WO2013093328A1 - Procede et installation d'etalonnage d'un capteur de mesure de donnees representatives de la vitesse d'ecoulement d'un flux de fluide - Google Patents

Procede et installation d'etalonnage d'un capteur de mesure de donnees representatives de la vitesse d'ecoulement d'un flux de fluide Download PDF

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WO2013093328A1
WO2013093328A1 PCT/FR2012/052976 FR2012052976W WO2013093328A1 WO 2013093328 A1 WO2013093328 A1 WO 2013093328A1 FR 2012052976 W FR2012052976 W FR 2012052976W WO 2013093328 A1 WO2013093328 A1 WO 2013093328A1
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sensor
receiving
flow
support
calibrated
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Application number
PCT/FR2012/052976
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Dominique Heitz
Joël DELVILLE
Original Assignee
Institut National De Recherche En Sciences Et Technologies Pour L'environnement Et L'agriculture (Irstea)
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Publication date
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects

Definitions

  • the present invention relates to a method and a calibration installation of a sensor for measuring data representative of the flow velocity of a fluid flow, such as a wire anemometer. hot, connectable to means for acquiring the measurement signal of said measuring sensor. It relates more particularly to the calibration of anemometers, in particular hot-wire or hot-film thermo-anemometers for measurement in air or in a liquid, as well as the calibration of pitot probes or propeller anemometers. Such measurement sensors are capable of measuring the flow velocity of the fluid and possibly, for some, the direction of the fluid.
  • Ventilation, air-conditioning, air or liquid systems are some examples that use flows at an often low speed.
  • thermo-anemometry is often used. This technique involves heating a temperature-dependent electrical resistance element at a high temperature, placing the heated element in the flow and measuring the rate of energy torn from the fluid by the element.
  • the models relate in particular the rate of energy removed at the heating element to the fluid velocity as well as other parameters such as the fluid temperature. Whatever the model used, a calibration phase is necessary to determine the value of the constants involved in the models.
  • the first calibration technique consists in placing the static measuring sensor in a controlled flow obtained by means of a blower.
  • the speed of the forced circulation flow of fluid produced by said blower varies over time, the acquisition of the sensor signal taking place when the selected speed is constant.
  • the velocity of the fluid is determined by a Pitot tube based on the principle of a differential pressure measurement.
  • the accuracy of such a pitot tube is low at low speeds, limiting this approach to speeds above 3 m / s.
  • the problem of the influence of the fluid temperature particularly important at low speeds, is not solved. Indeed, it is usually avoided calibration temperature because it takes too much time. This results in erroneous results especially at low speed.
  • the second calibration technique involves moving the measurement sensor to be calibrated in a fluid at rest.
  • the limit of this approach is its inaccuracy: the sensor can not acquire many measuring points because it is quickly disturbed by its own wake aerodynamic.
  • the ambient fluid must be as undisturbed as possible, which is difficult to achieve.
  • this approach can be difficult to combine with a temperature calibration which is nevertheless essential to obtain an accurate measurement at low speed.
  • a third calibration technique is described in JP-58223761. This technique involves moving the sensor in an airflow. However, the speed of the air flow generated needs to be measured by appropriate means, which is a source of error except to maintain said speed at a constant value.
  • An object of the present invention is therefore to provide a method and a calibration installation whose designs allow a calibration in a short time and accurately a sensor for measuring data representative of the flow velocity of a fluid flow for a range of fluid flow velocities that can vary within a wide range by dispensing with means for measuring the forced flow of fluid flow.
  • Another object of the present invention is to provide a method, a device and a calibration installation whose designs also allow temperature calibration of the fluid flow and angular position of the measuring sensor.
  • the subject of the invention is a method for calibrating a sensor for measuring data representative of the speed of a fluid flow, such as a hot-wire anemometer, connectable to acquisition means.
  • said method comprising a step of introducing said measurement sensor to be tested into a measurement chamber housing a reception support of the sensor to be calibrated and comprising at least two openings able to form one, an input fluid, the other an outlet of said fluid, a generating step, inside the measuring chamber, of a fluid forced circulation flow using a fluid flow generator connectable to one of the openings of said measuring chamber, a step moving, preferably back and forth in a linear path, the receiving medium of the measuring sensor in the measuring chamber subjected to said forced flow of fluid flow,
  • the method further comprises a data processing step at least for determining from the signal delivered by the measurement sensor to calibrate the speed of the flow of air generated by the fluid flow generator.
  • the measuring signal of the measurement sensor is acquired dynamically, that is to say during the movement of the latter.
  • the measurement sensor is responsive to the differential velocity between the sensor support carrier displacement velocity and the forced fluid flow velocity, thereby achieving a very low calibration rate when the sensor is moving. in the direction of the flow of forced circulation of fluid, and at a speed very close to that of the fluid flow.
  • the receiving support of the sensor in the measuring chamber subjected to said forced flow of fluid flow the temperature of the flow of forced circulation of fluid near the receiving location of the measurement sensor to be calibrated on the receiving medium.
  • the reception support is moved along a rectilinear trajectory, preferably in a vault. comes, said path being preferably substantially parallel to the path followed by the flow of forced circulation of fluid inside the measuring chamber and is acquired, as data representative of the speed of displacement operated by said support receiving, position data of the receiving medium, and, as the signal of the measuring sensor to be calibrated, the voltage delivered by said measuring sensor.
  • the temperature is varied. forced flow of fluid flow.
  • This implementation is performed when it is also desired to perform a temperature calibration of the measurement sensor.
  • This arrangement allows an angle calibration of the measuring sensor.
  • T a being a constant or varying as a function of time
  • n a number non-zero integer when a is variable as a function of time and zero when a is a constant
  • m a non-zero integer when ⁇ varies as a function of time and zero when ⁇ is a constant
  • p a non-zero integer
  • E the signal measuring the sensor
  • ijk the coefficients of the calibration law.
  • the subject of the invention is also a calibration installation of a sensor for measuring data representative of the speed of a flow of fluid, such as a hot-wire anemometer, said installation comprising a device for calibrating said sensor. measuring device and an air flow generator, said device comprising a measuring chamber housing a receiving support of the sensor to be calibrated, said measuring chamber comprising at least two openings able to form one, a fluid inlet, another, an output of said fluid, and means for connecting one of the openings to said fluid flow generator for forced circulation of said fluid flow inside the measuring chamber, the reception support of the sensor to calibrating being movably mounted inside the measuring chamber for dynamic acquisition of the signal delivered by the sensor to be calibrated, characterized in that the calibration device comprises means ns drive motors moving the receiving support of the sensor to be calibrated by means of which the receiving medium of the sensor to be calibrated is mounted to move inside the measuring chamber, said motor means being configured to drive said support receiving a portion of its trajectory at a speed greater than the flow velocity of the fluid circulation flow and in that
  • the means for determining data representative of the speed of movement of said receiving medium of the sensor to be calibrated inside the measuring chamber are means, such as an optical or magnetic sensor, for detecting the position. of the receiving support of the sensor to be calibrated.
  • the receiving medium of the sensor to be calibrated is mounted to move in a rectilinear trajectory, preferably in a reciprocating manner, inside the measuring chamber.
  • This trajectory of the receiving medium of the measurement sensor is preferably substantially parallel to the path followed by the flow of forced circulation of fluid inside the measuring chamber.
  • the device comprises a temperature sensor embedded on said receiving medium of the sensor to be calibrated for measuring the temperature of the air flow in the vicinity of the location on the receiving medium that can be occupied by the sensor of the sensor. measurement to be calibrated.
