WO2022064133A1 - Procédé de mesure de débit d'un fluide dans une canalisation - Google Patents

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WO2022064133A1
WO2022064133A1 PCT/FR2021/051618 FR2021051618W WO2022064133A1 WO 2022064133 A1 WO2022064133 A1 WO 2022064133A1 FR 2021051618 W FR2021051618 W FR 2021051618W WO 2022064133 A1 WO2022064133 A1 WO 2022064133A1
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cycle
sub
transducer
ultrasonic
transmission
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PCT/FR2021/051618
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Marcel Guwang
Maxime MORIN
Alain Ramond
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Integra Metering Sas
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—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 measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound
    • G—PHYSICS
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    • G01F1/66—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 measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the flow rate of a fluid in a pipe.
  • the invention also relates to a flowmeter suitable for implementing such a flow measurement method.
  • each transmission cycle includes:
  • ⁇ comprising: o a step of transmitting an ultrasonic wave by the first ultrasonic transducer, o a step of receiving said ultrasonic wave by the second ultrasonic transducer, o a step of measuring a propagation time of the ultrasonic wave from the first ultrasonic transducer to the second ultrasonic transducer,
  • a sub-cycle B' comprising: o a step for transmitting an ultrasonic wave by the second ultrasonic transducer, o a step for receiving said ultrasonic wave by the first ultrasonic transducer, o a step for measuring a propagation time of the ultrasonic wave from the second ultrasonic transducer to the first ultrasonic transducer.
  • the ultrasonic transducer operating as a transmitter during a given cycle operates as a receiver during the cycle which follows this given cycle.
  • the ultrasonic transducer operating as a receiver during a given cycle operates as a transmitter during the cycle following this given cycle.
  • the transmission step of the second sub-cycle carried out by a transmission cycle follows the reception step of the first sub-cycle carried out by this same transmission cycle after a period of a few milliseconds ( 4ms) the time for the ultrasound to fade out.
  • This method further comprises a step of calculating a fluid flow rate in which the fluid flow rate is calculated from a difference between the measured propagation time of the first measurement cycle performed and the measured propagation time of the second measurement cycle carried out.
  • the aim of the invention is therefore to propose a method for measuring the flow rate of a fluid making it possible to determine reliable and precise flow rates.
  • the invention also aims to provide such a flow measurement method that is simple, fast and inexpensive in energy.
  • the invention also aims to provide a flowmeter suitable for implementing such a flow measurement method.
  • the invention therefore relates to a method for measuring the flow rate of a fluid in a pipe, the flow rate being measured using at least two ultrasonic transducers, the method comprising a generation of successive cycles, called cycles of transmissions, controlled by a control unit, each cycle of transmissions comprising:
  • - a sub-cycle A comprising: o a step of transmitting an ultrasonic wave by a first ultrasonic transducer among said at least two ultrasonic transducers, o a step of receiving said ultrasonic wave by a second ultrasonic transducer among said at least two ultrasonic transducers, o a step of measuring a propagation time of the ultrasonic wave from the first ultrasonic transducer to the second ultrasonic transducer,
  • a sub-cycle B comprising: o a step for transmitting an ultrasonic wave by the second ultrasonic transducer, o a step for receiving said ultrasonic wave by the first ultrasonic transducer, o a step for measuring a propagation time of the ultrasonic wave from the second ultrasonic transducer to the first ultrasonic transducer, the first sub-cycle A and the sub-cycle B of the same cycle of transmissions succeeding one after the other according to a given order, characterized in that the order between the sub-cycle A and the sub- cycle B of a given transmission cycle is reversed with respect to the order between sub-cycle A and sub-cycle B of a transmission cycle immediately preceding said given transmission cycle, and in that it comprises at least one fluid flow rate calculation step in which a flow rate of the fluid flowing in the pipe is calculated from an average between:
  • the cycle directly following the given cycle designates the first cycle which follows the given cycle in the succession of cycles carried out in the measurement method.
  • the expression “the cycle directly preceding the given cycle” designates the first cycle which precedes the given cycle in all the cycles carried out in the measurement process.
  • the difference made during the flow calculation step is multiplied by -1, one cycle out of two, in order to maintain a result of the same sign.
  • a first given transmission cycle is separated from a second transmission cycle directly preceding the first given transmission cycle by a duration, called intercycle duration, greater than or equal to 15ms.
  • said intercycle duration may be between 15 ms and 4000 ms (4 seconds), in particular between 125 ms and 4000 ms (4 seconds), more particularly between 250 ms and 2000 ms (2 seconds), for example order of 500 ms.
  • the sub-cycle A and the sub-cycle B of the same transmission cycle are separated from each other by a duration, called intracycle duration, less than or equal to 10 ms.
  • said intracycle duration may be between 1 ms and 10 ms, for example of the order of [0020]
  • the fluid flow rate is determined from a predetermined table in which propagation time difference results are associated with flow rates. The table can also take into account the temperature of the fluid.
  • the flow measurement method comprises a step of at least partial standby of the control unit between each transmission cycle.
  • the sub-cycle A and the sub-cycle B are each carried out during a period of stabilization of the electronic components of the control unit.
  • the ultrasonic wave emitted during sub-cycle A and the ultrasonic wave emitted during sub-cycle B of each transmission cycle are each emitted over a predefined transmission time interval.
  • the preset transmit time interval can be less than 1 ps.
  • the characteristics of this embodiment make it possible to increase the precision of the measurement of the propagation time and to reduce the energy consumption of the flowmeter.
  • the ultrasonic wave is generated by a transducer operating as a transmitter from a square electrical pulse.
  • the emission of a single electric pulse to generate an ultrasonic wave makes it possible to improve the precision of the measurement by providing an ultrasonic wave whose signal is short.
  • the signal may be half a wavelength long. The wake-up time of the flowmeter electronics and the consumption of electrical energy are thus reduced.
  • the invention also extends to a flowmeter suitable for implementing a method according to the invention.
  • the invention extends to a flow meter comprising:
  • a control unit programmed to control a generation of successive cycles, called transmission cycles, each transmission cycle comprising: o a sub-cycle A comprising:
  • ⁇ a step of emitting an ultrasonic wave by a first ultrasonic transducer among said at least two ultrasonic transducers
  • ⁇ a step for measuring a propagation time of the ultrasonic wave from the first ultrasonic transducer to the second ultrasonic transducer, o a sub-cycle B comprising:
  • ⁇ a step of measuring a propagation time of the ultrasonic wave from the second ultrasonic transducer to the first ultrasonic transducer, the sub-cycle A and the sub-cycle B of the same cycle of successive transmissions one after the other according to a given order, characterized in that the order between the sub-cycle A and the sub-cycle B of a given cycle of transmissions is reversed with respect to the order between the sub-cycle cycle A and the sub-cycle B of a transmission cycle directly preceding said given transmission cycle, and in that the control unit is programmed to carry out at least one fluid flow calculation step in which a flow rate of the fluid flowing in the pipe is calculated from an average between: - a difference between the propagation time measured for sub-cycle A and the propagation time measured for sub-cycle B of the same given transmission cycle, and
  • the first transducer and the second transducer are adapted to be mounted on a pipe so as to be arranged facing each other in a direction diagonal with respect to a longitudinal axis of the channeling. Nevertheless, nothing prevents the provision of a flow meter comprising two transducers adapted to be placed inside the pipe opposite one another along the longitudinal axis of the pipe.
  • a flowmeter comprising a single ultrasonic transducer and an ultrasonic wave reflector arranged inside the pipe. This single ultrasonic transducer is then placed facing the reflector so that this transducer can emit and then receive ultrasonic waves by reflecting them on the reflector.
  • the first transducer and the second transducer are the same.
  • the flow meter comprises said pipe on which the two ultrasonic transducers are mounted, this pipe having two longitudinal ends comprising a connecting member.
  • the invention also relates to a flow measurement method and a flow meter characterized, in combination or not, by all or some of the characteristics mentioned above or below. Regardless of the formal presentation given, unless expressly indicated otherwise, the various characteristics mentioned above or below should not be considered as closely or inextricably linked to each other, the invention possibly relating to only one of them. these structural or functional characteristics, or only part of these structural or functional characteristics, or only part of one of these structural or functional characteristics, or any grouping, combination or juxtaposition of all or part of these structural or functional characteristics .
  • FIG. 1 is a sequential diagram representing four successive transmission cycles of a flow measurement method according to the invention
  • Figure 2 is a block diagram of a longitudinal section of a flowmeter according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 includes timing diagrams representing four successive cycles of a flow measurement method according to the invention.
  • a method 28 for measuring the flow rate of a fluid flowing in a pipe is represented according to one embodiment of the invention in FIG.
  • This flow measurement method 28 can be implemented by any type of ultrasonic flow meter operating on the basis of measurements of differences in the propagation time of the ultrasonic waves by at least one ultrasonic transducer.
  • the flow meter 20 shown in Figure 2 is suitable for implementing the method 28 of measurement.
  • This flowmeter 20 comprises a first ultrasonic transducer 23a and a second ultrasonic transducer 23b mounted on a pipe 21 extending longitudinally along and around a theoretical longitudinal axis 27.
  • Pipe 21 includes a wall delimiting a passage in which a fluid 26 can flow.
  • the transducers 23a, 23b are mounted on the wall of the pipe 21 and arranged opposite one another in a direction 25 diagonal with respect to the longitudinal axis 27 of the pipe 21 .
  • Each transducer 23a, 23b is adapted to emit ultrasonic waves and to receive ultrasonic waves.
  • each transducer 23a, 23b can function as a transmitting transducer so as to be able to transmit ultrasonic waves or else as a receiving transducer so as to be able to receive ultrasonic waves.
