Inventeur: Beliart, Jean-Pierre 12, Allée des Sablières F La Celle Saint Cloud(FR)

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àJ E u r o p a i s c h e s

Patenta mt

European Patent Office © Numéro de publication: 0 1 6 5 8 5 2

Office européen des brevets A"|

27.12.85 Bulletin 85/52

DE GB IT SE

F-92109 Boulogne-Billancourt(FR)

F-78170 La Celle Saint Cloud(FR)

@ Inventeur: Wiart, Patrice

Rue E. Vaillant Résidence M. Sembat F-92800 Puteaux(FR)

Régie Nationale des Usines Renault SCE 0804 F-92109 Boulogne Billancourt Cedex(FR)

@ Dispositif de mesure par ultrasons du niveau et/ou du volume d'un liquide dans un récipient, comprenant une cellule émettrice-réceptrice (10) adaptée pour émettre des ondes ultrasonores respectivement vers la surface d'un liquide dont le niveau est à mesurer et vers une surface de référence (5) placée à une distance prédéterminée connue de la cellule, des moyens (11, 13) d'excitation de la cellule, et des moyens (11, 14, 15) de mesure des temps qui s'écoulent entre l'excitation de la cellule et la réception par celle-ci des échos de l'onde émise sur la surface du liquide et la surface de référence respectivement, caractérisé en ce que ladite cellule (10) est interposée dans un guide d'ondes acousti- ques entre un tronçon de référence (3) terminé à son extrémité opposée à la cellule par un réflecteur (5) placé avec la cellule (10) et le tronçon de reférence (3) dans une zone du récipient où il est toujours immergé dans le liquide.

Application à la mesure du volume de carburant dans le réservoir d'un véhicule automobile.

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La p r é s e n t e i n v e n t i o n c o n c e r n e un d i s p o s i t i f de m e s u r e par u l t r a s o n s du n i v e a u e t / o u du volume d ' u n l i q u i d e d a n s un r é c i p i e n t .

Il e s t c o n n u de m e s u r e r le n i v e a u de l i q u i d e d a n s u n r é c i p i e n t au moyen d ' u n f l o t t e u r a s s o c i é à un p o t e n - t i o m è t r e d o n t la r é s i s t a n c e v a r i e p r o p o r t i o n n e l l e m e n t au n i v e a u de l i q u i d e . M a l h e u r e u s e m e n t , si l e r é c i p i e n t e s t de f o r m e c o m p l e x e e t s u j e t à des v a r i a t i o n s d ' a s - s i e t t e i m p o r t a n t e s comme c ' e s t g é n é r a l e m e n t le c a s p o u r l e s r é s e r v o i r s de c a r b u r a n t de v é h i c u l e s a u t o m o - b i l e s , la m e s u r e de n i v e a u p e u t dans c e r t a i n e s c o n d i - t i o n s ê t r e f o r t e m e n t e n t a c h é e d ' e r r e u r .

Il e s t é g a l e m e n t connu d e m e s u r e r par u l t r a s o n s l e n i v e a u d ' u n l i q u i d e dans un r é c i p i e n t au moyen d ' u n d i s p o s i t i f c o m p r e n a n t une c e l l u l e é m e t t r i c e d ' o n d e s u l t r a s o n o r e s p l a c é e dans le r é c i p i e n t de m a n i è r e à

ê t r e c o n s t a m m e n t i m m e r g é e dans le l i q u i d e , a i n s i q u e des moyens de m e s u r e du temps de p r o p a g a t i o n d ' u n e o n d e é m i s e e n t r e la c e l l u l e é m e t t r i c e et un r é c e p t e u r a p r è s r é f l e x i o n à la s u r f a c e du l i q u i d e .

T o u t e f o i s , la p r é c i s i o n de la m e s u r e du n i v e a u d ' u n l i q u i d e par u l t r a s o n s au moyen de la p l u p a r t des d i s - p o s i t i f s c o n n u s e s t f o r t e m e n t t r i b u t a i r e d ' u n e c o n - n a i s s a n c e e x a c t e de la v i t e s s e de p r o p a g a t i o n du s o n d a n s le l i q u i d e c o n s i d é r é . C e t t e v i t e s s e d é p e n d de l a n a t u r e du l i q u i d e , de sa t e m p é r a t u r e , mais e l l e e s t é g a l e m e n t s u j e t t e à des d i s p e r s i o n s dues à des v a r i a - t i o n s de c o m p o s i t i o n ( m é l a n g e s , gaz d i s s o u s ) et à un v i e i l l i s s e m e n t du l i q u i d e que des c a p t e u r s p e r m e t t e n t d i f f i c i l e m e n t de p r e n d r e en c o m p t e .

