FR3039644A1

FR3039644A1 - DEVICE AND METHOD FOR CALIBRATING A SENSOR, IN PARTICULAR A CLIMATIC SENSOR

Info

Publication number: FR3039644A1
Application number: FR1557240A
Authority: FR
Inventors: Jean-Pierre Bascou
Original assignee: Waranet Solutions
Current assignee: Waranet Solutions
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-03
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: FR3039644B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour l'étalonnage d'un capteu (150)r, notamment un capteur climatique, caractérisé en ce qu'il comprend : a. une boîte (110) ; b. des moyens (160, 165) de ventilation à l'intérieur de ladite boîte ; c. des moyens (120) pour supporter le capteur à étalonner à l'intérieur de ladite boîte ; d. un capteur (170) étalon apte à mesurer une caractéristique climatique à l'intérieur de la boîte ; e. des moyens de mesure aptes à recevoir en entrée le signal délivré par le capteur étalon et le signal délivré par le capteur à étalonner.The invention relates to a device for calibrating a sensor (150) r, in particular a climate sensor, characterized in that it comprises: a. a box (110); b. ventilation means (160, 165) inside said box; vs. means (120) for supporting the sensor to be calibrated within said box; d. a standard sensor (170) capable of measuring a climatic characteristic inside the box; e. measuring means adapted to receive as input the signal delivered by the standard sensor and the signal delivered by the sensor to be calibrated.

Description

L’invention concerne un dispositif et un procédé pour l’étalonnage d’un capteur notamment un capteur climatique. L’invention est plus particulièrement adapté pour l’étalonnage d’un capteur délivrant un mesurande sensible à l’ambiance notamment un thermomètre ou un hygromètre, ou un enregistreur de température ou d’hygrométrie.. L’étalonnage d’un tel capteur est réalisé en comparant l’information délivrée par ledit capteur avec l’information produite par un capteur de référence, les deux capteurs devant être placés exactement dans la même ambiance. À titre d’exemple, un banc d’étalonnage d’un capteur hygrométrique selon l’art antérieur comporte une série de cuves, par exemple 3 cuves fermée hermétiquement, comprenant chacune, en fond de cuve, un volume d’une solution aqueuse saturée en sel et fixant le taux d’humidité dans le reste du volume de ladite cuve. Chaque cuve comprend une trappe étanche d’insertion d’un capteur hygrométrique. L’étalonnage est réalisé en comparant la réponse du capteur lorsqu’il est introduit dans une cuve, au taux d’humidité théorique dans cette cuve compte tenu de la solution saturée qu’elle contient. Pour que cette mesure soit fiable la température à laquelle elle est réalisée doit être rigoureusement contrôlée. Aussi, ce dispositif de l’art antérieur doit être placé dans une pièce climatisée.The invention relates to a device and a method for calibrating a sensor, in particular a climate sensor. The invention is more particularly suitable for calibrating a sensor delivering a measurand sensitive to the environment, in particular a thermometer or a hygrometer, or a temperature or humidity recorder. The calibration of such a sensor is performed by comparing the information delivered by said sensor with the information produced by a reference sensor, the two sensors to be placed in exactly the same environment. By way of example, a calibration bench of a hygrometric sensor according to the prior art comprises a series of tanks, for example 3 sealed tanks, each comprising, at the bottom of the tank, a volume of a saturated aqueous solution. in salt and setting the moisture content in the rest of the volume of said tank. Each tank comprises a waterproof hatch for insertion of a hygrometric sensor. Calibration is performed by comparing the response of the sensor when it is introduced into a tank at the theoretical moisture content in this tank, taking into account the saturated solution that it contains. For this measurement to be reliable the temperature at which it is performed must be strictly controlled. Also, this device of the prior art must be placed in an air-conditioned room.