  • this transducer 23a, 23b when a transducer 23a, 23b operates as a transmitting transducer, this transducer 23a, 23b is suitable for converting an electric signal into an ultrasonic wave.
  • this transducer 23a, 23b operates as a receiving transducer, this transducer 23a, 23b is adapted to convert an ultrasonic wave into an electrical signal.
  • the transducers 23a, 23b are arranged so that an ultrasonic wave emitted by one of these two transducers can propagate through the pipe 21 in said diagonal direction 25 to be directly received by the other transducer without reflection. intermediary of the ultrasonic wave on a wall of the pipe.
  • nothing prevents, for example, providing a flowmeter comprising two transducers arranged inside the pipe facing each other along the longitudinal axis of the pipeline.
  • a flow meter comprising a single ultrasonic transducer and an ultrasonic wave reflector arranged inside the pipe. This single ultrasonic transducer is then placed facing the reflector so that this transducer can emit ultrasonic waves and then receive them by reflecting them on the reflector.
  • the flowmeter 20 also comprises a control unit 24 connected to the transducers 23a, 23b by electrically conductive links 22.
  • the control unit comprises at least one integrated circuit, chosen in particular from a microcontroller, a microprocessor, an application-specific integrated circuit (better known by the acronym ASIC for "application-specific integrated circuit"), a programmable logic circuit.
  • the control unit also includes a memory.
  • the control unit also includes a pulse generator, a signal amplifier, a zero crossing detector, a time capture, a sequencing state machine and a calculation processor.
  • the control unit 24 includes at least one real-time clock.
  • control unit 24 includes two clocks.
  • a first clock is used to count most of the propagation time. This clock operates at a frequency greater than 10 MHz, for example of the order of 16 MHz.
  • a second clock is used to obtain an accurate measurement of the delay. This second clock is triggered as close as possible to the moment of reception of the ultrasonic wave by the transducer operating as a receiver. This second clock operates at a frequency greater than that of the first clock, in particular at a frequency greater than 1 GHz, for example of the order of 26 GHz.
  • This control unit 24 is adapted to control each transducer 23a, 23b to operate them as a transmitter transducer or as a receiver transducer. In particular, when one of the two transducers 23a, 23b is controlled to operate as a transmitter transducer, the other transducer 23a, 23b is controlled to operate as a receiver transducer.
  • control unit 24 is adapted to supply the transducer 23a, 23b controlled as transmitter transducer by an electric signal, said control signal, via the electrically conductive link 22 connecting the control unit 24 to this transducer 23a, 23b controlled as a transmitting transducer.
  • This transducer 23a, 23b operating as a transmitter transducer is thus suitable for converting this control signal into a ultrasonic wave which then propagates through the pipe 21 to the other transducer 23a, 23b operating as a receiving transducer.
  • control unit 24 is adapted to perform an acquisition of an electrical signal, said reception signal, generated by the transducer 23a, 23b controlled to operate as a receiver transducer, this reception signal being generated from an ultrasonic wave received by this transducer 23a, 23b operating as a receiver transducer and transmitted to the control unit 24 via the electrically conductive link 22 connecting the control unit 24 to this transducer 23a, 23b operating as a receiving transducer.
  • control unit is adapted to measure a propagation time Tprop of an ultrasonic wave in the pipe 21 between a transducer 23a, 23b emitting this ultrasonic wave and the other transducer 23a, 23b.
  • control unit uses its pair of clocks to measure the propagation time from a control signal emitted by the processing unit 24 and a reception signal emitted by the receiver transducer and acquired by the processing unit 24.
  • control unit 24 is adapted to control a generation of successive cycles, called transmission cycles, as will now be explained with reference to Figures 1 to 3, in particular in the non-limiting case of four cycles of successive transmissions denoted Ci to C4.
  • Each transmission cycle Ci comprises:
  • a sub-cycle A comprising: o a step 35 of emission of an ultrasonic wave by the first ultrasonic transducer 23a, o a step 36 of reception of said ultrasonic wave by the second ultrasonic transducer 23b, o a step 37 measuring a propagation time of the ultrasound wave from the first ultrasound transducer 23a to the second ultrasound transducer 23b,
  • a sub-cycle B comprising: o a step 38 of emission of an ultrasonic wave by the second ultrasonic transducer 23a, o a step 39 of reception of said ultrasonic wave by the first ultrasonic transducer 23b, o a step 40 of measuring a propagation time of the ultrasound wave from the second ultrasound transducer 23a to the first ultrasound transducer 23b.
  • each Ci cycle of transmissions includes a single A sub-cycle and a single B sub-cycle.
  • the ultrasonic wave emitted during sub-cycle A and the ultrasonic wave emitted during sub-cycle B of each cycle G of transmissions are each emitted over a predefined transmission time interval 52, 56 ( see figure 3).
  • the ultrasonic wave emitted during sub-cycle A and the ultrasonic wave emitted during sub-cycle B of each cycle G of transmissions are each received over a reception time interval 53, 57 (see FIG. 3).
  • the ultrasonic wave is generated by the transducer operating as a transmitter from a square electric pulse, for example with a duration of half a wavelength, or from of a square signal of greater duration.
  • the predefined transmission time interval 52, 56 is less than 1 ps, more particularly between 100 ns and 250 ns, for example of the order of 125 ns.
  • the predefined reception time interval 53, 57 is less than 40 ps, more particularly between 2 ps and 20 ps, for example of the order of 5 ps.
  • the flow measurement method 28 makes it possible to measure a flow rate of a fluid 26 flowing in the pipe 21 between the two transducers 23a, 23b at several given instants.
  • FIG. 3 shows time diagrams corresponding to four successive cycles Ci to C4.
  • Line 29 is a time diagram representing the transmission steps 35 for which the transducer 23a functions as a transmitting transducer. When a transmission step 35 is in progress, this is represented by a slot on line 29.
  • the line 30 is a time diagram representing the reception steps 36 for which the transducer 23b operates as a receiver transducer. When a reception step 36 is in progress, this is represented by a slot on line 30.
  • Line 31 is a time diagram representing the transmission steps 38 for which the transducer 23b operates as a transmitter transducer. When a transmission step 38 is in progress, this is represented by a slot on line 31 .
  • Line 32 is a time diagram representing the reception steps 39 for which the transducer 23a operates as a receiver transducer. When a reception step 39 is in progress, this is represented by a slot on line 32.
  • Line 33 is a timing diagram representing throughput calculation steps, described in more detail below.
  • a flow calculation step 51 is in progress, this is represented by a slot on line 33.
  • the arrows 34 between the calculation steps and the transmission cycles indicate the moment for which the flow is calculated (this calculated flow then being representative of the flow of fluid 26 flowing in the pipe 21 at this moment pointed by the arrow).
  • the flow measurement method comprises a generation of cycles C, of successive transmissions controlled by the control unit 24.
  • each cycle of transmissions comprises a sub-cycle A comprising a step 35 of transmission over a predefined time interval 52 of transmission, a step 36 of reception over a time interval 53 of predefined reception and a step 37 of measurement of a propagation time Tprop a .
  • Each transmission cycle also includes a sub-cycle B comprising a step 38 of sending over a predefined transmission time interval 56, a step 39 of receiving over a predefined reception time interval 57 and a step 40 of measuring a propagation time Tprop b .
  • the measurement method comprises at least two transmission cycles. In FIGS. 1 and 3, four cycles Ci to C4 are shown.
  • the term "directly”, in particular in the expressions "CM cycle directly succeeding the given cycle G” and "CM cycle directly preceding the given cycle G”, means that the cycle Ci+i directly succeeding the cycle Given G corresponds to the first cycle performed after the given G cycle and that the CM cycle directly preceding the given G cycle corresponds to the last cycle performed before the given C cycle.
  • the given cycle G can correspond to any transmission cycle of a measurement method according to the invention.
  • the transducer 23a, 23b operating as a transmitting transducer (in particular the transducer 23a in the example shown) for a sub-cycle A operates as a receiving transducer for the sub-cycle B.
  • the transducer 23a , 23b operating as a transmitter transducer (in particular the transducer 23b in the example shown) for a sub-cycle A operates as a receiver transducer for the sub-cycle B.
  • the ultrasonic wave is emitted by a first transducer (in particular the transducer 23a in the example shown) operating as a transmitter transducer to the second transducer 23a, 23b operating as a receiver transducer.
  • the ultrasonic wave is emitted in a first direction of propagation with respect to the direction of flow of the fluid 26, for example upstream.
  • the ultrasonic wave is emitted by the second transducer (in particular transducer 23b in the example shown) operating as transmitter transducer to first transducer 23a, 23b operating as receiver transducer.
  • the ultrasonic wave is emitted in a second direction of propagation opposite to the first direction, for example downstream.
  • the order between sub-cycle A and sub-cycle B of a given transmission cycle is reversed with respect to a transmission cycle directly preceding said given transmission cycle.
  • the sub-cycle A is carried out before the sub-cycle B and in a cycle CM directly succeeding the cycle G, the sub-cycle A is carried out after the sub-cycle B.
  • the cycles are separated from each other by a duration, called the 55 intercycle duration.
  • a given cycle G is separated from a cycle G-/ directly preceding this given cycle G by said duration 55 intercycle.
  • This duration 55 intercycle is greater than or equal to 15 ms.
  • said intercycle duration 55 may be between 125 ms and 4000 ms (4 seconds), in particular between 250 ms and 4000 ms (4 seconds), more particularly between 250 ms and 2000 ms (2 seconds) for example the order of 500 ms.
