WO2019219622A1 - Piezoelectric flow meter - Google Patents

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WO2019219622A1
WO2019219622A1 PCT/EP2019/062231 EP2019062231W WO2019219622A1 WO 2019219622 A1 WO2019219622 A1 WO 2019219622A1 EP 2019062231 W EP2019062231 W EP 2019062231W WO 2019219622 A1 WO2019219622 A1 WO 2019219622A1
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piezoelectric
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flowmeter
sensor
conduit
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Jean-Paul Guillaume
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Jp Guillaume Ingénieur Conseil
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    • G01F25/13Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using a reference counter

Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric effect flow meter.
  • Complete mapping of current withdrawals from a water supply network is a necessity for all operators of such networks. These operators are aware of user charges, by their meters. But they also need to have a quantified knowledge of the authorized and not counted withdrawals (for example the use of the mouths of washing (BL) by the services of the highways of the municipality), as well as the unauthorized and not counted withdrawals. (theft of water) and leaks in the network, in order to react as quickly and accurately as possible to apply countermeasures when it comes to theft or leakage, especially if it is a question of potable water.
  • the invention starts from a piezoelectric flowmeter, comprising in known manner a substantially cylindrical conduit, adapted to circulate a fluid in its interior, and a piezoelectric sensor, placed around the conduit, generating a piezoelectric effect a signal in response to a mechanical stress applied to it, and an adapter module connected to the piezoelectric sensor.
  • the piezoelectric sensor is arranged to deform during the passage of the fluid in the conduit, so that the mechanical stress deforming the piezoelectric sensor varies continuously with the flow rate of the fluid in the conduit.
  • the adapter module is arranged to amplify the electrical signal produced by the piezoelectric sensor so that the electrical signal obtained can be used.
  • the piezoelectric sensor can:
  • the piezoelectric sensor can be wound along its length along the duct, on its periphery, along a winding line, so that the piezoelectric sensor substantially surrounds completely the conduit, without making a closed electric loop,
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the fluid may be water, in particular drinking water.
  • the adapter module may furthermore comprise an analog-to-digital converter, or ADC module, arranged to calculate a digital information rate from the electrical signal at the output of the amplification module.
  • ADC module analog-to-digital converter
  • This ADC module can also calculate fluid volume information and perform a timestamp.
  • the adapter module furthermore a temperature sensor communicating a temperature signal to the ADC module.
  • the piezoelectric flowmeter is arranged to process fluid flow rates in the range 0-5000 m 3 / h, and / or the range 0-200 m 3 /, and / or the range 0-80 m 3 / h.
  • the piezoelectric flow meter can process fluid flow rates (10) of at least 0.1m 3 / hr.
  • the invention further provides a hydraulic network provided with an automated flow measurement, comprising piezoelectric flowmeters arranged on the hydraulic network, and a general controller connected to the piezoelectric flowmeters. Automated flow measurement is performed by receiving the flow information transmitted by the piezoelectric flow meters, and by mapping flow and volumes taken from the network.
  • the invention finally provides a method for installing and calibrating a piezoelectric flowmeter, which comprises the following operations:
  • Figure 1 is a cross-sectional view of the proposed piezoelectric flowmeter
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the piezoelectric flowmeter according to the plane II-II of Figure 1;
  • Figure 3 is another side view, from the outside, of the piezoelectric flowmeter, according to the plane III-III of Figure 1;
  • FIG 4 is a detailed view of the architecture of the adapter module 8 of Figures 1 to 3;
  • FIG. 5 is a diagrammatic view of a water network on which the invention can be arranged.
  • Figure 6 illustrates an example of a sensor model graph.
  • a piezoelectric flowmeter 2 comprises a substantially cylindrical duct 4, a piezoelectric sensor 6, an amplifier-converter module 8 (or adapter module).
  • the piezoelectric sensor 6 may be made of polyvinylidene fluoride (PVDF), at least in part.
  • the conduit 4 is adapted for a circulation of water 10 in its interior.
  • the piezoelectric sensor is in the form of wire or film. It can be wound along its large dimension (or one of them) around the duct, on its periphery, along a winding line 12, so that the sensor substantially completely surrounds the duct 4, without making a closed loop .
  • the duct 4 also has a longitudinal direction 14 and a radial direction 16.
  • the piezoelectric sensor 6 can be fixed by gluing on the duct 4. The gluing advantageously makes it possible to fix the piezoelectric sensor 6 to the duct 4 in a non-intrusive manner, which is both capital for sanitary reasons, and economic for its installation.
  • hydrodynamic effects induce a pressure that will tend to expand the duct 4 radially.
  • mechanical stresses are exerted: on the duct 4, in the radial direction 16, and
  • the piezoelectric sensor 6 is wound in order to maximize its sensitivity, that is to say the ratio between the electric current that the piezoelectric sensor will generate and the mechanical stress applied to it by deformation of the duct 4.
  • the piezoelectric sensor 6 may be arranged so that its main direction, that is to say the direction having the greatest sensitivity to the piezoelectric effect, is parallel to its large size. This advantageously makes it possible to increase the measurement sensitivity.
  • the thickness of the piezoelectric sensor may normally be between about 0.1 micrometer and about 5 millimeters, for PVDF. This thickness is exaggerated in the drawings, so as to facilitate reading.
  • the Applicant has conducted experiments with a piezoelectric sensor in the form of a wire, of thickness 2 to 3 millimeters.
  • Another type of piezoelectric sensor used by the Applicant included PVDF with a nominal thickness of 9 to 110 micrometers.
  • Another type of piezoelectric sensor used by the Applicant had a nominal thickness in the range 9-50 microns for a strip, and in the range 0.5-1mm for a sheet ("mono-oriented sheet").
  • the PVDF may be replaced by a copolymer. Its thickness can then be between a few micrometers and 1.2 millimeters.
  • the piezoelectric sensor 6 does not form a loop, that is to say that its two ends 18 and 20 do not touch.
  • the adapter module 8 is electrically connected (22) to both ends of the piezoelectric sensor 6.
  • the adapter module 8 may be arranged, at least in part, on the duct 4.
  • the adapter module 8 may be arranged on the duct 4, and offset in the longitudinal direction 14 of the duct 4 relative to the piezoelectric sensor 6.
  • the adapter module 8 can also be disposed between the two ends 18 and 20 of the piezoelectric sensor 6, in order to optimize the overall size of the system.
  • the adapter module 8 may be disposed near the conduit 4 but not on the conduit 4 to facilitate its installation.
  • a buried duct 4 in the case of a buried duct 4, it may be deposited in a duct hole accommodating the duct 4, and in the case of a duct 4 in the open air be placed near the duct 4, either on the ground (if the conduit 4 is also placed on the ground) or on a fixation (if the conduit 4 is kept at a distance from the ground).
  • the positions of the adapter module 8 described above are not limiting, and in absolute terms the adapter module 8 can be arranged anywhere provided that it remains near the conduit 4 and the piezoelectric sensor 6, at least partially .
  • the piezoelectric sensor 6 and the adapter module 8 may be confronted with potentially very humid environments. Also the piezoelectric flowmeter can be protected by a sealing structure 24 which includes the adapter module 8, the piezoelectric sensor 6, and the conduit portion 4 to which they are attached. This sealing structure 24 is not shown in the figures.
  • the piezoelectric sensor may be inherently resistant to moisture.