  • the receiving medium of the measurement sensor to be calibrated is equipped with means for coupling the sensor to the receiving medium of the sensor to be calibrated, said coupling means being rotatably or rotatably mounted on said receiving medium of the sensor to be calibrated.
  • coupling means being equipped with data determination means representative of their position adapted to be connected to data acquisition means.
  • FIG. 1 represents a schematic view of a calibration installation according to the invention
  • FIG. 2 is a detail view of Figure 1;
  • FIG. 3 represents a curve showing the variation in time expressed in seconds of the measurement signal corresponding to a voltage (E) expressed in volts of the measurement sensor;
  • FIG. 4 represents, in the form of two curves as a function of time expressed in seconds, firstly, the variation of the speed Vs of the reception medium expressed in m / s, secondly, the speed Va of the flux of forced circulation of air, this speed Va being maintained substantially constant over time;
  • FIG. 5 represents, in the form of curves, the variation of the speed (Vref) seen by the sensors expressed in m / s as a function of time.
  • the subject of the invention is a method, a calibration installation of a data measurement sensor representative of the speed of a fluid flow.
  • the calibration installation may be in accordance with that shown in Figure 1.
  • This installation comprises a calibration device of the measurement sensor 1 and a generator 12 of fluid flow, in this case a generator 12 of air flow.
  • the measurement sensor 1 to be calibrated is, for example, a hot-wire anemometer.
  • the air flow generator 12 is, for example, a fan.
  • the airflow generator 12 is of the blow-molding type and in that the installation comprises means 13 for heating and / or cooling the fluid flow F produced by the flow generator 12. for varying the temperature of said fluid flow F.
  • the calibration device comprises, meanwhile, a measuring chamber 3 housing a support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated.
  • This measurement chamber 3 comprises at least two openings, represented at 4 and 5 in the figures, and able to form one, the fluid inlet 4, the other, the fluid outlet 5.
  • the measurement chamber 3 also comprises means for connecting one of the openings 4, 5 of said chamber to the fluid flow generator 12 for forced circulation F of fluid inside the measuring chamber 3.
  • the measuring chamber can be connected to the fluid flow generator removably or releasably.
  • the connection can be made by simply interlocking an opening of the measuring chamber on the fluid flow generator.
  • the fluid in particular the air leaving the measurement chamber 3, is reinjected into the measurement chamber 3 via the fluid inlet opening 4 for circulation in a loop or in a closed circuit of the fluid to prevent a calorie dispersion in the atmosphere and reduce energy consumption when the fluid is heated.
  • This measurement chamber can be connected to the fluid flow generator 12 by its fluid inlet opening 4 when the fluid flow generator is an air blower inside the measuring chamber 3 or by its fluid outlet opening 5 when the fluid flow generator is an air suction fan of the measuring chamber 3.
  • the measuring chamber 3 here affects the shape of a tubular body provided at one of its ends with the fluid inlet opening 4 and at its opposite end of the fluid outlet opening 5.
  • the support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated is movably mounted inside the measurement chamber 3 for dynamic acquisition of the signal delivered by the sensor 1 to be calibrated.
  • Dynamic acquisition is understood to mean an acquisition of the signal delivered by the measurement sensor 1 while the latter is in motion as opposed to a static acquisition, as is the case in the state of the art.
  • the support 6 for receiving the sensor to be calibrated is mounted to move in a rectilinear trajectory, preferably in a reciprocating manner, inside the measuring chamber 3.
  • This trajectory is substantially parallel to the trajectory followed by the flow of forced circulation of fluid.
  • the device comprises means 8 drive motors moving the support 6 receiving the sensor 1 to calibrate by means of which the support 6 for receiving the sensor to be calibrated is mounted to move inside the measuring chamber 3.
  • the motor means 8 are formed by a linear motor axis.
  • a linear motor is an electric motor laid flat so that instead of producing a torque, it produces a linear force along its length with the aid of an electromagnetic field of displacement.
  • the linear motor requires fewer adaptations than conventional approaches where linear motion is achieved by coupling a rotary motor to a ball screw or rack. There are fewer moving parts and therefore less inertia and games. Accordingly, the linear motor is suitable for the present calibration device for which speed and accuracy are important.
  • the motor is equipped with a control means for varying at will the drive speed of the receiving medium of the sensor 1.
  • This receiving support 6 thus forms the equivalent of a carriage which moves along guide means 14 with the aid of said motor drive means.
  • the device further comprises means 7 for determining data representative of the speed of movement of the support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated inside the measuring chamber 3, these means 7 being able to be connected to means 1 1 of acquisition of said data.
  • the means for determining data representative of the speed of movement of the support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated inside the measurement chamber 3 are means for detecting the position of the support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated.
  • a linear encoder 7 consisting of a magnetic or optical ruler of high precision, arranged parallel to the path followed by said support 6 receiving the sensor during its movement back and forth, and a magnetic reading head or optical embedded on the support 6 for receiving the sensor to be calibrated.
  • the device comprises a temperature sensor 10 embedded on said support 6 for receiving the sensor to be calibrated for measuring the temperature of the air flow in the vicinity of the location on the receiving support 6 which can be occupied by the measuring sensor 1 to be calibrated.
  • the support 6 for receiving the measurement sensor 1 to be calibrated is equipped with means 9 for coupling the sensor 1 to the support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated, said coupling means 9 being rotatably or rotatably mounted on said support 6 for receiving the sensor to be calibrated, these coupling means 9 being equipped with means for determining data representative of their position that can be connected to means 1 for data acquisition.
  • These coupling means may, for example, be formed of a plate rotatably mounted on the support around a so-called vertical axis orthogonal to the axis of movement back and forth of the support 6 receiving.
  • An on-board position sensor on the receiving support 6 detects the angular position taken by said platen to determine the angle ⁇ .
  • the sensor may also be movably mounted on the receiving support 6 at an angle detected by a suitable position sensor.
  • the sensor may be rotatably mounted about a horizontal axis orthogonal to the axis of movement back and forth of the support 6 receiving.
  • the installation also comprises data acquisition and processing means 1 1 to which the measurement sensor 1 and the data determination means 7 representative of the speed of displacement of said support 6 for receiving the measurement sensor 1 to be calibrated. are suitable for connection.
  • These data acquisition and processing means 1 1 able to receive the input data delivered on the one hand by the measurement sensor 1 to be calibrated, on the other hand, by the means 7 for determining data representative of the displacement said support 6 for receiving the sensor to be calibrated comprises means for processing said data configured to determine, from the signal delivered by the means 7 for determining data representative of the speed of movement of said support 6 for receiving the sensor to be calibrated, the speed of movement of the support 6 for receiving the sensor 1 to be calibrated inside the measuring chamber 3 as a function of time and, from the signal delivered by the measurement sensor 1 to be calibrated, the speed of the air flow generated by the generator 12 of fluid flow.
  • the acquisition and processing means are common to the measurement sensor 1 and the means 7 for determining the position of the receiving medium 6.
  • These data acquisition and processing means generally comprise an electronic processing unit and / or computer that can be formed by a microprocessor or an electronic card.
  • these acquisition and processing means are capable of performing an operation, such as the reception of input data supplied by the measurement sensor 1 or the position detection means of the receiving medium 6, it means that the means comprise instructions, preferably computer, to carry out said operations.
  • the means comprise instructions, preferably computer, to carry out said operations.
  • the measurement sensor 1 to be tested is introduced into the measurement chamber 3 by positioning said measurement sensor 1 on the support 6 for reception.
  • the measurement sensor 1 is connected to acquisition and processing means 2 generally disposed outside the measuring chamber 3 for acquiring the measurement signal of said sensor, generally continuously and in real time.
