FR3060119B1 - CONTACTLESS DEVICE FOR MEASURING THE PRESSURE OF A FLUID CIRCULATING IN A PIPING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de mesure de la pression d'un fluide véhiculé dans une tuyauterie cylindrique (10), le dispositif comprenant : - une électrode (1) de mesure destinée à être disposée, sans contact, autour d'une tuyauterie cylindrique (10) ; - une électrode (2) de garde disposée, sans contact, autour de l'électrode (1) de mesure ; - Une alimentation (7) connectée à l'électrode (2) de garde ; - Un système (5) de mesure délivrant une tension électrique proportionnelle à une variation de pression du fluide, le système de mesure étant connecté à l'électrode mesure (1) et à l'électrode de garde (2).The invention relates to a device for measuring the pressure of a fluid conveyed in a cylindrical pipe (10), the device comprising: - a measuring electrode (1) intended to be arranged, without contact, around a cylindrical pipe (10); - a guard electrode (2) arranged, without contact, around the measuring electrode (1); - A power supply (7) connected to the guard electrode (2); - A measuring system (5) delivering an electrical voltage proportional to a pressure variation of the fluid, the measuring system being connected to the measuring electrode (1) and to the guard electrode (2).
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne un capteur de pression sans contact et trouve application dansla mesure de la pression d'un fluide véhiculé dans une tuyauterie.GENERAL TECHNICAL FIELD The invention relates to a pressure sensor without contact and finds application in the measurement of the pressure of a fluid conveyed in a pipe.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
Dans le cadre de l'exploitation d'équipements sous pression comme ceux présentsdans les centrales de production d'électricité ou dans l'industrie pétrochimique, lesinstallations ne sont dotées à la conception que d'un nombre restreint de capteursde pression.In the context of the operation of pressure equipment such as those present in power generation plants or in the petrochemical industry, the plants are designed with only a limited number of pressure sensors.
De plus, ces capteurs ne sont pas forcément adaptés au contrôle ou à lamesure de fluctuations de pression révélatrices d'un fonctionnement anormal del'installation.In addition, these sensors are not necessarily adapted to the control or manifold of pressure fluctuations revealing an abnormal operation of the installation.
Enfin, lors des phases de modification des aménagements, de mise en placedes nouveaux équipements ou en exploitation, il est parfois nécessaire de disposerd'informations complémentaires permettant de garantir la conformité de nouveauxéquipements ou d'en diagnostiquer leur mauvais fonctionnement.Finally, during the phases of modification of facilities, new equipment or operating, it is sometimes necessary to have additional information to ensure the compliance of new equipment or to diagnose their malfunction.
La mesure de ces fluctuations de pression permet de s'assurer du respectdes conditions de fonctionnement nominales.The measurement of these pressure fluctuations makes it possible to ensure compliance with the nominal operating conditions.
Afin d'ajouter des capteurs supplémentaires, il est nécessaire d'ajouter denouveaux piquages dans certains circuits sous pression.In order to add additional sensors, it is necessary to add new taps in some pressurized circuits.
De tels piquages impliquent des modifications lourdes et parfois délicatesdes circuits sous pression.Such taps involve heavy and sometimes delicate modifications of the pressurized circuits.
Les capteurs de pression, les plus couramment employés, sont installés surdes piquages de tuyauterie prévus à cet usage. Ils se composent d'un collecteur deforce (membrane, piston, etc...) dont son déplacement ou sa déformée dépend dela pression qui lui est appliquée. Il est important de noter que ces capteurs nepermettent pas d'évaluer la pression en l'absence de piquage.Pressure sensors, the most commonly used, are installed on piping connections intended for this purpose. They consist of a force collector (membrane, piston, etc ...) whose displacement or deformed depends on the pressure applied to it. It is important to note that these sensors do not allow to evaluate the pressure in the absence of stitching.
La pression fluctuante du fluide engendre des déformations de la tuyauteriequi le transporte.The fluctuating pressure of the fluid causes deformations of the pipe which transports it.