Les enregistreurs climatiques sont utilisés par exemple pour tracer les conditions de stockage de produits, notamment des produits périssables. D’une manière générale, les incertitudes d’étalonnage d’un thermomètre dans en milieu aérien sont 4 à 8 fois plus importantes que dans un milieu liquide. Or les capteurs non-étanches tels que les enregistreurs de température ne peuvent être étalonnés qu’en milieu aérien. Les incertitudes d’étalonnage qui en résultent sont susceptibles de conduire à la mise au rebut de produits pour lesquels un tel enregistreur est utilisé pour surveiller la température de stockage. L’invention vise à résoudre les inconvénients de l’art antérieur et concerne à cette fin, un dispositif pour l’étalonnage d’un capteur, notamment un capteur climatique; comprenant : a. une boîte ; b. des moyens de ventilation à l’intérieur de ladite boîte ; c. des moyens pour supporter le capteur à étalonner à l’intérieur de ladite boîte ; d. un capteur étalon apte à mesurer une caractéristique climatique à l’intérieur de la boîte ; e. des moyens de mesure aptes à recevoir en entrée le signal délivré par le capteur étalon et le signal délivré par le capteur à étalonner.Climate recorders are used for example to trace the storage conditions of products, including perishable products. In general, the calibration uncertainties of a thermometer in an aerial environment are 4 to 8 times greater than in a liquid medium. Non-leakproof sensors such as temperature recorders can only be calibrated in the air. The ensuing calibration uncertainties are likely to lead to the scrapping of products for which such a recorder is used to monitor the storage temperature. The invention aims to solve the disadvantages of the prior art and concerns for this purpose, a device for calibrating a sensor, in particular a climate sensor; comprising: a. a box ; b. ventilation means inside said box; vs. means for supporting the sensor to be calibrated within said box; d. a standard sensor capable of measuring a climatic characteristic inside the box; e. measuring means adapted to receive as input the signal delivered by the standard sensor and the signal delivered by the sensor to be calibrated.

Ainsi, le dispositif objet de l’invention permet d’obtenir ou de créer des conditions climatiques homogène et stables à l’intérieur de la boîte et ainsi d’obtenir un étalonnage plus fiable du capteur à étalonner.Thus, the device that is the subject of the invention makes it possible to obtain or create homogeneous and stable climatic conditions inside the box and thus to obtain a more reliable calibration of the sensor to be calibrated.

Selon différents modes de mise en oeuvre le dispositif objet de l’invention est utilisé pour étalonner un capteur, ou une chaîne d’acquisition comprenant un capteur et un moyen de mesure. Les résultats délivrés par le capteur ou la chaîne de mesure étalon sont comparés avec les résultats délivrés par le capteur ou la chaîne de mesure à étalonner, le capteur à étalonner ou le capteur de la chaîne de mesure à étalonner étant placé dans la boîte ainsi que le capteur étalon. L’invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon tout combinaison techniquement opérante. L’invention est mise en oeuvre selon deux modes de réalisation. Selon un premier mode de réalisation, l’invention est mise en oeuvre de manière autonome et selon un second mode de réalisation, l’invention est mise en oeuvre en plaçant la boîte à l’intérieur d’une enceinte climatique.According to different embodiments, the device that is the subject of the invention is used to calibrate a sensor, or an acquisition system comprising a sensor and a measurement means. The results delivered by the sensor or the standard measurement chain are compared with the results delivered by the sensor or the measurement chain to be calibrated, the sensor to be calibrated or the sensor of the measurement chain to be calibrated being placed in the box as well as the standard sensor. The invention is advantageously implemented according to the embodiments and variants described below, which are to be considered individually or in any technically operative combination. The invention is implemented according to two embodiments. According to a first embodiment, the invention is implemented autonomously and according to a second embodiment, the invention is implemented by placing the box inside a climatic chamber.

Avantageusement, quelque soit le mode de mise en oeuvre du dispositif objet de l’invention, les moyens de ventilation comprennent un ventilateur tangentiel. Ce type de ventilateur s’étendant sur une longueur assez importante à l’intérieur de la boîte assure une meilleure homogénéisation des conditions climatiques à l’intérieur de ladite boîte.Advantageously, whatever the mode of implementation of the device according to the invention, the ventilation means comprise a tangential fan. This type of fan extending over a fairly large length inside the box ensures a better homogenization of the climatic conditions inside said box.

Quelque soit le mode de mise en oeuvre du dispositif objet de l’invention, la boîte comprend avantageusement une paroi transparente. Ainsi, cette paroi permet de lire les indications visuelles délivrées par le capteur à étalonner ou encore de vérifier le bon fonctionnement du ventilateur.Whatever the mode of implementation of the device object of the invention, the box advantageously comprises a transparent wall. Thus, this wall makes it possible to read the visual indications delivered by the sensor to be calibrated or to check the correct operation of the fan.