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Le b r e v e t FR-A- 2 391 456 d é c r i t un d i s p o s i t i f d e

m e s u r e de n i v e a u par u l t r a s o n s q u i p e r m e t de s ' a f f r a n - c h i r des v a r i a t i o n s de v i t e s s e de p r o p a g a t i o n du s o n d a n s le m i l i e u c o n s i d é r é . Bien que ce d i s p o s i t i f p r é -

v o i t une c e l l u l e p l a c é e au d e s s u s du n i v e a u à m e s u r e r e t une p r o p a g a t i o n des sons d a n s un m i l i e u g a z e u x , l a s o l u t i o n q u i y e s t d é c r i t e e s t t r a n s p o s a b l e à un d i s - p o s i t i f à c e l l u l e é m e t t r i c e i m m e r g é e et p r o p a g a t i o n u l t r a s o n o r e d a n s un l i q u i d e d o n t le n i v e a u est à

m e s u r e r . C e t t e s o l u t i o n c o n s i s t e à é m e t t r e s i m u l t a n é - ment une onde u l t r a s o n o r e v e r s la s u r f a c e dont l ' é l o i - f g n e m e n t de la c e l l u l e é m e t t r i c e e s t à m e s u r e r et v e r s une s u r f a c e de r é f é r e n c e p l a c é e à une d i s t a n c e c o n n u e de la c e l l u l e , et à m e s u r e r l e s t e m p s de p r o p a g a t i o n e n g e n d r é s e n t r e l ' é m i s s i o n e t l a r é c e p t i o n par la c e l - l u l e d e l ' o n d e u l t r a s o n o r e a p r è s r é f l e x i o n de c e l l e - c i s u r l e s d e u x s u r f a c e s . Le r a p p o r t d e s t e m p s de p r o p a - g a t i o n e s t a l o r s é g a l au r a p p o r t d e s d i s t a n c e s i n d é - p e n d a m m e n t de la v i t e s s e de p r o p a g a t i o n p u i s q u e c e l l e - c i a l i e u d a n s des m i l i e u x i d e n t i q u e s e t , c o n n a i s s a n t l a d i s t a n c e e n t r e la c e l l u l e et la s u r f a c e de r é f é - r e n c e , on p e u t en d é d u i r e c e l l e q u i s é p a r e la c e l l u l e de l ' a u t r e s u r f a c e .

C e p e n d a n t , l a s i m p l e t r a n s p o s i t i o n du d i s p o s i t i f c o n - f o r m e au b r e v e t FR-A- 2 391 456 à l a m e s u r e de n i v e a u d ' u n l i q u i d e d a n s un r é c i p i e n t p a r i m m e r s i o n de l a c e l l u l e é m e t t r i c e - r é c e p t r i c e au v o i s i n a g e du fond d u r é c i p i e n t ne p e r m e t pas de r é s o u d r e t o u s l e s p r o b l è m e s q u e l ' o n r e n c o n t r e dans une t e l l e c o n f i g u r a t i o n . L ' u n

de ces p r o b l è m e s e s t que la m e s u r e de n i v e a u peut ê t r e s e n s i b l e m e n t f a u s s é e en cas de v a r i a t i o n d ' a s s i e t t e d u r é c i p i e n t , c e t t e e r r e u r p o u v a n t ê t r e a m p l i f i é e dans l e c a s d ' u n r é c i p i e n t de forme c o m p l e x e si l ' o n t r a d u i t l a m e s u r e de n i v e a u en m e s u r e de v o l u m e .

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Un a u t r e p r o b l è m e t i e n t au f a i t que l ' o n d e a r r i è r e é m i s e par la c e l l u l e est s u s c e p t i b l e de c r é e r d e s é c h o s m u l t i p l e s avec une p a r o i o p p o s é e à la d i r e c t i o n p r i v i l é g i é e d ' é m i s s i o n , ce qui r i s q u e de f a u s s e r l a m e s u r e , et que l e s m e s u r e s d ' u n f a i b l e n i v e a u d e

l i q u i d e s o n t r e n d u e s d é l i c a t e s si le p r e m i e r écho r e ç u p a r la c e l l u l e se t r o u v e d a n s sa zone d ' a m o r t i s s e m e n t é l e c t r i q u e .

L ' i n v e n t i o n v i s e à f o u r n i r un d i s p o s i t i f de m e s u r e d e n i v e a u à u l t r a s o n s du t y p e d é c r i t au b r e v e t F R - A -

2 391 456 qui p e r m e t t e de m i n i m i s e r , s i n o n d ' é l i m i n e r , l e s p r o b l è m e s é v o q u é s c i - d e s s u s , t o u t en é t a n t i n s e n - s i b l e à la n a t u r e et aux é v o l u t i o n s é v e n t u e l l e s d e s p r o p r i é t é s du l i q u i d e d o n t le n i v e a u e s t à m e s u r e r .

A c e t e f f e t , l ' i n v e n t i o n a pour o b j e t un d i s p o s i t i f d e m e s u r e par u l t r a s o n s du n i v e a u e t / o u du volume d ' u n l i q u i d e d a n s un r é c i p i e n t , c o m p r e n a n t une c e l l u l e é m e t t r i c e - r é c e p t r i c e a d a p t é e pour é m e t t r e des o n d e s u l t r a s o n o r e s r e s p e c t i v e m e n t v e r s la s u r f a c e d ' u n

l i q u i d e d o n t le n i v e a u e s t à m e s u r e r et v e r s une s u r - f a c e de r é f é r e n c e p l a c é e à une d i s t a n c e p r é d é t e r m i n é e c o n n u e de la c e l l u l e , des moyens d ' e x c i t a t i o n de l a c e l l u l e , et des moyens de m e s u r e des temps qui s ' é c o u -

l e n t e n t r e l ' e x c i t a t i o n de la c e l l u l e et la r é c e p t i o n par c e l l e - c i des é c h o s de l ' o n d e é m i s e s u r la s u r f a c e du l i q u i d e et la s u r f a c e de r é f é r e n c e r e s p e c t i v e m e n t , c a r a c t é r i s é en ce que l a d i t e c e l l u l e est i n t e r p o s é e d a n s un g u i d e d ' o n d e s a c o u s t i q u e s e n t r e un t r o n ç o n d e m e s u r e s ' é t e n d a n t s e n s i b l e m e n t s u i v a n t la l i g n e d e c a r è n e du r é c i p i e n t et un t r o n ç o n de r é f é r e n c e t e r m i n é à son e x t r é m i t é o p p o s é e à la c e l l u l e par un r é f l e c t e u r p l a c é avec la c e l l u l e et le t r o n ç o n de r é f é r e n c e d a n s

une zone du r é c i p i e n t où il e s t t o u j o u r s immergé d a n s le l i q u i d e .