  • acquisition and processing means 2 generally disposed outside the measuring chamber 3 for acquiring the measurement signal of said sensor, generally continuously and in real time.
  • the flow velocity of the fluid flow inside the measuring chamber 3 is generally constant and is, for example, set at about 1.5 m / s since the interest of the device and the installation is notably to provide accurate measurements at such low speeds.
  • the advantage of the invention is to be able to vary this flow rate without generating additional error.
  • the means 7 for detecting the position of the support 6 for receiving the measurement sensor 1, as well as the on-board temperature sensor 10 on the said receiving support 6, are connected to the acquisition and control means 11. data processing common to the means 2 for acquiring and processing data delivered by the measurement sensor. Then, the support 6 for receiving the measurement sensor 1 is moved inside the measuring chamber 3 by means of the drive motor means of said support.
  • This acquisition is performed for example for about twenty seconds. In one round-trip the entire calibration range is traveled twice.
  • treatment can begin. From at least a portion of the data representative of the displacement effected by said receiving medium 6 corresponding to receiving position data of the receiving medium 6 acquired over time, calculating the speed of movement of the receiving medium 6 according to time, as shown in Figure 4.
  • the flow rate F of the forced circulation of fluid generated by the generator 12 of fluid inside the measuring chamber 3 is calculated.
  • Vref Va + Vs.
  • the coefficients of the calibration law are determined from the speed Vref seen by the measurement sensor and the measurement sensor signal.
  • T a being a constant or varying as a function of time
  • n a non-zero integer when a is variable as a function of time and zero when a is a constant
  • m a non-zero integer when ⁇ varies as a function of time and zero when ⁇ is a constant
  • p a non-zero integer
  • E the sensor measurement signal
  • ijk the coefficients of the calibration law.
  • n, m and p are equal and equal to 4.
  • the senor being in the form of an elongated body, by angle of incidence a, is meant the angle formed by the forced flow of fluid flow with the longitudinal axis of the sensor in a vertical plane, and by skid angle ⁇ , the angle formed by the fluid flow with the longitudinal axis of the sensor in a horizontal plane.
  • the body of the sensor extending in a horizontal plane parallel to the guide rail, it is possible to vary the angle a by rotation of the sensor body about a horizontal axis and the angle ⁇ by rotation of the sensor body around a vertical axis.
  • This type of calibration makes it possible to acquire more than ten thousand triplets of calibration values, speed / voltage / temperature in about a minute.
  • the device is equipped with means for coupling the support 6 to the sensor with the possibility of driving the sensor in rotation with respect to the support 6, the sensor is angularly displaced from -40 ° to + 40 ° for example with respect to general direction of the fluid flow in steps of 5 ° for twenty seconds and one acquires the voltage, temperature, and position signals of the sensor 1 measurement.
  • the calibration method as described above, thus makes it possible to obtain accurate calibration at particularly low fluid flow rates.

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Abstract

Procédé d'étalonnage d'un capteur (1) de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide raccordable à des moyens (2) d'acquisition du signal de mesure dudit capteur (1), ledit procédé comprenant une étape d'introduction dudit capteur (1) de mesure à tester dans une chambre (3) de mesure logeant un support (6) de réception du capteur (1) à étalonner, une étape de génération, à l'intérieur de la chambre (3) de mesure, d'un flux (F) de circulation forcée de fluide à l'aide d'un générateur (12) de flux de fluide raccordable à ladite chambre (3) de mesure, caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une étape de déplacement du support (6) de réception du capteur (1) de mesure dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) au cours de laquelle on acquiert dans le temps, sur au moins une partie du déplacement du support (6) de réception, en parallèle du signal du capteur (1) de mesure à étalonner, des données représentatives de la vitesse du déplacement opéré par ledit support (6) de réception.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION D'ETALONNAGE D'UN CAPTEUR DE MESURE DE DONNEES REPRESENTATIVES DE LA VITESSE
D'ECOULEMENT D'UN FLUX DE FLUIDE La présente invention concerne un procédé et une installation d'étalonnage d'un capteur de mesure de données représentatives de la vitesse d'écoulement d'un flux de fluide, tel qu'un anémomètre à fil chaud, raccordable à des moyens d'acquisition du signal de mesure dudit capteur de mesure. Elle concerne plus particulièrement l'étalonnage des anémomètres, en particulier des thermo-anémomètres à fil chaud ou film chaud pour la mesure dans l'air ou dans un liquide, ainsi que l'étalonnage des sondes de Pitot ou d'anémomètres à hélices. De tels capteurs de mesure sont capables de mesurer la vitesse d'écoulement du fluide et éventuellement, pour certains, la direction du fluide.
De nombreux processus et dispositifs industriels impliquent des fluides en mouvement dont il est nécessaire de mesurer la vitesse. Les systèmes de ventilation, de climatisation, les réseaux d'air ou de liquide sont quelques exemples mettant en œuvre des écoulements à une vitesse souvent faible.
Dans le domaine de l'environnement et des énergies éoliennes, la connaissance de la vitesse du vent est un paramètre important pour le contrôle de la turbine.
Enfin, dans le domaine général de la mécanique des fluides industriels ou de laboratoires, la mesure de vitesse de l'écoulement en différents points de l'espace et à différents instants apporte une connaissance précieuse pour l'ingénieur et le chercheur. En conséquence, différentes techniques de mesure de la vitesse d'un fluide ont été mises au point. Pour la mesure de la vitesse de l'air, la thermo- anémométrie est souvent utilisée. Cette technique consiste à chauffer un élément de résistance électrique dépendante de la température à une température élevée, à placer l'élément chauffé dans l'écoulement et à mesurer le taux d'énergie arraché par le fluide à l'élément.
Les modèles relient notamment le taux d'énergie retiré à l'élément chauffé à la vitesse du fluide ainsi qu'à d'autres paramètres comme la température de fluide. Quel que soit le modèle utilisé, une phase d'étalonnage est nécessaire pour déterminer la valeur des constantes impliquées dans lesdits modèles.
Aujourd'hui deux techniques d'étalonnage dominent. La première technique d'étalonnage consiste à placer le capteur de mesure statique dans un écoulement maîtrisé obtenu à l'aide d'une soufflerie. La vitesse du flux de circulation forcée de fluide produit par ladite soufflerie varie dans le temps, l'acquisition du signal du capteur s'opérant lorsque la vitesse sélectionnée est constante. La vitesse du fluide est déterminée par un tube de Pitot basé sur le principe d'une mesure de pression différentielle. La précision d'un tel tube de Pitot est faible aux basses vitesses, limitant cette approche à des vitesses supérieures à 3 m/s. En outre, le problème de l'influence de la température du fluide, particulièrement importante aux basses vitesses, n'est pas résolu. En effet, on s'affranchit généralement de l'étalonnage en température car cela prend trop de temps. Il en résulte des résultats erronés en particulier à faible vitesse.
La deuxième technique d'étalonnage consiste à entraîner en déplacement le capteur de mesure à étalonner dans un fluide au repos. La limite de cette approche est son imprécision : le capteur ne peut pas acquérir beaucoup de points de mesure car il se trouve rapidement perturbé par son propre sillage aérodynamique. De plus, à basse vitesse de déplacement du capteur, le fluide ambiant doit être le moins perturbé possible, ce qui est délicat à réaliser. Enfin, cette approche peut être difficilement combinée avec un étalonnage en température qui est pourtant indispensable pour obtenir une mesure précise à basse vitesse.
Une troisième technique d'étalonnage est décrite dans le brevet JP-58223761 . Cette technique consiste à déplacer le capteur dans un flux d'air. Toutefois, la vitesse du flux d'air généré nécessite d'être mesurée par des moyens appropriés, ce qui est source d'erreur sauf à maintenir ladite vitesse à une valeur constante.
Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé et une installation d'étalonnage dont les conceptions permettent un étalonnage en un temps court et de manière précise d'un capteur de mesure de données représentatives de la vitesse d'écoulement d'un flux de fluide pour une gamme de vitesses du flux de fluide pouvant varier à l'intérieur d'une large plage en s'affranchissant de moyens de mesure du flux de circulation forcée de fluide. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé, un dispositif et une installation d'étalonnage dont les conceptions permettent également un étalonnage en température du flux de fluide et en position angulaire du capteur de mesure. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'étalonnage d'un capteur de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide, tel qu'un anémomètre à fil chaud, raccordable à des moyens d'acquisition du signal de mesure dudit capteur, ledit procédé comprenant une étape d'introduction dudit capteur de mesure à tester dans une chambre de mesure logeant un support de réception du capteur à étalonner et comprenant au moins deux ouvertures aptes à former l'une, une entrée de fluide, l'autre, une sortie dudit fluide, une étape de génération, à l'intérieur de la chambre de mesure, d'un flux de circulation forcée de fluide à l'aide d'un générateur de flux de fluide raccordable à l'une des ouvertures de ladite chambre de mesure, une étape de déplacement, de préférence en va-et-vient suivant une trajectoire linéaire, du support de réception du capteur de mesure dans la chambre de mesure soumise audit flux de circulation forcée de fluide,
caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de déplacement du support de réception du capteur de mesure dans la chambre de mesure soumise au flux de circulation forcée de fluide, on déplace ledit capteur, sur une partie de sa trajectoire, à une vitesse supérieure à la vitesse d'écoulement du flux de circulation forcée de fluide, et on acquiert dans le temps, sur au moins une partie du déplacement du support de réception, en parallèle du signal du capteur de mesure à étalonner, des données représentatives de la vitesse du déplacement opéré par ledit support de réception au cours de ladite étape et en ce que le procédé comprend en outre une étape de traitement des données au moins pour déterminer à partir du signal délivré par le capteur de mesure à étalonner la vitesse du flux d'air généré par le générateur du flux de fluide.
On acquiert donc le signal de mesure du capteur de mesure en dynamique, c'est-à-dire pendant le déplacement de ce dernier.
Le capteur de mesure est sensible à la vitesse différentielle entre la vitesse de déplacement du support de réception du capteur et la vitesse du flux de circulation forcée de fluide, ce qui permet d'atteindre une très faible vitesse d'étalonnage lorsque le capteur se déplace dans le sens du flux de circulation forcée de fluide, et à une vitesse très proche de celle du flux de fluide.
Au cours de l'étape de déplacement du support de réception du capteur dans la chambre de mesure soumise au flux de circulation forcée de fluide, on déplace ledit capteur sur au moins une partie de sa trajectoire à une vitesse supérieure à la vitesse d'écoulement du flux de circulation forcée de fluide. Il en résulte ainsi la possibilité de déterminer la vitesse d'écoulement du flux de circulation forcée de fluide sans avoir besoin d'appareil de mesure supplémentaire. De préférence, au cours de l'étape de déplacement, de préférence en va-et- vient suivant une trajectoire linéaire, du support de réception du capteur dans la chambre de mesure soumise audit flux de circulation forcée de fluide, on acquiert la température du flux de circulation forcée de fluide à proximité de l'emplacement de réception du capteur de mesure à étalonner sur le support de réception.
Généralement, au cours de l'étape de déplacement du support de réception du capteur de mesure dans la chambre de mesure soumise audit flux de circulation forcée de fluide, on déplace le support de réception suivant une trajectoire rectiligne, de préférence en va-et-vient, ladite trajectoire étant, de préférence, sensiblement parallèle à la trajectoire suivie par le flux de circulation forcée de fluide à l'intérieur de la chambre de mesure et on acquiert, à titre de données représentatives de la vitesse du déplacement opéré par ledit support de réception, des données de position du support de réception, et, à titre de signal du capteur de mesure à étalonner, la tension délivrée par ledit capteur de mesure.
Comme les trajectoires du support de réception et du flux de circulation forcée du fluide sont sensiblement parallèles, il en résulte une simplification du traitement des données en vue du calcul de la vitesse vue par les capteurs.
De préférence, au cours de l'étape de déplacement, de préférence en va-et- vient suivant une trajectoire linéaire, du support de réception du capteur dans la chambre de mesure soumise audit flux de circulation forcée de fluide, on fait varier la température du flux de circulation forcée de fluide. Cette mise en œuvre est opérée lorsque l'on souhaite également procéder à un étalonnage en température du capteur de mesure.
Dans un mode de mise en œuvre particulier du procédé, au cours de l'étape de déplacement du support de réception du capteur de mesure dans la chambre de mesure soumise audit flux de circulation forcée de fluide, on déplace en va- et-vient suivant une trajectoire linéaire ledit support de réception du capteur de mesure dans la chambre de mesure et on déplace angulairement le capteur de mesure sur le support de réception du capteur de mesure.
Cette disposition permet un étalonnage en angle du capteur de mesure.
De préférence, ledit procédé comprend une étape de traitement des données, au cours de laquelle on détermine à partir au moins d'une partie des données représentatives de la vitesse du support de réception, du signal de mesure du capteur de mesure à étalonner et de la vitesse calculée du flux de circulation forcée de fluide acquises en fonction du temps, les coefficients de la loi d'étalonnage E2( /G?
Figure imgf000008_0001
ai)kaifrVrefk(t) dans laquelle Vref représente la i= 0 j= 0k= 0
somme vectorielle de la vitesse du support de réception et de la vitesse du flux de circulation forcée de fluide, a l'angle d'incidence formé par le flux de circulation forcée de fluide avec le capteur, β l'angle de dérapage formé par le flux de circulation forcée de fluide avec le capteur, G qui représente la différence entre Tf la température du capteur et Ta la température du flux de circulation forcée de fluide, Ta étant une constante ou variant en fonction du temps, n un nombre entier non nul lorsque a est variable en fonction du temps et nul lorsque a est une constante, m un nombre entier non nul lorsque β varie en fonction du temps et nul lorsque β est une constante, p un nombre entier non nul, E le signal de mesure du capteur, et aijk les coefficients de la loi d'étalonnage. L'invention a encore pour objet une installation d'étalonnage d'un capteur de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide, tel qu'un anémomètre à fil chaud, ladite installation comportant un dispositif d'étalonnage dudit capteur de mesure et un générateur de flux d'air, ledit dispositif comportant une chambre de mesure logeant un support de réception du capteur à étalonner, cette chambre de mesure comprenant au moins deux ouvertures aptes à former l'une, une entrée de fluide, l'autre, une sortie dudit fluide, et des moyens de raccordement de l'une des ouvertures audit générateur de flux de fluide pour une circulation forcée dudit flux de fluide à l'intérieur de la chambre de mesure, le support de réception du capteur à étalonner étant monté mobile à l'intérieur de la chambre de mesure pour une acquisition en dynamique du signal délivré par le capteur à étalonner, caractérisée en ce que le dispositif d'étalonnage comporte des moyens moteurs d'entraînement en déplacement du support de réception du capteur à étalonner par l'intermédiaire desquels le support de réception du capteur à étalonner est monté mobile à l'intérieur de la chambre de mesure, lesdites moyens moteurs étant configurés pour entraîner ledit support de réception sur une partie de sa trajectoire à une vitesse supérieure à la vitesse d'écoulement du flux de circulation de fluide et en ce que l'installation comporte en outre des moyens de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support de réception du capteur à étalonner à l'intérieur de ladite chambre de mesure, et des moyens d'acquisition et de traitement de données auxquels le capteur de mesure et les moyens de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support de réception du capteur de mesure à étalonner sont aptes à être raccordés, ces moyens d'acquisition et de traitement de données aptes à recevoir les données d'entrée délivrées d'une part, par le capteur de mesure à étalonner, d'autre part, par les moyens de détermination de données représentatives de la vitesse du déplacement dudit support de réception du capteur à étalonner comportant des moyens de traitement desdites données configurés pour déterminer, à partir du signal délivré par les moyens de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support de réception du capteur à étalonner, la vitesse de déplacement du support de réception du capteur à étalonner à l'intérieur de la chambre de mesure en fonction du temps et à partir du signal délivré par le capteur de mesure à étalonner la vitesse du flux d'air généré par le générateur de flux de fluide
De préférence, les moyens de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support de réception du capteur à étalonner à l'intérieur de la chambre de mesure sont des moyens, tels qu'un capteur optique ou magnétique, de détection de la position du support de réception du capteur à étalonner.
