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Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETECTING A DYSFUNCTION OF AN ULTRASONIC FLOWMETER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/050095
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting a dysfunction such as clogging or ageing in a flowmeter comprising at least one transducer. Said method also enables the generation of a conditioned signal based on an analog signal from said transducer. The method comprises the following steps: measuring the receive signal (V¿IN?) output from the transducer; comparing a characteristic of a received signal with a predetermined reference characteristic (V¿REF?); storing a peak voltage (V¿PK?) of the receive signal (V¿IN?); generating a warning signal (V¿AL?) when a triggering characteristic (V¿DEC?) of the receive signal (V¿IN?) is lower than the predetermined reference characteristic (V¿REF?); defining a threshold voltage (V¿TH?) which is proportionate to the peak amplitude of the receiving signal in such a way that (V¿TH?) = K x (V¿PK?), K being a factor that is dependent on the transducer; comparing the receive signal (V¿IN?) to the threshold voltage (V¿TH?); generating a conditioned output signal (V¿OUT?) in a first state when a receive signal (V¿IN?) is above a threshold voltage (V¿TH?) and in a second state when the receive signal (V¿IN?) is lower than the threshold voltage (V¿TH?).

Inventors:
DURY HERVE (FR)
Application Number:
PCT/FR2000/003590
Publication Date:
July 12, 2001
Filing Date:
December 19, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SCHLUMBERGER IND SA (FR)
DURY HERVE (FR)
International Classes:
G01F1/66; (IPC1-7): G01F1/66
Foreign References:
EP0829734A21998-03-18
US5804739A1998-09-08
GB2022255A1979-12-12
EP0797105A21997-09-24
Attorney, Agent or Firm:
Cabinet, Feray-lenne (44/52 rue de la Justice Paris, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Procédé de détection d'un dysfonctionnement tel que l'encrassement ou le vieillissement d'un débitmètre à ultrasons, ledit débitmètre comportant au moins un transducteur, ledit procédé permettant également de générer un signal conditionné à partir partir d'un analogique issu dudit transducteur, ledit procédé comportant les étapes suivantes : mesurer le signal de réception VIN en sortie du transducteur, comparer une caractéristique du signal de réception à une caractéristique de référence VREF prédéterminée, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes supplémentaires suivantes : mémoriser une tension crête Vplc du signal de réception VIN, générer un signal d'alarme VAL lorsqu'une caractéristique de déclenchement VDEC du signal de réception VIN est inférieure à la caractéristique de référence VRr prédéterminée, définir une tension de seuil VTH proportionnelle à l'amplitude crête VPK du signal de réception, de telle sorte que VTH = K x VPK, K étant un facteur dépendant du transducteur, comparer le signal de réception VIN à la tension de seuil VTH, générer un signal de sortie VOUT conditionné, dans cm premier état lorsque le signal de réception VIN est supérieure à la tension de seuil Vu.", et dans un second état lorsque le signal de réception VIN est inférieure à la tension de seuil V.,., l.
2. Procédé de détection d'im dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caractéristique de référence V, p est une tension, et la caractéristique de déclenchement VDEC est la tension crête Vplc du signal de réception VIN*.
3. Procédé de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caractéristique de référence Vpp est une dérivée d'une tension, et la caractéristique de déclenchement VDEC est une dérivée de la tension crête Vp, c du signal de réception VIN.
4. Procédé de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication l., caractérisé en ce que le signal de réception V, N en sortie du transetucteur sert à la fois à générer le signal d'alanne VAL, le signal de sortie VOUT conditionné, et à définir la tension de seuil VTII.
5. Procédé de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de référence VREF est initialement égale à une première tension de référence VREF\) qui est choisie de telle sorte que le signal d'alarme soit généré avant que le transducteur ne fournisse plus aucun signal de réception, ladite tension de référence VRF étant égale à une deuxième tension de référellce VREF2 dès qu'un premier signal d'alarme VAL est généré, la deuxième tension de référence VREF2 étant choisie de telle sorte qu'un deuxième signal d'alarme soit généré lorsque le transducteur ne fournit plus aucun signal de réception.
