FR3035963A1 - DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF A FLUID - Google Patents
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Abstract
Dispositif de mesure (1) d'une vitesse d'un fluide comportant : - un corps (5) dans lequel circule le fluide ; - des moyens d'émission et des moyens de réception (14) d'un signal ultrasonique ; - des moyens de mesure destinés à estimer un temps de parcours utilisé par le signal ultrasonique pour parcourir un trajet ultrasonique (16) de longueur définie dans le corps entre les moyens d'émission et les moyens de réception ; caractérisé en ce que le dispositif de mesure comporte des moyens de compensation de variations de la longueur définie qui résultent de variations thermiques.Device (1) for measuring a velocity of a fluid comprising: - a body (5) in which the fluid circulates; emission means and means (14) for receiving an ultrasonic signal; measurement means for estimating a travel time used by the ultrasonic signal to travel an ultrasonic path (16) of defined length in the body between the transmitting means and the receiving means; characterized in that the measuring device comprises means for compensating for variations in the defined length which result from thermal variations.
Description
1 L'invention concerne un dispositif de mesure de vitesse d'un fluide. Le dispositif de mesure comporte des moyens pour limiter les effets des variations de la température du fluide et du dispositif de mesure sur la précision de la mesure. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Pour mesurer le débit d'un fluide circulant dans un tuyau quelconque, il est bien connu d'utiliser un dispositif de mesure de la vitesse du fluide par émission et réception d'ultrasons. Un tel dispositif comporte un corps creux dans lequel circule le fluide. Pour mesurer la vitesse du fluide, on émet dans le corps creux un signal ultrasonique parcourant un trajet ultrasonique de longueur définie, on mesure la différence de temps de parcours du signal ultrasonique sur le trajet ultrasonique d'amont en aval et d'aval en amont, et on estime la vitesse du fluide à partir de la longueur définie et de la différence de temps de parcours.The invention relates to a device for measuring the velocity of a fluid. The measuring device comprises means for limiting the effects of variations of the fluid temperature and the measuring device on the accuracy of the measurement. BACKGROUND OF THE INVENTION To measure the flow rate of a fluid flowing in any pipe, it is well known to use a device for measuring the velocity of the fluid by emission and reception of ultrasound. Such a device comprises a hollow body in which the fluid circulates. In order to measure the velocity of the fluid, an ultrasonic signal traveling an ultrasonic path of defined length is emitted into the hollow body. The difference in travel time of the ultrasonic signal is measured on the ultrasonic path from upstream to downstream and downstream from upstream. , and the velocity of the fluid is estimated from the defined length and the travel time difference.
Il est fréquent que le fluide et donc le dispositif de mesure connaissent des variations thermiques importantes qui ont tendance à réduire significativement la précision de la mesure de la vitesse du fluide et donc de son débit.It is common for the fluid and therefore the measuring device to experience significant thermal variations which tend to significantly reduce the accuracy of the measurement of the fluid velocity and therefore of its flow rate.
Ces variations thermiques sont en effet subies non seulement par le corps cylindrique qui se dilate et se déforme mécaniquement, mais aussi par les composants électroniques du circuit de mesure dont la précision se dégrade.These thermal variations are in fact undergone not only by the cylindrical body which expands and deforms mechanically, but also by the electronic components of the measuring circuit whose accuracy is degraded.
OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un dispositif de mesure d'une vitesse d'un fluide qui soit précis malgré les variations thermiques subies par le fluide et par le dispositif de mesure.OBJECT OF THE INVENTION The subject of the invention is a device for measuring a speed of a fluid that is accurate despite the thermal variations experienced by the fluid and by the measuring device.