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S u i v a n t un e x e m p l e de r é a l i s a t i o n , le t r o n ç o n de r é f é - r e n c e a une l o n g u e u r s u p é r i e u r e à la l o n g u e u r du t r o n - çon de m e s u r e c o m p r i s e e n t r e la c e l l u l e et le n i v e a u m a x i m a l que peut a t t e i n d r e le l i q u i d e dans le r é c i - p i e n t e t l e s moyens de m e s u r e c o m p r e n n e n t un c i r c u i t de d é t e c t i o n d ' é c h o s à s e u i l v a r i a b l e a d a p t é pour é l e - v e r son s e u i l i n i t i a l de d é t e c t i o n , en r é p o n s e à l a r é c e p t i o n d ' u n p r e m i e r écho c o r r e s p o n d a n t à la r é f l e - x i o n de l ' o n d e é m i s e sur la s u r f a c e du l i q u i d e , à u n n i v e a u s u p é r i e u r a u t o r i s a n t la d é t e c t i o n de l ' é c h o c o r r e s p o n d a n t à la r é f l e x i o n de l ' o n d e é m i s e sur l a s u r f a c e de r é f é r e n c e et i n t e r d i s a n t la d é t e c t i o n d e s é c h o s s e c o n d a i r e s r é s u l t a n t des r é f l e x i o n s m u l t i p l e s du p r e m i e r écho s u r la c e l l u l e et la s u r f a c e d u

l i q u i d e -

D ' a u t r e s c a r a c t é r i s t i q u e s et a v a n t a g e s de l ' i n v e n t i o n r e s s o r t i r o n t de la d e s c r i p t i o n qui va s u i v r e d ' u n m o d e d e r é a l i s a t i o n donné u n i q u e m e n t à t i t r e d ' e x e m p l e e t i l l u s t r é par l e s d e s s i n s a n n e x é s sur l e s q u e l s :

- l a f i g u r e 1 e s t une vue s c h é m a t i q u e en p e r s p e c t i v e d ' u n r é c i p i e n t é q u i p é d ' u n d i s p o s i t i f de m e s u r e d e n i v e a u de l i q u i d e s u i v a n t l ' i n v e n t i o n ;

- l a f i g u r e 2 e s t une vue en c o u p e l o n g i t u d i n a l e d ' u n r a c c o r d d a n s l e q u e l e s t l o g é e la c e l l u l e é m e t t r i c e - r é c e p t r i c e ;

- l a f i g u r e 3 e s t un s c h é m a d ' u n c i r c u i t é l e c t r o n i q u e c o n n e c t é à la c e l l u l e é m e t t r i c e - r é c e p t r i c e ;

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- l e s f i g u r e s 4a à 4e s o n t des c h r o n o g r a m m e s d e

s i g n a u x a p p a r a i s s a n t dans le c i r c u i t de la f i g u r e 3 .

En se r e p o r t a n t à la f i g u r e 1, dans le r é c i p i e n t 1 c o n t e n a n t le l i q u i d e d o n t le n i v e a u ou le volume e s t à m e s u r e r , par e x e m p l e un r é s e r v o i r de c a r b u r a n t d e

v é h i c u l e a u t o m o b i l e , e s t monté un d i s p o s i t i f de m e s u r e à u l t r a s o n s c o m p r e n a n t deux t r o n ç o n s 2 et 3 de t u b e r é u n i s par un r a c c o r d 4 dans l e q u e l e s t l o g é e une c e l - l u l e é m e t t r i ç e - r é c e p t r i c e d ' o n d e s u l t r a s o n o r e s , p a r e x e m p l e une c e l l u l e p i é z o é l e c t r i q u e .

Les t r o n ç o n s 2 et 3 de tube c o n s t i t u e n t des g u i d e s d ' o n d e s a c o u s t i q u e s et p r é s e n t e n t à c e t e f f e t u n e i m p é d a n c e t r è s d i f f é r e n t e de c e l l e du l i q u i d e .

Le t r o n ç o n 2, c i - a p r è s a p p e l é t r o n ç o n de m e s u r e , s ' é t e n d s e n s i b l e m e n t s u i v a n t l a l i g n e de c a r è n e d u r é c i p i e n t de m a n i è r e à m i n i m i s e r l ' i n f l u e n c e d e s v a r i a t i o n s d ' a s s i e t t e de ce d e r n i e r sur la m e s u r e d e n i v e a u , et i l se t r o u v e p l u s ou moins i m m e r g é dans l e l i q u i d e s u i v a n t le n i v e a u de ce d e r n i e r qui p e u t ê t r e c o m p r i s e n t r e une v a l e u r m i n i m a l e hmin et une v a l e u r m a x i m a l e hmax. Le t r o n ç o n de tube 2 p r é s e n t e une p a r t i e c o u d é e 2a c o m p r i s e e n t r e le r a c c o r d 4 et le p o i n t c o r - r e s p o n d a n t au n i v e a u m i n i m a l h m i n : c e t t e p a r t i e c o u - dée 2a, qui e s t c o n s t a m m e n t immergée dans le l i q u i d e , a une l o n g u e u r t e l l e que, l o r s q u e le l i q u i d e e s t a u n i v e a u m i n i m a l hmin, le temps de p r o p a g a t i o n a l l e r e t r e t o u r de l ' o n d e u l t r a s o n o r e avec r é f l e x i o n sur l a s u r f a c e de l i q u i d e au n i v e a u hmin e s t s u p é r i e u r à l a p é r i o d e d ' a m o r t i s s e m e n t de la c e l l u l e a f i n d ' a s s u r e r une d é t e c t i o n c o r r e c t e de l ' é c h o .