  • the piezoelectric sensor 6 can make several turns around the duct 4, in order to increase the sensitivity of the piezoelectric sensor 6.
  • the piezoelectric sensor 6 can then be covered at least partially with a electrical insulation, and then be wound on several turns.
  • a piezoelectric sensor 6 in the form of a film it is possible to provide a spiral winding, and the electrical insulator can then be arranged on one of the faces of the film.
  • FIG. 4 represents a detailed view of the architecture of the adapter module 8.
  • the adapter module 8 may comprise an amplification module 100, a temperature sensor 102, an internal clock 104, an analog-to-digital conversion module (or ADC module) 106 and a transmission module 108.
  • the amplification module 100 is connected to the piezoelectric sensor 6, and retrieves the electrical signal 110, called the raw signal, generated by the piezoelectric sensor 6 in order to produce an amplified version 112.
  • This amplification operation is intended to render the raw signal 110 that can be used, manipulated and transmitted by the following modules.
  • the gross current induced by a piezoelectric sensor in the context of the invention is of the order of a few millivolts to a few volts, typically of the order of 10 to 100mV within a range of flow rates of 0 -40 m 3 / h in the context of experiments conducted by the Applicant. For such voltages, it may be necessary to be able to make these currents more easily exploitable.
  • a piezoelectric sensor 6 is a component that returns an electrical signal 110 (i.e. a voltage-current torque) as a function of a mechanical stress applied thereto.
  • This electrical signal 110 thus generated can also vary according to the temperature of the piezoelectric sensor, its arrangement and its geometry.
  • This model 114 is obtained prior to operation in a network of the piezoelectric flow meter 2, by a calibration operation, as will be seen below.
  • the amplified signal 112 thus obtained can now be exploited.
  • the amplified signal 112 at the output of the amplification module 100 can then be sent to the ADC module 106, which will convert this amplified signal 112 into a digital rate information 116 using the behavioral model 114.
  • the adapter module 8 can be provided with an internal clock 104 which transmits a clock signal 118.
  • This clock signal 118 can be transmitted to the ADC module 106, which can thus time-stamp the digital rate information 116.
  • the temperature sensor 102 is disposed against the duct 4, close to or on the piezoelectric sensor 6.
  • the advantage of such a temperature sensor 102 is that it can integrate the temperature into the model 114.
  • the temperature sensor transmits a signal
  • the temperature signal 120 may be analog or digital.
  • the ADC module 106 may also calculate a fluid volume information (10).
  • the digital rate information 116 can then be sent to the transmission module 108.
  • the transmission module 108 can then transmit (122) this flowmeter flow rate information 116 to one or more controllers external to the piezoelectric flow meter 2, as it is will see below.
  • This flow meter transmission 122 can be wired or wireless ("wireless").
  • the transmission module 108 can also transmit other information such as the temperature measured by the temperature sensor 102.
  • the adapter module 8 can be self-powered, for example with a removable battery. It can also be connected to an electrical network.
  • any signal that evolves over time is a unique sum of sinus and cosine functions, of frequency varying between 0 and infinity. This sum can be obtained by calculating the Fourier transform of the signal, and can be discrete (if the signal is periodic, it is called a Fourier series) or continuous (if the signal is not). The term of this sum which is of zero frequency is called continuous component of the signal.
  • the Applicant is thus interested in the overall deformation of the duct (expansion), and not in its small deformations (vibrations).
  • the adapter module can retain the electrical signal from the piezoelectric sensor at least or only its DC component. This preservation can be achieved by the use of a filter, in particular a low-pass filter. This filter can be analog and / or digital.
  • FIG. 5 represents a schematic view of a water network 200 on which the invention can be arranged.
  • a water network 200 comprises one or more catchments 202 which supply one or more water tanks 204. These tanks 204 in turn feed one or more water outlets 206 arranged in a sub-network 208 downstream of a reservoir. 204.
  • the network 200 further comprises one or more piezoelectric flowmeters 2 and at least one general controller 210, which can be implanted in a computer. Each channel of the network may be provided with a valve 212 (or more).
  • the piezoelectric flowmeters 2 are disposed downstream of the catchments 202, at regular intervals.
  • the piezoelectric flowmeters 2 may be wired and / or wirelessly connected to the general controller 210 for flowmeter transmission 122.
  • the general controller 210 can obtain a multitude of flow information at different locations of the network 200 and can map the network 200. This mapping can be: in real time, that is to say that at every moment, the controller has flow information at each point of the network 200 equipped with a piezoelectric flowmeter 2,
  • the general controller can realize at any time a summary of average flows and total volumes taken from the network over a sliding time window, for example the last hour, the last day, the last week or month, or
  • This mapping can be used in particular to detect and locate in time and space any anomalies on the network 200, in particular a leak on the network 200 or a theft of water.
  • the general controller 210 may send an alert message.
  • the piezoelectric flowmeters 2 may be located near the outlets 206 or the valves 212 of the network. Alternatively, the piezoelectric flowmeters 2 may be disposed away from the outlets 206 and the valves 212.
  • the piezoelectric flowmeters 2 can be arranged on any individual pipe (that is to say a network pipe without bifurcation, between two branches) so as to be able to measure the distribution of the fluid flow at each branch. , throughout the network 200.
  • Fig. 6 shows an example of a sensor model graph 114.
  • the graph of the sensor model 114 results from experiments conducted by the Applicant. It has on the abscissa the measured flow and on the ordinate the measured mechanical stress (in Newton). The measured flow rate is commonly between 0 and 40 m 3 / h. We can go up to the beach 0-200 m 3 / h (on a GDPI), even to the beach 0- 5000 m 3 / h (for a device placed on a transport network, or "feeders"). For washing mouths (BL), it is possible to restrict between 0 and 5 m 3 / h.
  • the invention may, in a variant, not measure the low flow rates, and thus be limited to the measurement of flow rates of at least about 100 L / h (that is to say 0.1 m 3 / h). These are typical minimum flows in the case of a washing mouth.
  • the flow rates observed may be at least 0.5 m 3 / h.
  • the mechanical stress at rest corresponds to the stress along the large dimension of the piezoelectric sensor 6 at rest, when there is no flow of water 10 in the duct 4. It is non-zero because of the fact that the piezoelectric sensor 6 remains stretched, at rest. This mechanical stress at rest is about 10 to 15N in the case of experiments conducted by the Applicant.
  • the invention also relates to a method for installing and calibrating 300 of a piezoelectric flow meter 2.
  • This installation and calibration method 300 can comprise the following operations:
  • the output of the adapter module (8) represents the flow rate in the conduit.
  • This calibration process can be factored to save water during calibration.
  • the steps a) and b) can be carried out several times at several locations of the network 200, and then step c) once to establish all the sensor models 114.
  • the distribution (known) flow rates between different branches it is possible to use the distribution (known) flow rates between different branches to establish the sensor models 114 belonging to different branches.

Abstract

Disclosed is a piezoelectric flow meter comprising a substantially cylindrical duct (4) inside which a fluid is able to circulate, a piezoelectric sensor (6) placed around the duct (4), and an adapter module (8) connected to the piezoelectric sensor (6). In said piezoelectric flow meter, the piezoelectric sensor (6) is arranged to deform when fluid travels through the duct (4), such that the electrical signal (110) output by the piezoelectric sensor (6) varies continuously with the flow rate of the fluid in the duct (4). The adapter module (8) is designed to amplify the electrical signal (110) produced by the piezoelectric sensor (6) in such a way that said electrical signal (112) can be used.