6. Procédé de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes supplémentaires suivantes : déterminer une tension de décalage VOF en sortie du transducteur, avant de mesurer le signal de réception VIN, soustraire du signal de réception VIN, la valeur de la tension de décalage Vor, avant l'étape de détermination de la tension de seuil VTH.
7. Procédé de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le facteur K est déterminé par calcul en effectuant la moyenne des amplitudes de deux oscillations successives du signal de réception.
8. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement tel que l'encrassement ou le vieillissement d'un débitmètre à ultrasons, ledit débitmètre comprenant au moins un transducteur délivrant un signal de réception VIN, ledit dispositif permettant également de générer un signal conditionné à partir d'un signal analogique issu dudit transducteur, ledit dispositif comprenant : un circuit de conditionnement (1) du signal de réception comportant une entrée IN reliée au transducteur, et une sortie OUT délivrant un signal de sortie conditionné Vour ? caractérisé en ce que le circuit de conditionnement comporte en outre : un sélecteur (10) dont une entrée est connectée à l'entrée IN, et recevant sur une autre entrée la valeur de la tension de référence prédéternzinée VlteF, ledit sélecteur fournissant en sortie une tension de seuil VTH asservie au signal de réception VIN, et en sortie AL un signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception Vpn est inférieure à une tension de référence prédéterminée VREF, un comparateur (20) dont une première entrée connectée à l'entrée IN reçoit le signal de réception V, N et Lme deuxième entrée reliée au sélecteur recoit la tension de seuil VTH, une sortie du comparateur constituant la sortie OUT du circuit de conditionnement générant un signal de sortie VOUT conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la tension de seuil, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à la valeur de la tension de seuil VTH.
9. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 8, caractérisé en ce que : le sélecteur (10) comprend : un détecteur de pic (11) recevant le signal de réception VIN, un écrêter (13) relié à la sortie du détecteur de pic (11), destiné à éliminer les parasites du signal de réception VIN, un échantillonneurbloqueur (15) connecté à l'écrêter (13), destiné à mémoriser l'amplitude crête Vplc du signal de réception VIN, un premier comparateur (19) relié à la sortie de l'échantillonneur (15), recevant sur une deuxième entrée la tension de référence VREF et générant en sortie AL le signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception Vplc est inférieure à la tension de référence VREF, un diviseur potentiomètrique (17) relié à la sortie de l'échantillonneur (15), destiné à fournir la tension de seuil VTH) et le comparateur (20) comprend un deuxième comparateur (21) relié à la sortie du diviseur potentiomètrique (17) et recevant sur une deuxième entrée le signal de réception VIN et générant le signal de sortie VOUT conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la tension de seuil, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à la valeur de la tension de seuil.
10. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement cL'un débitmètre selon la revendication 8, caractérisé en ce que : le sélecteur (10) comprend : un détecteur de pic (111) recevant le signal de réception V, N, un convertisseur analogique/numérique (113) relié à la sortie du détecteur de pic (111), un programmateur (115) connecté au convertisseur (113), et recevant sur une deuxième entrée la tension de référence VREF, ledit programmateur générant en sortie AL le signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception Vplc est inférieure à la tension de référence VREF, ainsi qu'une tension de seuil VTFI progriiiimée, et le comparateur (20) comprend un comparateur programmable (221) dont la tension de seuil Vr,. est définie par le programmateur (115) via un bus de données (118) et qui reçoit sur une autre entrée le signal de réception VIN, ledit comparateur programmable générant le signal de sortie VOUT conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la tension de seuil, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à la valeur de la tension de seuil V. rn.
11. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que le programmateur (115) est un démultiplexeur.
12. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que le programmateur (115) est un microcontrôleur.
13. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de détermination de la tension de décalage VOF (30) reliée à l'entrée IN du circuit de conditionnement (1), la sortie de ladite unité étant reliée à une entrée du sélecteur (10) ainsi qu'à une entrée du comparateur (20).
14. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 13, caractérisé en ce que : l'unité de déternination de la tension de décalage VOF (30) comprend un premier échantillonneurbloqueur (31) recevant le signal de réception VIN et destiné à mémoriser la tension de décalage VoF, le sélecteur (10) comprend : un détecteur de pic (11) recevant le signal de réception VIN, un soustracteur (12) relié à la sortie du détecteur de pic (11) et à la sortie du premier échantillonneurbloqueur (31), destiné à soustraire la tension de décalage Vox du signal en sortie de échantillonneurbloqueur, un écrêter (13) relié à la sortie du soustracteur (12), destiné à éliminer les parasites du signal de réception VIN un deuxième échantillonneurbloqueur (15) connecté à l'écrêter (13), destiné à mémoriser l'amplitude crête VPK du signal de réception VIN, un premier comparateur (19) relié à la sortie de l'échantillonneur (15), recevant sur une deuxième entrée la tension de référence VREF et générant en sortie AL le signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception VPK { est inférieure à la tension de référence VREF, un diviseur potentiomètrique (17) relié à la sortie de l'échantillonneur (15), destiné à fournir la tension de seuil VTH, et le comparateur (20) comprend un additionneur analogique (22) relié à la sortie du diviseur potentiomètrique (17) et au premier écllantillomeurbloqueur (31) et réalisant la somme de la tension de décalage Vor et de la tension seuil et un deuxième comparateur (21) relié par une première entrée à la. sortie dudit additionneur (22) et recevant sur une deuxième entrée le signal de réception VIN, ledit comparateur (21) générant le signal de sortie VOUT conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la somme des tensions, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à la valeur de la somme des tensions.
15. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 13, caractérisé en ce que : l'unité de détermination de la tension de décalage VOl (30) comprend un échantillonneurbloqueur (301) recevant le signal de réception VIN et destiné à mémoriser la tension de décalage Vor, le sélecteur (10) comprend : un détecteur de pic (111) recevant le signal de réception VIN, un soustracteur (112) relié à la sortie du détecteur de pic (111) et à la sortie de l'échantillonneurbloqueur (301), destiné à soustraire la tension de décalage VOF du signal en sortie de échantillonneurbloqueur, un conveuisseur malogique/munérique (113) relié à la sortie du soustracteur (112), un programmateur (115) connecté au convertisseur (113), et recevant sur une deuxième entrée la tension de référence VREF, ledit programmateur générant en sortie AL le signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception VplÆ est inférieure à la tension de référence VREF, ainsi qutune tension de seuil VTH programmée, et le comparateur (20) comprend un comparateur programmable (221) dont la tension de seuil VrH esst définie par le programmateur (115) via un bus de données (118) et qui recoit sur une entrée le signal de réception VIN, ct sur l'autre entrée la tension de décalage Vor de échantillonneurbloqueur (301), ledit comparateur programmable générant le signal de sortie VOUT conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la tension de seuil, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à la valeur de la tension de seuil VT,,.
16. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement d'un débitmètre selon la revendication 15, caractérisé en ce que le programmateur (115) est un démultiplexeur.
17. Dispositif de détection d'un dysfonctionnement cl'un débitmètre selon la revendication 15, caractérisé en ce que le programmateur (115) est un microcontrôleur.
Description:
Procédé et dispositif de détection d'un dysfonctionnement pour un débitmètre à ultrasons.