Dans le cas d'une tuyauterie cylindrique, la formule de coque dite du « hoopstress » [1] détermine la déformation radiale instantanée xrd'un cylindre de module d'Young E et de coefficient de Poisson y, de rayon extérieur Æo et intérieur /?,, sousl'effet d'une pression interne uniforme p :In the case of cylindrical piping, the so-called "hoopstress" shell formula [1] determines the instantaneous radial deformation of a cylinder of Young's modulus E and Poisson's ratio y, of outer radius Æo and inside / under the effect of a uniform internal pressure p:
En supposant la tuyauterie soumise à une pression fluctuante de l'ordre de2 % de la perte de charge Δρ d'une vanne ou d'un diaphragme, l'ordre de grandeurdu déplacement radial RMS correspondant peut être déterminé par l'abaque de lafigure 3. Il s'agit d'une courbe adimensionnée qui permet d'illustrer le gonflementde la tuyauterie en fonction du ratio épaisseur/rayon de la tuyauterie. Ce ratiodéfinit la finesse de la tuyauterie. Plus il est faible, plus la tuyauterie gonfle sousl'effet de la pression.Assuming the piping subjected to a fluctuating pressure of the order of 2% of the pressure drop Δρ of a valve or diaphragm, the order of magnitude of the corresponding radial displacement RMS can be determined by the chart of Figure 3 This is an adimensioned curve that illustrates the swelling of the piping according to the thickness / radius ratio of the pipework. This ratiodefines the fineness of the piping. The lower it is, the more the pipe inflates under the effect of pressure.
Une technique de mesure de pression est basée sur des mesures degonflement de la tuyauterie avec des accéléromètres (voir [2,3]).A pressure measurement technique is based on deflation measurements of the piping with accelerometers (see [2,3]).
Cette technique consiste à disposer deux capteurs d'accélération de part etd'autre de la tuyauterie, et à mesurer leur différence. En étalonnant et en appariantdeux accéléromètres à 1 % près, une différence de deux signaux peut être mesuréejusqu'à environ 5 % de leur valeur moyenne.This technique consists in having two acceleration sensors on each side of the pipe, and measuring their difference. By calibrating and matching two accelerometers to within 1%, a difference of two signals can be measured up to about 5% of their average value.
En d'autres termes, si la tuyauterie se déplace globalement de 10 pm(amplitude raisonnable en vibration de tuyauterie standard, correspondant à unevitesse d'environ 2 mm/s à 30Hz), il devrait être envisageable d'évaluer ungonflement de la tuyauterie de l'ordre de 0,5 pm. Le bruit du fond du système demesure complet est défini par : - le bruit de fond des capteurs d'accélération ; - la qualité de l'appariement ; - de la précision de l'alignement des paires de capteur.In other words, if the piping moves globally by 10 μm (reasonable amplitude in standard pipe vibration, corresponding to a speed of about 2 mm / s at 30 Hz), it should be possible to evaluate a swelling of the piping of the order of 0.5 pm. The background noise of the complete measuring system is defined by: - the background noise of the acceleration sensors; - the quality of the match; - the accuracy of the alignment of the sensor pairs.
Dans certain cas spécifiques (haute température par exemple), il ne sera pasenvisageable d'avoir un contact entre le capteur et la tuyauterie.In certain specific cases (high temperature for example), it will not be possible to have a contact between the sensor and the pipework.
Une autre méthode de mesure (voir [4,5]) consiste à disposer des jauges dedéformation le long d'une circonférence de la tuyauterie. De telles jaugespermettent de mesurer des déplacements relatifs de l'ordre de 10’6. Dans le cadredes tuyauteries sur lesquelles cette technologie peut être mise en œuvre, il estenvisageable de mesurer les déformations de la tuyauterie dues à son gonflement.Another method of measurement (see [4,5]) is to have strain gauges along a circumference of the piping. Such gauges make it possible to measure relative displacements of the order of 10 '6. In the case of piping on which this technology can be implemented, it is conceivable to measure the deformations of the pipework due to its swelling.
Cette approche de mesure requiert un savoir-faire en termes de collage desjauges de déformation et oblige l'opérateur à être en contact avec la tuyauterie.This measurement approach requires know-how in terms of bonding the strain gauges and forces the operator to be in contact with the pipework.