  • the duration 55 intercycle can be variable. Nevertheless, preferably, the duration 55 intercycle is fixed.
  • the pair of clocks makes it possible to start each cycle of transmissions after said duration 55 intercycle.
  • sub-cycle A of this transmission cycle is separated from sub-cycle B of this same transmission cycle by a duration, called intracycle duration 54, less than or equal to 10 ms .
  • said intracycle duration 54 can be between 1 ms and 10 ms, for example of the order of 4 ms.
  • the intracycle duration can be variable. However, preferably, the intracycle duration is fixed. In particular, the pair of clocks makes it possible to start each transmission cycle after said intracycle duration 54 .
  • the method comprises at least one step 51 of fluid flow calculation in which a fluid flow flowing in the pipe between a given G cycle and a CM cycle directly following this given C cycle is calculated.
  • Each fluid flow calculation step 51 can be performed by the control unit 24 .
  • the bit rate calculation steps are preferably performed at the time of the transmission cycles, as illustrated by the line 33 of FIG. 3. Nevertheless, the bit rate calculation steps can also be carried out between the transmission cycles.
  • a flow rate of fluid flowing in the pipe between a given cycle G and a cycle CM directly following this given cycle C is calculated from a propagation time Tprop measured during the sub-cycle A of this cycle Ci, a propagation time Tprop measured during sub-cycle B of this given cycle G and a propagation time Tprop“ +1 measured during sub-cycle A of cycle CM and of a propagation time Tprop l - + measured the sub-cycle B of the CM cycle.
  • this flow is calculated from an average between:
  • - Tprop? is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle A of a given transmission cycle Ci
  • Tpropf is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle B of said given cycle G of transmissions
  • Tpropi +1 is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle B of a transmission CM cycle directly following said given transmission cycle G,
  • Tprop“ +1 is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle A of the transmission cycle CM directly following said given transmission cycle G.
  • the fluid flow rate in the pipe between cycle C 2 and cycle C 3 is calculated during calculation step 51 from the formula [Math. 2] next:
  • - Tprop% is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle A of a given cycle C 2 of transmissions
  • - Tprop is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle B of said cycle C 2 of given transmissions
  • Tprop is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle B of a cycle C 3 of transmissions
  • Tprop is the propagation time of the ultrasonic wave emitted during a sub-cycle A of cycle C 3 of transmissions.
  • the fluid flow rate is determined from a predetermined table in which propagation time difference results are associated with flow rates.
  • the table can also take into account the temperature of the fluid.
  • the calculated flow rate D12 corresponds to the flow rate of the fluid in the pipe between the cycle Ci and the cycle C 2
  • the calculated flow rate D 23 corresponds to the flow rate of the fluid in the pipe between cycle C 2 and cycle C 3
  • the calculated flow rate D 34 corresponds to the flow rate of the fluid in the pipe between cycle C 3 and cycle C 4 .
  • a flow measurement method makes it possible to obtain more reliable flow rates than those obtained by known flow measurement methods.
  • the known throughput measurement methods comprise a succession of cycles, called transmission cycles, each comprising a sub-cycle A', similar to sub-cycle A, and a sub-cycle B', similar in sub-cycle B.
  • the ultrasonic wave is emitted by a first ultrasonic transducer to the second ultrasonic transducer in a first direction with respect to the direction of flow of the fluid in the pipe.
  • the ultrasonic wave is emitted by the second ultrasonic transducer to the first ultrasonic transducer in a second direction opposite to the first direction.
  • the order between the A' sub-cycle and the B' sub-cycle of each transmission cycle is predefined and is the same for each transmission cycle. Furthermore, the sub-cycle A' and the sub-cycle B' of each transmission cycle are separated from each other by a duration of the order of 4 ms.
  • the flow rate is calculated from a difference between the transmission time between the two ultrasonic transducers of the ultrasonic wave emitted during the sub-cycle >4' and the time transmission between the two ultrasonic transducers of the sound wave emitted during the sub-cycle B'.
  • the inventors have noticed that in these known flow measurement methods, the flow rates calculated from the propagation times of the ultrasonic waves between the transducers are distorted due to an asymmetry in the operating conditions of the flow meter between the two sub -cycles of the same cycle of transmissions.
  • the operating conditions of the flow meter during sub-cycle A' may be different from the operating conditions during sub-cycle B'.
  • the measurement of the transmission time of the ultrasound wave emitted during sub-cycle B' can be distorted by echoes in the channel of the ultrasound wave emitted during sub-cycle A' due to the time between these two sub-cycles of the order of 4 ms.
  • the flow rate calculation can also be distorted by a change in the temperature of the fluid flowing in the pipe or a change in the temperature of the control unit between sub-cycle A' and sub-cycle B'.
  • a flow measurement method makes it possible to compensate for flow measurement errors due to differences in operating conditions of a flow meter between sub-cycle A and sub-cycle B of the same cycle. of transmissions by reversing the order between the sub-cycle A and the sub-cycle B between two successive transmission cycles and by calculating the rate from measurements of transmission times measured during the sub-cycles A and the sub-cycles B of these two transmission cycles.
  • the operating conditions are different between the sub-cycle A and the sub-cycle B.
  • the sub-cycle A is performed before sub-cycle B
  • an echo of the ultrasonic wave emitted during sub-cycle A may still be present in the pipe during sub-cycle B, which disturbs the measurement of a transmission time of the ultrasonic wave emitted during this B sub-cycle.
  • intercycle is large enough for echoes of ultrasonic waves in the pipe to dissipate.
  • sub-cycle B of the second cycle is carried out under conditions at least substantially identical to the conditions under which sub-cycle A of the first cycle is carried out.
  • the sub-cycle A of the second cycle is carried out under conditions at least substantially identical to the conditions under which the sub-cycle B of the first cycle is carried out.
  • the fact of calculating a flow rate of the fluid flowing in the pipe from an average between a difference in the times of propagation measured during the first cycle and a difference in the propagation times measured during the second cycle makes it possible to compensate for the errors induced by an asymmetry of the operating conditions between the sub-cycle A and the sub-cycle B of the same transmission cycle .
  • the flow rates calculated according to a flow measurement method according to the invention are more accurate and more reliable than those calculated using known flow measurement methods.
  • Such a flow measurement method is relatively simple, quick and inexpensive to implement.
  • the control unit can be easily programmed to be able to implement such a method (duration 55 intercycle which can be fixed, inversion of the order between the sub-cycle A and the sub-cycle B between the transmission cycles successive).
  • a measurement method comprises a step 50 of at least partial standby of the control unit 24 between each transmission cycle during said duration 55 intercycle.
  • the control unit 24 is put on standby, at least part of the electronic components of the control unit 24 are not powered up.
  • the amplifier and time counters are not powered up.
  • the processor is also not powered up when the control unit 24 is on standby, the whole unit 24 is then on standby. Since the control unit 24 is put on standby during the intercycle duration 55, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are not electrically powered and are therefore also put on standby.
  • the first clock makes it possible to wake up the control unit so as to carry out each cycle, that is to say that the electronic components of the necessary control unit 24 are powered up again. The calculation steps can then be performed when the control unit 24 is awake during the cycles.
  • a lack of precision in the calculated flow rates can also result from an asymmetry in the state of the electronic components of the flow meter between a sub-cycle carried out just after the electronic components of the control unit and a sub-cycle performed when the control unit electronics have already been powered on long enough to stabilize.
  • the operating state of the electronic components of the control unit may change before reaching a state (e.g. capacitor charging, internal temperature) for a transient stabilization period (or "initialization" period).
  • this transient stabilization period can falsify the flow rate measurements because the operating state of the electronic components of the control unit is different between two sub-cycles of the same transmission cycle if the flow rate is calculated only depending on the transmission times of the ultrasonic waves emitted during this transmission cycle.
  • the control unit in sleep mode during the 55 intercycle times and reversing the order between sub-cycle A and sub-cycle B between two successive transmission cycles makes it possible to compensate for errors. induced by the stabilization period of the control unit.
  • the state of the electronic components of the flowmeter during the first sub-cycle carried out (for example a sub-cycle A) of a given transmission cycle G is similar to that during the first sub-cycle carried out (for example a sub-cycle B) of a cycle C,+i of transmissions directly following the cycle Ci.
  • these first two sub-cycles can each be carried out during a stabilization period of the control unit.
  • the state of the electronic components of the flowmeter during the second sub-cycle carried out (for example a sub-cycle B) of cycle G is similar to that during the second sub-cycle carried out (in particular a sub-cycle A) of the G+y cycle. Errors that may result from the stabilization period of the control unit are thus compensated.
  • a flow measurement method according to the invention makes it possible to improve the precision of the calculated flow rates.
  • the invention can be the subject of numerous variants and applications other than those described above.
  • the various structural and functional characteristics of each of the embodiments described above should not be considered as combined and/or closely and/or inextricably linked to each other, but to the opposite as mere juxtapositions.
  • the structural and/or functional characteristics of the different embodiments described above can be the subject in whole or in part of any different juxtaposition or any different combination.
  • the pipe 21 may be included in the flowmeter, this pipe then having connecting members at its longitudinal ends so as to be able to connect the pipe to a pipe network.
  • the flowmeter can embed more than one pair of ultrasonic transducers.
  • a processing unit can then be associated with each pair of transducers.