L'invention se rapporte à un procédé et un dispositif de détection d'un dysfonctionnement tel que l'encrassement ou le vieillissement d'un débitmètre comportant au moins un transducteur, permettant également de générer un signal conditionné à partir d'un signal analogique issu dudit transducteur.

L'invention trouve son application dans les systèmes de mesure dont la précision dépend d'une grandeur qui sans être métrologique, doit rester dans un certain intervalle pour assurer le fonctionnement correct du système de mesure. A titre d'exemple, dans lé domaine de la mesure de débit de fluide tel que du gaz ou de l'eau par exemple, des débitmètres à ultrasons peuvent être employés. De tels débitmètres comportent en règle générale deux transducteurs ultrasonores disposés dans un écoulement de fluide. Les transducteurs sont utilisés alternativement comme émetteur et récepteur. Afin de mesurer le temps de propagation de l'onde ultrasonore entre les deux transducteurs, une méthode connue consiste à exciter le transducteur émetteur au moyen d'une impulsion d'excitation. Cette impulsion va donner lieu à l'émission par le transducteur émetteur d'une onde ultrasonore dans le milieu séparant les deux transducteurs. Cette onde va se propager en direction du transducteur récepteur. La méthode consiste à détecter la première oscillation de ladite onde dès son arrivée sur le transducteur récepteur. Le temps de propagation est alors le temps entre l'instant où le transducteur émetteur est soumis à l'impulsion d'excitation et l'instant de détection de la première oscillation de l'onde arrivant au niveau du transducteur récepteur. La méthode consiste à détecter la première oscillation de l'onde en détectant le dépassement d'un seuil de tension. Cette méthode nécessite d'une part de détecter de très faibles niveaux de tension, et d'autre part de maîtriser précisément le seuil de déclenchement du dispositif de détection de l'arrivée d'une oscillation afin de ne pas introduire de retard dans la mesure du temps de propagation. La différence entre les temps de propagation des ondes ultrasonores entre les deux transducteurs dans le sens amont et dans le sens aval dans le fluide en écoulement permet de calculer le débit de fluide. Les deux transducteurs sont associés à

un circuit électronique. Ce circuit assure la commande des transducteurs et l'analyse des signaux analogiques délivrés par le transducteur récepteur. Un tel dispositif est décrit plus en détail dans le brevet EP 0 426 309. Bien que l'amplitude du signal analogique en sortie du transducteur récepteur ne soit pas un paramètre nécessaire au calcul du débit, cette grandeur doit présenter une valeur minimale pour assurer un fonctionnement correct du système électronique associé aux transducteurs et pour garantir une précision minimale des mesures de débit.

Un problème rencontré fréquemment dans ce type de débitmètres est leur encrassement par des particules entraînées dans le fluide en écoulement. En particulier, ces particules se déposent sur toutes les parties dites hydrauliques du débitmètre, par exemple les surfaces actives des transducteurs et/ou les miroirs destinés à modifier le trajet des ondes au sein du fluide. Un tel encrassement entraîne inévitablement une atténuation des ondes transmises et donc une diminution de l'amplitude des signaux délivrés par le transducteur récepteur. Dans le cas d'un encrassement extrême, il apparaît un dysfonctionnement du système électronique qui n'est plus apte à traiter le signal analogique en sortie du transducteur récepteur. Jusqu'à présent, ce problème était résolu par le démontage et la vérification de l'encrassement du débitmètre au bout d'une période déterminée. Bien évidemment, une telle solution présente un coût de maintenance important et n'est pas satisfaisante dans le sens où l'encrassement d'un débitnètre dépend de la quantité et du type d'impureté présente dans le fluide en écoulement.

L'invention a pour objet de pallier à ces inconvénients, grâce à la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de détection d'un dysfonctionnement tel que l'encrassement ou le vieillissement d'un débitmètre à ultrasons, ledit débitmètre comportant au moins un transducteur, ledit procédé permettant également de générer un signal conditionné à partir d'un signal analogique issu dudit transducteur. Un tel procédé et dispositif permet de prévenir l'utilisateur ou l'équipe de maintenance de la nécessité du nettoyage du débitmètre dans le cas de son encrassement, ou de son remplacement dans le cas de son vieillissement.