De manière similaire, la variation de section de la tuyauterie peut êtreestimée au moyen d'un matériau piézoélectrique (voir [6, 7, 8, 9]). La relation entrela déformation relative ε et la tension induite s'écrit :Similarly, the section variation of the piping can be estimated by means of a piezoelectric material (see [6, 7, 8, 9]). The relation between the relative strain ε and the induced tension is written:
où le coefficient de Poisson y de la tuyauterie, lp et bp la longueur et la largeur dufilm PVDF (en anglais, « PolyVinyliDene Fluoride » pour polyfluorure de vinylidène),YP le module de Young du matériau piézoélectrique, d3i et d32 les coefficientspiézoélectriques et CP la capacité du film PVDF.where the Poisson's ratio y of the piping, lp and bp the length and the width of the PVDF film (in English, "PolyVinyliDene Fluoride" for polyvinylidene fluoride), YP the Young's modulus of the piezoelectric material, d3i and d32 the piezoelectric coefficients and CP the capacity of the PVDF film.
De manière idéalisée, un film PVDF peut être utilisé comme une jauge dedéformation positionnée sur toute la circonférence du tube.Ideally, a PVDF film can be used as a deformation gauge positioned over the entire circumference of the tube.
Les charges générées par le capteur piézoélectrique solidaire de la tuyauteriesont suffisantes pour être aisément mesurées.The charges generated by the piezoelectric sensor integral with the pipes are sufficient to be easily measured.
La sensibilité de cette méthode, bien qu'excellente, est mise en défaut parles changements des caractéristiques piézoélectriques des matériaux en PVDF avecla température, ce qui rend leur calibration difficile.The sensitivity of this method, although excellent, is defeated by changes in the piezoelectric characteristics of PVDF materials with temperature, making their calibration difficult.
Il est donc important de recaler le coefficient de calibration avant chaqueutilisation. En conséquence, la mise en œuvre de ce type de mesure se révèleparticulièrement délicate.It is therefore important to readjust the calibration coefficient before each use. Consequently, the implementation of this type of measurement is particularly delicate.
Les solutions connues ne sont pas satisfaisantes.The known solutions are not satisfactory.
PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier des inconvénients de l'état de la technique. A cet effet, l'invention propose un dispositif de mesure de la pression d'unfluide véhiculé dans une tuyauterie cylindrique, le dispositif comprenant : - une électrode de mesure destinée à être disposée, sans contact,autour d'une tuyauterie cylindrique ; - une électrode de garde disposée, sans contact, autour de l'électrodede mesure ; - une alimentation connectée à l'électrode de garde ;PRESENTATION OF THE INVENTION The invention proposes to overcome disadvantages of the state of the art. For this purpose, the invention proposes a device for measuring the pressure of a fluid conveyed in a cylindrical pipe, the device comprising: a measuring electrode intended to be arranged, without contact, around a cylindrical pipe; a guard electrode arranged, without contact, around the measuring electrode; a power supply connected to the guard electrode;
- un système de mesure délivrant une tension électriqueproportionnelle à une variation de pression du fluide, le système demesure étant connecté à l'électrode mesure et à l'électrode de garde. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiquessuivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquementpossible.a measurement system delivering an electrical voltage proportional to a fluid pressure variation, the measurement system being connected to the measurement electrode and the guard electrode. The invention is advantageously supplemented by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination.
Le dispositif de mesure comprend une électrode de protection disposéeautour de l'électrode de garde protégeant les intervenants contre la haute tensionappliquée à l'électrode de garde. L'électrode de mesure a un diamètre DI supérieur au diamètre DO de latuyauterie autour de laquelle l'électrode de mesure est destinée à être disposée, dediamètre Dl=D0+x, avec x typiquement compris entre 1 et 30 mm, typiquement 10mm.The measuring device comprises a protective electrode disposed around the guard electrode protecting the speakers against the high voltage applied to the guard electrode. The measuring electrode has a diameter DI greater than the diameter OD of the piping around which the measuring electrode is intended to be arranged, D1 = D0 + x diameter, with x typically between 1 and 30 mm, typically 10 mm.