RESUME DE L'INVENTION 3035963 2 En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de mesure d'une vitesse d'un fluide, le dispositif de mesure comportant : - un corps dans lequel circule le fluide ; 5 - des moyens d'émission et des moyens de réception d'un signal ultrasonique ; - des moyens de mesure destinés à estimer un temps de parcours utilisé par le signal ultrasonique pour parcourir un trajet ultrasonique de longueur définie dans 10 le corps entre les moyens d'émission et les moyens de réception. Selon l'invention, le dispositif de mesure comporte des moyens de compensation de variations de la longueur définie qui résultent de variations thermiques.SUMMARY OF THE INVENTION In view of accomplishing this object, a device for measuring a velocity of a fluid is proposed, the measuring device comprising: a body in which the fluid circulates; Transmitting means and means for receiving an ultrasonic signal; measurement means for estimating a travel time used by the ultrasonic signal to travel an ultrasonic path of defined length in the body between the transmitting means and the receiving means. According to the invention, the measuring device comprises means for compensating for variations of the defined length which result from thermal variations.
15 Grâce aux moyens de compensation, la longueur définie du trajet ultrasonique varie très peu malgré les variations thermiques subies par le fluide et par le dispositif de mesure. Les imprécisions sur la mesure de vitesse du fluide générées par les déformations 20 mécaniques du corps dues aux variations thermiques sont donc très faibles. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit de modes de mise en oeuvre particuliers non limitatifs de l'invention.Thanks to the compensation means, the defined length of the ultrasonic path varies very little despite the thermal variations experienced by the fluid and by the measuring device. The inaccuracies in the measurement of fluid velocity generated by the mechanical deformations of the body due to thermal variations are therefore very small. The invention will be better understood in the light of the following description of particular non-limiting embodiments of the invention.
25 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective du dispositif de mesure de l'invention selon un 30 premier mode de réalisation ; - la figure 2 représente une vue de côté et de section du dispositif de mesure de l'invention selon le premier mode de réalisation ; 3035963 3 - la figure 3 représente schématiquement un trajet ultrasonique défini dans le dispositif de mesure de l'invention selon le premier mode de réalisation ; 5 - la figure 4 est un graphique représentant, pour un dispositif de mesure de l'invention selon un deuxième mode de réalisation, la différence estimée théoriquement entre la longueur définie et la longueur réelle du trajet ultrasonique en 10 fonction de la température ; - la figure 5 est un graphique analogue à celui de la figure 4, dans lequel la différence de longueur est estimée expérimentalement. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 En référence aux figures 1 à 3, le dispositif de mesure de l'invention 1 selon un premier mode de réalisation est ici destiné à mesurer une vitesse d'un gaz circulant dans un tuyau. Le dispositif de mesure 1 est raccordé au tuyau de sorte que le gaz circule dans le 20 dispositif de mesure 1 d'amont en aval depuis une entrée de gaz 2 du dispositif de mesure 1 jusqu'à une sortie de gaz 3 du dispositif de mesure 1. Le dispositif de mesure 1 comporte un corps 4 raccordé en série avec le tuyau de gaz de telle manière 25 que le gaz circule dans le corps 4. Le corps 4 comprend une portion centrale cylindrique 5 de section carrée et d'axe longitudinal X et deux extrémités élargies 6 formant des raccords pour raccorder le dispositif de mesure 1 au tuyau.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Reference is made to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a perspective view of the measuring device of the invention according to a first embodiment; - Figure 2 shows a side view and section of the measuring device of the invention according to the first embodiment; FIG. 3 diagrammatically represents an ultrasonic path defined in the measuring device of the invention according to the first embodiment; FIG. 4 is a graph showing, for a measuring device of the invention according to a second embodiment, the theoretically estimated difference between the defined length and the actual length of the ultrasonic path as a function of temperature; FIG. 5 is a graph similar to that of FIG. 4, in which the difference in length is estimated experimentally. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION With reference to FIGS. 1 to 3, the measuring device of the invention 1 according to a first embodiment is here intended to measure a speed of a gas flowing in a pipe. The measuring device 1 is connected to the pipe so that the gas flows in the upstream measuring device 1 from a gas inlet 2 of the measuring device 1 to a gas outlet 3 of the measuring device. 1. The measuring device 1 comprises a body 4 connected in series with the gas pipe in such a way that the gas circulates in the body 4. The body 4 comprises a central cylindrical portion 5 of square section and of longitudinal axis X and two enlarged ends 6 forming connectors for connecting the measuring device 1 to the pipe.