  • a single processing unit can successively control the different pairs of transducers.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de mesure de débit d'un fluide dans une canalisation à l'aide d'au moins deux transducteurs à ultrasons, le procédé comprenant une succession de cycles (35) de transmissions comprenant chacun un sous-cycle A dans laquelle une onde ultrasonore est transmise par un premier transducteur et un sous-cycle B dans laquelle une onde ultrasonore est transmise par un deuxième transducteur, les temps de propagation de ces deux ondes étant mesurés, l'ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B étant inversé entre les cycles de transmissions successifs, et un débit étant calculé à partir d'une moyenne entre : o une différence entre les deux temps de propagation mesurés d'un cycle de transmissions donné, et o une différence entre les deux temps de propagation mesurés d'un deuxième cycle de transmissions succédant le cycle de transmissions donné.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de mesure de débit d’un fluide dans une canalisation
[Domaine technique]
[0001] L'invention concerne un procédé de mesure de débit d’un fluide dans une canalisation. L’invention concerne également un débitmètre adapté pour mettre en oeuvre un tel procédé de mesure de débit.
[État de la technique antérieure]
[0002] On connaît déjà, notamment de US 201 1/0246098, un procédé de mesure d’un débit de fluide s’écoulant dans la canalisation entre deux transducteurs à ultrasons. Le procédé de mesure comprend une succession de cycles, dits cycles de transmissions, de mesure d’un temps de propagation d’une onde ultrasonore entre les deux transducteurs. En particulier, chaque cycle de transmissions comprend :
- un sous-cycle Æ comprenant : o une étape d’émission d’une onde ultrasonore par le premier transducteur à ultrasons, o une étape de réception de ladite onde ultrasonore par le deuxième transducteur à ultrasons, o une étape de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le premier transducteur à ultrasons jusqu’au deuxième transducteur à ultrasons,
- un sous-cycle B’ comprenant : o une étape d’émission d’une onde ultrasonore par le deuxième transducteur à ultrasons, o une étape de réception de ladite onde ultrasonore par le premier transducteur à ultrasons, o une étape de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le deuxième transducteur à ultrasons jusqu’au premier transducteur à ultrasons.
[0003] Ainsi, le transducteur à ultrasons fonctionnant en tant qu’émetteur lors d’un cycle donné fonctionne en tant que récepteur lors du cycle qui suit ce cycle donné. De même, le transducteur à ultrasons fonctionnant en tant que récepteur lors d’un cycle donné fonctionne en tant qu’émetteur lors du cycle qui suit ce cycle donné.
[0004] En particulier, l’étape d’émission du deuxième sous-cycle effectué d’un cycle de transmission succède à l’étape de réception du premier sous-cycle effectué de ce même cycle de transmissions après une durée de quelques millisecondes (4ms) le temps que les ultrasons s’évanouissent.
[0005] Ce procédé comprend en outre une étape de calcul d’un débit de fluide dans laquelle le débit de fluide est calculé à partir d’une différence entre le temps de propagation mesuré du premier cycle de mesure effectué et du temps de propagation mesuré du deuxième cycle de mesure effectué.
[0006] Le fait de calculer le débit de fluide à partir d’une différence entre deux temps de propagation permet d’obtenir des résultats plus fiables que si le débit de fluide était calculé à partir d’un unique temps de propagation. En effet, le calcul du débit de fluide à partir d’une différence entre deux temps de propagation permet de réduire l’influence de l’environnement sur les mesures des temps de propagation.
[0007] Ce procédé peut être répété de façon à mesurer plusieurs débits à des instants différents.
[0008] Les inventeurs ont constaté que la précision des débits calculés selon un tel procédé de mesure de débit n’est pas toujours régulière. Ainsi, les débits calculés par un tel procédé de mesure de débit se révèlent donc relativement peu fiables.
[0009] On connait aussi des procédés de mesure d’un débit de fluide s’écoulant dans une canalisation entre deux transducteurs qui utilisent un procédé de mesure de temps de vol par compensation de phase. Ce procédé de mesure est également connu sous le nom de « phase shift ». Les documents JP 5123469 et EP 3 355 035 décrivent de tels procédés de mesure du temps de propagation d’un flux d’ondes par compensation de phase. Plus précisément, ce procédé consiste à émettre au moyen d’un premier transducteur émetteur, un flux d’ondes ultrasonores en direction d’un second transducteur fonctionnant comme récepteur. Le temps de propagation du flux d’ondes ultrasonores est alors déterminé par la différence de phase mesurée entre le flux d’ondes émis et le flux d’ondes réceptionné. Ce procédé de mesure implique que les calculs de la célérité du flux de fluide qui s’écoule dans la canalisation soient réalisés dans le domaine fréquentiel.
[0010] La précision de ce procédé de mesure diminue au-delà d’une certaine distance entre le transducteur émetteur et le transducteur récepteur. De plus, ce procédé nécessite l’emploi d’un grand nombre d’impulsions électriques ce qui implique un temps d’éveille prolongé de l’électronique et donc une consommation d’énergie importante.
[001 1] L’invention vise à pallier l’ensemble de ces inconvénients.
[Exposé de l’invention]
[0012] L’invention vise L’invention vise donc à proposer un procédé de mesure de débit d’un fluide permettant de déterminer des débits fiables et précis.
[0013] L’invention vise également à proposer un tel procédé de mesure de débit qui soit simple, rapide et peu coûteux en énergie.
[0014] L'invention vise également à proposer un débitmètre adapté pour mettre en oeuvre un tel procédé de mesure de débit.
[0015] L'invention concerne donc un procédé de mesure de débit d’un fluide dans une canalisation, le débit étant mesuré à l’aide d’au moins deux transducteurs à ultrasons, le procédé comprenant une génération de cycles successifs, dits cycles de transmissions, commandée par une unité de commande, chaque cycle de transmissions comprenant :
- un sous-cycle A comprenant : o une étape d’émission d’une onde ultrasonore par un premier transducteur à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons, o une étape de réception de ladite onde ultrasonore par un deuxième transducteur à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons, o une étape de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le premier transducteur à ultrasons jusqu’au deuxième transducteur à ultrasons,
- un sous-cycle B comprenant : o une étape d’émission d’une onde ultrasonore par le deuxième transducteur à ultrasons, o une étape de réception de ladite onde ultrasonore par le premier transducteur à ultrasons, o une étape de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le deuxième transducteur à ultrasons jusqu’au premier transducteur à ultrasons, le premier sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions se succédant l’un après l’autre selon un ordre donné, caractérisé en ce que l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions donné est inversé par rapport à l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions précédant directement ledit cycle de transmissions donné, et en ce qu’il comprend au moins une étape de calcul de débit de fluide dans laquelle un débit du fluide s’écoulant dans la canalisation est calculé à partir d’une moyenne entre :
- une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions donné et
- une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions succédant directement le cycle de transmissions donné.
[0016] On désigne par l’expression « le cycle succédant directement le cycle donné » le premier cycle qui suit le cycle donné dans la succession des cycles effectués dans le procédé de mesure. De même, on désigne par l’expression « le cycle précédant directement le cycle donné » le premier cycle qui précède le cycle donné dans l’ensemble des cycles effectués dans le procédé de mesure.
[0017] En particulier, la différence effectuée lors de l’étape de calcul de débit est multipliée par -1 , un cycle sur deux, afin de conserver un résultat de même signe.
[0018] Dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention, un premier cycle de transmissions donné est séparé d’un deuxième cycle de transmissions précédant directement le premier cycle de transmissions donné par une durée, dite durée intercycle, supérieure ou égale à 15 ms. En particulier, ladite durée intercycle peut être comprise entre 15 ms et 4000 ms (4 secondes), notamment entre 125 ms et 4000 ms (4 secondes), plus particulièrement entre 250 ms et 2000 ms (2 secondes), par exemple de l’ordre de 500 ms.
[0019] Par ailleurs, dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention, le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions sont séparés l’un de l’autre par une durée, dite durée intracycle, inférieure ou égale à 10 ms. En particulier, ladite durée intracycle peut être comprise entre 1 ms et 10 ms, par exemple de l’ordre de [0020] De préférence, le débit de fluide est déterminé à partir d’un tableau prédéterminé dans lequel des résultats de différence de temps de propagation sont associés à des débits. Le tableau peut également prendre en compte la température du fluide.
[0021] Dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention, le procédé de mesure de débit comprend une étape de mise en veille au moins partielle de l’unité de commande entre chaque cycle de transmissions. De préférence, lors de la mise sous tension de l’unité de commande, le sous-cycle A et le sous-cycle B sont effectués chacun au cours d’une période de stabilisation des composants électroniques de l’unité de commande. Ainsi, l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle A et l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle B de chaque cycle de transmissions sont chacune émises sur un intervalle temporel d’émission prédéfini. Par exemple, l’intervalle temporel d’émission prédéfini peut être inférieur à 1 ps.
[0022] Après la mise sous tension de l’unité de commande, effectuer le sous-cycle A et le sous-cycle B lors de la période de stabilisation permet de réduire le temps de fonctionnement de l’unité de commande. Par ailleurs, l’instabilité des composants électroniques de l’unité de commande est compensée par la chronologie et l’intervalle temporel constants des étapes de chaque sous-cycle A, B. En effet, lors d’un premier cycle, les étapes de chaque sous-cycle A, B sont opérées à un même état d’instabilité que les étapes de chaque sous-cycle A, B d’un deuxième cycle succédant au premier cycle. Plus particulièrement, l’ordre du sous-cycle A et du sous-cycle B étant inversée, d’une part, le sous-cycle B du deuxième cycle est réalisé selon une chronologie et un intervalle temporel identiques du sous-cycle A du premier cycle, et d’autre part, le sous- cycle A du deuxième cycle est opéré selon une chronologie et un intervalle temporel identiques au sous-cycle B du premier cycle. Les caractéristiques de ce mode de réalisation permettent d’augmenter la précision de mesure du temps de propagation et de réduire la consommation énergétique du débitmètre.
