Domaine technique et état de l'art

La présente invention se rapporte à la mesure altimétrique par la pression, c'est-à-dire à un dispositif qui mesure la pression atmosphérique statique avec suffisamment de précision pour en déduire l'altitude.

La fiabilité d'une mesure de pression au moyen d'un appareil de mesure de la pression statique est fonction des conditions de vent relatif. Si le capteur de pression fait face à un vent relatif de vitesse v, il mesure, en plus de la pression statique représentative de l'altitude, une pression dynamique d'arrêt de valeur ½*Rho*v ² , où Rho est la densité de l'air. Par exemple, à une altitude constante si un vent de 20 m/s fait face au capteur de pression, l'erreur théorique de mesure de l'altitude est de 260 m.

Une autre perturbation provient de l'effet venturi. Si le capteur est dans une zone où le flux d'air est localement accéléré en raison de la géométrie locale, comme c'est le cas sur le dessus d'une aile d'avion, alors, la pression totale est plus faible d'un terme proportionnel à ½*Rho* v ² , et affecte donc la mesure de pression statique qui n'est plus représentative de l'altitude.

Le document EP0677798 décrit un capteur de pression protégé par un dispositif ayant des trous afin de permettre à l'air et à l'eau de venir au contact du capteur afin de leur communiquer leur pression.

Cependant ce document ne décrit pas comment mesurer une pression atmosphérique sans être perturbé par le contact de l'eau avec le capteur ou avec les trous de faible dimension, sur lesquels des ménisques d'eau peuvent se former, et altérer la mesure de pression en raison de leur poids et de leur tension de surface. Le poids et la tension de surface des ménisques d'eau déforment la surface d'eau qui est du côté du capteur de pression, modifie donc le volume d'air du côté du capteur de pression ou exerce directement une pression sur ledit capteur, et modifie donc sa mesure de pression atmosphérique par un terme d'erreur non contrôlée.

De plus toute différence d'altitude entre une prise de pression statique et le capteur de pression lui- même génère une différence de pression directement liée à la masse de l'élément présent dans le conduit qui relie la prise de pression au capteur lui-même. Par exemple, le capteur de pression est soumis aux conditions extérieures et parfois un liquide, tel que de l'eau, arrive à pénétrer dans le conduit ; la présence de cette eau conduit à une altération de la mesure de pression.

Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients et de proposer un dispositif de mesure de la pression statique de sensibilité réduite aux effets indésirables exposés ci-avant.

Description de l'invention

L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur et concerne à cette fin un dispositif pour la mesure d'une pression statique sur un objet ou une personne, ledit dispositif comprend :

- une surface d'appui, - un capteur de pression,

- une alimentation adaptée à l'alimentation du capteur de pression,

- un conduit de mesure, dont une première extrémité est prévue pour contenir le capteur de pression sur les parois dudit conduit de mesure et une deuxième extrémité débouchant sur la surface d'appui,

- un moyen de protection disposé devant le conduit de mesure et plus large que ledit conduit de mesure.

De manière surprenante, ce dispositif améliore la fiabilité de la mesure de pression. Sans être lié à une quelconque théorie, il est supposé que le moyen de protection guide le flux d'air dans une direction laminaire et parallèle à la surface du capteur de pression, et limite l'effet venturi et l'effet de la pression dynamique d'arrêt, ou que la protection moyenne avantageusement les effets venturi et de pression dynamique d'arrêt.

Selon un exemple de réalisation, le dispositif est un boîtier étanche. L'étanchéité est réalisée par un joint élastique tel que du caoutchouc entre une première partie et une deuxième partie. La surface d'appui peut être sur la première partie ou la deuxième partie du dispositif.

Selon un exemple de réalisation, la surface d'appui (dans lequel il y a le conduit de mesure) est la surface plane en dessous du dispositif.

Il convient d'entendre le terme objet, comme étant un vêtement d'une personne physique, la peau d'une personne ou d'un animal, ou un véhicule terrestre, maritime, ferroviaire ou aérien.