Selon un mode de réalisation adapté au premier mode de mise en oeuvre du dispositif objet de l’invention, la boîte est hermétique. Ainsi, l’ambiance climatique appropriée est créée à l’intérieur de la boîte.According to an embodiment adapted to the first embodiment of the device which is the subject of the invention, the box is hermetic. Thus, the appropriate climatic mood is created inside the box.

Selon ce premier mode de réalisation, le dispositif objet de l’invention comprend avantageusement : f. des moyens de chauffage placés à l’intérieur de la boîte ; g. un bac, posé sur le fond de la boîte, apte à contenir un liquide.According to this first embodiment, the device which is the subject of the invention advantageously comprises: f. heating means placed inside the box; boy Wut. a tray, placed on the bottom of the box, able to contain a liquid.

Ces moyens, permettent de contrôler la température et l’hygrométrie à l’intérieur de la boîte.These means make it possible to control the temperature and hygrometry inside the box.

Avantageusement, les parois de la boîte sont constituées d’un matériau thermiquement isolant, et comportent alternativement ou en combinaison un revêtement réfléchissant. Ces caractéristiques permettent d’isoler l’intérieur de la boîte de l’influence extérieure.Advantageously, the walls of the box are made of a thermally insulating material, and comprise alternately or in combination a reflective coating. These characteristics make it possible to isolate the inside of the box from the external influence.

Selon un second mode de réalisation adapté au second mode de mise en oeuvre du dispositif objet de l’invention, la boîte comprend des orifices permettant à l’air extérieur à la boîte de s’y introduire. L’invention concerne également un procédé pour l’étalonnage d’un capteur climatique, comportant les étapes consistant à : i. placer un capteur à étalonner dans la boîte d’un dispositif objet de l’invention selon son second mode de réalisation ; ii. placer la boîte comprenant le capteur dans une enceinte climatique ; iii. actionner le ventilateur du dispositif objet de l’invention pendant un temps suffisant pour assurer l’homogénéité des conditions climatiques à l’intérieur de la boîte ; iv. comparer les mesures délivrées par le capteur étalon et le capteur à étalonner ; v. modifier les conditions dans l’enceinte climatique et reprendre à l’étape iii). L’invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence à la figures 1 montrant selon une vue de face en coupe, un exemple de réalisation de la boîte du dispositif objet de l’invention.According to a second embodiment adapted to the second embodiment of the device according to the invention, the box comprises orifices allowing the air outside the box to enter. The invention also relates to a method for calibrating a climate sensor, comprising the steps of: i. placing a sensor to be calibrated in the box of a device according to the invention according to its second embodiment; ii. place the box comprising the sensor in a climatic chamber; iii. operating the fan of the device object of the invention for a time sufficient to ensure the homogeneity of the climatic conditions inside the box; iv. compare the measurements delivered by the standard sensor and the sensor to be calibrated; v. modify the conditions in the climatic chamber and resume in step iii). The invention is explained below according to its preferred embodiments, in no way limiting, and with reference to FIG. 1 showing, in a front view in section, an exemplary embodiment of the box of the device that is the subject of the invention.