30 Le dispositif de mesure 1 comporte de plus un tube de mesure amont 7a d'axe longitudinal Y et un tube de mesure aval 7b d'axe longitudinal Y'. Le tube de mesure amont 7a et le tube de mesure aval 7b s'étendent depuis une surface externe de la portion centrale 5 du corps 4 35 du dispositif de mesure 1. Le tube de mesure amont 7a et 3035963 4 le tube de mesure aval 7b sont disposés symétriquement l'un par rapport à l'autre par rapport à un plan médian P de la portion centrale 5 orthogonal à l'axe X. L'axe Y et l'axe Y' forment chacun un angle 0 égal à 45° avec l'axe 5 X. Le tube de mesure amont 7a et le tube de mesure aval 7b comportent chacun une extrémité débouchant à l'intérieur de la portion centrale cylindrique et une extrémité libre 11. Le corps 4 du dispositif de mesure 1 ainsi que le 10 tube de mesure amont 7a et le tube de mesure aval 7b forment ici une première pièce. Le dispositif de mesure 1 comporte de plus une deuxième pièce amont 12a et une deuxième pièce aval 12b qui présentent chacune une forme générale tubulaire et 15 qui comprennent chacune à l'une de leurs extrémités une tête de fixation 13. La deuxième pièce amont 12a et la deuxième pièce aval 12b s'étendent respectivement à l'intérieur du tube de mesure amont 7a et du tube de mesure aval 7b en étant chacune fixée par la tête de 20 fixation 13 à l'extrémité libre 11 du tube de mesure 7 correspondant. Le dispositif de mesure 1 comporte en outre des moyens d'émission et de réception d'un signal ultrasonique ainsi que des moyens de mesure 15.The measuring device 1 further comprises an upstream measuring tube 7a with a longitudinal axis Y and a downstream measuring tube 7b with a longitudinal axis Y '. The upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b extend from an outer surface of the central portion 5 of the body 4 of the measurement device 1. The upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b are arranged symmetrically with respect to each other with respect to a median plane P of the central portion orthogonal to the X axis. The Y axis and the Y 'axis each form an angle θ equal to 45 ° with the axis 5 X. The upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b each have an end opening inside the central cylindrical portion and a free end 11. The body 4 of the measuring device 1 as well as the upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b form here a first part. The measuring device 1 further comprises a second upstream part 12a and a second downstream part 12b which each have a generally tubular shape and which each comprise at one of their ends a fixing head 13. The second upstream part 12a and the second downstream part 12b extend respectively inside the upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b, each being fixed by the attachment head 13 to the free end 11 of the corresponding measuring tube 7. The measuring device 1 further comprises means for transmitting and receiving an ultrasonic signal as well as measuring means 15.
25 Les moyens d'émission et de réception comportent un émetteur-récepteur amont 14a et un émetteur-récepteur aval 14b, l'émetteur-récepteur amont 14a étant intégré dans l'extrémité libre de la deuxième pièce amont 12a et l'émetteur-récepteur aval 14b étant intégré dans 30 l'extrémité libre de la deuxième pièce aval 12b. Chaque émetteur-récepteur 14 est configure pour émettre un signal ultrasonique et pour détecter le signal ultrasonique émis par l'autre émetteur-récepteur 14. Chaque signal ultrasonique parcourt d'amont en aval ou 35 d'aval en amont un trajet ultrasonique 16 de longueur 3035963 5 définie. Le trajet ultrasonique 16 est ici un trajet « en V » passant par un point 17 de la surface interne de la portion centrale 5 du corps 4 du dispositif de mesure 1 situé sur le plan P.The transmitting and receiving means comprise an upstream transceiver 14a and a downstream transceiver 14b, the upstream transceiver 14a being integrated in the free end of the second upstream part 12a and the transceiver 14b downstream being integrated in the free end of the second downstream part 12b. Each transceiver 14 is configured to transmit an ultrasonic signal and to detect the ultrasonic signal emitted by the other transceiver 14. Each ultrasonic signal travels from upstream to downstream or downstream upstream an ultrasonic path 16 of length 3035963 5 defined. The ultrasonic path 16 is here a "V" path passing through a point 17 of the inner surface of the central portion 5 of the body 4 of the measuring device 1 located on the plane P.