Selon un exemple de réalisation, le capteur de pression comprend un moyen d'étanchéité positionné entre le capteur de pression et le conduit de mesure du dispositif. Selon des exemples de réalisation non limitatifs, le moyen d'étanchéité est un joint ou de la colle. De cette manière, il n'y a pas d'erreur de pression entre la pression à l'intérieur du dispositif et la pression à l'extérieur du dispositif. Le terme conduit de mesure est un tuyau qui comprend une extrémité bouchée par le capteur de pression.

L'invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toutes combinaisons techniquement opérantes.

Selon des modes de réalisation, le dispositif comprend un élément de fixation, tel qu'un brassard, adapté pour orienter la surface d'appui du dispositif sur l'objet ou la personne.

Selon des modes de réalisation, la longueur du conduit de mesure est de 0,5 à 10 mm, de préférence comprise entre 1 à 5 mm.

Selon des modes de réalisation, le moyen de protection est un matériau poreux.

Selon des modes de réalisation, le moyen de protection est un chapeau de protection percé comprenant un espace sans matière couvrant totalement le conduit de mesure, ledit espace sans matière englobe un disque d'un diamètre supérieur ou égal à 1 cm et d'épaisseur supérieure ou égale à 1 mm. De cette manière l'eau contenue dans le chapeau de protection s'écoule librement avec une rétention réduite à l'intérieur du chapeau de protection. Les perçages ou trous débouchant servent à la circulation libre de l'air et l'eau. Selon des modes de réalisation, le chapeau de protection comprend deux perçages dont l'un a une section de surface supérieure à 10 mm ² .

Selon des modes de réalisation, une membrane souple bouche le conduit de mesure, la membrane souple étant fixée à la surface d'appui et étanche, ledit conduit de mesure contient un volume d'un fluide gazeux.

La membrane souple en contact avec le dispositif est étanche et réduit les effets néfastes liés aux éléments extérieurs tels que le vent, l'eau, et les ménisques d'eau qui pourraient se former sur le capteur de pression ou à proximité immédiate de celui-ci.

Selon des modes de réalisation, le moyen de protection comprend un chapeau de protection qui est poreux. Cette porosité atténue les perturbations de l'effet venturi et l'effet de la pression dynamique d'arrêt en moyennant ces effets sur une surface supérieure à celle du conduit de mesure.

Le chapeau de protection est une protection recouvrant le conduit de mesure tout en laissant passer l'air de sorte que le capteur soit soumis à la pression atmosphérique. Selon un mode de réalisation, des trous (ou perçage) sont sur les côtés (bords) du chapeau de protection ou sur la plus des surfaces du chapeau de protection.

Selon des modes de réalisation, le volume du fluide gazeux contenu dans le conduit de mesure est inférieur à S*10 ^"3 M, où S est la surface de la membrane souple. La membrane souple est libre de se déformer sous l'effet d'un changement de pression à l'extérieur du dispositif.

Pour la mesure de la surface S, la membrane souple est la partie de la membrane qui reste souple après toutes les étapes éventuelles de montage.

En effet, l'eau piégée modifie par son poids la mesure du volume du conduit de mesure et donc la mesure de la pression. Les inventeurs ont découvert que les trous sur les côtés ou sur la surface du chapeau sont utiles pour faire passer l'air, et par suite influence la mesure. Lesdits trous laissent passer l'air tout en protégeant la membrane souple des contacts avec un solide extérieur. Le chapeau permet également de protéger la membrane de tout contact avec un élément extérieur, susceptible de générer une pression de contact faussant la mesure de la pression atmosphérique.

Selon des modes de réalisation, le dispositif comprend un conduit de mesure différentielle positionné sur une surface autre que la surface d'appui, le conduit de mesure différentielle débouchant sur une paroi du conduit de mesure.

Grâce à la différence de pression entre le conduit de mesure et un autre conduit de mesure, la mesure de la pression est une moyenne de plusieurs mesures de pression. Les inventeurs ont découvert une amélioration de la précision de la mesure.