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Le t r o n ç o n de t u b e 3, c i - a p r è s a p p e l é t r o n ç o n de r é f é - r e n c e , e s t p l a c é d a n s une zone du r é c i p i e n t 1 ou i l e s t c o n s t a m m e n t i m m e r g é d a n s le l i q u i d e et a une l o n - g u e u r L s u p é r i e u r e à la l o n g u e u r e de la p a r t i e d u

t r o n ç o n 2 c o m p r i s e e n t r e le r a c c o r d 4 et le p o i n t c o r - r e s p o n d a n t au n i v e a u m a x i m a l hmax du l i q u i d e . De p l u s , le t r o n ç o n de r é f é r e n c e 3 e s t t e r m i n é à son e x t r é m i t é o p p o s é e au r a c c o r d 4 p a r un r é f l e c t e u r 5 qui p r é s e n t e une i m p é d a n c e t r è s d i f f é r e n t e de c e l l e du l i q u i d e d e m a n i è r e à a s s u r e r u n e t r è s b o n n e r é f l e x i o n de l ' o n d e a r r i è r e é m i s e par la c e l l u l e dans le t r o n ç o n de r é f é - r e n c e 3 : on e s t a i n s i a s s u r é que le p r e m i e r écho p r o - v e n a n t du r é f l e c t e u r 5 p a r v i e n d r a t o u j o u r s à la c e l - l u l e a p r è s le p r e m i e r écho dû à la r é f l e x i o n de l ' o n d e u l t r a s o n o r e sur la s u r f a c e du l i q u i d e et que l ' a m p l i - t u d e de l ' é c h o de r é f é r e n c e s e r a é g a l e m e n t t o u j o u r s s u p é r i e u r e à c e l l e de l ' é c h o de m e s u r e . E n f i n , d e s t r o u s 3a s o n t m é n a g é s à la p a r t i e s u p é r i e u r e du t r o n - çon de r é f é r e n c e 3 p o u r é l i m i n e r la p r é s e n c e d a n s l e l i q u i d e de b u l l e s q u i p o u r r a i e n t f a u s s e r la m e s u r e , e t de t e l s t r o u s p e u v e n t ê t r e é g a l e m e n t p r é v u s , si n é c e s -

s a i r e , d a n s la p a r t i e c o u d é e 2a du t r o n ç o n 2 .

La f i g u r e 2 m o n t r e en c o u p e un e x e m p l e de r é a l i s a t i o n du r a c c o r d 4 : c e l u i - c i e s t c o n s t i t u é de d e u x p a r t i e s 6 et 7 c o m p r e n a n t c h a c u n e une c o l l e r e t t e 8 p r o l o n g é e p a r un e m b o u t t u b u l a i r e 9 s u r l e q u e l e s t e m m a n c h é e l ' e x t r é m i t é du t r o n ç o n de t u b e c o r r e s p o n d a n t 2, 3. L e s c o l l e r e t t e s 8 des p a r t i e s 6 e t 7 s o n t a s s e m b l é e s p a r v i s s a g e et m é n a g e n t e n t r e e l l e s un l o g e m e n t d a n s l e q u e l e s t r e ç u e la c e l l u l e é m e t t r i c e - r é c e p t r i c e d ' o n d e s u l t r a s o n o r e s 10 c o n s t i t u é e par e x e m p l e d ' u n e

p a s t i l l e p i é z o é l e c t r i q u e : a i n s i la f a c e a v a n t de l a c e l l u l e 10 d é f i n i t l ' u n e d e s e x t r é m i t é s du t r o n ç o n d e

(9)

m e s u r e 2 t a n d i s que la f a c e a r r i è r e d é f i n i t l ' e x t r é - m i t é a d j a c e n t e d u t r o n ç o n 3. E n f i n , l a c e l l u l e 10 e s t c o n n e c t é e de f a ç o n é t a n c h e par des moyens a p p r o p r i é s

(non r e p r é s e n t é s ) à un c i r c u i t é l e c t r o n i q u e .

Ce c i r c u i t é l e c t r o n i q u e r e p r é s e n t é à la f i g u r e 3 c o m - p r e n d un m i c r o p r o c e s s e u r 11 c o n n e c t é à un d i s p o s i t i f 12 d ' a f f i c h a g e de n i v e a u e t / o u de v o l u m e e t à un g é n é - r a t e u r 13 pour c o m m a n d e r l ' e x c i t a t i o n de la c e l l u l e 10 avec une c e r t a i n e p é r i o d i c i t é . La c e l l u l e p i é z o -

é l e c t r i q u e 10 e s t é g a l e m e n t c o n n e c t é e à l ' e n t r é e d ' u n a m p l i f i c a t e u r 14 d o n t la s o r t i e a t t a q u e un c i r c u i t d e d é t e c t i o n d ' é c h o s à s e u i l v a r i a b l e 1 5 .