5 Les moyens de mesure 15, quant à eux, sont positionnés sur la surface externe de la portion centrale 5 du corps 4 du dispositif de mesure 1 entre le tube de mesure amont 7a et le tube de mesure aval 7b. Les moyens de mesure 15 comportent un circuit 10 imprimé 19 sur lequel sont montés un certain nombre de composants électronique. Parmi les composants électroniques, on trouve un composant de traitement 20 (microcontrôleur, FPGA, ou autre) associé à un module de mémoire 21. Le composant de 15 traitement 20 qui commande l'émission du signal ultrasonique, acquiert les moments d'émission et les moments de réception du signal ultrasonique par chacun des émetteurs-récepteurs 14 et estime un temps de parcours d'amont en aval et un temps de parcours d'aval 20 en amont du signal ultrasonique sur le trajet ultrasonique. Le composant de traitement 20 déduit de la différence entre les temps de parcours d'amont en aval et d'aval en amont et de la longueur définie du trajet ultrasonique 16 la vitesse et le débit du gaz dans le 25 corps du dispositif de mesure et donc dans le tuyau. Parmi les composants électroniques, on trouve aussi un capteur de pression 22 et un capteur de température 23 qui mesurent respectivement la température et la pression du gaz à l'intérieur du corps 4 du dispositif de mesure 30 1. Les éléments sensibles du capteur de pression 22 et du capteur de température 23 sont en contact avec le gaz via un orifice 24 formé à cet effet dans l'épaisseur du corps 4 du dispositif de mesure 1. La précision de la vitesse du gaz mesurée dépend de 35 la différence existant entre la longueur définie du 3035963 6 trajet ultrasonique 16 et sa longueur réelle. Or, les variations thermiques subies par le gaz tendent à déformer le corps 4 du dispositif de mesure 1, et notamment la partie centrale 5 du corps 4 à l'intérieure 5 de laquelle est défini le trajet ultrasonique 16. Toute modification de la longueur du trajet ultrasonique 16 dégrade la précision de la mesure de la vitesse du gaz. Pour limiter l'impact de la déformation du corps 4 sur la mesure de la vitesse du gaz, le dispositif de 10 mesure 1 comporte des moyens de compensation des variations de la longueur définie qui résultent des variations thermiques. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de compensation comprennent ici la première 15 pièce, la deuxième pièce amont 12a et la deuxième pièce aval 12b du dispositif de mesure 1 ; la première pièce comportant, comme on l'a vu plus tôt, le corps 4, le tube de mesure amont 7a et le tube de mesure aval 7b. Les positions de la première pièce et des deuxièmes pièces 20 12, les matériaux utilisés pour fabriquer la première pièce et les deuxièmes pièces 12, ainsi que les dimensions de ces première et deuxièmes pièces permettent de réaliser la compensation. Comme la deuxième pièce amont 12a et la deuxième 25 pièce aval 12b sont fixées respectivement à l'extrémité libre 11 du tube de mesure amont 7a et du tube de mesure aval 7b, une dilatation de chaque deuxième pièce 12 tend à rapprocher l'émetteur-récepteur 14 correspondant de l'intérieur du corps 4, et donc tend à diminuer la 30 longueur définie du trajet ultrasonique 16. Inversement, une dilatation de la première pièce, et notamment du corps 4 et des tubes de mesure 7, tend à augmenter la longueur définie du trajet ultrasonique 16. Les coefficients de dilatation thermique des 35 matériaux utilisés pour fabriquer les première pièce et 3035963 7 deuxièmes pièces et les dimensions des première pièce et deuxièmes pièces sont déterminés pour que cette diminution et cette augmentation de la longueur définie se compensent, de sorte que l'effet des variations 5 thermiques sur la longueur définie et donc sur la précision de la mesure de vitesse du gaz soit limité. La position et la configuration géométrique de la première pièce et des deuxièmes pièces 12 imposent pour cela que la première pièce, et notamment le corps 4 du 10 dispositif de mesure 1, se dilate moins que les deuxièmes pièces 12. La première pièce et les deuxièmes pièces 12 sont donc fabriquées respectivement en un premier matériau présentant un premier coefficient de dilatation thermique 15 et en un deuxième matériau présentant un deuxième coefficient de dilatation thermique, le premier coefficient de dilatation thermique étant inférieur au deuxième coefficient de dilatation thermique. On utilise par exemple pour le premier matériau du 20 polycarbonate chargé à 30% de fibres de verre ayant un premier coefficient de dilatation thermique de 2,5.10-5 par °C ou du polyamide chargé à 30% de fibres de verre ayant un premier coefficient de dilatation thermique de 3. 