L'invention concerne également un système de poursuite comprenant un dispositif de mesure de pression statique selon l'une des revendications 1 à 9, ledit système de poursuite comprenant un moyen de poursuite et n moyen de transmission de la position relative ou absolue, caractérisé en ce que ledit système comprend un moyen de calcul de la position relative du dispositif disposé sur le dispositif ou sur le moyen de poursuite, un moyen de réception de la mesure de pression statique et de la position relative ou absolue dudit dispositif de pression statique, un moyen de traitement adapté pour orienter ledit moyen de poursuite en fonction de la position relative et de la pression statique du dispositif.

En fonction de la taille du dispositif, il sera préférable dans certains cas d'avoir le moyen de calcul de la position relative à l'intérieur du dispositif alors que dans d'autre cas il sera préférable d'avoir le moyen de calcul de la position relative dans le moyen de poursuite ou dans le système intégrant le moyen de poursuite.

L'invention concerne aussi un procédé de poursuite d'un système de poursuite comprenant les étapes suivantes :

- mise en place du dispositif de mesure de pression sur un objet ou une personne,

transmission de données du dispositif relatives à la position et de la mesure de pression statique,

orientation du moyen de poursuite vers ledit dispositif en fonction de la position relative et de la mesure de pression statique.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, réalisée sur la base des dessins annexés. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente un exemple de l'invention en vue de coupe selon l'axe transversal du dispositif

- la figure 2 représente un exemple de l'invention en vue de dessus,

- la figure 3 représente un autre exemple d'invention de l'invention en vue de coupe selon l'axe transversal du dispositif,

- la figure 4 représente un autre exemple de l'invention en vue de coupe selon l'axe transversal du dispositif,

- la figure 5 représente un autre exemple de l'invention en vue de coupe selon l'axe transversal du dispositif. Description de modes de réalisation de l'invention

Les figures 1 et 2 représentent deux vues du dispositif de mesure de pression statique. Le dispositif est de la forme d'un parallélépipède rectangle, mais il peut également être sous une autre forme comme, par exemple, pyramidale, ovoïdale, tronc de pyramide,...

Le dispositif de mesure de pression statique comprend une surface d'appui 4, un capteur de pression 1 positionné devant un conduit de mesure 3 et une alimentation 2. L'alimentation 2 sert aux besoins des différents éléments du dispositif. Le conduit de mesure 3 s'étend d'une première extrémité adjacente au capteur pression 1 à une deuxième extrémité adjacente à la surface d'appui 4. Le conduit de mesure 3 permet la prise de mesure de pression par le capteur de pression. La section du conduit de mesure est sensiblement égale à la section de mesure du capteur de pression 1. L'alimentation 2 alimente les différents éléments du dispositif notamment le capteur de pression 1.

La mesure du capteur de pression 1 peut être traitée directement par le dispositif à l'aide d'un moyen de traitement de la mesure du capteur de pression pour, par exemple, l'afficher sur le dispositif.

Le calcul de l'altitude en fonction de la mesure de pression p est donné par des formules connues comme, par exemple, altitude = 44330*(1-(ρ/ρ0) ^Λ (1/5,255)) où p0=101325 Pa.

Dans une autre version du dispositif, la mesure du capteur de pression est transmise à l'aide d'un moyen de transmission à un autre dispositif ou à un système d'analyse de la mesure de pression. Par exemple, le moyen de transmission de la mesure du capteur de pression est un moyen de transmission sans fil tel qu'un modem ou un lien radio.

Le dispositif de mesure de pression statique comprend un élément de fixation, l'élément de fixation permet d'orienter la fixation du dispositif sur un objet de sorte que la surface d'appui 4 du dispositif soit en contact avec l'objet. La surface d'appui en contact avec l'objet n'est pas étanche puisque la mesure de pression doit être réalisée. Le fait d'avoir une surface d'appui protégée par le dispositif permet de limiter les effets néfastes liés à un excès de flux d' air ou de liquide. Par exemple, si le conduit de mesure 3 est directement exposé à un vent de 20 m/s, l'erreur du calcul de l'altitude à partir de la mesure de pression est de 120 m. C'est le résultat d'une mesure pratique où le capteur est derrière une surface plane ce qui conduit à un résultat différent du calcul théorique vu précédemment puisqu'il y a un régime de turbulences. Si le conduit de mesure 3 est dans la surface d'appui 4 et n'est pas exposé directement au vent, l'erreur du calcul de l'altitude à partir de la mesure de pression est réduite à 50 m.