Le c i r c u i t à s e u i l v a r i a b l e 15 comprend un c o m p a r a t e u r 16 d o n t l ' e n t r é e p o s i t i v e e s t a t t a q u é e par la s o r t i e de l ' a m p l i f i c a t e u r 14 p a r l ' i n t e r m é d i a i r e d ' u n e d i o d e Dl. Une r é s i s t a n c e R2 et un c o n d e n s a t e u r C2 s o n t c o n - n e c t é s en p a r a l l è l e e n t r e l ' e n t r é e p o s i t i v e du c o m p a - r a t e u r 16 et l a m a s s e .

La s o r t i e du c o m p a r a t e u r 16, c o n n e c t é e à u n e s o u r c e de t e n s i o n de p o l a r i s a t i o n Vcc par l ' i n t e r m é - d i a i r e d ' u n e r é s i s t a n c e R41 c o n s t i t u e une e n t r é e d u m i c r o p r o c e s s e u r 11. Le c o m p a r a t e u r 16 p r é s e n t e e n t r e sa s o r t i e et son e n t r é e n é g a t i v e une b o u c l e de c o n t r e - r é a c t i o n c o n s t i t u é e d ' u n e d i o d e D2 et d ' u n e r é s i s t a n c e R3 c o n n e c t é e s en s é r i e . E n f i n , l ' e n t r é e n é g a t i v e d u c o m p a r a t e u r 16 e s t c o n n e c t é e à une s o u r c e de t e n s i o n de r é f é r e n c e par l ' i n t e r m é d i a i r e d ' u n e r é s i s t a n c e R1 t a n d i s q u ' u n c o n d e n s a t e u r C 1 e s t c o n n e c t é e n t r e l ' e n - t r é e n é g a t i v e du c o m p a r a t e u r 16 et la m a s s e .

(10)

Le f o n c t i o n n e m e n t du d i s p o s i t i f de m e s u r e s u i v a n t l ' i n v e n t i o n s e r a m a i n t e n a n t d é c r i t en se r é f é r a n t a u x c h r o n o g r a m m e s d e s f i g u r e s 4a à 4e s u r l e s q u e l s :

- l a f i g u r e 4a m o n t r e le s i g n a l émis par le m i c r o - p r o c e s s e u r 11 p o u r e x c i t e r la c e l l u l e 10 p a r l ' i n - t e r m é d i a i r e du g é n é r a t e u r 1 3 ;

- l a f i g u r e 4b r e p r é s e n t e l e s s i g n a u x a p p a r a i s s a n t à l a s o r t i e de l ' a m p l i f i c a t e u r 1 4 ;

- l a f i g u r e 4c r e p r é s e n t e le s i g n a l a p p a r a i s s a n t à l ' e n t r é e p o s i t i v e du c o m p a r a t e u r 1 6 ;

- l a f i g u r e 4d r e p r é s e n t e le s i g n a l a p p a r a i s s a n t à l ' e n t r é e n é g a t i v e du c o m p a r a t e u r 1 6 ; e t

- l a f i g u r e 4e r e p r é s e n t e l e s s i g n a u x g é n é r é s à l a s o r t i e du c o m p a r a t e u r 1 6 .

E n t r e l e s i n s t a n t s t0 et t l , le m i c r o p r o c e s s e u r 11 émet une i m p u l s i o n I0 qui s u s c i t e la g é n é r a t i o n s i m u l - t a n é e p a r la c e l l u l e 10 d ' o n d e s u l t r a s o n o r e s a v a n t e t a r r i è r e d a n s le t r o n ç o n de m e s u r e 2 et le t r o n ç o n d e r é f é r e n c e 3 r e s p e c t i v e m e n t . S a c h a n t que la l o n g u e u r L de ce d e r n i e r e s t s u p é r i e u r e à la l o n g u e u r m a x i m a l e e s u s c e p t i b l e d ' ê t r e i m m e r g é e du t r o n ç o n de m e s u r e 3, o n e s t c e r t a i n que le p r e m i e r écho r e ç u au v o i s i n a g e d e l ' i n s t a n t t2 p r o v i e n t de la r é f l e x i o n s u r la s u r f a c e du l i q u i d e de l ' o n d e a v a n t é m i s e par la c e l l u l e 1 0 . C e t t e d e r n i è r e , f o n c t i o n n a n t en r é c e p t e u r , c o n v e r t i t le s i g n a l a c o u s t i q u e r e ç u en un s i g n a l é l e c t r i q u e

a m p l i f i é par l ' a m p l i f i c a t e u r 14 ( f i g u r e 4 b ) . Ce s i g n a l e s t a p p l i q u é à l ' e n t r é e p o s i t i v e du c o m p a r a t e u r 1 6

(11)

a p r è s r e d r e s s e m e n t par la d i o d e D 1 e t i n t é g r a t i o n p a r le c i r c u i t R2 C2 dont la c o n s t a n t e de temps est b e a u - coup p l u s f a i b l e que c e l l e du c i r c u i t R1 C1 ( f i g u r e

4 c ) .

Le c o n d e n s a t e u r C 1 é t a n t i n i t i a l e m e n t f a i b l e m e n t c h a r g é , le s e u i l i n i t i a l S1 du c o m p a r a t e u r 16 e s t r e l a t i v e m e n t bas de s o r t e que t o u t p r e m i e r écho E l d ' a m p l i t u d e s i g n i f i c a t i v e reçu par la c e l l u l e avec u n maximum à l ' i n s t a n t t2 est s y s t é m a t i q u e m e n t d é t e c t é , ce qui se t r a d u i t p a r l a g é n é r a t i o n à la s o r t i e d u c o m p a r a t e u r 16 d ' u n e p r e m i è r e i m p u l s i o n I1 c o ï n c i d a n t avec ce p r e m i e r écho E1 ( f i g u r e 4 e ) .