105 par°C.The measuring means 15, in turn, are positioned on the outer surface of the central portion 5 of the body 4 of the measuring device 1 between the upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b. The measuring means 15 comprise a printed circuit 19 on which a number of electronic components are mounted. Among the electronic components, there is a processing component (microcontroller, FPGA, or other) associated with a memory module 21. The processing component 20 which controls the emission of the ultrasonic signal, acquires the transmission and transmission moments. the moments of reception of the ultrasonic signal by each of the transceivers 14 and estimates an upstream downstream travel time and a downstream travel time 20 upstream of the ultrasonic signal on the ultrasonic path. The processing component 20 deduces from the difference between upstream upstream and downstream upstream travel times and the defined length of the ultrasonic path 16 the speed and flow rate of the gas in the body of the measuring device and so in the pipe. Among the electronic components, there is also a pressure sensor 22 and a temperature sensor 23 which respectively measure the temperature and the pressure of the gas inside the body 4 of the measuring device 30 1. The sensitive elements of the pressure sensor 22 and the temperature sensor 23 are in contact with the gas via an orifice 24 formed for this purpose in the thickness of the body 4 of the measuring device 1. The accuracy of the measured gas velocity depends on the difference existing between the defined length of ultrasonic path 16 and its actual length. However, the thermal variations experienced by the gas tend to deform the body 4 of the measuring device 1, and in particular the central part 5 of the body 4 inside which the ultrasonic path 16 is defined. Any modification of the length of the Ultrasonic path 16 degrades the accuracy of the gas velocity measurement. To limit the impact of the deformation of the body 4 on the measurement of the velocity of the gas, the measuring device 1 comprises means for compensating the variations in the defined length which result from the thermal variations. In the first embodiment of the invention, the compensation means here comprise the first part, the second upstream part 12a and the second downstream part 12b of the measuring device 1; the first part comprising, as we saw earlier, the body 4, the upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b. The positions of the first piece and the second pieces 12, the materials used to make the first piece and the second pieces 12, as well as the dimensions of these first and second pieces make it possible to perform the compensation. Since the second upstream part 12a and the second downstream part 12b are respectively fixed to the free end 11 of the upstream measuring tube 7a and the downstream measuring tube 7b, an expansion of each second part 12 tends to bring the transmitter corresponding receiver 14 of the interior of the body 4, and thus tends to reduce the defined length of the ultrasonic path 16. Conversely, an expansion of the first part, and in particular of the body 4 and measuring tubes 7, tends to increase the defined length of the ultrasonic path 16. The thermal expansion coefficients of the materials used to make the first and second pieces and the dimensions of the first and second pieces are determined so that this decrease and this increase in the defined length will compensate for each other. , so that the effect of the thermal variations on the defined length and thus on the accuracy of the gas velocity measurement is lim ity. The position and the geometric configuration of the first piece and the second pieces 12 require that the first piece, and in particular the body 4 of the measuring device 1, expands less than the second pieces 12. The first piece and the second pieces Parts 12 are therefore made of a first material having a first coefficient of thermal expansion 15 and a second material having a second coefficient of thermal expansion, the first coefficient of thermal expansion being smaller than the second coefficient of thermal expansion. 30% glass fiber-filled polycarbonate having a first coefficient of thermal expansion of 2.5 × 10 -5 ° C or 30% glass-fiber-filled polyamide having a first coefficient is used for the first material, for example. thermal expansion of 3. 105 per ° C.