Description

DÉBITMÈTRE PIÉZOÉLECTRIQUE  PIEZOELECTRIC FLOWMETER
L'invention concerne un débitmètre à effet piézoélectrique. La cartographie complète des prélèvements en cours sur un réseau d'alimentation en eau (ou réseau hydraulique) est une nécessité pour tous les exploitants de tels réseaux. Ces exploitants connaissent les prélèvements des usagers, par leurs compteurs. Mais ils ont également besoin d'avoir une connaissance quantifiée des prélèvements autorisés et non comptés (par exemple l'utilisation des bouches de lavage (BL) par les services de la voirie de la commune), ainsi que les prélèvements non autorisés et non comptés (vol d'eau) et des fuites dans le réseau, afin de pouvoir réagir le plus rapidement et précisément possible pour appliquer des contre-mesures quand il s'agit de vols ou de fuites, en particulier s'il s'agit d'eau potable. Ce point est particulièrement important pour des réseaux situés dans les régions sujettes à forte tension sur les ressources hydriques, où chaque fuite peut entraîner un gaspillage d'eau dramatique et chaque vol une perte conséquente de revenus. Enfin, ces fuites peuvent également engendrer une mauvaise évaluation du travail réalisé par l'exploitant du réseau, par exemple en baissant ses indicateurs de performance. Les dispositifs de mesure connus sont insatisfaisants. Certains ne donnent qu'une information binaire, par exemple un déclenchement d'une alarme en cas d'ouverture indue d'un Poteau Incendie/Bouche Incendie (PIBI). D'autres sont imprécis et/ou non universels, par exemple un comptage du nombre de tours de manoeuvre d'une vanne de PIBI (FR 2 889 871 Al), ce qu'il faut calibrer et adapter à chaque PIBI pour pouvoir remonter jusqu'au débit. Enfin, il est connu d'utiliser une transformée de Fourier sur le signal produit par une bande piézoélectrique afin de détecter des fuites dans un réseau (WO 1817/109425 A2) par la mesure de vibrations acoustiques, mais ce type de dispositif ne permet pas de mesurer de débit de fluide. La présente invention vient améliorer la situation. A ces fins, l'invention part d'un débitmètre piézoélectrique, comprenant de manière connue un conduit, sensiblement cylindrique, adapté pour faire circuler un fluide en son intérieur, et un capteur piézoélectrique, placé autour du conduit, générant par effet piézoélectrique un signal électrique en réponse à une contrainte mécanique appliquée sur lui, et un module adaptateur raccordé au capteur piézoélectrique. The invention relates to a piezoelectric effect flow meter. Complete mapping of current withdrawals from a water supply network (or hydraulic network) is a necessity for all operators of such networks. These operators are aware of user charges, by their meters. But they also need to have a quantified knowledge of the authorized and not counted withdrawals (for example the use of the mouths of washing (BL) by the services of the highways of the municipality), as well as the unauthorized and not counted withdrawals. (theft of water) and leaks in the network, in order to react as quickly and accurately as possible to apply countermeasures when it comes to theft or leakage, especially if it is a question of potable water. This is particularly important for networks in areas with high water stress, where each leak can result in dramatic water wastage and each flight a significant loss of income. Finally, these leaks can also lead to a poor assessment of the work done by the network operator, for example by lowering its performance indicators. The known measuring devices are unsatisfactory. Some give only binary information, for example an alarm trigger in the event of an undue opening of a fire / fire hydrant (PIBI). Others are imprecise and / or non-universal, for example a count of the number of operating turns of a PIBI valve (FR 2 889 871 A1), which must be calibrated and adapted to each PIBI to be able to go back up at the flow rate. Finally, it is known to use a Fourier transform on the signal produced by a piezoelectric band in order to detect leaks in a network (WO 1817/109425 A2) by measuring acoustic vibrations, but this type of device does not allow to measure fluid flow. The present invention improves the situation. For these purposes, the invention starts from a piezoelectric flowmeter, comprising in known manner a substantially cylindrical conduit, adapted to circulate a fluid in its interior, and a piezoelectric sensor, placed around the conduit, generating a piezoelectric effect a signal in response to a mechanical stress applied to it, and an adapter module connected to the piezoelectric sensor.
Pour réaliser une mesure de débit de fluide par effet piézoélectrique, le capteur piézoélectrique est agencé pour se déformer lors du passage du fluide dans le conduit, de telle sorte que la contrainte mécanique déformant le capteur piézoélectrique varie continûment avec le débit du fluide dans le conduit. En outre, le module adaptateur est agencé pour amplifier le signal électrique produit par le capteur piézoélectrique de telle sorte que le signal électrique obtenu puisse être exploité. To perform a piezoelectric fluid flow measurement, the piezoelectric sensor is arranged to deform during the passage of the fluid in the conduit, so that the mechanical stress deforming the piezoelectric sensor varies continuously with the flow rate of the fluid in the conduit. . In addition, the adapter module is arranged to amplify the electrical signal produced by the piezoelectric sensor so that the electrical signal obtained can be used.
Dans d'autres variantes, le capteur piézoélectrique peut : In other variants, the piezoelectric sensor can:
être un film ou un fil, et dans une mise en oeuvre de cette variante, le capteur piézoélectrique peut être enroulé selon sa grande dimension autour du conduit, sur sa périphérie, selon une ligne d'enroulement, de sorte que le capteur piézoélectrique entoure sensiblement complètement le conduit, sans faire de boucle électrique fermée,  being a film or a wire, and in an implementation of this variant, the piezoelectric sensor can be wound along its length along the duct, on its periphery, along a winding line, so that the piezoelectric sensor substantially surrounds completely the conduit, without making a closed electric loop,
comprendre du polyfluorure de vinylidène (PVDF), ou  include polyvinylidene fluoride (PVDF), or
être fixé au conduit par collage.  be attached to the duct by gluing.
Dans une application, le fluide peut être de l'eau, en particulier de l'eau potable. In one application, the fluid may be water, in particular drinking water.
Le module adaptateur peut comprendre en outre un convertisseur analogique vers numérique, ou module ADC, agencé pour calculer une information numérique de débit à partir du signal électrique en sortie du module d'amplification. The adapter module may furthermore comprise an analog-to-digital converter, or ADC module, arranged to calculate a digital information rate from the electrical signal at the output of the amplification module.
Ce module ADC peut également calculer une information de volume de fluide et réaliser un horodatage. Dans une variante, le module adaptateur en outre un capteur de température communiquant un signal de température au module ADC. This ADC module can also calculate fluid volume information and perform a timestamp. In a variant, the adapter module furthermore a temperature sensor communicating a temperature signal to the ADC module.
Dans un mode de réalisation, le débitmètre piézoélectrique est agencé pour traiter des débits de fluide compris dans la plage 0-5000 m3/h, et/ou la plage 0-200 m3/, et/ou la plage 0-80 m3/h. En variante, le débitmètre piézoélectrique peut traiter des débits de fluide (10) d'au moins 0,lm3/h. In one embodiment, the piezoelectric flowmeter is arranged to process fluid flow rates in the range 0-5000 m 3 / h, and / or the range 0-200 m 3 /, and / or the range 0-80 m 3 / h. Alternatively, the piezoelectric flow meter can process fluid flow rates (10) of at least 0.1m 3 / hr.