Figure 1, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l’invention, celui-ci comprend une boîte (110). Selon un premier exemple de réalisation, ladite boîte (110) est hermétique et constituée, par exemple d’un assemblage de plaques de polycarbonate transparent d’une épaisseur de 10 mm, collées ou assemblées, l’étanchéité étant assurée par des joints. Ce mode de réalisation est adapté à une utilisation autonome du dispositif. Dans cette perspective, les parois de la boîte sont préférentiellement constituées dans un matériau thermiquement isolant. De manière complémentaire, selon un exemple de réalisation, toutes ou partie des parois reçoivent un traitement réfléchissant. La boîte comprend une paroi amovible ou constituant une porte, permettant d’y introduire un ou plusieurs appareils (150) à étalonner, par exemple des enregistreurs de température ou d’hygrométrie. Selon cet exemple de réalisation, la boîte comporte un statif (120) adapté pour supporter le matériel à étalonner. Afin de contrôler l’ambiance climatique à l’intérieur de la boîte (110), le dispositif objet de l’invention comprend, selon un exemple de réalisation, des moyens de chauffage (130) par exemple sous la forme d’une résistance chauffante et, en complément ou indépendamment, un bac (140) placé au fond de la boîte (110). Ledit bac (140) est apte à recevoir une solution saline, ou un produit permettant de fixer le degré d’hygrométrie à l’intérieur de la boîte. À titre d’exemple non limitatif des solutions salines d’hydroxyde de silicium, d’hydroxyde de potassium, de chlorure de lithium, d’acétate de potassium, de chlorure de magnésium, de carbonate de potassium, de nitrate de magnésium, de bichromate de sodium, de nitrate d’ammonium, de nitrite de sodium, de chlorure de sodium, de sulfate d’ammonium, de chlorure de potassium, de nitrate de potassium ou de sulfate de potassium, permettent, en fonction de la température, d’atteindre un degré d’hygrométrie défini. Ledit bac (140) est également adapté pour contenir d’autres matières, par exemple du gel de silice pour assécher complètement l’atmosphère dans la boîte, ou une éponge humide pour atteindre un taux d’humidité proche de 100 %. Selon une autre utilisation ledit bac permet de placer dans la boîte de la carboglace pour porter l’intérieur de celle-ci à des température négatives.Figure 1, according to an exemplary embodiment of the device according to the invention, it comprises a box (110). According to a first exemplary embodiment, said box (110) is hermetic and consists, for example of an assembly of transparent polycarbonate plates with a thickness of 10 mm, glued or assembled, the seal being provided by seals. This embodiment is adapted to an autonomous use of the device. In this perspective, the walls of the box are preferably made of a thermally insulating material. In a complementary manner, according to an exemplary embodiment, all or part of the walls receive a reflective treatment. The box comprises a removable wall or constituting a door, for introducing one or more devices (150) to be calibrated, for example temperature or hygrometry recorders. According to this exemplary embodiment, the box comprises a stand (120) adapted to support the equipment to be calibrated. In order to control the climatic environment inside the box (110), the device which is the subject of the invention comprises, according to an exemplary embodiment, heating means (130) for example in the form of a heating resistor and, in addition or independently, a tray (140) placed at the bottom of the box (110). Said tank (140) is adapted to receive a saline solution, or a product for fixing the degree of hygrometry inside the box. By way of nonlimiting example of saline solutions of silicon hydroxide, potassium hydroxide, lithium chloride, potassium acetate, magnesium chloride, potassium carbonate, magnesium nitrate, dichromate Sodium, ammonium nitrate, sodium nitrite, sodium chloride, ammonium sulphate, potassium chloride, potassium nitrate or potassium sulphate make it possible, depending on the temperature, to reach a defined degree of humidity. Said tank (140) is also adapted to contain other materials, for example silica gel to completely dry the atmosphere in the box, or a wet sponge to reach a moisture level close to 100%. According to another use said tray allows to place in the dry ice box to bring the interior thereof to negative temperatures.

Un ventilateur (160) permet de brasser l’air ou le gaz à l’intérieur de la boîte pour y homogénéiser l’ambiance. Préférentiellement ledit ventilateur (160) est de type tangentiel et s’étend tout le long d’un côté de la boîte. Ledit ventilateur est mû par un moteur (165) situé à l’extérieur de la boîte. Ledit moteur (165) comprend avantageusement un capteur permettant d’en mesurer la vitesse de rotation, notamment pour en vérifier ledit fonctionnement.A fan (160) is used to stir the air or gas inside the box to homogenize the atmosphere. Preferably said fan (160) is tangential type and extends all along one side of the box. Said fan is driven by a motor (165) located outside the box. Said motor (165) advantageously comprises a sensor for measuring the speed of rotation, in particular to verify said operation.