25 On utilise par exemple pour le deuxième matériau du polyéthylène haute densité ayant un coefficient de dilatation thermique de 18.10-5 par °C ou du polypropylène ayant un coefficient de dilatation thermique de 11.10-5 par °C.For example, for the second material, high density polyethylene having a coefficient of thermal expansion of 18 × 10 -5 ° C. or polypropylene having a coefficient of thermal expansion of 11 × 10 -5 ° C. is used.
30 Les dimensions de la première pièce et des deuxièmes pièces 12, et notamment les longueurs des tubes de mesure 7 et les longueurs des deuxièmes pièces 12, sont ensuite calculées en fonction des premier et deuxième coefficients de dilatation thermique et de la 35 configuration géométrique des pièces.The dimensions of the first piece and the second pieces 12, and in particular the lengths of the measuring tubes 7 and the lengths of the second pieces 12, are then calculated as a function of the first and second coefficients of thermal expansion and the geometrical configuration of the rooms.
3035963 8 On illustre ce dimensionnement grâce au schéma de la figure 3. Le diamètre D de la partie centrale du corps a une longueur imposée : D-28mm.This dimensioning is illustrated by the diagram of FIG. 3. The diameter D of the central part of the body has an imposed length: D-28mm.
5 La hauteur h par rapport à la surface externe du corps 4 du centre de l'extrémité libre de chaque tube de mesure est imposée : h-12mm. Comme on l'a vu, l'angle 0 est tel que 0 = 45°. On suppose que le coefficient de dilatation 10 thermique du premier matériau est c1=2,5.10-5 par °C et que le coefficient de dilatation thermique du deuxième matériau est c2=11.10-5 par °C. L'augmentation dll de la longueur du trajet ultrasonique 16 provoquée par la dilatation du premier 15 corps est : d11=2*((28+12)*1,414)*cl. La diminution d12 de la longueur du trajet ultrasonique 16 provoquée par la dilatation des deux deuxièmes pièces est : 20 d12=2*(L*c2), où L est la longueur de chaque deuxième pièce. La longueur L de chaque deuxième pièce doit donc être telle que : (28+12)*1.414*cl = L*c2, soit L=12,85mm.The height h relative to the outer surface of the body 4 of the center of the free end of each measuring tube is imposed: h-12mm. As we have seen, the angle θ is such that 0 = 45 °. It is assumed that the thermal expansion coefficient of the first material is c 1 = 2.5 × 10 -5 per ° C and that the coefficient of thermal expansion of the second material is c 2 = 11 × 10 -5 per ° C. The increase d11 of the length of the ultrasonic path 16 caused by the expansion of the first body is: d11 = 2 * ((28 + 12) * 1,414) * cl. The decrease d12 in the length of the ultrasonic path 16 caused by the expansion of the two second pieces is: d12 = 2 * (L * c2), where L is the length of each second piece. The length L of each second piece must therefore be such that: (28 + 12) * 1.414 * cl = L * c2, ie L = 12.85mm.