L'invention permet en outre de prévoir un réseau hydraulique muni d'une mesure de débit automatisée, comprenant des débitmètres piézoélectriques agencés sur le réseau hydraulique, et un contrôleur général connecté aux débitmètres piézoélectriques. La mesure de débit automatisée est réalisée par la réception des informations de débit transmises par les débitmètres piézoélectriques, et le dressage d'une cartographie des débits et volumes prélevés sur le réseau. The invention further provides a hydraulic network provided with an automated flow measurement, comprising piezoelectric flowmeters arranged on the hydraulic network, and a general controller connected to the piezoelectric flowmeters. Automated flow measurement is performed by receiving the flow information transmitted by the piezoelectric flow meters, and by mapping flow and volumes taken from the network.
L'invention prévoit enfin un procédé d'installation et de calibration de débitmètre piézoélectrique, qui comprend les opérations suivantes : The invention finally provides a method for installing and calibrating a piezoelectric flowmeter, which comprises the following operations:
a) fixer un capteur piézoélectrique autour d'un conduit,  a) fixing a piezoelectric sensor around a duct,
b) installer un module adaptateur à proximité du capteur piézoélectrique et les raccorder électriquement, et  b) install an adapter module near the piezoelectric sensor and connect them electrically, and
c) faire circuler à différents débits connus un fluide dans le conduit pour établir un modèle comportemental, et  c) circulating at different known flow rates a fluid in the conduit to establish a behavioral model, and
d) intégrer le modèle comportemental dans le module adaptateur.  d) integrate the behavior model into the adapter module.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, portant sur des exemples donnés à titre illustratif et non limitatif, ainsi qu'à l'examen des dessins annexés, sur lesquels : Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following detailed description, relating to examples given for illustrative and non-limiting purposes, as well as to the examination of the appended drawings, in which:
la figure 1 est une vue en coupe transversale du débitmètre piézoélectrique proposé ;  Figure 1 is a cross-sectional view of the proposed piezoelectric flowmeter;
la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du débitmètre piézoélectrique selon le plan ll-ll de la figure 1 ; la figure 3 est une autre vue de côté, de l'extérieur, du débitmètre piézoélectrique, selon le plan lll-lll de la figure 1 ; Figure 2 is a longitudinal sectional view of the piezoelectric flowmeter according to the plane II-II of Figure 1; Figure 3 is another side view, from the outside, of the piezoelectric flowmeter, according to the plane III-III of Figure 1;
la figure 4 est une vue détaillée de l'architecture du module adaptateur 8 des figures 1 à 3 ;  Figure 4 is a detailed view of the architecture of the adapter module 8 of Figures 1 to 3;
- la figure 5 représente, en vue schématique, un réseau d'eau sur lequel l'invention peut être agencée, et  FIG. 5 is a diagrammatic view of a water network on which the invention can be arranged, and
la figure 6 illustre un exemple de graphe de modèle de capteur.  Figure 6 illustrates an example of a sensor model graph.
Les dessins annexés contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant. The attached drawings contain, for the most part, elements of a certain character. They can therefore not only serve to better understand the present description, but also contribute to the definition of the invention, if any.
Sur les figures 1 à 3, un débitmètre piézoélectrique 2 comprend un conduit 4, sensiblement cylindrique, un capteur piézoélectrique 6, un module amplificateur- convertisseur 8 (ou module adaptateur). Le capteur piézoélectrique 6 peut être réalisé en polyfluorure de vinylidène (PVDF), au moins en partie. In FIGS. 1 to 3, a piezoelectric flowmeter 2 comprises a substantially cylindrical duct 4, a piezoelectric sensor 6, an amplifier-converter module 8 (or adapter module). The piezoelectric sensor 6 may be made of polyvinylidene fluoride (PVDF), at least in part.
Le conduit 4 est adapté pour une circulation d'eau 10 en son intérieur. Le capteur piézoélectrique est sous forme de fil ou de film. Il peut être enroulé selon sa grande dimension (ou l'une d'entre elles) autour du conduit, sur sa périphérie, selon une ligne d'enroulement 12, afin que le capteur entoure sensiblement complètement le conduit 4, sans faire de boucle fermée. Le conduit 4 possède également une direction longitudinale 14 et une direction radiale 16. Le capteur piézoélectrique 6 peut être fixé par collage sur le conduit 4. Le collage permet avantageusement de fixer le capteur piézoélectrique 6 au conduit 4 de manière non intrusive, ce qui est à la fois capital pour des raisons sanitaires, et économique pour son installation. Lorsque de l'eau 10 passe dans le conduit 4, des effets hydrodynamiques induisent une pression qui va tendre à dilater radialement le conduit 4. Ainsi, des contraintes mécaniques sont exercées : - sur le conduit 4, dans la direction radiale 16, et The conduit 4 is adapted for a circulation of water 10 in its interior. The piezoelectric sensor is in the form of wire or film. It can be wound along its large dimension (or one of them) around the duct, on its periphery, along a winding line 12, so that the sensor substantially completely surrounds the duct 4, without making a closed loop . The duct 4 also has a longitudinal direction 14 and a radial direction 16. The piezoelectric sensor 6 can be fixed by gluing on the duct 4. The gluing advantageously makes it possible to fix the piezoelectric sensor 6 to the duct 4 in a non-intrusive manner, which is both capital for sanitary reasons, and economic for its installation. When water passes through the duct 4, hydrodynamic effects induce a pressure that will tend to expand the duct 4 radially. Thus, mechanical stresses are exerted: on the duct 4, in the radial direction 16, and
- sur le capteur piézoélectrique 6, dans sa direction longitudinale, laquelle suit la ligne d'enroulement 12.  on the piezoelectric sensor 6, in its longitudinal direction, which follows the winding line 12.
On enroule le capteur piézoélectrique 6 afin de maximiser sa sensibilité, c'est-à-dire le ratio entre le courant électrique que le capteur piézoélectrique va générer et la contrainte mécanique qui lui est appliquée par déformation du conduit 4.  The piezoelectric sensor 6 is wound in order to maximize its sensitivity, that is to say the ratio between the electric current that the piezoelectric sensor will generate and the mechanical stress applied to it by deformation of the duct 4.
Le capteur piézoélectrique 6 peut être agencé de sorte que sa direction principale, c'est- à-dire la direction présentant la plus importante sensibilité à l'effet piézoélectrique, soit parallèle à sa grande dimension. Cela permet avantageusement d'augmenter la sensibilité de mesure. The piezoelectric sensor 6 may be arranged so that its main direction, that is to say the direction having the greatest sensitivity to the piezoelectric effect, is parallel to its large size. This advantageously makes it possible to increase the measurement sensitivity.
L'épaisseur du capteur piézoélectrique peut être normalement comprise entre 0,1 micromètre et 5 millimètres environ, pour du PVDF. Cette épaisseur est exagérée sur les dessins, de manière à en faciliter la lecture. The thickness of the piezoelectric sensor may normally be between about 0.1 micrometer and about 5 millimeters, for PVDF. This thickness is exaggerated in the drawings, so as to facilitate reading.