[0023] Dans des modes de réalisation de l’invention, l’onde ultrasonore est générée par un transducteur fonctionnant en tant qu’émetteur à partir d’une impulsion électrique carrée. Contrairement au procédé de mesure par compensation de phase, l’émission d’une seule impulsion électrique pour générer une onde ultrasonore permet d’améliorer la précision de la mesure en fournissant une onde ultrasonore dont le signal est court. Par exemple, le signal peut être d’une durée d’une demi-longueur d’onde. Le temps d’éveil de l’électronique du débitmètre et la consommation d’énergie électrique sont ainsi réduits.
[0024] L’invention s’étend également à un débitmètre adapté pour mettre en oeuvre un procédé selon l’invention. [0025] En particulier, l’invention s’étend à un débitmètre comprenant :
- au moins deux transducteurs à ultrasons adaptés pour être assemblés à une canalisation, une unité de commande programmée pour commander une génération de cycles successifs, dits cycles de transmissions, chaque cycle de transmissions comprenant : o un sous-cycle A comprenant :
■ une étape d’émission d’une onde ultrasonore par un premier transducteur à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons,
■ une étape de réception de ladite onde ultrasonore par un deuxième transducteur à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons,
■ une étape de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le premier transducteur à ultrasons jusqu’au deuxième transducteur à ultrasons, o un sous-cycle B comprenant :
■ une étape d’émission d’une onde ultrasonore par le deuxième transducteur à ultrasons,
■ une étape de réception de ladite onde ultrasonore par le premier transducteur à ultrasons,
■ une étape de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le deuxième transducteur à ultrasons jusqu’au premier transducteur à ultrasons, le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions se succédant l’un après l’autre selon un ordre donné, caractérisé en ce que l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions donné est inversé par rapport à l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions précédant directement ledit cycle de transmissions donné, et en ce que l’unité de commande est programmée pour effectuer au moins une étape de calcul de débit de fluide dans laquelle un débit du fluide s’écoulant dans la canalisation est calculé à partir d’une moyenne entre : - une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions donné, et
- une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions succédant directement le cycle de transmissions donné.
[0026] Par exemple, le premier transducteur et le deuxième transducteur sont adaptés pour être montés sur une canalisation de façon à être disposés en vis-à-vis l’un de l’autre selon une direction diagonale par rapport à un axe longitudinal de la canalisation. Néanmoins, rien n’empêche de prévoir, un débitmètre comprenant deux transducteurs adaptés pour être disposés à l’intérieur de la canalisation en vis-à-vis l’un de l’autre selon l’axe longitudinal de la canalisation. En outre, il est également possible de prévoir un débitmètre comprenant un unique transducteur à ultrasons et un réflecteur d’ondes ultrasonores disposés à l’intérieur de la canalisation. Cet unique transducteur à ultrasons est alors placé en regard du réflecteur de sorte que ce transducteur puisse émettre puis réceptionner des ondes ultrasonores en les réfléchissant sur le réflecteur. Dans ce cas, le premier transducteur et le deuxième transducteur sont les mêmes.
[0027] Dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention, le débitmètre comprend ladite canalisation sur laquelle sont montés les deux transducteurs à ultrasons, cette canalisation présentant deux extrémités longitudinales comprenant un organe de raccordement.
[0028] L'invention concerne également un procédé de mesure de débit et un débitmètre caractérisés, en combinaison ou non, par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Quelle que soit la présentation formelle qui en est donnée, sauf indication contraire explicite, les différentes caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci- après ne doivent pas être considérées comme étroitement ou inextricablement liées entre elles, l’invention pouvant concerner l’une seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de l’une de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou encore tout groupement, combinaison ou juxtaposition de tout ou partie de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles.
[Description des dessins]
[0029] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif de certains de ses modes de réalisation possibles et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : [0030] [Fig 1] la figure 1 est un schéma séquentiel représentant quatre cycles de transmissions successifs d’un procédé de mesure de débit selon l’invention,
[0031] [Fig 2] la figure 2 est un schéma synoptique d’une coupe longitudinale d'un débitmètre selon un mode de réalisation de l'invention,
[0032] [Fig 3] la figure 3 comprend des diagrammes de temps représentant quatre cycles successifs d’un procédé de mesure de débit selon l’invention.
[Description des modes de réalisation]
[0033] Un procédé 28 de mesure de débit d’un fluide s’écoulant dans une canalisation est représenté selon un mode de réalisation de l’invention à la figure 1 . Ce procédé 28 de mesure de débit peut être mis en oeuvre par tout type de débitmètre ultrasonore fonctionnant sur la base de mesures de différences de temps de propagation des ondes ultrasonores par au moins un transducteur à ultrasons.
[0034] À titre d’exemple, le débitmètre 20 représenté à la figure 2 est adapté pour mettre en oeuvre le procédé 28 de mesure. Ce débitmètre 20 comprend un premier transducteur 23a à ultrasons et un deuxième transducteur 23b à ultrasons montés sur une canalisation 21 s’étendant longitudinalement selon et autour d’un axe 27 longitudinal théorique. La canalisation 21 comprend une paroi délimitant un passage dans lequel un fluide 26 peut s’écouler. Les transducteurs 23a, 23b sont montés sur la paroi de la canalisation 21 et disposés en vis-à-vis l’un de l’autre selon une direction 25 diagonale par rapport à l’axe 27 longitudinal de la canalisation 21 . Chaque transducteur 23a, 23b est adapté pour émettre des ondes ultrasonores et pour recevoir des ondes ultrasonores. Ainsi, chaque transducteur 23a, 23b peut fonctionner en tant que transducteur émetteur de façon à pouvoir émettre des ondes ultrasonores ou bien en tant que transducteur récepteur de façon à pouvoir recevoir des ondes ultrasonores. En particulier, lorsqu’un transducteur 23a, 23b fonctionne en tant que transducteur émetteur, ce transducteur 23a, 23b est adapté pour convertir un signal électrique en une onde ultrasonore. En outre, lorsqu’un transducteur 23a, 23b fonctionne en tant que transducteur récepteur, ce transducteur 23a, 23b est adapté pour convertir une onde ultrasonore en un signal électrique.
[0035] Les transducteurs 23a, 23b sont agencés pour qu’une onde ultrasonore émise par l’un de ces deux transducteurs puisse se propager au travers de la canalisation 21 selon ladite direction 25 diagonale pour être directement reçue par l’autre transducteur sans réflexion intermédiaire de l’onde ultrasonore sur une paroi de la canalisation. En variante, rien n’empêche par exemple de prévoir un débitmètre comprenant deux transducteurs disposés à l’intérieur de la canalisation en vis-à-vis l’un de l’autre selon l’axe longitudinal de la canalisation. En outre, il est également possible de prévoir un débitmètre comprenant un unique transducteur à ultrasons et un réflecteur d’ondes ultrasonores disposés à l’intérieur de la canalisation. Cet unique transducteur à ultrasons est alors placé en regard du réflecteur de sorte que ce transducteur puisse émettre des ondes ultrasonores puis les réceptionner en les réfléchissant sur le réflecteur. Ce transducteur fonctionne alors tout d’abord en tant qu’émetteur puis en tant que récepteur. Le débitmètre 20 comprend également une unité 24 de commande reliée aux transducteurs 23a, 23b par des liaisons 22 électriquement conductrices. L’unité de commande comprend au moins un circuit intégré, notamment choisi parmi un microcontrôleur, un microprocesseur, un circuit intégré propre à une application (plus connu sous l’acronyme ASIC de l’anglais « application-specific integrated circuit »), un circuit logique programmable. L’unité de commande comprend également une mémoire. De préférence, l’unité de commande comprend également un générateur d’impulsion, un amplificateur de signal, un détecteur de passage à zéro, une capture de temps, une machine d’état de séquencement et un processeur de calcul. En particulier, l’unité 24 de commande comprend au moins une horloge temps réel. De préférence, l’unité 24 de commande comprend deux horloges. Une première horloge est utilisée pour compter la plus grande partie du temps de propagation. Cette horloge fonctionne à une fréquence supérieure à 10 MHz, par exemple de l’ordre de 16 MHz. Une deuxième horloge est utilisée pour obtenir une mesure précise du temps de propagation. Cette deuxième horloge est déclenchée au plus proche du moment de réception de l’onde ultrasonore par le transducteur fonctionnant en tant que récepteur. Cette deuxième horloge fonctionne à une fréquence supérieure à celle de la première horloge, notamment à une fréquence supérieure à 1 GHz, par exemple de l’ordre de 26GHz.
[0036] Cette unité 24 de commande est adaptée pour commander chaque transducteur 23a, 23b pour les faire fonctionner en tant que transducteur émetteur ou en tant que transducteur récepteur. En particulier, lorsqu’un des deux transducteurs 23a, 23b est commandé pour fonctionner en tant que transducteur émetteur, l’autre transducteur 23a, 23b est commandé pour fonctionner en tant que transducteur récepteur.
[0037] Plus particulièrement, l’unité 24 de commande est adaptée pour alimenter le transducteur 23a, 23b commandé en tant que transducteur émetteur par un signal électrique, dit signal de commande, par l’intermédiaire de la liaison 22 électriquement conductrice reliant l’unité 24 de commande à ce transducteur 23a, 23b commandé en tant que transducteur émetteur. Ce transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur émetteur est ainsi adapté pour convertir ce signal de commande en une onde ultrasonore qui se propage ensuite au travers de la canalisation 21 jusqu’à l’autre transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur récepteur.