25 En utilisant le premier et le deuxième matériau, ainsi que la position, les dimensions et la configuration géométriques décrites ci-dessus, on améliore la précision de mesure de la vitesse du gaz d'environ 0,5% sur une large gamme de température par rapport à un dispositif de 30 mesure similaire ne comportant pas les moyens de compensation. On décrit désormais, en gardant les mêmes références pour plus de clarté, le dispositif de mesure de l'invention 1 selon un deuxième mode de réalisation.By using the first and second materials, as well as the position, dimensions and geometric configuration described above, the measurement accuracy of the gas velocity of about 0.5% over a wide temperature range is improved. compared to a similar measuring device not including the compensating means. It is now described, keeping the same references for clarity, the measuring device of the invention 1 according to a second embodiment.
35 Dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif 3035963 9 de mesure de l'invention 1 comporte des moyens de compensation des variations de la longueur définie qui comprennent des moyens d'estimation de la température du dispositif de mesure 1 et des moyens de mémorisation. Des 5 données de compensation sont stockées dans les moyens de mémorisation. Les données de compensation sont destinées à compenser les effets sur la longueur définie du trajet ultrasonique 16 d'une déformée du dispositif de mesure 1 en fonction de la température 10 En l'occurrence, les moyens d'estimation de la température du dispositif de mesure 1 comprennent le capteur de température 23, et les moyens de mémorisation comprennent le module de mémoire 21. Les données de compensation comprennent des 15 estimations théoriques des différences existant entre la longueur réelle et la longueur définie du trajet ultrasonique 16 à différentes températures. La figure 4 illustre les estimations théoriques pour un trajet ultrasonique 16 de longueur nominale égale à 60mm défini 20 dans un corps 4 fabriqué en propylène ayant un coefficient de dilatation thermique égal à 15.10-5 par °C, la température variant entre -40°C et +100°C. Les estimations théoriques sont ici issues d'une interpolation linéaire, ce qui permet de simplifier les 25 calculs réalisés dans le composant de traitement 20 et de réduire l'espace mémoire utilisé pour cette application dans le module de mémoire 21. L'utilisation d'une interpolation linéaire n'est pas obligatoire : les estimations théoriques peuvent très bien tenir compte des 30 effets non linéaires du matériau utilisé pour fabriquer le corps 4. Les estimations théoriques peuvent parfaitement être obtenues par simulation de la déformée du dispositif de mesure 1 en fonction de la température.In the second embodiment, the measurement device 1 of the invention 1 comprises means for compensating the variations in the defined length, which comprise means for estimating the temperature of the measuring device 1 and storage means. . Compensation data is stored in the storage means. The compensation data is intended to compensate for the effects on the defined length of the ultrasonic path 16 of a deformation of the measuring device 1 as a function of the temperature 10. In this case, the means for estimating the temperature of the measuring device 1 comprise the temperature sensor 23, and the storage means comprise the memory module 21. The compensation data comprises theoretical estimates of the differences existing between the actual length and the defined length of the ultrasonic path 16 at different temperatures. FIG. 4 illustrates the theoretical estimates for an ultrasonic path 16 of nominal length equal to 60 mm defined in a body 4 made of propylene having a coefficient of thermal expansion equal to 15 × 10 -5 per ° C, the temperature varying between -40 ° C. and + 100 ° C. The theoretical estimates are here derived from a linear interpolation, which simplifies the calculations made in the processing component 20 and reduces the memory space used for this application in the memory module 21. a linear interpolation is not obligatory: the theoretical estimates can very well take into account the nonlinear effects of the material used to make the body 4. The theoretical estimates can be obtained perfectly by simulation of the deformation of the measuring device 1 according to of the temperature.