De préférence, le support de réception du capteur à étalonner est monté mobile suivant une trajectoire rectiligne, de préférence en va-et-vient, à l'intérieur de la chambre de mesure.
Cette trajectoire du support de réception du capteur de mesure est, de préférence, sensiblement parallèle à la trajectoire suivie par le flux de circulation forcée de fluide à l'intérieur de la chambre de mesure.
De préférence, le dispositif comporte un capteur de température embarqué sur ledit support de réception du capteur à étalonner pour la mesure de la température du flux d'air au voisinage de l'emplacement sur le support de réception apte à être occupé par le capteur de mesure à étalonner.
Le support de réception du capteur de mesure à étalonner est équipé de moyens de couplage du capteur au support de réception du capteur à étalonner, lesdits moyens de couplage étant montés de manière orientable ou à rotation sur ledit support de réception du capteur à étalonner, ces moyens de couplage étant équipés de moyens de détermination de données représentatives de leur position aptes à être raccordés à des moyens d'acquisition de données.
De telles dispositions permettent un étalonnage en température et en angle du capteur de mesure.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente une vue schématique d'une installation d'étalonnage conforme à l'invention ;
La figure 2 représente une vue de détail de la figure 1 ; La figure 3 représente une courbe présentant l'évolution dans le temps exprimée en secondes du signal de mesure correspondant à une tension (E) exprimée en volt du capteur de mesure ;
La figure 4 représente, sous forme de deux courbes en fonction du temps exprimées en secondes, d'une part, la variation de la vitesse Vs du support de réception exprimée en m/s, d'autre part, la vitesse Va du flux de circulation forcée d'air, cette vitesse Va étant maintenue sensiblement constante au cours du temps ; La figure 5 représente, sous forme de courbes, la variation de la vitesse (Vref) vue par les capteurs exprimée en m/s en fonction du temps.
Comme mentionné ci-dessus, l'invention a pour objet un procédé, une installation d'étalonnage d'un capteur de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide. L'installation d'étalonnage peut être conforme à celle représentée à la figure 1 . Cette installation comporte un dispositif d'étalonnage du capteur 1 de mesure et un générateur 12 de flux de fluide, en l'occurrence un générateur 12 de flux d'air. Le capteur 1 de mesure à étalonner est, par exemple, un anémomètre à fil chaud.
On supposera que ledit anémomètre est chauffé à une température constante pendant toute la phase d'étalonnage. Le générateur 12 de flux d'air est, par exemple, un ventilateur. Dans l'exemple représenté, le générateur 12 de flux d'air est du type par soufflage et en ce que l'installation comporte des moyens 13 de chauffage et/ou de refroidissement du flux F de fluide produit par le générateur 12 de flux d'air pour faire varier la température dudit flux F de fluide.
Le dispositif d'étalonnage comporte, quant à lui, une chambre 3 de mesure logeant un support 6 de réception du capteur 1 à étalonner. Cette chambre 3 de mesure comprend au moins deux ouvertures, représentées en 4 et 5 aux figures, et aptes à former l'une, l'entrée 4 de fluide, l'autre, la sortie 5 de fluide. La chambre 3 de mesure comporte encore des moyens de raccordement de l'une des ouvertures 4, 5 de ladite chambre au générateur 12 de flux de fluide pour une circulation forcée F de fluide à l'intérieur de la chambre 3 de mesure.
La chambre de mesure peut être raccordée au générateur de flux de fluide de manière démontable ou indémontable. Le raccordement peut s'opérer par simple emboîtement d'une ouverture de la chambre de mesure sur le générateur de flux de fluide.
De préférence, le fluide, en particulier l'air sortant de la chambre 3 de mesure, est réinjecté dans la chambre 3 de mesure par l'ouverture 4 d'entrée de fluide en vue d'une circulation en boucle ou en circuit fermé du fluide pour éviter une dispersion de calories dans l'atmosphère et réduire la consommation d'énergie lorsque le fluide est chauffé.
Cette chambre de mesure peut être raccordée au générateur 12 de flux de fluide par son ouverture 4 d'entrée de fluide lorsque le générateur de flux de fluide est un ventilateur de soufflage d'air à l'intérieur de la chambre 3 de mesure ou par son ouverture 5 de sortie de fluide lorsque le générateur de flux de fluide est un ventilateur d'aspiration de l'air de la chambre 3 de mesure. La chambre 3 de mesure affecte ici la forme d'un corps tubulaire muni à l'une de ses extrémités de l'ouverture 4 d'entrée de fluide et à son extrémité opposée de l'ouverture 5 de sortie de fluide.
Le support 6 de réception du capteur 1 à étalonner est monté mobile à l'intérieur de la chambre 3 de mesure pour une acquisition en dynamique du signal délivré par le capteur 1 à étalonner.
Par acquisition en dynamique, on entend une acquisition du signal délivré par le capteur 1 de mesure alors que ce dernier est en mouvement par opposition à une acquisition en statique comme c'est le cas dans l'état de la technique.
Dans les exemples représentés, le support 6 de réception du capteur à étalonner est monté mobile suivant une trajectoire rectiligne, de préférence en va-et-vient, à l'intérieur de la chambre 3 de mesure.
Cette trajectoire est sensiblement parallèle à la trajectoire suivie par le flux de circulation forcée de fluide.
Pour un tel montage, le dispositif comporte des moyens 8 moteurs d'entraînement en déplacement du support 6 de réception du capteur 1 à étalonner par l'intermédiaire desquels le support 6 de réception du capteur à étalonner est monté mobile à l'intérieur de la chambre 3 de mesure.
Dans l'exemple représenté à la figure 2, les moyens 8 moteurs sont formés par un axe à moteur linéaire. Un tel moteur linéaire est un moteur électrique mis à plat de sorte qu'au lieu de produire un couple, il produit une force linéaire sur sa longueur à l'aide d'un champ électromagnétique de déplacement. Le moteur linéaire nécessite moins d'adaptations que les approches classiques où le mouvement linéaire est obtenu en couplant un moteur rotatif à une vis à bille ou à une crémaillère. Il y a donc moins de pièces en mouvement et donc moins d'inertie et de jeux. En conséquence, le moteur linéaire est adapté pour le présent dispositif d'étalonnage pour lequel la vitesse et la précision sont importantes. Le moteur est équipé d'un moyen de pilotage pour faire varier à volonté la vitesse d'entraînement du support de réception du capteur 1 de mesure.
Ce support 6 de réception forme ainsi l'équivalent d'un chariot qui se déplace le long de moyens de guidage 14 à l'aide desdits moyens d'entraînement moteur.