A titre d'exemple, la Demanderesse a conduit des expériences avec un capteur piézoélectrique sous forme de fil, d'épaisseur 2 à 3 millimètres. Un autre type de capteur piézoélectrique utilisé par la Demanderesse comprenait du PVDF d'épaisseur nominale 9 à 110 micromètres. Un autre type de capteur piézoélectrique utilisé par la Demanderesse avait une épaisseur nominale comprise dans la plage 9-50 micromètres pour une bande, et dans la plage 0,5-lmm pour une feuille (« mono oriented sheet »). By way of example, the Applicant has conducted experiments with a piezoelectric sensor in the form of a wire, of thickness 2 to 3 millimeters. Another type of piezoelectric sensor used by the Applicant included PVDF with a nominal thickness of 9 to 110 micrometers. Another type of piezoelectric sensor used by the Applicant had a nominal thickness in the range 9-50 microns for a strip, and in the range 0.5-1mm for a sheet ("mono-oriented sheet").
En variante, le PVDF peut être remplacé par un copolymère. Son épaisseur peut alors être comprise entre quelques micromètres et 1,2 millimètres. Alternatively, the PVDF may be replaced by a copolymer. Its thickness can then be between a few micrometers and 1.2 millimeters.
Comme dit ci-dessus, le capteur piézoélectrique 6 ne forme pas de boucle, c'est-à-dire que ses deux extrémités 18 et 20 ne se touchent pas. Ainsi, le capteur piézoélectrique 6 ne forme pas de court-circuit. Le module adaptateur 8 est électriquement relié (22) aux deux extrémités du capteur piézoélectrique 6. Le module adaptateur 8 peut être disposé, au moins en partie, sur le conduit 4. Le module adaptateur 8 peut être disposé sur le conduit 4, et décalé dans la direction longitudinale 14 du conduit 4 par rapport au capteur piézoélectrique 6. Le module adaptateur 8 peut aussi être disposé entre les deux extrémités 18 et 20 du capteur piézoélectrique 6, afin d'optimiser l'encombrement du système. Dans une autre variante, le module adaptateur 8 peut être disposé à proximité du conduit 4 mais pas sur le conduit 4 afin de faciliter sa pose. Par exemple, dans le cas d'un conduit 4 enterré, il peut être déposé dans un trou de canalisation accueillant le conduit 4, et dans le cas d'un conduit 4 à l'air libre être posé à proximité du conduit 4, soit au sol (si le conduit 4 est lui aussi posé au sol) soit sur une fixation (si le conduit 4 est maintenu à distance du sol). As said above, the piezoelectric sensor 6 does not form a loop, that is to say that its two ends 18 and 20 do not touch. Thus, the piezoelectric sensor 6 does not form a short circuit. The adapter module 8 is electrically connected (22) to both ends of the piezoelectric sensor 6. The adapter module 8 may be arranged, at least in part, on the duct 4. The adapter module 8 may be arranged on the duct 4, and offset in the longitudinal direction 14 of the duct 4 relative to the piezoelectric sensor 6. The adapter module 8 can also be disposed between the two ends 18 and 20 of the piezoelectric sensor 6, in order to optimize the overall size of the system. In another variant, the adapter module 8 may be disposed near the conduit 4 but not on the conduit 4 to facilitate its installation. For example, in the case of a buried duct 4, it may be deposited in a duct hole accommodating the duct 4, and in the case of a duct 4 in the open air be placed near the duct 4, either on the ground (if the conduit 4 is also placed on the ground) or on a fixation (if the conduit 4 is kept at a distance from the ground).
Les positions du module adaptateur 8 décrites ci-dessus ne sont pas limitatives, et dans l'absolu le module adaptateur 8 peut être disposé n'importe où pourvu qu'il reste à proximité du conduit 4 et du capteur piézoélectrique 6, au moins partiellement. The positions of the adapter module 8 described above are not limiting, and in absolute terms the adapter module 8 can be arranged anywhere provided that it remains near the conduit 4 and the piezoelectric sensor 6, at least partially .
Le capteur piézoélectrique 6 et le module adaptateur 8 peuvent être confrontés à des milieux potentiellement très humides. Aussi le débitmètre piézoélectrique peut être protégé par une structure d'étanchéité 24 qui englobe le module adaptateur 8, le capteur piézoélectrique 6, et la portion de conduit 4 sur laquelle ils sont fixés. Cette structure d'étanchéité 24 n'est pas représentée sur les figures. The piezoelectric sensor 6 and the adapter module 8 may be confronted with potentially very humid environments. Also the piezoelectric flowmeter can be protected by a sealing structure 24 which includes the adapter module 8, the piezoelectric sensor 6, and the conduit portion 4 to which they are attached. This sealing structure 24 is not shown in the figures.
En variante, le capteur piézoélectrique peut être conçu intrinsèquement résistant à l'humidité. En variante, le capteur piézoélectrique 6 peut faire plusieurs tours autour du conduit 4, pour augmenter la sensibilité du capteur piézoélectrique 6. Afin d'éviter un court-circuit, le capteur piézoélectrique 6 peut alors être recouvert au moins partiellement d'un isolant électrique, puis être enroulé sur plusieurs tours. Dans le cas d'un capteur piézoélectrique 6 sous forme de film, on peut prévoir un enroulement en spirale, et l'isolant électrique peut alors être disposé sur une des faces du film. Dans le cas d'un capteur piézoélectrique 6 sous forme de fil, on peut aussi prévoir un enroulement en hélice ayant pour axe l'axe longitudinal 14 du conduit 4, et alors l'isolant électrique peut être une gaine autour du fil. Alternatively, the piezoelectric sensor may be inherently resistant to moisture. In a variant, the piezoelectric sensor 6 can make several turns around the duct 4, in order to increase the sensitivity of the piezoelectric sensor 6. In order to avoid a short circuit, the piezoelectric sensor 6 can then be covered at least partially with a electrical insulation, and then be wound on several turns. In the case of a piezoelectric sensor 6 in the form of a film, it is possible to provide a spiral winding, and the electrical insulator can then be arranged on one of the faces of the film. In the case of a piezoelectric sensor 6 in the form of a wire, it is also possible to provide a helical winding having as its axis the longitudinal axis 14 of the conduit 4, and then the electrical insulator can be a sheath around the wire.
La figure 4 représente une vue détaillée de l'architecture du module adaptateur 8. FIG. 4 represents a detailed view of the architecture of the adapter module 8.
Le module adaptateur 8 peut comprendre un module d'amplification 100, un capteur de température 102, une horloge interne 104, un module de conversion analogique vers numérique (ou module ADC) 106 et un module de transmission 108. The adapter module 8 may comprise an amplification module 100, a temperature sensor 102, an internal clock 104, an analog-to-digital conversion module (or ADC module) 106 and a transmission module 108.
Le module d'amplification 100 est connecté au capteur piézoélectrique 6, et récupère le signal électrique 110, dit signal brut, généré par le capteur piézoélectrique 6 afin d'en produire une version amplifiée 112. Cette opération d'amplification a pour but de rendre le signal brut 110 exploitable, manipulable et transmissible par les modules suivants. En effet, le courant brut induit par un capteur piézoélectrique dans le cadre de l'invention est de l'ordre de quelques millivolts à quelques volts, typiquement de l'ordre de 10 à lOOmV dans le cadre d'une plage de débits de 0-40 m3/h dans le cadre d'expérimentations conduites par la Demanderesse. Pour de telles tensions, il peut être nécessaire de pouvoir rendre ces courants plus facilement exploitables. The amplification module 100 is connected to the piezoelectric sensor 6, and retrieves the electrical signal 110, called the raw signal, generated by the piezoelectric sensor 6 in order to produce an amplified version 112. This amplification operation is intended to render the raw signal 110 that can be used, manipulated and transmitted by the following modules. Indeed, the gross current induced by a piezoelectric sensor in the context of the invention is of the order of a few millivolts to a few volts, typically of the order of 10 to 100mV within a range of flow rates of 0 -40 m 3 / h in the context of experiments conducted by the Applicant. For such voltages, it may be necessary to be able to make these currents more easily exploitable.