Le système de mesure comprend un ensemble haute-tension isolégalvaniquement d'un ensemble basse-tension au moyen d'un opto-coupleur. L'ensemble haute-tension comprend un amplificateur couplant l'électrode demesure à l'électrode de garde.The measuring system comprises a high-voltage set which is electrically isolated from a low-voltage assembly by means of an optocoupler. The high-voltage assembly comprises an amplifier coupling the measurement electrode to the guard electrode.
Le système de mesure est à montage dit flottant sans mise à la terre et avecune alimentation autonome.The measuring system is so-called floating mounting without grounding and with an independent power supply.
La présente invention permet d'évaluer les fluctuations de pression au seind'une tuyauterie sans même être en contact avec cette dernière.The present invention makes it possible to evaluate the pressure fluctuations in the seind of a pipework without even being in contact with the latter.
Le dispositif de l'invention est un capteur capacitif distribué englobant uneenveloppe cylindrique, dont les gonflements sont dus aux variations de pressioninterne.The device of the invention is a distributed capacitive sensor including a cylindrical envelope, the inflations of which are due to internal pressure variations.
Le dispositif de l'invention est particulièrement adapté aux tuyauteries delarge diamètre (typiquement supérieur à 0,5 m) et d'épaisseur faible (typiquementinférieur à 0,001 m).The device of the invention is particularly suitable for piping delarge diameter (typically greater than 0.5 m) and low thickness (typically less than 0.001 m).
Le dispositif de l'invention a l'avantage de permettre une mesure distribuéesur toute la périphérie de la tuyauterie. Ainsi, le moyennage spatial élimine ledéplacement global de la section de la tuyauterie ce qui permet à la mesure den'être sensible qu'aux gonflements.The device of the invention has the advantage of allowing a measurement distributed over the entire periphery of the pipework. Thus, the spatial averaging eliminates the overall displacement of the section of the pipe which allows the measurement to be sensitive to swelling.
Afin de limiter le bruit de fond du dispositif de mesure, deux précautionssont prises : d'une part, l'électrode de garde qui englobe l'électrode de mesure, sertà isoler l'électrode de mesure, de toute influence extérieure, et d'autre part, lesélectrodes sont maintenues entre elles par des supports isolants reliés au génie civil,sans contact avec la tuyauterie. Il faudra également veiller à ce que l'électrode demesure soit la plus proche possible de la tuyauterie pour maximiser la sensibilité dudispositif.In order to limit the background noise of the measuring device, two precautions are taken: on the one hand, the guard electrode which includes the measuring electrode serves to isolate the measuring electrode, from any external influence, and from on the other hand, the electrodes are held together by insulating supports connected to civil engineering, without contact with the piping. It should also be ensured that the measuring electrode is as close as possible to the piping to maximize the sensitivity of the device.
PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de ladescription qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit êtrelue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un dispositif de mesure selon l'invention ; - la figure 2 illustre un système de conditionnement d'une tension électriqued'un dispositif de mesure selon l'invention ; - la figure 3 illustre un abaque de type connu utilisé dans le cadre del'évaluation de la déformation d'une tuyauterie sous pression en fonction de sondiamètre et son épaisseurPRESENTATION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be compared with the attached drawings in which: FIG. 1 illustrates a measuring device according to the invention; FIG. 2 illustrates a system for conditioning an electrical voltage of a measuring device according to the invention; FIG. 3 illustrates an abacus of known type used in the context of evaluating the deformation of a pressure pipe according to the thickness of the probe and its thickness.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La figure 1 illustre un dispositif de mesure de la pression d'un fluidevéhiculé dans une tuyauterie 10 cylindrique comme celles employées dans lesinstallations des centrales de production d'électricité ou de l'industrie pétrochimique.FIG. 1 illustrates a device for measuring the pressure of a vehicle fluid in a cylindrical pipe system such as those used in installations of power generation plants or the petrochemical industry.
Un tel dispositif comprend une électrode 1 de mesure, de diamètre DIlégèrement supérieure au diamètre DO de la tuyauterie 10 et disposée sans contactautour de la tuyauterie 10.Such a device comprises a measuring electrode 1, of diameter DI slightly greater than the diameter OD of the pipe 10 and arranged without contact around the pipework 10.
