placed on the auxiliary acoustic path (Le), and in that the pair of electroacoustic auxiliary transducers is used to perform at least one cycle for determining the acoustic celerity (c) of the fluid.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au cours du cycle de détermination de la célérité acoustique (c) du fluide : on émet une onde acoustique en excitant l'émetteur (30) de la paire de transducteurs auxiliaires avec une impulsion électrique d'excitation ; on sélectionne en tant qu'instant d'émission de l'onde acoustique un instant auquel un front de l'impulsion électrique d'excitation dépasse un seuil d'émission ; on collecte la tension électrique de réception que le récepteur (40) la paire de transducteurs auxiliaires émet en réponse à l'onde acoustique qu'ii reçoit ;on sélectionne en tant qu'instant de réception de l'onde acoustique un instant auquel une valeur représentative de la tension électrique de réception dépasse un seuil de réception on calcule la célérité acoustique (c) du fluide associée à la paire de transducteurs auxiliaires à partir du temps de transit de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission et l'instant de réception, et de la distance parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique auxiliaire (Le). 8. Method according to claim 7, characterized in that during the cycle of determining the acoustic celerity (c) of the fluid: an acoustic wave is emitted by exciting the transmitter (30) of the pair of auxiliary transducers with a electrical pulse of excitation; selecting as instant of emission of the acoustic wave a time at which a front of the electrical excitation pulse exceeds a transmission threshold; the receiving electrical voltage is collected by the receiver (40) from the pair of auxiliary transducers in response to the acoustic wave it receives, and selecting as the reception time of the acoustic wave a time at which a value representative of the electric reception voltage exceeds a reception threshold, the acoustic celerity (c) of the fluid associated with the pair of auxiliary transducers is calculated from the transit time of the acoustic wave that has elapsed between the instant of emission and the instant of reception, and the distance traveled by the acoustic wave along the auxiliary acoustic path (Le).
  9. 9. Dispositif (1) de détermination d'une vitesse d'écoulement (V) d'un 10 fluide, comprenant un tronçon de conduite (2) dans lequel le fluide s'écoule selon une direction d'écoulement (D), au moins une paire de transducteurs de mesure électroacoustiques qui est montée sur le tronçon de conduite (2) et qui est constituée d'un émetteur (10) agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur (10) se propage dans le fluide le long d'un trajet 15 acoustique de mesure (Lm) formant un angle oblique (Am) avec la direction d'écoulement (D), et d'un récepteur (20) placé sur le trajet acoustique de mesure (Lm), le dispositif (1) comprenant en outre des moyens de mesure (100) de la vitesse d'écoulement (V) du fluide, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure (100) comportent : 20 un circuit d'excitation (12) couplé à l'émetteur (10) de la paire de transducteurs de mesure, et configuré pour exciter ledit émetteur (10) avec une impulsion électrique d'excitation (Ve) un premier détecteur de seuil (14) couplé au circuit d'excitation (12) et configuré pour détecter en tant qu'instant d'émission (te) d'une onde acoustique 25 par ledit émetteur (10) un instant auquel un front (Pe) de l'impulsion électrique d'excitation (Ve) dépasse un seuil d'émission (Se) un deuxième détecteur de seuil (24) couplé au récepteur (20) de la paire e transducteurs de mesure et configuré pour détecter en tant qu'instant de réception (tr) de l'onde acoustique par ledit récepteur (20) un instant auquel une 30 valeur représentative (Vr') de la tension électrique de réception (Vr) émise par le récepteur (20) dépasse un seuil de réception ; etdes moyens de calcul (50) reliés aux premier et deuxième détecteurs de seuil (14, 24) et configurés pour calculer la vitesse d'écoulement (V) associée à la paire de transducteurs de mesure à partir du temps de transît (At) de l'onde acoustique écoulé entre l'instant d'émission (te) et l'instant de réception (tr), de la distance (dm) parcourue par l'onde acoustique le long du trajet acoustique de mesure (Lm), de la célérité acoustique (c) du fluide, et de l'angle oblique Am). 9. A device (1) for determining a flow velocity (V) of a fluid, comprising a pipe section (2) in which the fluid flows in a direction of flow (D), at least one pair of electroacoustic measuring transducers which is mounted on the pipe section (2) and which consists of a transmitter (10) arranged in such a way that an acoustic wave emitted by said transmitter (10) is propagated in the fluid along an acoustic measurement path (Lm) forming an oblique angle (Am) with the flow direction (D), and a receiver (20) placed on the acoustic measurement path (Lm) the device (1) further comprising means (100) for measuring the flow velocity (V) of the fluid, characterized in that said measuring means (100) comprises: an excitation circuit (12) coupled to the transmitter (10) of the pair of measurement transducers, and configured to energize said transmitter (10) with an electrical pulse excitation circuit (Ve) a first threshold detector (14) coupled to the excitation circuit (12) and configured to detect as an emission time (te) an acoustic wave 25 by said transmitter (10) an instant at which a front (Pe) of the excitation electric pulse (Ve) exceeds a transmission threshold (Se) a second threshold detector (24) coupled to the receiver (20) of the pair of measurement transducers and configured to detect as an instant of reception (tr) of the acoustic wave by said receiver (20) an instant at which a representative value (Vr ') of the receiving electrical voltage (Vr) emitted by the receiver (20) ) exceeds a reception threshold; andcomputing means (50) connected to the first and second threshold detectors (14, 24) and configured to calculate the flow velocity (V) associated with the pair of measurement transducers from the transient time (Δt) of the acoustic wave that has elapsed between the instant of emission (te) and the instant of reception (tr), of the distance (dm) traveled by the acoustic wave along the acoustic measurement path (Lm), of the acoustic celerity (c) of the fluid, and the oblique angle Am).