Par a i l l e u r s , le b a s c u l e m e n t de l a s o r t i e du c o m p a r a - t e u r 16 p r o v o q u e la c h a r g e d u c o n d e n s a t e u r C1 à t r a - v e r s la d i o d e D2 et la r é s i s t a n c e R3, j u s q u ' à ce q u e la s o r t i e du c o m p a r a t e u r 16 r e v i e n n e à l ' é t a t b a s . Du f a i t de la c o n s t a n t e de temps é l e v é e du c i r c u i t R1 C1, ce c i r c u i t R1 C1 m a i n t i e n t à l ' e n t r é e n é g a t i v e du c o m - p a r a t e u r 16 un n i v e a u de t e n s i o n qui c o r r e s p o n d à u n d e u x i è m e s e u i l é v o l u t i f S2 du c o m p a r a t e u r 16 ( f i g u r e

4 d ) .

Ce s e u i l S2 s u p é r i e u r au s e u i l i n i t i a l S1 e s t c h o i s i de m a n i è r e à i n t e r d i r e la d é t e c t i o n au temps t3 d ' u n d e u x i è m e é c h o E2 r é s u l t a n t de la r é f l e x i o n d u p r e m i e r écho E 1 s u r la c e l l u l e 10 puis à n o u v e a u sur la s u r - f a c e du l i q u i d e , d e u x i è m e écho E2 d o n t l ' a m p l i t u d e e s t n é c e s s a i r e m e n t a t t é n u é e par r a p p o r t à c e l l e du p r e m i e r écho E 1 .

Par c o n t r e , ce s e u i l S2 est a d a p t é pour p e r m e t t r e d e d é t e c t e r le p r e m i e r écho Er p r o v e n a n t du r é f l e c t e u r 5 et d o n t on e s t s û r que son a m p l i t u d e s e r a s u p é r i e u r e à

(12)

c e l l e du p r e m i e r écho E1 sur la s u r f a c e du l i q u i d e du f a i t du c h o i x a p p r o p r i é de l ' i m p é d a n c e du r é f l e c t e u r 5 .

A u s s i , ce p r e m i e r écho Er, reçu par la c e l l u l e 10

a p r è s r é f l e x i o n sur le r é f l e c t e u r 5 et d é t e c t é avec u n maximum à l ' i n s t a n t t4, se t r a d u i t - i l par la g é n é r a - t i o n d ' u n e d e u x i è m e i m p u l s i o n I2 à la s o r t i e du c o m p a - r a t e u r 1 6 .

Le m i c r o p r o c e s s e u r 11 c o m p t e de m a n i è r e c l a s s i q u e a u moyen d ' u n e h o r l o g e i n t e r n e l e s t e m p s qui s ' é c o u l e n t e n t r e l ' i n s t a n t t0 de g é n é r a t i o n de l ' i m p u l s i o n IO d ' e x c i t a t i o n de la c e l l u l e 10 et l e s i n s t a n t s d ' a p p a - r i t i o n des p r e m i è r e et d e u x i è m e i m p u l s i o n s I1, I2. Le r a p p o r t des t e m p s a i n s i m e s u r é s é t a n t é g a l à c e l u i d e s d i s t a n c e s , on p e u t en d é d u i r e le n i v e a u de l i q u i d e p u i s q u e la d i s t a n c e e n t r e la c e l l u l e 10 et le r é f l e c - t e u r 5 e s t f i x e et c o n n u e . Le m i c r o p r o c e s s e u r 11 p e u t é g a l e m e n t , à p a r t i r du r a p p o r t p r é c i t é des temps d e p r o p a g a t i o n , f o u r n i r d i r e c t e m e n t une i n d i c a t i o n d e v o l u m e par a d r e s s a g e d ' u n e t a b l e p r o g r a m m é e en f o n c - t i o n de la f o r m e du r é c i p i e n t . C e t t e i n d i c a t i o n p e u t ê t r e a f f i c h é e sur le d i s p o s i t i f d ' a f f i c h a g e 12 e n u n i t é de volume ou en p o u r c e n t a g e de la c o n t e n a n c e m a x i m a l e du r é c i p i e n t .

Le c y c l e de m e s u r e d é c r i t c i - d e s s u s e s t r é p é t é a v e c une p é r i o d i c i t é f i x é e par le m i c r o p r o c e s s e u r 11 e t

a d a p t é e pour p e r m e t t r e l ' a m o r t i s s e m e n t de la c e l l u l e 10 et le r e t o u r du c i r c u i t 15 au s e u i l i n i t i a l S 1 .