[0038] En outre, l’unité 24 de commande est adaptée pour effectuer une acquisition d’un signal électrique, dit signal de réception, généré par le transducteur 23a, 23b commandé pour fonctionner en tant que transducteur récepteur, ce signal de réception étant généré à partir d’une onde ultrasonore reçue par ce transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur récepteur et transmis à l’unité 24 de commande par l’intermédiaire de la liaison 22 électriquement conductrice reliant l’unité 24 de commande à ce transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur récepteur.
[0039] Par ailleurs, l’unité de commande est adaptée pour mesurer un temps Tprop de propagation d’une onde ultrasonore dans la canalisation 21 entre un transducteur 23a, 23b émettant cette onde ultrasonore et l’autre transducteur 23a, 23b. Pour ce faire l’unité de commande utilise son couple d’horloges pour mesurer le temps de propagation à partir d’un signal de commande émis par l’unité 24 de traitement et d’un signal de réception émis par le transducteur récepteur et acquis par l’unité 24 de traitement.
[0040] Ainsi, l’unité 24 de commande est adaptée pour commander une génération de cycles successifs, dits cycles de transmissions, comme cela va à présent être explicité en référence aux figures 1 à 3, notamment dans le cas non limitatif de quatre cycles de transmissions successifs notés Ci à C4.
[0041] Chaque cycle Ci de transmissions comprend :
- un sous-cycle A comprenant : o une étape 35 d’émission d’une onde ultrasonore par le premier transducteur 23a à ultrasons, o une étape 36 de réception de ladite onde ultrasonore par le deuxième transducteur 23b à ultrasons, o une étape 37 de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le premier transducteur 23a à ultrasons jusqu’au deuxième transducteur 23b à ultrasons,
- un sous-cycle B comprenant : o une étape 38 d’émission d’une onde ultrasonore par le deuxième transducteur 23a à ultrasons, o une étape 39 de réception de ladite onde ultrasonore par le premier transducteur 23b à ultrasons, o une étape 40 de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le deuxième transducteur 23a à ultrasons jusqu’au premier transducteur 23b à ultrasons.
[0042] En particulier, le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle G de transmissions sont effectués selon un ordre donné. En outre, chaque cycle Ci de transmissions comprend un unique sous-cycle A et un unique sous-cycle B.
[0043] En particulier, l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle A et l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle B de chaque cycle G de transmissions sont émises chacune sur un intervalle 52, 56 temporel d’émission prédéfini (voir figure 3). En outre, l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle A et l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle B de chaque cycle G de transmissions sont reçues chacune sur un intervalle 53, 57 temporel de réception (voir figure 3).
[0044] Plus particulièrement, l’onde ultrasonore est générée par le transducteur fonctionnant en tant qu’émetteur à partir d’une impulsion électrique carrée, par exemple d’une durée d’une demi-longueur d’onde, ou bien à partir d’un signal carré d’une durée supérieure.
[0045] En particulier, l’intervalle 52, 56 temporel d’émission prédéfini est inférieur à 1 ps, plus particulièrement compris entre 100 ns et 250 ns, par exemple de l’ordre de 125 ns. En outre l’intervalle 53, 57 temporel de réception prédéfini est inférieur à 40 ps, plus particulièrement compris entre 2 ps et 20 ps, par exemple de l’ordre de 5 ps.
[0046] Le procédé 28 de mesure de débit permet de mesurer un débit d’un fluide 26 s’écoulant dans la canalisation 21 entre les deux transducteurs 23a, 23b à plusieurs instants donnés.
[0047] La description de ce procédé s’appuiera pour la suite notamment sur la figure 3 qui montre des diagrammes temporels correspondant à quatre cycles successifs Ci à C4.
[0048] La ligne 29 est un diagramme de temps représentant les étapes 35 d’émission pour lesquelles le transducteur 23a fonctionne en tant que transducteur émetteur. Lorsqu’une étape 35 d’émission est en cours, celle-ci est représentée par un créneau sur la ligne 29.
[0049] La ligne 30 est un diagramme de temps représentant les étapes 36 de réception pour lesquelles le transducteur 23b fonctionne en tant que transducteur récepteur. Lorsqu’une étape 36 de réception est en cours, celle-ci est représentée par un créneau sur la ligne 30.
[0050] La ligne 31 est un diagramme de temps représentant les étapes 38 d’émission pour lesquelles le transducteur 23b fonctionne en tant que transducteur émetteur. Lorsqu’une étape 38 d’émission est en cours, celle-ci est représentée par un créneau sur la ligne 31 . [0051] La ligne 32 est un diagramme de temps représentant les étapes 39 de réception pour lesquelles le transducteur 23a fonctionne en tant que transducteur récepteur. Lorsqu’une étape 39 de réception est en cours, celle-ci est représentée par un créneau sur la ligne 32.
[0052] La ligne 33 est un diagramme de temps représentant des étapes de calcul de débit, décrites plus en détail ci-après. Lorsqu’une étape 51 de calcul de débit est en cours, celle-ci est représentée par un créneau sur la ligne 33. Les flèches 34 entre les étapes de calcul et les cycles de transmissions indiquent le moment pour lequel le débit est calculé (ce débit calculé étant alors représentatif du débit de fluide 26 s’écoulant dans la canalisation 21 à ce moment pointé par la flèche).
[0053] Le procédé de mesure de débit selon l’invention comprend une génération de cycles C, de transmissions successifs commandée par l’unité 24 de commande. Comme vu précédemment, chaque cycle de transmissions comprend, un sous-cycle A comprenant une étape 35 d’émission sur un intervalle 52 temporel d’émission prédéfini, une étape 36 de réception sur un intervalle 53 temporel de réception prédéfini et une étape 37 de mesure d’un temps Tpropa de propagation. Chaque cycle de transmissions comprend également un sous-cycle B comprenant une étape 38 d’émission sur un intervalle 56 temporel d’émission prédéfini, une étape 39 de réception sur un intervalle 57 temporel de réception prédéfini et une étape 40 de mesure d’un temps Tpropb de propagation. Le procédé de mesure comprend au moins deux cycles de transmissions. Sur les figures 1 et 3, quatre cycles Ci à C4 sont représentés. Dans tout le texte, on entend par le terme « directement », en particulier dans les expressions « cycle CM succédant directement le cycle G donné » et « cycle CM précédant directement le cycle G donné » que le cycle Ci+i succédant directement le cycle G donné correspond au premier cycle effectué après le cycle G donné et que le cycle CM précédant directement le cycle G donné correspond au dernier cycle effectué avant le cycle C donné. Le cycle G donné peut correspondre à tout cycle de transmission d’un procédé de mesure selon l’invention.
[0054] Le transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur émetteur (notamment le transducteur 23a dans l’exemple représenté) pour un sous-cycle A fonctionne en tant que transducteur récepteur pour le sous-cycle B. En outre, le transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur émetteur (notamment le transducteur 23b dans l’exemple représenté) pour un sous-cycle A fonctionne en tant que transducteur récepteur pour le sous-cycle B. Ainsi, lors de chaque sous-cycle A, l’onde ultrasonore est émise par un premier transducteur (notamment le transducteur 23a dans l’exemple représenté) fonctionnant en tant que transducteur émetteur vers le deuxième transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur récepteur. En d’autres termes, l’onde ultrasonore est émise selon un premier sens de propagation par rapport au sens d’écoulement du fluide 26, par exemple vers l’amont. Lors de chaque sous-cycle B, l’onde ultrasonore est émise par le deuxième transducteur (notamment le transducteur 23b dans l’exemple représenté) fonctionnant en tant que transducteur émetteur vers le premier transducteur 23a, 23b fonctionnant en tant que transducteur récepteur. En d’autres termes, l’onde ultrasonore est émise selon un deuxième sens de propagation opposé au premier sens, par exemple vers l’aval. En outre, l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions donné est inversé par rapport à un cycle de transmissions précédant directement ledit cycle de transmissions donné. Ainsi, par exemple, dans un cycle G donné le sous-cycle A est réalisé avant le sous-cycle B et dans un cycle CM succédant directement le cycle G, le sous-cycle A est réalisé après le sous-cycle B.
[0055] Les cycles sont séparés entre eux par une durée, dite durée 55 intercycle. Ainsi, un cycle G donné est séparé d’un cycle G-/ précédant directement ce cycle G donné par ladite durée 55 intercycle. Cette durée 55 intercycle est supérieure ou égale à 15 ms. En particulier, ladite durée 55 intercycle peut être comprise entre 125 ms et 4000 ms (4 secondes), notamment comprise entre 250 ms et 4000 ms (4 secondes), plus particulièrement comprise entre 250 ms et 2000 ms (2 secondes) par exemple de l’ordre de 500 ms. La durée 55 intercycle peut être variable. Néanmoins, de préférence, la durée 55 intercycle est fixe. En particulier, le couple d’horloges permet de démarrer chaque cycle de transmissions après ladite durée 55 intercycle.
[0056] Par ailleurs, pour chaque cycle de transmissions, le sous-cycle A de ce cycle de transmissions est séparé du sous-cycle B de ce même cycle de transmissions par une durée, dite durée 54 intracycle, inférieure ou égale à 10 ms. En particulier, ladite durée 54 intracycle peut être comprise entre 1 ms et 10 ms, par exemple de l’ordre de 4 ms. La durée 54 intracycle peut être variable. Néanmoins, de préférence, la durée 54 intracycle est fixe. En particulier, le couple d’horloges permet de démarrer chaque cycle de transmissions après ladite durée 54 intracycle.