La figure 3 représente un autre exemple de l'invention. Dans ce cas, un élément de protection 5 est positionné devant le conduit de mesure 3. Le moyen de protection 5 comprend au moins une surface de contact avec le dispositif. Dans un exemple non limitatif, la surface de contact de l'élément de protection 5 est en contact avec la surface d'appui 4 du dispositif. L'élément de protection a une surface de contact supérieure à la section du conduit de mesure 3. L'élément de protection 5 est positionné de sorte à recouvrir entièrement l'ouverture du conduit de mesure 3. De cette manière, la pression se repartit dans le volume de l'élément de protection avant d'atteindre le conduit, ce qui augmente la précision de la mesure puisque les effets liés aux conditions extérieures sont réduits par moyennage physique avant la mesure.

Selon un autre exemple, le moyen de protection 5 est dans un matériau poreux. Par exemple, il peut être en mousse.

Selon un autre exemple, le moyen de protection 5 a une surface étanche 6 et un bord 7 non étanche adjacent à la surface étanche 6. Par exemple, le moyen de protection 5 est de la forme d'un disque dont une première face est en contact avec la surface d' appui 4 du dispositif, une deuxième face est étanche et possède un bord non étanche. Selon une variante à cet exemple de l'objet de l'invention, le moyen de protection a une forme plane dont la plus petite dimension est supérieure à 1 cm. Le volume de ce disque permet de répartir la pression statique. Dans un autre exemple, le moyen de protection 5 est de forme pyramidale. La base de cette pyramide est en contact avec la surface d'appui 4 du dispositif, une des surfaces est étanche et le bord correspond à une ou plusieurs surfaces adjacentes à la surface étanche 6. De cette manière, si un dispositif est positionné dans la direction d'un flux d'air tel que le vent, normalement la pression augmente, mais grâce à la surface étanche 6, le problème lié à l'augmentation de pression est évité.

Dans un autre exemple, le moyen de protection 5 est un disque dont le diamètre est supérieur à 1 cm.

Selon un autre exemple, la surface étanche 6 est de dimension inférieure à la surface de contact du moyen de protection. De cette façon, si la surface étanche est de dimension de la section du conduit de mesure 3, l'influence du vent relatif est réduite tout en assurant le bon passage de la pression statique dans le moyen de protection.

Selon n'importe quel exemple comprenant l'élément de protection 6, si le dispositif est soumis à un flux d'air tel que du vent, l'erreur du calcul de l'altitude est réduite. Par exemple, pour un vent de 20 m/s, l'erreur du calcul de l'altitude à partir de la mesure de pression est réduite à 16 m.

Selon un autre exemple, le dispositif comprend au moins un conduit de mesure différentielle positionné sur une surface autre que la surface d'appui 4. Le conduit de mesure différentielle est un autre conduit de mesure 3, qui permet au capteur de pression d'avoir une meilleure précision de mesure puisque la valeur de la pression est issue d'au moins deux conduits de mesure. De cette façon, les effets néfastes liés à des conditions extérieures sont évités. En effet, si un conduit de mesure 3 subit un flux d'air ou liquide, comme dans la direction de l'axe du conduit de mesure 3, le conduit de mesure différentielle ne subira pas les mêmes contraintes dans la même direction, ce qui permettra de réduire les effets des conditions extérieures.

Selon une variante, une pluralité de conduits de mesures différentielles est reliée au capteur de pression ce qui permet d'affiner la mesure. Par exemple, pour un dispositif à six faces, chaque face possède un conduit de mesure 3 ou un conduit de mesure différentielle.

Le conduit de mesure différentielle s'étend d'une première extrémité à une deuxième extrémité, la première extrémité est adjacente au conduit de mesure 3 du capteur de pression et la deuxième extrémité est adjacente à la surface extérieure du dispositif.