De préférence, l'électrode 1 de mesure a un diamètre supérieur au diamètrede la tuyauterie 10 autour de laquelle elle est disposée, avec Dl=D0+x, où x estcompris entre 1 et 30 mm, typiquement x=10 mm.Preferably, the measuring electrode 1 has a diameter greater than the diameter of the pipe 10 around which it is disposed, with D1 = OD + x, where x is between 1 and 30 mm, typically x = 10 mm.
Une électrode 2 de garde, a un diamètre D2 suffisamment important pourpermettre de disposer et de connecter, entre elle et l'électrode 1 de mesure, unsystème de mesure 5 configuré pour délivrer une tension électrique proportionnelle à la variation de pression dans la tuyauterie. Un dispositif 6 d'acquisition de lamesure est connecté au système de mesure 5. L'électrode 2 de garde sert à isoler l'électrode 1 de mesure de touteinfluence extérieure.A guard electrode 2 has a diameter D2 large enough to allow a measuring system 5 configured to deliver a voltage proportional to the pressure variation in the piping to be arranged and connected between it and the measurement electrode 1. A blade acquisition device 6 is connected to the measuring system 5. The guard electrode 2 serves to isolate the measuring electrode 1 from any external influence.
De manière avantageuse, le système de mesure 5 permet de maintenirl'électrode 1 de mesure et l'électrode 2 de garde à des potentiels identiques.Advantageously, the measuring system 5 makes it possible to hold the measuring electrode 1 and the guard electrode 2 at identical potentials.
Une alimentation 7 est connectée à l'électrode 2 de garde. Cettealimentation délivre une tension typiquement égale à 5 kV et permet de mettre soustension le dispositif de mesure.A power supply 7 is connected to the guard electrode 2. This supply delivers a voltage typically equal to 5 kV and makes it possible to turn on the measurement device.
Une électrode 3 de protection peut optionnellement être disposée sanscontact autour de l'électrode 2 de garde. Elle a pour rôle de barrière physiquecontre la haute tension appliquée sur l'électrode 2 de garde.A protective electrode 3 may optionally be arranged without contact around the guard electrode 2. It acts as a physical barrier against the high voltage applied to the guard electrode 2.
En outre, la tuyauterie 10 dans laquelle circule le fluide peut être mise à laterre par exemple au moyen d'une ligne de terre.In addition, the pipe 10 in which the fluid circulates can be put to earth, for example by means of a ground line.
Enfin, les électrodes sont maintenues entre elles par des supports 4 isolantsreliés au génie civil, sans contact avec la tuyauterie.Finally, the electrodes are held together by insulating supports 4 connected to the civil engineering, without contact with the pipework.
Le dispositif de mesure est basé sur la mesure de la variation de la capacitéélectrique entre la tuyauterie 10 et l'électrode 1 de mesure. A la différence descapteurs capacitifs communément employés mesurant des déplacements ponctuels(technique identique à celle décrite avec les accéléromètres), le dispositif de mesureci-dessus décrit est distribué.The measuring device is based on the measurement of the variation of the electrical capacitance between the pipework 10 and the electrode 1 of measurement. Unlike commonly used capacitive sensors measuring punctual displacements (technique identical to that described with accelerometers), the measurement device above described is distributed.
En effet, en assimilant la tuyauterie et l'électrode 1 de mesure à uncondensateur plan, la capacité du système est donnée par c = 2πε^ρ où sest lapermittivité diélectrique de l'air, Ro le rayon extérieur de la tuyauterie 10, L lalongueur de l'électrode de mesure 1 prise le long de la tuyauterie 10 et d la distanceentre l'électrode 1 et la tuyauterie 10. La charge q engendrée par une variation dela distance d s'écrit par linéarisation de l'expression de la capacité :Indeed, by assimilating the piping and the measuring electrode 1 to a planar capacitor, the capacity of the system is given by c = 2πε ^ ρ where it is the dielectric hermittivity of the air, Ro the outside radius of the pipework 10, L the length of the measuring electrode 1 taken along the pipe 10 and the distance between the electrode 1 and the pipe 10. The charge q generated by a variation of the distance d is written by linearization of the expression of the capacity:
avec xr la déformation radiale de la tuyauterie 10.with xr the radial deformation of the pipework 10.