Un autre objet de l'invention est d'asservir certains des paramètres du système électronique pour augmenter la plage de fonctionnement dudit système électronique.

Ces objets sont atteints selon l'invention grâce à un procédé comportant les étapes suivantes : -mesurer le signal de réception VIN en sortie du transducteur, -comparer une caractéristique du signal de réception à une caractéristique de référence VREF prédéterminée, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes supplémentaires suivantes : -mémoriser une tension crête VPK du signal de réception VIN, -générer un signal d'alarme VAL lorsqu'une caractéristique de déclenchement VDEC du signal de réception VIN est inférieture à la caractéristique de référence VR. F prédéterminée, -définir une tension de seuil VTI-1 proportionnelle à l'amplitude crête VPK du signal de réception, de telle sorte que VTII = K x VPK, K étant un facteur dépendant du transducteur, -comparer le signal de réception VIN à la tension de seuil VT,.,, -générer un signal de sortie Voui conditionné, dans un premier état lorsque le signal de réception VIN est supérieure à la tension de seuil VT,.,, et dans un second état lorsque le signal de réception VIN est inférieure à la tension de seuil VTH.

Selon une première variante de réalisation, la caractéristique de référence VREF est une tension, et la caractéristique de déclenchement VDEC est la tension crête VPK du signal de réceptionVIN.

Selon une deuxième variante de réalisation, la caractéristique de référence VaEF est une dérivée d'une tension, et. la caractéristique de déclenchement VDEC est une dérivée de la tension crête VPK du signal de réception VIN.

Un avantage de ce procédé de détection d'un dysfonctionnement réside dans le fait que le signal de réception VIN en sortie du transducteur sert à la fois à générer le signal de

sortie VOUT conditionné et le signal d'alarme VAL, et également à définir la tension de seuil V. rn.

Le dispositif comprend : -un transducteur délivrant un signal de réception VIN, -un circuit de conditionnement (1) du signal de réception comportant une entrée IN reliée au transducteur, et une sortie OUT délivrant un signal de sortie conditionné VOUT, le circuit de conditionnement comportant : - un sélecteur (10) dont l'entrée est connectée à l'entrée IN, et recevant la valeur de la tension de référence prédéterminée VREF, ledit sélecteur fournissant en sortie une tension de seuil VTH asservie an signal de réception VIN, et en sortie AL un signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception VPK est inférieure à une tension de référence prédéterminée VREF, -un comparateur (20) dont une première entrée connectée à l'entrée IN reçoit le signal de réception VIN et une deuxième entrée reliée au sélecteur reçoit la tension de seuil Vj une sortie du comparateur constituant la sortie OUT du circuit de conditionnement générant un signal de sortie VOUT conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la tension de seuil, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à !. a valeur de la tension de seuil VTH.

Ainsi, l'utilisation d'une tension de seuil VTK modulable, permet d'étendre de façon importante la plage de fonctionnement de l'électronique vis à vis de l'amplitude des signaux de réception contrairement à un seuil de comparaison fixe.

De plus, l'asservissement de la tension de seuil VTH ainsi réalisé permet de réaliser des mesures de temps de propagation à partir de la deuxième ou troisième oscillation du signal de réception ce qui n'est pas envisageable avec un seuil fixe non asservi à la tension crête VPK.

Le signal en sortie AL est par exemple dans un second état lorsque l'ensemble du système de mesure fonctionne correctement. Dès qu'un dysfonctionnement est détecté,

le signal en sortie AL bascule dans un premier état correspondant à l'émission du signal de détection de dysfonctiommement VAL. De manière alternative, le signal de détection de dysfonctionnement peut être une impulsion, ou une succession d'impulsions émises pendant un temps déterminé.