Selon cet exemple de réalisation, un capteur étalon est introduit dans la boîte par une traversée étanche. Selon un exemple de réalisation, un dispositif informatique permet de piloter le dispositif, à savoir le fonctionnement du ventilateur (160) et du chauffage (130) et permet de faire l’acquisition des signaux issus du capteur (170) étalon et les signaux issus des équipements (150) à étalonner. La comparaison des deux permet de réaliser l’étalonnage. La transmission entre les moyens de mesure et les capteur est réalisée par des moyens filaires ou sans fil.According to this exemplary embodiment, a standard sensor is introduced into the box through a sealed passage. According to an exemplary embodiment, a computing device makes it possible to control the device, namely the operation of the fan (160) and the heater (130) and makes it possible to acquire the signals coming from the standard sensor (170) and the signals coming from equipment (150) to be calibrated. The comparison of the two makes it possible to carry out the calibration. The transmission between the measuring means and the sensors is performed by wire or wireless means.

Selon un autre mode de réalisation, non représenté, les parois de la boîte (110) ne sont pas étanches. À titre d’exemple lesdites parois sont perforées ou constituées de plaques en nid d’abeilles. Selon ce second exemple de réalisation, la boîte du système objet de l’invention est placée dans une enceinte climatique qui permet de régler la température et l’hygrométrie. L’utilisation de la boîte ventilée du dispositif objet de l’invention dans l’enceinte climatique, permet d’améliorer la reproductibilité de l’étalonnage et donc de réduire les incertitudes de celui-ci, l’inertie thermique des parois de la boîte permettant d’améliorer la stabilité de la température.According to another embodiment, not shown, the walls of the box (110) are not waterproof. By way of example, said walls are perforated or consist of honeycomb plates. According to this second exemplary embodiment, the box of the system which is the subject of the invention is placed in a climatic chamber which makes it possible to regulate the temperature and the hygrometry. The use of the ventilated box of the device according to the invention in the climatic chamber, makes it possible to improve the reproducibility of the calibration and therefore to reduce the uncertainties thereof, the thermal inertia of the walls of the box. to improve the stability of the temperature.

Selon un mode de réalisation particulier, la boîte utilisée dans l’enceinte climatique comporte également des moyens de chauffage qui permettent de réduire le temps de passage entre deux températures successives d’étalonnage.According to a particular embodiment, the box used in the climatic chamber also comprises heating means that reduce the passage time between two successive calibration temperatures.

La description ci-avant et les exemples de réalisation, montrent que l’invention atteint le but visé. En particulier, elle permet de réaliser l’étalonnage d’un capteur mesurant une caractéristique climatique avec une incertitude réduite en comparaison des dispositifs de l’art antérieur.The above description and the exemplary embodiments show that the invention achieves the intended purpose. In particular, it makes it possible to calibrate a sensor measuring a climatic characteristic with a reduced uncertainty in comparison with the devices of the prior art.

Claims

1. Device for calibrating a sensor (150) r, in particular a climate sensor, characterized in that it comprises: a. a box (110); b. ventilation means (160, 165) inside said box; vs. means (120) for supporting the sensor to be calibrated within said box; d. a standard sensor (170) capable of measuring a climatic characteristic inside the box; e. measuring means adapted to receive as input the signal delivered by the standard sensor and the signal delivered by the sensor to be calibrated.

2. Device according to claim 1, wherein the ventilation means comprise a fan (160) tangential.

3. Device according to claim 1, wherein the box (110) comprises a transparent wall.

4. Device according to claim 1, wherein the box (110) is hermetic.

5. Device according to claim 4, comprising: f. heating means (130) placed inside the box.

6. Device according to claim 3, comprising: g. a tray (140), placed on the bottom of the box, adapted to contain a liquid.

7. Device according to claim 1, wherein the walls of the box (110) are made of a thermally insulating material.

8. Device according to claim 1, wherein the walls of the box comprise a reflective coating.

9. Device according to claim 1, wherein the box comprises orifices allowing the air outside the box to enter.

10. A method for calibrating a climate sensor, characterized in that it comprises the steps of: i. placing a sensor (150) to be calibrated in the box (110) of a device according to claim 7; ii. placing the box comprising the sensor (150) in a climatic chamber; iii. operating the fan (160) of the device according to claim 7 for a time sufficient to ensure the homogeneity of the climatic conditions inside the box (110); iv. comparing the measurements delivered by the standard sensor (170) and the sensor (150) to be calibrated; v. modify the conditions in the climatic chamber and resume in step iii).