La figure 2 présente le système 5 de mesure comprenant un ensemble 51haute-tension isolé galvaniquement d'un ensemble basse-tension 52 au moyen d'unopto-coupleur.FIG. 2 shows the measurement system 5 comprising a high-voltage electrically insulated assembly 51 of a low-voltage assembly 52 by means of an optocoupler.
L'ensemble haute-tension 51 permet le couplage de l'électrode 2 de garde àl'électrode 1 de mesure. Ce couplage permet la mesure d'un courant de très faibleintensité (de l'ordre du nanomètre) proportionnel au gonflement de la tuyauterie(déformation radiale xr de la tuyauterie).The high-voltage assembly 51 allows the coupling of the guard electrode 2 to the measuring electrode 1. This coupling makes it possible to measure a current of very low intensity (of the order of one nanometer) proportional to the swelling of the pipework (radial deformation xr of the pipework).
En particulier, l'électrode 1 de mesure est couplée à l'électrode de garde 2,au moyen d'un amplificateur opérationnel (V+=V- et I+=i-=0) qui garantit l'égalitédes potentiels des deux électrodes (VDi = VD2).In particular, the measurement electrode 1 is coupled to the guard electrode 2, by means of an operational amplifier (V + = V- and I + = i- = 0) which guarantees the equality of the potentials of the two electrodes (VDi = VD2).
Le système 5 de mesure est flottant en raison son mode d'alimentationautonome et de sa non mise à la terre. Les alimentations autonomes des deuxcircuits évitent les boucles de terre dont les courants qu'elles génèrent peuvent êtreparticulièrement grands devant ceux circulants dans le circuit « haute-tension ».The measurement system is floating due to its self-feeding mode and its non-grounding. The autonomous power supplies of the two circuits avoid earth loops whose currents they generate can be particularly large compared to those circulating in the "high-voltage" circuit.
Les fluctuations de pression dans la tuyauterie 10 modifient le diamètredel'enveloppe cylindrique et par conséquent l'épaisseur de la lame d'air qui sépare latuyauterie 10 de l'électrode de mesure 1.The pressure fluctuations in the piping 10 change the diameter of the cylindrical envelope and therefore the thickness of the air gap between the piping 10 and the measuring electrode 1.
Dans le cas d'une augmentation de pression, la capacité, formée par la tuyauterie10 et l'électrode 1 de mesure, croit. Ainsi, le champ électrique, entre la tuyauterie etl'électrode de mesure 1 s'élève. Alors, le courant provenant de l'électrode 1 demesure et traversant la résistance de rétroaction R2 augmente. En conséquence, latension aux bornes de l'entrée de l'opto-coupleur s'accroît.In the case of a pressure increase, the capacity, formed by the pipe 10 and the measuring electrode 1, believes. Thus, the electric field between the piping and the measuring electrode 1 rises. Then, the current from the electrode 1 demesure and crossing the feedback resistance R2 increases. As a result, the voltage across the input of the opto-coupler increases.
En pratique, l'amplificateur opérationnel et la partie émettrice de l'opto-coupleur sont soudés sur un circuit imprimé doté d’une alimentation flottanteautonome.In practice, the operational amplifier and the emitter portion of the opto-coupler are soldered to a printed circuit having a floating power supply.
De plus, la réception de l'opto-coupleur est montée sur un second circuitgalvaniquement isolé du précédent.In addition, the reception of the optocoupler is mounted on a second circuitvanvanically isolated from the previous one.
Un intérêt du système de mesure est qu'il permet de mesurer des courantsde très faible intensité (de l'ordre du nanoampère) circulant dans l'ensemble 51haute tension. En effet, les variations de tension aux bornes du récepteur de l'opto-coupleur sont proportionnelles aux variations de pression dans la tuyauterie 10.An advantage of the measurement system is that it makes it possible to measure currents of very low intensity (of the order of the nanoampere) circulating in the high voltage set. Indeed, the voltage variations across the receiver of the opto-coupler are proportional to the pressure variations in the pipework 10.
La tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est donnée par :The output voltage of the operational amplifier is given by:
En introduisant l'équation 3 dans l'équation 6, la tension de sortie del'amplificateur peut s'écrire en fonction du gonflement :By introducing equation 3 into equation 6, the output voltage of the amplifier can be written as a function of the swelling:
Le courant circulant dans la diode est donné par :The current flowing in the diode is given by:
Le coefficient de couplage K entre la diode émettrice et la photo diode estdéfini par :The coupling coefficient K between the emitting diode and the photo diode is defined by:
où IF et le sont respectivement les courants de polarisation de la diodeémettrice et le courant de passe du collecteur. La tension de sortie VoutSux bornesdu phototransistor s'écrit :where IF and are respectively the bias currents of the emitter diode and the collector pass current. The output voltage VoutSux terminals of the phototransistor is written:
En ôtant la composante continue de la tension de sortie du capteur, onobtient la relation suivante :By removing the DC component from the output voltage of the sensor, we obtain the following relation:
En introduisant l'équation 1 et l'équation 3 dans l'équation 11 et ennégligeant l'effet des capacités parasites, la tension de sortie du capteur dépend desfluctuations de pression et est donnée par:By introducing equation 1 and equation 3 into equation 11 and overestimating the effect of parasitic capacitances, the output voltage of the sensor depends on the pressure fluctuations and is given by:
Liste des références citées [1] Fundamentals of Machine Eléments, 3rd ed., Schmid, Hamrock andJacobson, 2014 CRC Press [2] Method and device for non intrusively measuring the pressure fluctuations ofa fluid within a conduit, Brevet Européen 0 720 006 Bl, E. Landel, D. King,V. De La harpe, 1999 [3] Displacement based pressure sensor measuring unsteady pressure in a pipe,United States Patent 6.463.813 Bl, D. L. Gysling, 2002 [4] Dilatometer, United States Patent 4.290.311 Al, G. A. Brewer, 1981List of references cited [1] Fundamentals of Machine Elements, 3rd ed., Schmid, Hamrock and Jacobson, 2014 CRC Press [2] Method and device for non intrusively measuring the pressure fluctuations of a fluid within led, European Patent 0 720 006 Bl, E. Landel, D. King, V. De la harpe, 1999 [3] Displacement based pressure sensor measuring unsteady pressure in a pipe, United States Patent 6,463,813 B1, D. L. Gysling, 2002 [4] Dilatometer, United States Patent 4,290,311 Al, G. A. Brewer, 1981
[5] Method and apparatus for pipe pressure measurements, United StatesPatent 2014/0251020 Al, H. Offer et al., 2014 [6] Piezoelectric sensor for measuring pressure fluctuations, United StatesPatent 2012/0065526 A9, R. Kopetsch, M. Nasseri, S. Bergmann, 2012 [7] Apparatus and method for measuring unsteady pressures within a largediameter pipe, United States 7058549 B, D. L. Gysling, D. H. Loose, R.Maron, T. Engel, P. Croteau, 2006 [8] Piezocable based sensor for measuring unsteady pressures inside a pipe,United States 7308820 B2, T. W. Engel, 2007 [9] Method and apparatus for measuring parameters of a fluid flowing within apipe using a configurable array ofsensors, United States US 8336393 B2, T.J. Bailey, M. A. Davis, M. R. Fernald, 2012[5] Method and apparatus for pipe pressure measurements, United StatesPatent 2014/0251020 A1, H. Offer et al., 2014 [6] Piezoelectric sensor for measuring pressure fluctuations, United StatesPatent 2012/0065526 A9, R. Kopetsch, M. Nasseri , S. Bergmann, 2012 [7] Apparatus and method for measuring unsteady pressures within a large diameter pipe, United States 7058549 B, DL Gysling, DH Loose, R. Maron, T. Engel, P. Croteau, 2006 [8] Piezocable based United States of America US 8336393 B2, TJ Bailey, MA Davis, United States 7308820 B2, TW Engel, 2007 [9] Method and apparatus for measuring fluid flow parameters using a configurable array of sensors, United States , MR Fernald, 2012
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