[0057] En outre, le procédé comprend au moins une étape 51 de calcul de débit de fluide dans laquelle un débit de fluide s’écoulant dans la canalisation entre un cycle G donné et un cycle CM succédant directement ce cycle C donné est calculé. Chaque étape 51 de calcul de débit de fluide peut être effectuée par l’unité 24 de commande. En variante, rien n’empêche de prévoir une unité de calcul externe à l’unité de commande et permettant d’effectuer les étapes de calcul de débit. Les étapes de calcul de débit sont de préférence effectuées au moment des cycles de transmissions, comme illustré par la ligne 33 de la figure 3. Néanmoins, les étapes de calcul de débit peuvent également être effectuées entre les cycles de transmissions.
[0058] Pour chaque étape 51 de calcul, un débit de fluide s’écoulant dans la canalisation entre un cycle G donné et un cycle CM succédant directement ce cycle C, donné est calculé à partir d’un temps Tprop de propagation mesuré lors du sous-cycle A de ce cycle Ci, d’un temps Tprop de propagation mesuré lors du sous-cycle B de ce cycle G donné et d’un temps Tprop“+1 de propagation mesuré lors du sous-cycle A du cycle CM et d’un temps Tpropl-+ de propagation mesuré le sous-cycle B du cycle CM. En particulier, ce débit est calculé à partir d’une moyenne entre :
- une différence entre le temps Tprop^de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps T prop- de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle G de transmissions donné et
- une différence entre le temps Tprop + de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps Tprop^+1 de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle CM de transmissions succédant directement le cycle de transmissions donné.
[0059] Ainsi, le débit du fluide dans la canalisation entre le cycle G donné et le cycle CM, est calculé à partir de la formule [Math. 1] suivante :
[Math. 1]
Figure imgf000016_0001
où :
- Tprop? est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous-cycle A d’un cycle Ci de transmissions donné,
- Tpropf est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous-cycle B dudit cycle G de transmissions donné,
- Tpropi+1 est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous- cycle B d’un cycle CM de transmissions succédant directement ledit cycle G de transmissions donné,
- Tprop“+1 est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous- cycle A du cycle CM de transmissions succédant directement ledit cycle G de transmissions donné.
[0060] Par exemple le débit du fluide dans la canalisation entre le cycle C2 et le cycle C3 est calculé lors de l’étape 51 de calcul à partir de la formule [Math. 2] suivante :
[Math. 2]
Figure imgf000017_0001
où :
- Tprop% est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous-cycle A d’un cycle C2 de transmissions donné,
- Tprop est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous-cycle B dudit cycle C2 de transmissions donné,
- Tprop est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous-cycle B d’un cycle C3 de transmissions,
- Tprop est le temps de propagation de l’onde ultrasonore émise lors d’un sous-cycle A du cycle C3 de transmissions.
[0061] Plus particulièrement, de préférence, le débit de fluide est déterminé à partir d’un tableau prédéterminé dans lequel des résultats de différence de temps de propagation sont associés à des débits. Le tableau peut également prendre en compte la température du fluide.
[0062] En particulier, comme indiqué par les flèches 34 en pointillés sur la figure 3, le débit D12 calculé correspond au débit du fluide dans la canalisation entre le cycle Ci et le cycle C2, le débit D23 calculé correspond au débit du fluide dans la canalisation entre le cycle C2 et le cycle C3, et le débit D34 calculé correspond au débit du fluide dans la canalisation entre le cycle C3 et le cycle C4.
[0063] Un procédé de mesure de débit selon l’invention permet d’obtenir des débits plus fiables que ceux obtenus par des procédés de mesure de débit connus. En effet, comme vu précédemment, les procédés de mesure de débit connus comprennent une succession de cycles, dits cycles de transmissions, comprenant chacun un sous-cycle A’, similaire au sous-cycle A, et un sous-cycle B’, similaire au sous-cycle B. Lors du sous- cycle A’, l’onde ultrasonore est émise par un premier transducteur à ultrasons au deuxième transducteur à ultrasons dans un premier sens par rapport au sens d’écoulement du fluide dans la canalisation. Lors du sous-cycle B’, l’onde ultrasonore est émise par le deuxième transducteur à ultrasons au premier transducteur à ultrasons dans un deuxième sens opposé au premier sens. L’ordre entre le sous-cycle A’ et le sous- cycle B’ de chaque cycle de transmissions est prédéfini et est le même pour chaque cycle de transmissions. En outre, le sous-cycle A’ et le sous-cycle B’ de chaque cycle de transmissions sont séparés l’un de l’autre par une durée de l’ordre de 4 ms. Le débit est calculé à partir d’une différence entre le temps de transmission entre les deux transducteurs à ultrasons de l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle >4’ et le temps de transmission entre les deux transducteurs à ultrasons de l’onde sonore émise lors du sous-cycle B’.
[0064] Les inventeurs ont remarqué que dans ces procédés de mesure de débits connus, les débits calculés à partir des temps de propagation des ondes ultrasonores entre les transducteurs sont faussés du fait d’une asymétrie des conditions de fonctionnement du débitmètre entre les deux sous-cycles d’un même cycle de transmissions. En d’autres termes, dans les procédés de mesure de débits connus, les conditions de fonctionnement du débitmètre lors du sous-cycle A’ peuvent être différentes des conditions de fonctionnement lors du sous-cycle B’. Par exemple, la mesure du temps de transmission de l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle B’ peut être faussée par des échos dans la canalisation de l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle A ’du fait de la durée entre ces deux sous-cycles de l’ordre de 4 ms. Le calcul du débit peut également être faussé par une modification de température du fluide s’écoulant dans la conduite ou une modification de la température de l’unité de commande entre le sous-cycle A’ et le sous-cycle B’.
[0065] Un procédé de mesure de débit selon l’invention permet de compenser les erreurs de mesures de débit dues aux différences de conditions de fonctionnement d’un débitmètre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions en inversant l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B entre deux cycles de transmissions successifs et en calculant le débit à partir de mesures de temps de transmission mesurés lors des sous-cycles A et des sous-cycles B de ces deux cycles de transmissions.
[0066] En particulier, lors d’un cycle G de transmissions, dit premier cycle, les conditions de fonctionnement sont différentes entre le sous-cycle A et le sous-cycle B. Par exemple, dans le cas où le sous-cycle A est effectué avant le sous-cycle B, un écho de l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle A peut encore être présent dans la canalisation lors du sous-cycle B, ce qui perturbe la mesure d’un temps de transmission de l’onde ultrasonore émise lors de ce sous-cycle B. Néanmoins, dans un cycle CM de transmissions, dit deuxième cycle, succédant directement ledit premier cycle, le sous- cycle B est effectué avant le sous-cycle A. Or, la durée 55 intercycle est suffisamment grande pour que les échos d’ondes ultrasonores dans la canalisation se dissipent. Ainsi, le sous-cycle B du deuxième cycle est effectué dans des conditions au moins sensiblement identiques que les conditions dans lesquelles est effectué le sous-cycle A du premier cycle. En outre, le sous-cycle A du deuxième cycle est effectué dans des conditions au moins sensiblement identiques que les conditions dans lesquelles est effectué le sous-cycle B du premier cycle. Le fait de calculer un débit du fluide s’écoulant dans la canalisation à partir d’une moyenne entre une différence des temps de propagation mesurés lors du premier cycle et une différence des temps de propagation mesurés lors du deuxième cycle permet de compenser les erreurs induites par une asymétrie des conditions de fonctionnement entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions.
[0067] Ainsi, bien que les conditions de fonctionnement soient toujours différentes entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions, les débits calculés selon un procédé de mesure de débit selon l’invention sont plus précis et plus fiables que ceux calculés selon les procédés de mesure de débits connus.
[0068] Un tel procédé de mesure de débit est relativement simple, rapide et peu coûteux à mettre en oeuvre. En particulier, l’unité de commande peut être programmée facilement pour pouvoir mettre en oeuvre un tel procédé (durée 55 intercycle pouvant être fixe, inversion de l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B entre les cycles de transmissions successifs).
[0069] Par ailleurs, de préférence, un procédé de mesure selon l’invention comprend une étape 50 de mise en veille au moins partielle de l’unité 24 de commande entre chaque cycle de transmissions durant ladite durée 55 intercycle. Lorsque l’unité 24 de commande est mise en veille, au moins une partie des composants électroniques de l’unité 24 de commande ne sont pas mis sous tension. En particulier, l’amplificateur et les compteurs de temps ne sont pas mis sous tension. De préférence, le processeur n’est pas non plus mis sous tension lorsque l’unité 24 de commande est en veille, toute l’unité 24 est alors en veille. L’unité 24 de commande étant mise en veille durant la durée 55 intercycle, le premier transducteur à ultrasons et le deuxième transducteur à ultrasons ne sont pas alimentés électriquement et sont donc mis en veille également. En particulier, la première horloge permet de réveiller l’unité de commande de façon à effectuer chaque cycle, c’est-à-dire que les composants électroniques de l’unité 24 de commande nécessaires sont remis sous tension. Les étapes de calcul peuvent alors être effectuées lorsque l’unité 24 de commande est éveillée pendant les cycles.