La tension de référence VREF est initialement choisie égale à première tension de référence V,,,,. La tension de référence VREF1 est choisie de telle sorte que le signal d'alarme soit généré avant que le transducteur ne fournisse plus aucun signal de réception. Dans un deuxième temps, c'est à dire dès qu'un premier signal d'alarme VAL est généré, la tension de référence VREF est modifiée et est choisie égale à une deuxième tension de référence VREF2, la deuxième tension de référence VREF2 étant inférieure à la première tension de référence VREF1 de telle sorte qu'un deuxième signal d'alarme soit généré lorsque le transducteur ne fournit plus aucun signal de réception.

Ainsi, l'utilisation d'une tension de référence Very. modulable permet l'émission d'un signal d'alarme avant que le signal en sortie du transducteur ne soit complètement inexploitable. Par ailleurs, le signal de réception reste suffisant pour que l'ensemble du dispositif fonctionne jusqu'à l'émission de la seconde alarme, tout en permettant de prendre les mesures qui s'imposent pour la réparation, le nettoyage ou le changement du dispositif de mesure.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels : * la figure 1 représente le schéma du dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon un premier mode de réalisation de l'invention, sans traitement de la tension de décalage, "la figure 1. A représente le schéma du dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon la figure 1, selon une variante de réalisation analogique, o la figure 1. B représente le schéma du dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon la figure 1, selon une variante de réalisation numérique,

-la figure 2 représente le schéma du dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon un second mode de réalisation de l'invention, avec traitement de la tension de décalage, -la figure 2. A représente le schéma du dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon la figure 2, selon une variante de réalisation analogique, * la figure 2. B représente le schéma du dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon la figure 2, selon une variante de réalisation numérique, la figure 3 représente le signal de réception VIN et le signal de sortie, la figure 4 représente la succession des étapes du procédé de détection d'un dysfonctionnement selon l'invention, avec traitement de la tension de décaLage, Comme représenté à la figure 1 et 2, un dispositif selon l'invention comprend un circuit de conditionnement 1 relié de manière classique à un transducteur (non représenté) par son entrée IN et à un ASIC (non représenté) par sa sortie OUT, l'ASIC étant destiné au calcul du temps de propagation évoqué précédemment. Le transducteur soumis à une action mécanique, par exemple une onde ultrasonore, délivre un signal analogique dit de réception VIN. Ce signal comporte une série d'oscillations caractéristiques dont l'amplitude est d'abord croissante sur plusieurs périodes, puis constante et enfin décroissante sur les périodes suivantes comme représenté sur la figure 3. La valeur de la tension correspondant à une amplitude maximum est appelée tension crête Vpl<.

La tension de seuil V. rn est proportionnelle à la tension crête VPK du signal de réception, de telle sorte que V-pn = K. Vp. Le facteur K est dépendant du transducteur, il peut par exemple être déterminé par calcul en effectuant la moyenne des amplitudes de deux oscillations successives du signal de réception, par exemple les deux premières.

Le signal de sortie VOUT conditiomé, est dans un premier état lorsque la tension du signal de réception VIN est supérieure à la tension de seuil V. r,. ;, et dans le second état lorsque la tension crête VplC du signal de réception est inférieure à la tension de seuil VTH.

Par ailleurs, le signal de réception VN proprement dit est dans la plupart des cas superposé à une tension de décalage Vop constante sur la durée correspondant à une mesure de temps de propagation mais qui est amenée à varier sur plusieurs mesures en

fonction de paramètres tels que la température ou la tension d'alimentation de l'ensemble du dispositif de détection par exemple. Il est intéressant de tenir compte de la valeur exacte de cette tension et donc d'effectuer un traitement de lu. tension de décalage pour éviter que ces variations ne viennent perturber VTH. Ainsi, le procédé comporte des étapes supplémentaires consistant à déterminer une tension de décalage VOF en sortie du transducteur, avant de mesurer le signal de réception VIN, puis à soustraire du signal de réception VIN, la valeur de la tension de décalage Vop, avant l'étape de détermination de la tension de seuil VTI-1- La figure 1 représente le dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon le premier mode de réalisation de l'invention, sans traitement de li tension de décalage.