35 Ces estimations théoriques, stockées dans le module 3035963 10 de mémoire 21, sont utilisées par le composant de traitement 20 pour estimer la vitesse du fluide. Le composant de traitement 20 estime la différence entre le temps de parcours d'amont en aval et le temps de parcours 5 d'aval en amont du signal ultrasonique sur le trajet ultrasonique, estime la longueur réelle du trajet ultrasonique 16 grâce aux estimations théoriques et à la température « actuelle » mesurée par le capteur de température 23, et estime la vitesse du fluide.These theoretical estimates, stored in the memory module 21, are used by the processing component 20 to estimate the velocity of the fluid. The processing component 20 estimates the difference between the downstream upstream travel time and the downstream travel time upstream of the ultrasonic signal on the ultrasonic path, estimates the actual length of the ultrasonic path 16 due to the theoretical and at the "current" temperature measured by the temperature sensor 23, and estimates the fluid velocity.
10 Alternativement, les données de compensation comprennent des estimations obtenues expérimentalement des différences entre la longueur réelle et la longueur définie du trajet ultrasonique 16 à différentes températures. La figure 5 illustre les estimations 15 expérimentales obtenues pour un trajet ultrasonique similaire à celui de la figure 4. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie 20 par les revendications. En particulier, bien que l'on ait décrit deux types de moyens de compensation différents utilisés dans deux modes de réalisation distincts du dispositif de mesure de l'invention, il est avantageux de mettre en oeuvre les 25 deux types de moyens de compensation pour améliorer encore la précision de la mesure de vitesse du fluide. Les effets des variations thermiques sont donc non seulement limités par l'effet « opposé » sur la longueur du trajet ultrasonique des dilatations subies par la 30 première pièce et les deuxièmes pièces, mais aussi par la compensation en température de la différence subsistant entre la longueur réelle et la longueur définie du trajet ultrasonique. On note que l'invention selon le premier mode de 35 réalisation peut être mise en oeuvre grâce au choix du 3035963 11 matériau et des dimensions de la première pièce et d'au moins une deuxième pièce. L'invention peut bien sûr aussi être mise en oeuvre dans un dispositif de mesure définissant un trajet 5 ultrasonique différent, par exemple un trajet « en N ». On comprend que le dispositif selon le premier mode de réalisation peut avoir une structure différente de celle décrite à partir du moment où la dilatation d'une deuxième pièce vient compenser la dilatation d'une 10 première pièce.Alternatively, the compensation data includes estimates obtained experimentally of the differences between the actual length and the defined length of the ultrasonic path 16 at different temperatures. FIG. 5 illustrates the experimental estimates obtained for an ultrasonic path similar to that of FIG. 4. Of course, the invention is not limited to the embodiments described, but encompasses any variant within the scope of the invention. as defined by the claims. In particular, although two different types of compensating means used in two different embodiments of the measuring device of the invention have been described, it is advantageous to use both types of compensation means to improve still the accuracy of the fluid velocity measurement. The effects of the thermal variations are thus not only limited by the "opposite" effect on the length of the ultrasonic path of the expansions experienced by the first and second parts, but also by the temperature compensation of the difference between the length real and the defined length of the ultrasonic path. Note that the invention according to the first embodiment can be implemented by the choice of the material and the dimensions of the first part and at least a second part. The invention can of course also be implemented in a measuring device defining a different ultrasonic path, for example an "N" path. It is understood that the device according to the first embodiment may have a different structure from that described from the moment when the expansion of a second part compensates for the expansion of a first part.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
| FR1554146A FR3035963A1 (en) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF A FLUID |
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| FR1554146A FR3035963A1 (en) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF A FLUID |
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| FR3035963A1 true FR3035963A1 (en) | 2016-11-11 |
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ID=53496838
Family Applications (1)
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| FR1554146A Pending FR3035963A1 (en) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF A FLUID |
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| FR (1) | FR3035963A1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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