Le dispositif comporte encore des moyens 7 de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement du support 6 de réception du capteur 1 à étalonner à l'intérieur de la chambre 3 de mesure, ces moyens 7 étant aptes à être raccordés à des moyens 1 1 d'acquisition desdites données.
Les moyens de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement du support 6 de réception du capteur 1 à étalonner à l'intérieur de la chambre 3 de mesure sont des moyens de détection de la position du support 6 de réception du capteur 1 à étalonner formés ici par un codeur linéaire 7 constitué d'une règle magnétique ou optique de haute précision, disposée parallèle à la trajectoire suivie par ledit support 6 de réception du capteur au cours de son déplacement en va-et-vient, et d'une tête de lecture magnétique ou optique embarquée sur le support 6 de réception du capteur à étalonner. Généralement, le dispositif comporte un capteur 10 de température embarqué sur ledit support 6 de réception du capteur à étalonner pour la mesure de la température du flux d'air au voisinage de l'emplacement sur le support 6 de réception apte à être occupé par le capteur 1 de mesure à étalonner. Eventuellement, le support 6 de réception du capteur 1 de mesure à étalonner est équipé de moyens 9 de couplage du capteur 1 au support 6 de réception du capteur 1 à étalonner, lesdits moyens 9 de couplage étant montés de manière orientable ou à rotation sur ledit support 6 de réception du capteur à étalonner, ces moyens 9 de couplage étant équipés de moyens de détermination de données représentatives de leur position aptes à être raccordés à des moyens 1 d'acquisition de données.
Ces moyens de couplage peuvent, par exemple, être formés d'une platine montée à rotation sur le support autour d'un axe dit vertical orthogonal à l'axe de déplacement en va-et-vient du support 6 de réception. Un capteur de position embarqué sur le support 6 de réception détecte la position angulaire prise par ladite platine pour déterminer l'angle β. Le capteur peut être également monté mobile sur le support 6 de réception suivant un angle détecté par un capteur de position approprié. A cet effet, le capteur peut être monté à rotation autour d'un axe dit horizontal orthogonal à l'axe de déplacement en va- et-vient du support 6 de réception.
L'installation comporte encore des moyens 1 1 d'acquisition et de traitement de données à laquelle le capteur 1 de mesure et les moyens 7 de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support 6 de réception du capteur 1 de mesure à étalonner sont aptes à être raccordés. Ces moyens 1 1 d'acquisition et de traitement de données aptes à recevoir les données d'entrée délivrées d'une part, par le capteur 1 de mesure à étalonner, d'autre part, par les moyens 7 de détermination de données représentatives du déplacement dudit support 6 de réception du capteur à étalonner comportent des moyens de traitement desdites données configurés pour déterminer, à partir du signal délivré par les moyens 7 de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support 6 de réception du capteur à étalonner, la vitesse de déplacement du support 6 de réception du capteur 1 à étalonner à l'intérieur de la chambre 3 de mesure en fonction du temps et, à partir du signal délivré par le capteur 1 de mesure à étalonner, la vitesse du flux d'air généré par le générateur 12 de flux de fluide.
Dans ce mode de réalisation, les moyens d'acquisition et de traitement sont communs au capteur 1 de mesure et aux moyens 7 de détermination de la position du support 6 de réception.
Bien évidemment, une solution dans laquelle les moyens d'acquisition et de traitement du signal délivré par le capteur 1 de mesure sont distincts des moyens d'acquisition des signaux des données délivrées par les moyens 7 de détermination de la position du support 6 de réception aurait également pu être envisagée, bien que ce ne soit pas la solution préférée.
Ces moyens d'acquisition et de traitement de données comprennent généralement une unité de traitement électronique et/ou informatique qui peut être formée par un microprocesseur ou une carte électronique.
Lorsqu'il est précisé que ces moyens d'acquisition et de traitement sont aptes à réaliser une opération, telle que la réception de données d'entrée fournies par le capteur 1 de mesure ou les moyens de détection de position du support 6 de réception, cela signifie que les moyens comprennent des instructions, de préférence informatiques, permettant de réaliser lesdites opérations. Pour l'étalonnage du capteur 1 de mesure on procède comme suit :
On introduit le capteur 1 de mesure à tester dans la chambre 3 de mesure en positionnant ledit capteur 1 de mesure sur le support 6 de réception. On raccorde le capteur 1 de mesure à des moyens 2 d'acquisition et de traitement généralement disposés à l'extérieur de la chambre 3 de mesure pour acquérir le signal de mesure dudit capteur, généralement en continu et en temps réel. On génère à l'intérieur de la chambre 3 de mesure un flux F de circulation forcée de fluide à l'aide du générateur 12 de fluide.
La vitesse d'écoulement du flux de fluide à l'intérieur de la chambre 3 de mesure est généralement constante et est, par exemple, réglée à environ 1 ,5 m/s puisque l'intérêt du dispositif et de l'installation est notamment de fournir des mesures précises à de telles faibles vitesses. Toutefois, l'intérêt de l'invention est de pouvoir faire varier cette vitesse d'écoulement sans générer d'erreur supplémentaire.
On raccorde, si nécessaire, les moyens 7 de détection de la position du support 6 de réception du capteur 1 de mesure, de même que le capteur 10 de température embarqué sur ledit support 6 de réception, aux moyens 1 1 d'acquisition et de traitement de données communs aux moyens 2 d'acquisition et de traitement de données délivrées par le capteur de mesure. Puis, on déplace le support 6 de réception du capteur 1 de mesure à l'intérieur de la chambre 3 de mesure à l'aide des moyens moteurs d'entraînement dudit support.
Au cours de ce déplacement, par exemple en va-et-vient à l'intérieur d'une plage de 0-3,5 m/s, on acquiert, en parallèle, la tension délivrée par le capteur 1 de mesure et correspondant à la figure 3, la température du flux de circulation forcée du fluide en fonction du temps, cette température étant sensiblement constante, et les données de position du support 6 de réception.
Cette acquisition est opérée par exemple pendant une vingtaine de secondes. En un aller-retour l'ensemble de la gamme d'étalonnage est parcourue deux fois.
Une fois l'acquisition opérée, le traitement peut débuter. On calcule à partir d'au moins une partie des données représentatives du déplacement opéré par ledit support 6 de réception correspondant à des données de position du support 6 de réception acquises au cours du temps, la vitesse de déplacement du support 6 de réception en fonction du temps, comme l'illustre la figure 4.
On calcule, à partir du signal délivré par le capteur 1 de mesure, la vitesse du flux F de circulation forcée de fluide générée par le générateur 12 de fluide à l'intérieur de la chambre 3 de mesure.
Pour ce faire, on détermine le moment t0 où le signal du capteur 1 de mesure passe par un minimum comme l'illustre la figure 3. En effet, comme la vitesse maximale de déplacement du capteur est plus grande que la vitesse du flux de fluide, le signal du capteur à étalonner passe par un minimum lorsque le support 6 de réception du capteur passe au-dessus ou en-dessous de la vitesse du flux de fluide correspondant à un changement du signe du vent vu par l'élément chauffé du capteur. Au moment où le capteur observe ce minimum, la vitesse Vs de déplacement du support 6 de réception est égale à la vitesse Va du flux F de fluide.
En d'autres termes, E(t0) = minimum E(t) avec E(t) correspondant au signal du capteur 1 de mesure. A cet instant t0, Va = Vs. Comme on connaît Vs, on détermine Va. On s'affranchit ainsi d'un dispositif de mesure spécifique pour la mesure de Va. On détermine, en fonction du temps, la vitesse appelée Vref, dite vitesse vue par le capteur, et égale à la somme vectorielle de Vs et Va, c'est-à-dire Vs + —►
Va, étant rappelé que Vs correspond à la vitesse de déplacement du support de réception en fonction du temps, et Va à la vitesse mesurée ou calculée du flux de fluide généré par le générateur de fluide à l'intérieur de la chambre de mesure en fonction du temps. Ainsi, pour un déplacement du support de réception du capteur dans le sens du flux de fluide, Vref = Va - Vs et pour un déplacement du support de réception du capteur dans le sens opposé au flux de fluide, Vref = Va + Vs. On obtient une courbe conforme à la figure 5.