En v a r i a n t e , le t r o n ç o n de r é f é r e n c e 3 peut a v o i r u n e l o n g u e u r L i n f é r i e u r e à la l o n g u e u r du t r o n ç o n d e

m e s u r e 2 c o m p r i s e e n t r e la c e l l u l e 10 et le n i v e a u m i n i - mal hmin. Dans ce cas le c i r c u i t é l e c t r o n i q u e de l a

(13)

f i g u r e 3 p e u t ê t r e c o n s e r v é i n c h a n g é en c h o i s i s s a n t u n r é f l e c t e u r 5 qui donne un écho de r é f é r e n c e d ' a m p l i - t u d e i n f é r i e u r e à c e l l e du p r e m i e r écho de m e s u r e . Bien e n t e n d u , le c i r c u i t de d é t e c t i o n d ' é c h o s à s e u i l v a r i a b l e 15 e s t a l o r s a d a p t é pour é l e v e r son s e u i l i n i t i a l de d é t e c t i o n , en r é p o n s e à la r é c e p t i o n d ' u n p r e m i e r écho c o r r e s p o n d a n t à la r é f l e x i o n de l ' o n d e é m i s e s u r l e r é f l e c t e u r 5, à un n i v e a u s u p é r i e u r a u t o - r i s a n t la d é t e c t i o n u l t é r i e u r e de l ' é c h o c o r r e s p o n d a n t à la p r e m i è r e r é f l e x i o n de l ' o n d e émise sur la s u r f a c e de l i q u i d e et i n t e r d i s a n t la d é t e c t i o n de t o u t é c h o d ' a m p l i t u d e i n f é r i e u r e a u d i t n i v e a u s u p é r i e u r .

(14)

1. D i s p o s i t i f de m e s u r e par u l t r a s o n s du n i v e a u e t / o u du v o l u m e d ' u n l i q u i d e d a n s un r é c i p i e n t , c o m p r e n a n t une c e l l u l e é m e t t r i c e - r é c e p t r i c e (10) a d a p t é e p o u r a a n s u g u i d e d ' o n d e s a c o u s t i q u e s

é m e t t r e des o n d e s u l t r a s o n o r e s / r e s p e c t i v e m e n t v e r s l a s u r f a c e d ' u n l i q u i d e d o n t le n i v e a u e s t à m e s u r e r e t v e r s une s u r f a c e de r é f é r e n c e (5) p l a c é e à une d i s - t a n c e p r é d é t e r m i n é e c o n n u e de la c e l l u l e , d e s m o y e n s

( 1 1 , 13) d ' e x c i t a t i o n de la c e l l u l e , et des moyens ( 1 1 , 14, 15) de m e s u r e d e s t e m p s qui s ' é c o u l e n t e n t r e l ' e x - c i t a t i o n de la c e l l u l e et la r é c e p t i o n par c e l l e - c i d e s é c h o s de l ' o n d e é m i s e s u r la s u r f a c e du l i q u i d e e t

la s u r f a c e de r é f é r e n c e r e s p e c t i v e m e n t , c a r a c t é r i s é e n ce q u e l a d i t e c e l l u l e (10) e s t i n t e r p o s é e d a n s l e

g u i d e d ' o n d e s a c o u s t i q u e s e n t r e un t r o n ç o n de m e s u r e (2) s ' é t e n d a n t s e n s i b l e m e n t s u i v a n t la l i g n e de c a r è n e du r é c i p i e n t (1) et un t r o n ç o n de r é f é r e n c e (3) t e r - m i n é à son e x t r é m i t é o p p o s é e à la c e l l u l e par u n

r é f l e c t e u r (5) p l a c é avec la c e l l u l e (10) et le t r o n - çon de r é f é r e n c e (3) d a n s une zone du r é c i p i e n t où i l e s t t o u j o u r s i m m e r g é d a n s le l i q u i d e .

2. D i s p o s i t i f s e l o n la r e v e n d i c a t i o n 1, c a r a c t é r i s é e n ce que le t r o n ç o n de r é f é r e n c e (3) a une l o n g u e u r ( L ) s u p é r i e u r e à la l o n g u e u r (e) du t r o n ç o n de m e s u r e c o m - p r i s e e n t r e l a c e l l u l e (10) et le n i v e a u m a x i m a l (hmax) ) que p e u t a t t e i n d r e l e l i q u i d e d a n s le r é c i p i e n t (1) e t en ce que l e s moyens de m e s u r e (11, 14, 15) c o m p r e n n e n t un c i r c u i t de d é t e c t i o n d ' é c h o s à s e u i l v a r i a b l e ( 1 5 )

a d a p t é pour é l e v e r son s e u i l i n i t i a l de d é t e c t i o n ( S 1 ) , en r é p o n s e à la r é c e p t i o n d ' u n p r e m i e r é c h o (E1) c o r - r e s p o n d a n t à la r é f l e x i o n de l ' o n d e é m i s e sur la s u r - f a c e du l i q u i d e , à un n i v e a u s u p é r i e u r (S2) a u t o r i s a n t

(15)

la d é t e c t i o n de l ' é c h o c o r r e s p o n d a n t à la r é f l e x i o n d e l ' o n d e é m i s e sur la s u r f a c e de r é f é r e n c e (5) et i n t e r - d i s a n t la d é t e c t i o n des é c h o s s e c o n d a i r e s (E2) r é s u l -

t a n t des r é f l e x i o n s m u l t i p l e s du p r e m i e r écho sur l a c e l l u l e (10) et la s u r f a c e du l i q u i d e .