Dans un autre exemple, la mesure de la pression est transmise à un système de poursuite pour qu'il oriente un moyen de poursuite (caméra) en fonction de l'altitude du dispositif. L'altitude est calculée à partir de la pression. L'effet d'avoir une meilleure précision de mesure de pression va réduire l'erreur du calcul de l'altitude et permettre d'optimiser le fonctionnement du système de poursuite. Dans cet exemple, le dispositif de mesure de pression statique comprend également un moyen de calcul de la position relative du dispositif et un moyen de transmission de la position relative.

Le système de poursuite comprend un moyen de poursuite tel qu'une caméra, un moyen de réception de données et un moyen de traitement adapté pour orienter ledit moyen de poursuite en fonction de la position relative et de la pression statique du dispositif. Le moyen de réception de données permet de recevoir les données du dispositif telles que la mesure de pression statique ou directement celle de altitude calculée à partir du dispositif, ainsi que la position relative du dispositif de mesure de pression statique.

Le fonctionnement est le suivant : le dispositif est mis en place sur un objet selon la surface d'appui 4 du dispositif, les données sont ensuite transmises au système de poursuite, telles que les données relatives à la position du dispositif et de la mesure de pression statique, puis le système de poursuite oriente le moyen de poursuite vers le dispositif de mesure de pression statique en fonction de la position relative et de la mesure de pression statique.

Dans une autre variante, il peut être envisagé, sans sortir du cadre de l'invention, d'adapter les proportions, les formes du dispositif de mesure de pression statique telles que celles décrites précédemment par de simples dispositions constructives qui apparaîtront directement et sans effort excessif à l'Homme du métier, de sorte à pouvoir l'utiliser dans des domaines tels que l'aéronautique, la poursuite de dispositif mobile, la chute libre, les dispositifs de positionnement en intérieur ou en extérieur, l'horlogerie...

Figure 4, selon un exemple de réalisation, ledit moyen de protection 5 est une membrane souple. Ladite membrane souple est étanche par rapport à l'extérieur et l'intérieur du conduit de mesure 3. C'est la pression de l'intérieur du conduit de mesure 3 qui est mesurée par le capteur de pression. Avantageusement, le conduit de mesure 3 est étanche par rapport à l'intérieur du dispositif et l'extérieur du dispositif. Sous l'effet de la pression extérieure la membrane souple se dilate et la pression à l'intérieur du conduit de mesure 3 augmente. À l'inverse, si la pression extérieure diminue, la membrane souple se dilate et la pression à l'intérieur du conduit de mesure 3 diminue. Dans cet exemple de mesure, le fait d'avoir une membrane souple et étanche évite la formation de ménisque. Classiquement, à cause de l'humidité, un ménisque de forme convexe ou concave apparaît au bord du capteur de pression 1. C'est pourquoi cette solution est avantageuse puisqu'il n'y a pas de formation de ménisque comme la membrane est étanche.

Dans un autre exemple de réalisation, la membrane est souple uniquement au niveau du conduit de mesure 3, et rigide sur la surface d'appui du dispositif.

Figure 5, selon un autre exemple de réalisation, ledit moyen de protection 5 comprend également un chapeau de protection qui coiffe le conduit de mesure 3. Le chapeau de protection est troué de sorte à laisser passer la pression de l'air sur la membrane souple.

Le chapeau de protection mécanique est de dimension supérieure à la membrane souple. Cette protection mécanique est trouée de part et d'autre pour laisser passer l'air. Les tous sont sur le dessus ou sur les côtés (non représenté).

Avantageusement, le chapeau de protection évite la formation de ménisque au niveau de la membrane souple et si quelque chose appui à proximité du conduit de mesure, le chapeau de protection empêche d' appuyer sur la membrane souple et évite de fausser les mesures de pression.

Avantageusement, l'épaisseur du chapeau de protection est supérieure à un mm de sorte à laisser s'écouler l'eau contenue dans le chapeau de protection.