On détermine à partir de la vitesse Vref vue par le capteur de mesure et du signal de capteur de mesure, les coefficients de la loi d'étalonnage
E2( /G?
Figure imgf000019_0001
aijkaifi3Vrefk t) dans laquelle Vref représente la somme i= 0 j= 0k= 0
vectorielle de la vitesse du support de réception et de la vitesse du flux de circulation forcée de fluide, a l'angle d'incidence formé par le flux de circulation forcée de fluide avec le capteur, β l'angle de dérapage formé par le flux de circulation forcée de fluide avec le capteur, G qui représente la différence entre Tf la température du capteur et Ta la température du flux de fluide, Ta étant une constante ou variant en fonction du temps, n un nombre entier non nul lorsque a est variable en fonction du temps et nul lorsque a est une constante, m un nombre entier non nul lorsque β varie en fonction du temps et nul lorsque β est une constante, p un nombre entier non nul, E le signal de mesure du capteur, et aijk les coefficients de la loi d'étalonnage. Généralement, lorsque a et β varient, de préférence, n, m et p sont égaux et de valeur égale à 4.
Il doit être noté que le capteur se présentant sous forme d'un corps allongé, par angle d'incidence a, on entend l'angle formé par le flux de circulation forcée de fluide avec l'axe longitudinal du capteur dans un plan vertical, et par angle de dérapage β, l'angle formé par le flux de fluide avec l'axe longitudinal du capteur dans un plan horizontal.
Dans les exemples représentés, le corps du capteur s'étendant dans un plan horizontal parallèle au rail de guidage, on peut faire varier l'angle a par rotation du corps de capteur autour d'un axe horizontal et l'angle β par rotation du corps de capteur autour d'un axe vertical.
Si on pratique un étalonnage en température, une dizaine d'aller-retour sont effectués pendant que la température du flux d'air varie progressivement par exemple de la température la plus haute à la température la plus basse.
Ce type d'étalonnage permet d'acquérir plus de dix mille triplets de valeurs d'étalonnage, vitesse/tension/température en environ une minute.
Si le dispositif est équipé de moyens de couplage du support 6 de réception au capteur avec possibilité d'entraînement en rotation du capteur par rapport au support 6, on déplace angulairement le capteur de -40° à +40° par exemple par rapport à la direction générale du flux de fluide par pas de 5° pendant une vingtaine de secondes et on acquiert les signaux de tension, de température, et de position du capteur 1 de mesure.
Le procédé d'étalonnage, tel que décrit ci-dessus, permet ainsi d'obtenir un étalonnage précis à des vitesses de flux de fluide particulièrement faibles.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'étalonnage d'un capteur (1 ) de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide, tel qu'un anémomètre à fil chaud, raccordable à des moyens (2) d'acquisition du signal de mesure dudit capteur (1 ), ledit procédé comprenant une étape d'introduction dudit capteur (1 ) de mesure à tester dans une chambre (3) de mesure logeant un support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner et comprenant au moins deux ouvertures (4, 5) aptes à former l'une, une entrée (4) de fluide, l'autre, une sortie (5) dudit fluide, une étape de génération, à l'intérieur de la chambre (3) de mesure, d'un flux (F) de circulation forcée de fluide à l'aide d'un générateur (12) de flux de fluide raccordable à l'une des ouvertures de ladite chambre (3) de mesure, une étape de déplacement, de préférence en va-et-vient suivant une trajectoire linéaire, du support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) de circulation forcée de fluide,
caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de déplacement du support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure dans la chambre (3) de mesure soumise au flux (F) de circulation forcée de fluide, on déplace ledit capteur (1 ), sur une partie de sa trajectoire, à une vitesse supérieure à la vitesse d'écoulement du flux de circulation forcée de fluide, et on acquiert dans le temps, sur au moins une partie du déplacement du support (6) de réception, en parallèle du signal du capteur (1 ) de mesure à étalonner, des données représentatives de la vitesse du déplacement opéré par ledit support (6) de réception au cours de ladite étape et en ce que le procédé comprend en outre une étape de traitement des données au moins pour déterminer à partir du signal délivré par le capteur (1 ) de mesure à étalonner la vitesse du flux (F) d'air généré par le générateur (2) du flux de fluide.
2. Procédé d'étalonnage selon la revendication 1 ,
caractérisé en ce que, au cours de l'étape de déplacement du support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) de circulation forcée de fluide, on déplace le support (6) de réception suivant une trajectoire rectiligne, de préférence en va-et-vient, ladite trajectoire étant, de préférence, sensiblement parallèle à la trajectoire suivie par le flux (F) de circulation forcée de fluide à l'intérieur de la chambre (3) de mesure et on acquiert, à titre de données représentatives de la vitesse du déplacement opéré par ledit support (6) de réception, des données de position du support de réception, et, à titre de signal du capteur (1 ) de mesure à étalonner, la tension délivrée par ledit capteur (1 ) de mesure.
3. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au cours de l'étape de déplacement, de préférence en va-et-vient suivant une trajectoire linéaire, du support (6) de réception du capteur (1 ) dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) de circulation forcée de fluide, on acquiert la température du flux de circulation forcée de fluide à proximité de l'emplacement de réception du capteur (1 ) de mesure à étalonner sur le support (6) de réception.
4. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de déplacement, de préférence en va- et-vient suivant une trajectoire linéaire, du support (6) de réception du capteur (1 ) dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) de circulation forcée de fluide, on fait varier la température du flux (F) de circulation forcée de fluide.
5. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de déplacement du support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure dans la chambre (3) de mesure soumise audit flux (F) de circulation forcée de fluide, on déplace en va-et-vient suivant une trajectoire linéaire ledit support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure dans la chambre (3) de mesure et on déplace angulairement le capteur (1 ) de mesure sur le support de réception du capteur (1 ) de mesure.
6. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape de traitement des données, au cours de laquelle on détermine à partir au moins d'une partie des données représentatives de la vitesse du support (6) de réception, du signal de mesure du capteur (1 ) de mesure à étalonner et de la vitesse calculée du flux (F) de circulation forcée de fluide acquises en fonction du temps, les coefficients de la loi d'étalonnage E2( /G?
Figure imgf000023_0001
ai)kaifrVrefk(t) dans i= 0 j= 0k= 0
laquelle Vref représente la somme vectorielle de la vitesse du support de réception et de la vitesse du flux de circulation forcée de fluide, a , l'angle d'incidence formé par le flux de circulation forcée de fluide avec le capteur, β , l'angle de dérapage formé par le flux de circulation forcée de fluide avec le capteur, G la différence entre 7} la température du capteur et Ta la température du flux de fluide, Ta étant une constante ou variant en fonction du temps, n , un nombre entier non nul lorsque a est variable en fonction du temps et nul lorsque a est une constante, m , un nombre entier non nul lorsque β varie en fonction du temps et nul lorsque β est une constante, p , un nombre entier non nul, E , le signal de mesure du capteur, et aijk les coefficients de la loi d'étalonnage.