  10. 10. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'émetteur (10) et le récepteur (20) de la paire de transducteurs de mesure sont 10 placés en regard l'un de l'autre. 10. Device (1) according to claim 9, characterized in that the emitter (10) and the receiver (20) of the pair of transducers are placed facing each other.
  11. 11. Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'émetteur (10) et le récepteur (20) de la paire de transducteurs de mesure sont agencés de manière à ce qu'une onde acoustique propagée le long du trajet 15 acoustique de mesure (Lm) se réfléchit au moins une fois contre la face interne (3) du tronçon de conduite (2) avant d'être reçue par ledit récepteur (20). 11. Device (1) according to claim 9, characterized in that the transmitter (10) and the receiver (20) of the pair of measurement transducers are arranged in such a way that an acoustic wave propagated along the path Measurement acoustics (Lm) is reflected at least once against the inner face (3) of the pipe section (2) before being received by said receiver (20).
  12. 12. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'au moins un des deux éléments parmi l'émetteur (10) et le 20 récepteur (20) de la paire de transducteurs de mesure est logé dans une ouverture ménagée dans le tronçon de conduite (2), de manière à ce que ledit au moins un des deux éléments affleure sensiblement la face interne (3) du tronçon de conduite (2). 25 12. Device (1) according to any one of claims 9 to 11, characterized in that at least one of the two elements among the transmitter (10) and the receiver (20) of the pair of measurement transducers is housed in an opening in the pipe section (2), so that said at least one of the two elements is substantially flush with the inner face (3) of the pipe section (2). 25
  13. 13. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 12, caractérisé en ce qu'au moins un des deux éléments parmi l'émetteur (10) et le récepteur (20) de la paire de transducteurs de mesure est monté par l'extérieur sur le tronçon de conduite (2) et couplé acoustiquement avec la face externe (4) du tronçon de conduite (2). 30 13. Device (1) according to any one of claims 12, characterized in that at least one of the two elements among the transmitter (10) and the receiver (20) of the pair of measurement transducers is mounted by the outside the pipe section (2) and acoustically coupled with the outer face (4) of the pipe section (2). 30
  14. 14. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs paires de transducteurs de mesure électroacoustiques définissant des trajets acoustiques de mesure respectifs (Lml, Lm2, Lm3), et en ce que les moyens de mesure (100) sont configurés pour déterminer le temps de transit associé à chaque paire de transducteurs de mesure. 14. Device (1) according to any one of claims 9 to 13, characterized in that it comprises several pairs of electroacoustic measuring transducers defining respective acoustic measurement paths (Lml, Lm2, Lm3), and in that the measuring means (100) are configured to determine the transit time associated with each pair of measurement transducers.
  15. 15. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une paire de transducteurs 10 auxiliaires électroacoustiques qui est montée sur le tronçon de conduite (2) et qui est constituée d'un émetteur (30) agencé de manière à ce qu'une onde acoustique émise par ledit émetteur (30) se propage dans le fluide le long d'un trajet acoustique auxiliaire (Le) formant un angle droit (Ae) avec la direction d'écoulement (D), et d'un récepteur (40) placé sur le trajet acoustique auxiliaire 15 (Le), et en ce que le dispositif (1) comprend en outre des moyens de détermination (200) de la célérité acoustique (c) qui sont couplés à la paire de transducteurs auxiliaires et qui sont configurés pour calculer la célérité acoustique (c) du fluide. 20 15. Device (1) according to any one of claims 9 to 14, characterized in that it further comprises at least one pair of electroacoustic auxiliary transducers which is mounted on the pipe section (2) and which is constituted a transmitter (30) arranged in such a way that an acoustic wave emitted by said transmitter (30) propagates in the fluid along an auxiliary acoustic path (Le) forming a right angle (Ae) with the direction flow (D), and a receiver (40) placed on the auxiliary acoustic path (Le), and in that the device (1) further comprises means (200) for determining the acoustic celerity ( c) which are coupled to the pair of auxiliary transducers and which are configured to calculate the acoustic celerity (c) of the fluid. 20
  16. 16. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que le fluide s'écoule dans le tronçon de conduite (2) en étant dans un état parmi les états monophasique liquide ; monophasique gazeux et diphasique gaz/liquide. 16. Device (1) according to any one of claims 9 to 15, characterized in that the fluid flows in the pipe section (2) being in a state among the liquid monophasic states; monophasic gas and two-phase gas / liquid.
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