Il est connu qu'un capteur piézoélectrique 6 est un composant qui renvoie un signal électrique 110 (c'est-à-dire un couple tension-courant) en fonction d'une contrainte mécanique qui lui est appliquée. Ce signal électrique 110 ainsi généré peut également varier selon la température du capteur piézoélectrique, sa disposition et sa géométrie. On appelle modèle comportemental 114 du capteur piézoélectrique 6 la fonction qui prend en entrée les paramètres précités (contrainte mécanique, géométrie, température, matériau utilisé pour le capteur piézoélectrique) et qui renvoie en sortie un signal électrique 110 (en tension et/ou en intensité). Ce modèle 114 est obtenu préalablement à l'exploitation dans un réseau du débitmètre piézoélectrique 2, par une opération de calibration, comme on le verra plus bas. It is known that a piezoelectric sensor 6 is a component that returns an electrical signal 110 (i.e. a voltage-current torque) as a function of a mechanical stress applied thereto. This electrical signal 110 thus generated can also vary according to the temperature of the piezoelectric sensor, its arrangement and its geometry. The function that takes the aforementioned parameters (mechanical stress, geometry, temperature, material used for the piezoelectric sensor) and sends an electrical signal 110 (in voltage and / or in ). This model 114 is obtained prior to operation in a network of the piezoelectric flow meter 2, by a calibration operation, as will be seen below.
Le signal amplifié 112 ainsi obtenu peut désormais être exploité. En particulier, le signal amplifié 112 en sortie du module d'amplification 100 peut alors être envoyé au module ADC 106, qui va convertir ce signal amplifié 112 en une information numérique de débit 116 en utilisant le modèle comportemental 114. The amplified signal 112 thus obtained can now be exploited. In particular, the amplified signal 112 at the output of the amplification module 100 can then be sent to the ADC module 106, which will convert this amplified signal 112 into a digital rate information 116 using the behavioral model 114.
Le module adaptateur 8 peut être muni d'une horloge interne 104 qui émet un signal d'horloge 118. Ce signal d'horloge 118 peut être transmis au module ADC 106, qui peut ainsi horodater l'information numérique de débit 116. The adapter module 8 can be provided with an internal clock 104 which transmits a clock signal 118. This clock signal 118 can be transmitted to the ADC module 106, which can thus time-stamp the digital rate information 116.
Le capteur de température 102 est disposé contre le conduit 4, à proximité ou sur le capteur piézoélectrique 6. L'intérêt d'un tel capteur de température 102 est de pouvoir intégrer la température dans le modèle 114. Le capteur de température transmet un signal de température 120 au module ADC 106. Ce signal de température 120 peut être analogique ou numérique. The temperature sensor 102 is disposed against the duct 4, close to or on the piezoelectric sensor 6. The advantage of such a temperature sensor 102 is that it can integrate the temperature into the model 114. The temperature sensor transmits a signal The temperature signal 120 may be analog or digital.
Le module ADC 106 peut également calculer également une information de volume de fluide (10). The ADC module 106 may also calculate a fluid volume information (10).
L'information numérique de débit 116 peut alors être envoyée vers le module de transmission 108. Le module de transmission 108 peut alors transmettre (122) cette information de débit 116 de débitmètre à un ou plusieurs contrôleurs externes au débitmètre piézoélectrique 2, comme on le verra plus bas. Cette transmission de débitmètre 122 peut se faire de manière filaire ou sans-fil (« wireless » en anglais). Le module de transmission 108 peut également transmettre d'autres informations comme la température mesurée par le capteur de température 102. The digital rate information 116 can then be sent to the transmission module 108. The transmission module 108 can then transmit (122) this flowmeter flow rate information 116 to one or more controllers external to the piezoelectric flow meter 2, as it is will see below. This flow meter transmission 122 can be wired or wireless ("wireless"). The transmission module 108 can also transmit other information such as the temperature measured by the temperature sensor 102.
Le module adaptateur 8 peut être autoalimenté, par exemple avec une batterie amovible. Il peut également être raccordé à un réseau électrique. On rappelle que tout signal qui évolue dans le temps est une somme unique de fonctions sinus et cosinus, de fréquence variant entre 0 et l'infini. Cette somme peut s'obtenir en calculant la transformée de Fourier du signal, et peut être discrète (si le signal est périodique, on parle alors de série de Fourier) ou continue (si le signal ne l'est pas). Le terme de cette somme qui est de fréquence nulle est appelé composante continue du signal. The adapter module 8 can be self-powered, for example with a removable battery. It can also be connected to an electrical network. Remember that any signal that evolves over time is a unique sum of sinus and cosine functions, of frequency varying between 0 and infinity. This sum can be obtained by calculating the Fourier transform of the signal, and can be discrete (if the signal is periodic, it is called a Fourier series) or continuous (if the signal is not). The term of this sum which is of zero frequency is called continuous component of the signal.
Dans le cadre de l'invention, la Demanderesse s'intéresse ainsi à la déformation globale du conduit (dilatation), et non à ses petites déformations (vibrations). Aussi, dans une variante, le module adaptateur peut conserver du signal électrique issu du capteur piézoélectrique au moins ou uniquement sa composante continue. Cette conservation peut être réalisée par l'usage d'un filtre, en particulier un filtre passe-bas. Ce filtre peut être analogique et/ou numérique. In the context of the invention, the Applicant is thus interested in the overall deformation of the duct (expansion), and not in its small deformations (vibrations). Also, in a variant, the adapter module can retain the electrical signal from the piezoelectric sensor at least or only its DC component. This preservation can be achieved by the use of a filter, in particular a low-pass filter. This filter can be analog and / or digital.
La figure 5 représente une vue schématique d'un réseau d'eau 200 sur lequel l'invention peut être agencée. FIG. 5 represents a schematic view of a water network 200 on which the invention can be arranged.
Un réseau d'eau 200 comprend un ou plusieurs captages 202 qui alimentent un ou plusieurs réservoirs d'eau 204. Ces réservoirs 204 alimentent à leur tour une ou plusieurs sorties en eau 206 agencées dans un sous-réseau 208 en aval d'un réservoir 204. Le réseau 200 comprend en outre un ou plusieurs débitmètres piézoélectriques 2 et au moins un contrôleur général 210, qui peut être implanté dans un ordinateur. Chaque canalisation du réseau peut être pourvue d'une vanne 212 (ou plusieurs). A water network 200 comprises one or more catchments 202 which supply one or more water tanks 204. These tanks 204 in turn feed one or more water outlets 206 arranged in a sub-network 208 downstream of a reservoir. 204. The network 200 further comprises one or more piezoelectric flowmeters 2 and at least one general controller 210, which can be implanted in a computer. Each channel of the network may be provided with a valve 212 (or more).