3. D i s p o s i t i f s e l o n la r e v e n d i c a t i o n 1, c a r a c t é r i s é e n ce que le t r o n ç o n . d e r é f é r e n c e (3) a une l o n g u e u r ( L ) i n f é r i e u r e à la l o n g u e u r du t r o n ç o n de mesure (2) c o m - p r i s e e n t r e La c e l l u l e (10) et le n i v e a u m i n i m a l ( h m i n )

a u q u e l p e u t d e s c e n d r e le l i q u i d e dans le r é c i p i e n t ( 1 ) et en ce que l e s moyens de m e s u r e (11, 14, 15) c o m - p r e n n e n t un c i r c u i t de d é t e c t i o n d ' é c h o s à s e u i l

v a r i a b l e (15) a d a p t é pour é l e v e r son s e u i l i n i t i a l d e d é t e c t i o n , en r é p o n s e à la r é c e p t i o n d ' u n p r e m i e r é c h o c o r r e s p o n d a n t à la r é f l e x i o n de l ' o n d e é m i s e sur l e r é f l e c t e u r ( 5 ) , à un n i v e a u s u p é r i e u r a u t o r i s a n t l a d é t e c t i o n u l t é r i e u r e de l ' é c h o c o r r e s p o n d a n t à la p r e - m i è r e r é f l e x i o n de l ' o n d e é m i s e sur la s u r f a c e d e

l i q u i d e et i n t e r d i s a n t la d é t e c t i o n de t o u t écho d ' a m - p l i t u d e i n f é r i e u r e a u d i t n i v e a u s u p é r i e u r .

4. D i s p o s i t i f s e l o n l ' u n e q u e l c o n q u e des r e v e n d i c a - t i o n s 2 et 3, c a r a c t é r i s é en ce que le c i r c u i t d e d é t e c t i o n d ' é c h o s à s e u i l v a r i a b l e (15) comprend u n c o m p a r a t e u r (16) d o n t l ' e n t r é e p o s i t i v e e s t a t t a q u é e par le s i g n a l de s o r t i e de la c e l l u l e (10) par l ' i n t e r - m é d i a i r e d ' u n a m p l i f i c a t e u r ( 1 4 ) , d ' u n r e d r e s s e u r (D1) et d ' u n p r e m i e r c i r c u i t i n t é g r a t e u r (R2 C2) à f a i b l e c o n s t a n t e de temps et d o n t la s o r t i e e s t b o u c l é e a v e c son e n t r é e n é g a t i v e par l ' i n t e r m é d i a i r e d ' u n c i r c u i t à d i o d e (D2) et r é s i s t a n c e (R3) a t t a q u a n t un s e c o n d c i r c u i t i n t é g r a t e u r (R1 C1) à c o n s t a n t e de t e m p s é l e v é e .

(16)

5. D i s p o s i t i f s e l o n l ' u n e q u e l c o n q u e des r e v e n d i c a - t i o n s 1 à 4, c a r a c t é r i s é en ce que l e d i t g u i d e d ' o n d e s a c o u s t i q u e s e s t un t u b e , l e d i t t u b e (2, 3) et l e

r é f l e c t e u r (5) a y a n t des i m p é d a n c e s a c o u s t i q u e s d i f - f é r e n t e s de c e l l e du l i q u i d e .

6. D i s p o s i t i f s e l o n l ' u n e q u e l c o n q u e des r e v e n d i c a - t i o n s 1 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que l e d i t t r o n ç o n d e r é f é r e n c e (3) du g u i d e d ' o n d e s a c o u s t i q u e s p r é s e n t e d e s t r o u s (3a) à sa p a r t i e s u p é r i e u r e .

7. D i s p o s i t i f s e l o n l ' u n e q u e l c o n q u e des r e v e n d i c a - t i o n s 1 à 6, c a r a c t é r i s é en ce que le t r o n ç o n de m e s u r e

(2) p r é s e n t e une p a r t i e c o u d é e (2a) c o m p r i s e e n t r e l a c e l l u l e (10) et le p o i n t c o r r e s p o n d a n t au n i v e a u m i n i - mal (hmin) que peut a t t e i n d r e le l i q u i d e dans le r é c i - p i e n t , c e t t e p a r t i e c o u d é e (2a) a y a n t une l o n g u e u r t e l l e q u e , l o r s q u e le l i q u i d e e s t au n i v e a u m i n i m a l

( h m i n ) , l e t e m p s de p r o p a g a t i o n a l l e r et r e t o u r d e l ' o n d e u l t r a s o n o r e avec r é f l e x i o n sur la s u r f a c e d u l i q u i d e au n i v e a u m i n i m a l (hmin) e s t s u p é r i e u r à l a p é r i o d e d ' a m o r t i s s e m e n t de la c e l l u l e ( 1 0 ) .

8. D i s p o s i t i f s e l o n l ' u n e q u e l c o n q u e d e s r e v e n d i c a - t i o n s 1 à 7, c a r a c t é r i s é en ce que la c e l l u l e (10) e s t une p a s t i l l e p i é z o é l e c t r i q u e d o n t une f a c e d é f i n i t

l ' u n e d e s e x t r é m i t é s du t r o n ç o n de m e s u r e (2) et d o n t l ' a u t r e f a c e d é f i n i t l ' e x t r é m i t é a d j a c e n t e du t r o n ç o n de r é f é r e n c e ( 3 ) .

9. D i s p o s i t i f s e l o n la r e v e n d i c a t i o n 8, c a r a c t é r i s é e n ce que la p a s t i l l e e s t e n f e r m é e e n t r e l e s deux p a r - t i e s (7, 8) d ' u n r a c c o r d (4) p r é s e n t a n t d e s e m b o u t s t u b u l a i r e s (9) s u r l e s q u e l s s o n t e m m a n c h é e s l e s d i t e s e x t r é m i t é s des t r o n ç o n s de mesure (2) et de r é f é r e n c e

( 3 ) .

(17)

(18)

(19)

(20)