7. Installation d'étalonnage d'un capteur (1 ) de mesure de données représentatives de la vitesse d'un flux de fluide, tel qu'un anémomètre à fil chaud, ladite installation comportant un dispositif d'étalonnage dudit capteur (1 ) de mesure et un générateur (12) de flux d'air, ledit dispositif comportant une chambre (3) de mesure logeant un support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner, cette chambre (3) de mesure comprenant au moins deux ouvertures (4, 5) aptes à former l'une, une entrée (4) de fluide, l'autre, une sortie (5) dudit fluide, et des moyens de raccordement de l'une des ouvertures (4, 5) audit générateur (12) de flux de fluide pour une circulation forcée dudit flux (F) de fluide à l'intérieur de la chambre (3) de mesure, le support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner étant monté mobile à l'intérieur de la chambre (3) de mesure pour une acquisition en dynamique du signal délivré par le capteur (1 ) à étalonner,
caractérisée en ce que le dispositif d'étalonnage comporte des moyens (8) moteurs d'entraînement en déplacement du support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner par l'intermédiaire desquels le support (6) de réception du capteur à étalonner est monté mobile à l'intérieur de la chambre (3) de mesure, lesdites moyens (8) moteurs étant configurés pour entraîner ledit support (6) de réception sur une partie de sa trajectoire à une vitesse supérieure à la vitesse d'écoulement du flux de circulation de fluide et en ce que l'installation comporte en outre des moyens (7) de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner à l'intérieur de ladite chambre (3) de mesure, et des moyens (1 1 ) d'acquisition et de traitement de données auxquels le capteur (1 ) de mesure et les moyens (7) de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure à étalonner sont aptes à être raccordés, ces moyens (1 1 ) d'acquisition et de traitement de données aptes à recevoir les données d'entrée délivrées d'une part, par le capteur (1 ) de mesure à étalonner, d'autre part, par les moyens (7) de détermination de données représentatives de la vitesse du déplacement dudit support (6) de réception du capteur à étalonner comportant des moyens de traitement desdites données configurés pour déterminer, à partir du signal délivré par les moyens (7) de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support (6) de réception du capteur à étalonner, la vitesse de déplacement du support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner à l'intérieur de la chambre (3) de mesure en fonction du temps et à partir du signal délivré par le capteur (1 ) de mesure à étalonner la vitesse du flux (F) d'air généré par le générateur (12) de flux de fluide 8. Installation d'étalonnage selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens (7) de détermination de données représentatives de la vitesse de déplacement dudit support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner à l'intérieur de la chambre (3) de mesure sont des moyens, tels qu'un capteur optique ou magnétique, de détection de la position du support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner.
9. Installation d'étalonnage selon l'une des revendications 7 ou 8,
caractérisé en ce que le support (6) de réception du capteur à étalonner est monté mobile suivant une trajectoire rectiligne, de préférence en va-et-vient, à l'intérieur de la chambre (3) de mesure.
10. Installation d'étalonnage selon l'une des revendications 7 à 9,
caractérisée en ce que le dispositif d'étalonnage comporte un capteur (10) de température embarqué sur ledit support (6) de réception du capteur à étalonner pour la mesure de la température du flux d'air au voisinage de l'emplacement sur le support (6) de réception apte à être occupé par le capteur (1 ) de mesure à étalonner.
1 1 . Installation d'étalonnage selon l'une des revendications 7 à 10,
caractérisé en ce que le support (6) de réception du capteur (1 ) de mesure à étalonner est équipé de moyens (9) de couplage du capteur (1 ) au support (6) de réception du capteur (1 ) à étalonner, lesdits moyens (9) de couplage étant montés de manière orientable ou à rotation sur ledit support (6) de réception du capteur à étalonner, ces moyens (9) de couplage étant équipés de moyens de détermination de données représentatives de leur position aptes à être raccordés à des moyens (1 1 ) d'acquisition de données.
12. Installation d'étalonnage selon l'une des revendications 7 à 1 1 ,
caractérisée en ce que le générateur (12) de flux d'air est du type par soufflage et en ce que l'installation comporte des moyens (13) de chauffage et/ou de refroidissement du flux (F) de fluide produit par le générateur (12) de flux d'air.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3009664A1 (fr) * 2014-10-14 2016-04-20 Continental Automotive GmbH Distribution de flux de mesure haute résolution de pulvérisations
JP2016535843A (ja) * 2013-10-22 2016-11-17 エアバス ディフェンス アンド スペース エスエイエス 航空機の迎え角及び横滑りを測定するための方法及びデバイス
CN110530597A (zh) * 2019-08-13 2019-12-03 北京卫星环境工程研究所 一种低气压下风速标定系统
CN111220818A (zh) * 2019-12-10 2020-06-02 哈尔滨工程大学 一种标定多普勒海流计测速精度的装置
US11454201B2 (en) 2017-09-13 2022-09-27 Vitesco Technologies GmbH Apparatus and method for testing a fuel injector nozzle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58223761A (ja) 1982-06-23 1983-12-26 Natl Aerospace Lab 風速計の較正方法
JPS63223569A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Agency Of Ind Science & Technol 低速気流における風速計の校正方法および装置
US5390541A (en) * 1993-10-12 1995-02-21 Feller; Murray F. Flow sensor incorporating cyclic relative motion between fluid flow and detecting element
DE19715796C2 (de) * 1997-04-16 2000-09-21 Inst Luft Kaeltetech Gem Gmbh Kalibriereinrichtung für Geschwindigkeitssensoren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58223761A (ja) 1982-06-23 1983-12-26 Natl Aerospace Lab 風速計の較正方法
JPS63223569A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Agency Of Ind Science & Technol 低速気流における風速計の校正方法および装置
US5390541A (en) * 1993-10-12 1995-02-21 Feller; Murray F. Flow sensor incorporating cyclic relative motion between fluid flow and detecting element
DE19715796C2 (de) * 1997-04-16 2000-09-21 Inst Luft Kaeltetech Gem Gmbh Kalibriereinrichtung für Geschwindigkeitssensoren

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KELSO R M ET AL: "A NOVEL FLYING HOT-WIRE SYSTEM", EXPERIMENTS IN FLUIDS, SPRINGER, HEIDELBERG, DE, vol. 16, no. 3/04, 1 February 1994 (1994-02-01), pages 181 - 186, XP000450970, ISSN: 0723-4864, DOI: 10.1007/BF00206537 *
PERRY A E AND MORRISON G L: "Static and dynamic calibrations of constant-temperature hot-wire systems", JOURNAL OF FLUID MECHANICS, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, CAMBRIDGE, GB, vol. 47, no. 4, 1 June 1971 (1971-06-01), pages 765 - 777, XP008154568, ISSN: 0022-1120, [retrieved on 20060329], DOI: 10.1017/S0022112071001368 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016535843A (ja) * 2013-10-22 2016-11-17 エアバス ディフェンス アンド スペース エスエイエス 航空機の迎え角及び横滑りを測定するための方法及びデバイス
EP3009664A1 (fr) * 2014-10-14 2016-04-20 Continental Automotive GmbH Distribution de flux de mesure haute résolution de pulvérisations
US11454201B2 (en) 2017-09-13 2022-09-27 Vitesco Technologies GmbH Apparatus and method for testing a fuel injector nozzle
CN110530597A (zh) * 2019-08-13 2019-12-03 北京卫星环境工程研究所 一种低气压下风速标定系统
CN110530597B (zh) * 2019-08-13 2021-03-02 北京卫星环境工程研究所 一种低气压下风速标定系统
CN111220818A (zh) * 2019-12-10 2020-06-02 哈尔滨工程大学 一种标定多普勒海流计测速精度的装置
CN111220818B (zh) * 2019-12-10 2021-10-19 哈尔滨工程大学 一种标定多普勒海流计测速精度的装置

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