Les débitmètres piézoélectriques 2 sont disposés en aval des captages 202, à intervalles réguliers. Les débitmètres piézoélectriques 2 peuvent être reliés par voie filaire et/ou sans-fil au contrôleur général 210 pour une transmission de débitmètre 122. Ainsi, le contrôleur général 210 peut obtenir une multitude d'informations sur les débits à différents endroits du réseau 200 et peut dresser une cartographie du réseau 200. Cette cartographie peut être : en temps réel, c'est-à-dire qu'à chaque instant, le contrôleur a une information de débit en chaque point du réseau 200 équipé d'un débitmètre piézoélectrique 2, The piezoelectric flowmeters 2 are disposed downstream of the catchments 202, at regular intervals. The piezoelectric flowmeters 2 may be wired and / or wirelessly connected to the general controller 210 for flowmeter transmission 122. Thus, the general controller 210 can obtain a multitude of flow information at different locations of the network 200 and can map the network 200. This mapping can be: in real time, that is to say that at every moment, the controller has flow information at each point of the network 200 equipped with a piezoelectric flowmeter 2,
en temps différé, c'est-à-dire que le contrôleur général peut réaliser à chaque instant un récapitulatif des débits moyens et volumes totaux prélevés sur le réseau sur une fenêtre de temps glissante, par exemple la dernière heure, la dernière journée, la dernière semaine ou le dernier mois, ou  in deferred time, that is to say that the general controller can realize at any time a summary of average flows and total volumes taken from the network over a sliding time window, for example the last hour, the last day, the last week or month, or
périodique, c'est-à-dire que le contrôleur général réalise régulièrement un compte-rendu des volumes d'eau prélevés depuis le dernier compte-rendu, par exemple, sur la dernière journée ou le dernier mois.  periodic, that is to say that the general controller regularly reports the volumes of water taken since the last report, for example, on the last day or the last month.
Cette cartographie peut servir notamment à détecter et localiser en temps et en espace d'éventuelles anomalies sur le réseau 200, en particulier une fuite sur le réseau 200 ou un vol d'eau. Lors de la détection d'une anomalie, le contrôleur général 210 peut envoyer un message d'alerte. This mapping can be used in particular to detect and locate in time and space any anomalies on the network 200, in particular a leak on the network 200 or a theft of water. Upon detection of an abnormality, the general controller 210 may send an alert message.
Optionnellement, les débitmètres piézoélectriques 2 peuvent être situés près des sorties 206 ou des vannes 212 du réseau. En variante, les débitmètres piézoélectriques 2 peuvent être disposés loin des sorties 206 et des vannes 212. Optionally, the piezoelectric flowmeters 2 may be located near the outlets 206 or the valves 212 of the network. Alternatively, the piezoelectric flowmeters 2 may be disposed away from the outlets 206 and the valves 212.
Dans une mise en oeuvre, les débitmètres piézoélectriques 2 peuvent être agencés sur toute conduite individuelle (c'est-à-dire une conduite du réseau sans bifurcation, entre deux embranchements) de manière à pouvoir mesurer la répartition du débit de fluide à chaque embranchement, dans tout le réseau 200. In one implementation, the piezoelectric flowmeters 2 can be arranged on any individual pipe (that is to say a network pipe without bifurcation, between two branches) so as to be able to measure the distribution of the fluid flow at each branch. , throughout the network 200.
La figure 6 représente un exemple de graphe de modèle de capteur 114. Fig. 6 shows an example of a sensor model graph 114.
Le graphe du modèle de capteur 114 résulte d'expérimentations conduites par la Demanderesse. Il présente en abscisse le débit mesuré et en ordonnée la contrainte mécanique mesurée (en Newton). Le débit mesuré varie couramment entre 0 et 40 m3/h. On peut aller jusqu'à la plage 0-200 m3/h (sur un PIBI), voire jusqu'à la plage 0- 5000 m3/h (pour un dispositif disposé sur un réseau de transport, ou « feeders »). Pour des bouches de lavage (BL), on peut se restreindre entre 0 et 5 m3/h. The graph of the sensor model 114 results from experiments conducted by the Applicant. It has on the abscissa the measured flow and on the ordinate the measured mechanical stress (in Newton). The measured flow rate is commonly between 0 and 40 m 3 / h. We can go up to the beach 0-200 m 3 / h (on a GDPI), even to the beach 0- 5000 m 3 / h (for a device placed on a transport network, or "feeders"). For washing mouths (BL), it is possible to restrict between 0 and 5 m 3 / h.
L'invention peut, en variante, ne pas mesurer les faibles débits, et ainsi se restreindre à la mesure de débits d'au moins environ 100L/h (c'est-à-dire 0,1 m3/h). Il s'agit de débits minimaux typiques dans le cas d'une bouche de lavage. Dans une variante de l'invention, les débits observés peuvent être d'au moins 0,5 m3/h. The invention may, in a variant, not measure the low flow rates, and thus be limited to the measurement of flow rates of at least about 100 L / h (that is to say 0.1 m 3 / h). These are typical minimum flows in the case of a washing mouth. In a variant of the invention, the flow rates observed may be at least 0.5 m 3 / h.
La contrainte mécanique au repos correspond à la contrainte le long de la grande dimension du capteur piézoélectrique 6 au repos, lorsqu'il n'y a pas de circulation d'eau 10 dans le conduit 4. Elle est non nulle en raison du fait que le capteur piézoélectrique 6 reste tendu, au repos. Cette contrainte mécanique au repos est d'environ 10 à 15N dans le cas des expérimentations conduites par la Demanderesse. The mechanical stress at rest corresponds to the stress along the large dimension of the piezoelectric sensor 6 at rest, when there is no flow of water 10 in the duct 4. It is non-zero because of the fact that the piezoelectric sensor 6 remains stretched, at rest. This mechanical stress at rest is about 10 to 15N in the case of experiments conducted by the Applicant.
L'invention concerne également un procédé d'installation et de calibration 300 d'un débitmètre piézoélectrique 2. Ce procédé d'installation et de calibration 300 peut comprendre les opérations suivantes : The invention also relates to a method for installing and calibrating 300 of a piezoelectric flow meter 2. This installation and calibration method 300 can comprise the following operations:
a) fixer un capteur piézoélectrique 6 autour d'un conduit 4, éventuellement en ayant au préalable disposé un isolant électrique sur le capteur piézoélectrique 6, b) installer le module adaptateur 8 à proximité du capteur piézoélectrique 6 et les raccorder électriquement (22), et  a) fix a piezoelectric sensor 6 around a duct 4, possibly having previously disposed of an electrical insulator on the piezoelectric sensor 6, b) install the adapter module 8 near the piezoelectric sensor 6 and electrically connect them (22), and
c) faire circuler à différents débits connus (via un compteur déjà existant) de l'eau dans le conduit 4 pour établir un modèle de capteur 114.  c) circulating at different known flow rates (via an existing meter) water in the conduit 4 to establish a sensor model 114.
Ainsi, la sortie du module adaptateur (8) représente le débit dans le conduit. Thus, the output of the adapter module (8) represents the flow rate in the conduit.