[0070] Les inventeurs ont remarqué qu’un manque de précision des débits calculés peut également résulter d’une asymétrie d’un état des composants électroniques du débitmètre entre un sous-cycle effectué juste après la mise sous tension des composants électroniques de l’unité de commande et un sous-cycle effectué lorsque les composants électroniques de l’unité de commande sont déjà mis sous tension depuis suffisamment longtemps pour être stabilisés. En particulier, lors de la mise sous tension des composants électroniques de l’unité de commande, l’état de fonctionnement des composants électroniques de l’unité de commande peut évoluer avant d’atteindre un état souhaité (par exemple chargement des condensateurs, température interne) pendant une période de stabilisation transitoire (ou période d’ « initialisation »). Ainsi, lorsqu’un cycle de transmissions est effectué juste après une mise sous tension des composants électroniques de l’unité de commande, le premier sous-cycle de ce cycle de transmissions peut être effectué pendant cette période de stabilisation transitoire alors que le deuxième sous-cycle du même cycle de transmissions sera effectué après la période de stabilisation transitoire. Ainsi, cette période de stabilisation transitoire peut fausser les mesures de débits du fait que l’état de fonctionnement des composants électroniques de l’unité de commande est différent entre deux sous-cycles d’un même cycle de transmissions si le débit est calculé uniquement en fonction des temps de transmission des ondes ultrasonores émises lors de ce cycle de transmissions.
[0071] Le fait de mettre en mode sommeil l’unité de commande durant les durées 55 intercycle et d’inverser l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B entre deux cycles de transmissions successifs permet de compenser les erreurs induites par la période de stabilisation de l’unité de commande. En particulier, l’état des composants électroniques du débitmètre lors du premier sous-cycle effectué (par exemple un sous-cycle A) d’un cycle G de transmissions donné est similaire à celui lors du premier sous-cycle effectué (par exemple un sous-cycle B) d’un cycle C,+i de transmissions succédant directement le cycle Ci. En effet, ces deux premiers sous-cycles peuvent être effectués chacune au cours d’une période de stabilisation de l’unité de commande. De même, l’état des composants électroniques du débitmètre lors du deuxième sous-cycle effectué (par exemple un sous-cycle B) du cycle G est similaire à celui lors du deuxième sous-cycle effectué (notamment un sous-cycle A) du cycle G+y. Les erreurs pouvant résulter de la période de stabilisation de l’unité de commande sont ainsi compensées. Ainsi, un procédé de mesure de débit selon l’invention permet d’améliorer la précision des débits calculés.
[0072] En outre, le fait de ne pas mettre sous tension les composants électroniques de l’unité de commande, c’est-à-dire de mettre l’unité de commande en mode sommeil, lors des durées 55 intercycles permet de réduire une consommation énergétique du débitmètre.
[0073] L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, il va de soi que sauf indication contraire les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente. Par exemple, la canalisation 21 peut être comprise dans le débitmètre, cette canalisation présentant alors des organes de raccordement à ses extrémités longitudinales de façon à pouvoir raccorder la canalisation à un réseau de canalisation.
[0074] En outre, le débitmètre peut embarquer plus d’une paire de transducteurs à ultrasons. Une unité de traitement peut alors être associée à chaque paire de transducteurs. En variante, une unique unité de traitement peut commander successivement les différentes paires de transducteurs.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de mesure de débit d’un fluide (26) dans une canalisation (21 ), le débit étant mesuré à l’aide d’au moins deux transducteurs (23a, 23b) à ultrasons, le procédé comprenant une génération de cycles successifs, dits cycles de transmissions, commandée par une unité (24) de commande, chaque cycle de transmissions comprenant :
- un sous-cycle A comprenant : o une étape (35) d’émission d’une onde ultrasonore par un premier transducteur (23a) à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons, o une étape (36) de réception de ladite onde ultrasonore par un deuxième transducteur (23b) à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons, o une étape (37) de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le premier transducteur (23a) à ultrasons jusqu’au deuxième transducteur (23b) à ultrasons,
- un sous-cycle B comprenant : o une étape (38) d’émission d’une onde ultrasonore par le deuxième transducteur (23a) à ultrasons, o une étape (39) de réception de ladite onde ultrasonore par le premier transducteur (23b) à ultrasons, o une étape (40) de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le deuxième transducteur (23a) à ultrasons jusqu’au premier transducteur (23b) à ultrasons, le premier sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions se succédant l’un après l’autre selon un ordre donné, caractérisé en ce que l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions donné est inversé par rapport à l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions précédant directement ledit cycle de transmissions donné, et en ce qu’il comprend au moins une étape (51 ) de calcul de débit de fluide dans laquelle un débit du fluide s’écoulant dans la canalisation est calculé à partir d’une moyenne entre : - une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions donné et
- une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions succédant directement le cycle de transmissions donné.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, un premier cycle de transmissions donné est séparé d’un deuxième cycle de transmissions précédant directement le premier cycle de transmissions par une durée, dite durée (55) intercycle, supérieure ou égale à 15 ms.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, dans lequel, ladite durée (55) intercycle est comprise entre 125 ms et 2000 ms.
[Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, le sous- cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions sont séparés l’un de l’autre par une durée, dite durée (54) intracycle, inférieure ou égale à 10 ms.
[Revendication 5] Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite durée (54) intracycle est comprise entre 1 ms et 10 ms.
[Revendication 6] Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, comprenant une étape (50) de mise en veille au moins partielle de l’unité (24) de commande entre un premier cycle de transmissions et un deuxième cycle de transmissions.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, dans lequel, lors de la mise sous tension de l’unité (24) de commande, le sous-cycle A et le sous-cycle B sont effectués chacun au cours d’une période de stabilisation des composants électroniques de l’unité (24) de commande, l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle A et l’onde ultrasonore émise lors du sous-cycle B de chaque cycle de transmissions étant émises chacune sur un intervalle (52, 56) temporel d’émission prédéfini.
[Revendication 8] Procédé selon la revendication 7, dans lequel, l’intervalle (52, 56) temporel d’émission prédéfini est inférieur à 1 ps.
[Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel, l’onde ultrasonore est générée par un transducteur (23a, 23b) fonctionnant en tant qu’émetteur à partir d’une impulsion électrique carrée.
[Revendication 10] Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel, le débit de fluide est déterminé à partir d’un tableau prédéterminé dans lequel des résultats de différence de temps de propagation sont associés à des débits.
[Revendication 11] Débitmètre comprenant :
- au moins deux transducteurs (23a, 23b) à ultrasons adaptés pour être assemblés à une canalisation, une unité (24) de commande programmée pour commander une génération de cycles successifs, dits cycles de transmissions, chaque cycle de transmissions comprenant : o un sous-cycle A comprenant :
■ une étape (35) d’émission d’une onde ultrasonore par un premier transducteur (23a) à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons,
■ une étape (36) de réception de ladite onde ultrasonore par un deuxième transducteur (23b) à ultrasons parmi lesdits au moins deux transducteurs à ultrasons,
■ une étape (37) de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le premier transducteur (23a) à ultrasons jusqu’au deuxième transducteur (23b) à ultrasons, o un sous-cycle B comprenant :
■ une étape (38) d’émission d’une onde ultrasonore par le deuxième transducteur (23a) à ultrasons,
■ une étape (39) de réception de ladite onde ultrasonore par le premier transducteur (23b) à ultrasons,
■ une étape (40) de mesure d’un temps de propagation de l’onde ultrasonore depuis le deuxième transducteur (23a) à ultrasons jusqu’au premier transducteur (23b) à ultrasons, le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions se succédant l’un après l’autre selon un ordre donné, caractérisé en ce que l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions donné est inversé par rapport à l’ordre entre le sous-cycle A et le sous-cycle B d’un cycle de transmissions précédant directement ledit cycle de transmissions donné, et en ce que l’unité de commande est programmée pour effectuer au moins une étape (51) de calcul de débit de fluide dans laquelle un débit du fluide s’écoulant dans la canalisation est calculé à partir d’une moyenne entre : - une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions donné et
- une différence entre le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle A et le temps de propagation mesuré pour le sous-cycle B d’un même cycle de transmissions succédant directement le cycle de transmissions donné.
[Revendication 12] Débitmètre selon la revendication 11 , qui comprend, ladite canalisation (21 ) sur laquelle sont montés les deux transducteurs (23a, 23b) à ultrasons, cette canalisation (21) présentant deux extrémités longitudinales comprenant un organe de raccordement.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5123469B1 (fr) 1969-03-24 1976-07-16
JP2001235353A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Osaka Gas Co Ltd 流速測定方法及び装置
EP1913342A1 (fr) * 2005-08-13 2008-04-23 Flownetix Limited Mesure de flux ultrasonore de faible puissance
EP1921424A1 (fr) * 2005-08-16 2008-05-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Instrument de mesure de débit de fluide
US20110246098A1 (en) 2009-01-06 2011-10-06 Panasonic Corporation Flow rate measurement device
JP5123469B2 (ja) * 2005-07-05 2013-01-23 愛知時計電機株式会社 超音波流量計
EP3355035A1 (fr) 2016-05-26 2018-08-01 Fuji Electric Co., Ltd. Dispositif de mesure de fluide
EP3611480A1 (fr) * 2018-08-17 2020-02-19 Axioma Metering, UAB Débitmètre à ultrasons

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5123469B1 (fr) 1969-03-24 1976-07-16
JP2001235353A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Osaka Gas Co Ltd 流速測定方法及び装置
JP5123469B2 (ja) * 2005-07-05 2013-01-23 愛知時計電機株式会社 超音波流量計
EP1913342A1 (fr) * 2005-08-13 2008-04-23 Flownetix Limited Mesure de flux ultrasonore de faible puissance
EP1921424A1 (fr) * 2005-08-16 2008-05-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Instrument de mesure de débit de fluide
US20110246098A1 (en) 2009-01-06 2011-10-06 Panasonic Corporation Flow rate measurement device
EP3355035A1 (fr) 2016-05-26 2018-08-01 Fuji Electric Co., Ltd. Dispositif de mesure de fluide
EP3611480A1 (fr) * 2018-08-17 2020-02-19 Axioma Metering, UAB Débitmètre à ultrasons

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