Ce procédé de calibration peut être factorisé afin d'économiser de l'eau lors de la calibration. A cet effet, on peut effectuer les étapes a) et b) plusieurs fois, à plusieurs emplacements du réseau 200, puis effectuer l'étape c) une seule fois pour établir l'ensemble des modèles de capteur 114. Dans le cadre d'embranchements dans la partie du réseau 200 qui est en train d'être équipée, on peut utiliser la répartition (connue) des débits entre les différentes branches afin d'établir les modèles de capteur 114 appartenant à différentes branches. This calibration process can be factored to save water during calibration. For this purpose, the steps a) and b) can be carried out several times at several locations of the network 200, and then step c) once to establish all the sensor models 114. In the context of branches in the part of the network 200 which is being equipped, it is possible to use the distribution (known) flow rates between different branches to establish the sensor models 114 belonging to different branches.
La description détaillée ci-dessus porte sur des exemples donnés à titre illustratif et non limitatif. The detailed description above relates to examples given for illustrative and not limiting.
Ainsi, on a décrit un capteur piézoélectriq ue. En va riante des jauges de contrainte sont envisageables. Thus, a piezoelectric sensor has been described. In vain, strain gauges are conceivable.

Claims

REVENDICATIONS
1. Débitmètre piézoélectrique (2), comprenant : A piezoelectric flowmeter (2), comprising:
un conduit (4), sensiblement cylindrique, adapté pour faire circuler un fluide (10) en son intérieur,  a duct (4), substantially cylindrical, adapted to circulate a fluid (10) in its interior,
un capteur piézoélectrique (6), placé autour du conduit (4),  a piezoelectric sensor (6) placed around the duct (4),
un module adaptateur (8) raccordé au capteur piézoélectrique (6),  an adapter module (8) connected to the piezoelectric sensor (6),
caractérisé en ce que : characterized in that
le capteur piézoélectrique (6) est agencé pour se déformer lors du passage du fluide (10) dans le conduit (4), de telle sorte que le signal électrique (110) issu du capteur piézoélectrique (6) varie continûment avec le débit du fluide (10) dans le conduit (4), et  the piezoelectric sensor (6) is arranged to deform during the passage of the fluid (10) in the conduit (4), so that the electrical signal (110) from the piezoelectric sensor (6) varies continuously with the flow rate of the fluid (10) in the conduit (4), and
le module adaptateur (8) est agencé pour amplifier le signal électrique (110) produit par le capteur piézoélectrique (6) de telle sorte que le signal électrique obtenu (112) puisse être exploité.  the adapter module (8) is arranged to amplify the electrical signal (110) produced by the piezoelectric sensor (6) so that the obtained electrical signal (112) can be operated.
2. Débit piézoélectrique (2) selon la revendication 1, dans lequel le module adaptateur est agencé pour conserver du signal électrique issu du capteur piézoélectrique au moins sa composante continue.  2. piezoelectric flow (2) according to claim 1, wherein the adapter module is arranged to keep the electrical signal from the piezoelectric sensor at least its DC component.
3. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur piézoélectrique (6) est un film ou un fil.  3. Piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, wherein the piezoelectric sensor (6) is a film or a wire.
4. Débitmètre piézoélectrique (2) selon la revendication 3, dans lequel le capteur piézoélectrique (6) est enroulé selon sa grande dimension autour du conduit (4), sur sa périphérie, selon une ligne d'enroulement (12), de sorte que le capteur piézoélectrique (6) entoure sensiblement complètement le conduit (4), sans faire de boucle électrique fermée.  4. Piezoelectric flowmeter (2) according to claim 3, wherein the piezoelectric sensor (6) is wound along its length along the duct (4), on its periphery, along a winding line (12), so that the piezoelectric sensor (6) substantially completely surrounds the conduit (4) without making a closed electrical loop.
5. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur piézoélectrique (6) comprend du polyfluorure de vinylidène (PVDF). 5. Piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, wherein the piezoelectric sensor (6) comprises polyvinylidene fluoride (PVDF).
6. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur piézoélectrique (6) est fixé au conduit (4) par collage. 6. Piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric sensor (6) is fixed to the duct (4) by gluing.
7. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le fluide (10) est de l'eau, en particulier de l'eau potable. 7. Piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, wherein the fluid (10) is water, in particular drinking water.
8. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module adaptateur (8) comprend en outre un module ADC (106), agencé pour calculer une information numérique de débit (116) à partir du signal électrique (112) en sortie du module d'amplification (100). The piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, wherein the adapter module (8) further comprises an ADC module (106) arranged to compute a digital rate information (116) from the electrical signal ( 112) at the output of the amplification module (100).
9. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module ADC (106) calcule également une information de volume de fluide (10) et un horodatage.  The piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, wherein the ADC module (106) also calculates a fluid volume information (10) and a time stamp.
10. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un capteur de température (102) communiquant un signal de température (120) au module ADC (106).  The piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, further comprising a temperature sensor (102) communicating a temperature signal (120) to the ADC module (106).
11. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour traiter des débits de fluide (10) compris entre 0 et 5000m3/h, de préférence entre 0 et 200m3/h, et encore plus de préférence entre 0 et 80m3/h. 11. Piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to treat fluid flow rates (10) between 0 and 5000m 3 / h, preferably between 0 and 200m 3 / h and even more preferably between 0 and 80m 3 / h.
12. Débitmètre piézoélectrique (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour traiter des débits de fluide (10) d'au moins 0,lm3/h. 12. Piezoelectric flowmeter (2) according to one of the preceding claims, characterized in that it is arranged to treat fluid flow rates (10) of at least 0, lm 3 / h.
13. Réseau hydraulique (200), caractérisé en ce qu'il comprend :  13. Hydraulic network (200), characterized in that it comprises:
des débitmètres piézoélectriques (2) selon l'une des revendications 1 à 11, agencés sur le réseau hydraulique (200),  piezoelectric flowmeters (2) according to one of claims 1 to 11, arranged on the hydraulic network (200),
un contrôleur général (210) connecté aux débitmètres piézoélectriques (2), caractérisé en ce que le contrôleur général est agencé pour :  a general controller (210) connected to the piezoelectric flowmeters (2), characterized in that the general controller is arranged for:
recevoir les informations de débit (116) transmises (122) par les débitmètres piézoélectriques (2), et  receiving the transmitted rate information (116) (122) from the piezoelectric flow meters (2), and
dresser une cartographie des débits et volumes prélevés sur le réseau (200).  map the flows and volumes taken from the network (200).
14. Procédé de mesure de débit sur un conduit, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes :  14. A method for measuring flow on a conduit, characterized in that it comprises the following operations:
a) fixer un capteur piézoélectrique (6) selon l'une des revendications 1 à 12 autour d'un conduit (4), a) fixing a piezoelectric sensor (6) according to one of claims 1 to 12 around a conduit (4),
b) installer un module adaptateur (8) à proximité du capteur piézoélectrique (6) et les raccorder électriquement (22), et b) installing an adapter module (8) near the piezoelectric sensor (6) and electrically connecting them (22), and
c) faire circuler à différents débits connus un fluide (10) dans le conduit (4) pour établir un modèle comportemental (114), et d) intégrer le modèle comportemental (114) dans le module adaptateur (8), de sorte que la sortie du module adaptateur (8) représente le débit dans le conduit. c) circulating at different known flow rates a fluid (10) in the conduit (4) to establish a behavioral model (114), and d) integrating the behavioral model (114) into the adapter module (8), so that the output of the adapter module (8) represents the flow in the conduit.
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