Le circuit de conditionnement 1 comporte un sélecteur 10 et un comparateur 20. Le sélecteur 10 comporte une première entrée connectée à l'entrée IN recevant le signal de réception, et reçoit sur une deuxième entrée la valeur de la tension de référence prédéterminée VREF. Le sélecteur a deux fonctions, l'une étant de fournir en sortie une tension de seuil VTH asservie à l'amplitude crête VPK du signal de réception VIN, et l'autre étant de fournir en sortie AL un signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête Vplc du signal de réception est inférieure à une tension de référence prédéterminée VREF. Le comparateur 20 comporte une première entrée connectée à l'entrée IN recevant le signal de réception, et une deuxième entrée reliée au sélecteur 10 recevant la tension de seuil VTH. La sortie du comparateur 20 constitue la sortie OUT du circuit de conditionnement 1 et génère le signal de sortie V,.,. conditionné.

Une première de réalisation du dispositif de détection d'un dysfonctionnement décrit en relation avec la figure 1 de type analogique, est représentée sur la figure 1. A.

Selon ce mode de réalisation, le sélecteur 10 comprend un détecteur de pic 11, un écrêter 13, un échantillonneur-bloqueur 15, un premier comparateur 19, et un diviseur potentiomètrique 17. Le détecteur de pic 11 est directement relié à L'entrée IN et reçoit le signal de réception VIN. Il a pour fonction de mémoriser la valeur de la tension maximum par laquelle est passé le signal de réception. L'écrêter 13 est relié à la sortie du détecteur de pic 11. Il est destiné à éliminer les parasites du signal de réception VIN,

en particulier il fournit en sortie un signal nul lorsque le détecteur de pic n'a détecté que du bruit, et un élimine les pics de forte amplitude qui ne correspondent pas au signal intéressant. L'écrêteur 13 est suivi de l'échantillonneur-bloqueur 15, dont la fonction est de mémoriser l'amplitude crête du signal de réception V,,, et ce jusqu'à la réception suivante. L'échantillonneur-bloqueur 15 est relié au premier comparateur 19 ainsi qu'au diviseur potentiomètrique 17. Le premier comparateur 19 reçoit sur une deuxième entrée la tension de référence VREF et génère en sortie AL, un signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception Vplc est inférieure à la tension de référence VREF. Le diviseur potentiomètrique 17 fournit en sortie la tension de seuil V. La sortie diviseur potentiomètrique 17 est relié au deuxième comparateur 21, lequel reçoit la tension de seuil V.,. Le comparateur 21 reçoit sur une deuxième entrée le signal de réception VIN et génère en sortie OUT le signal de sortie VOUT conditionné.

Selon une deuxième variante de réalisation de type numérique, représentée sur la figure l. B, le dispositif de détection d'un dysfonctionnement comporte un détecteur de pic 111, un convertisseur analogique/numérique 113, un programmateur 115 et un comparateur programmable 221. Le détecteur de pic 111 est connecté à t'entrée IN et reçoit le signal de réception VIN. Le convertisseur analogique/numérique 113 est relié à la sortie du détecteur de pic 111. Il est destiné à numériser le signal de réception VIN-Il est suivi du programmateur 115 lequel reçoit sur une deuxième entrée la tension de référence VREF.

Le programmateur génère en sortie AL le signal de détection de dysfonctiomement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception V, est inférieure à la tension de référence VREF, ainsi qu'une tension de seuil VTH programmée. Le programmateur 115 est relié au comparateur programmable 221 par l'intermédiaire d'un bus de données 118.

Le comparateur programmable 221 réalise la comparaison entre le signal appliqué à son entrée et la tension de seuil VTH programmée appliquée via le bus de données 118, et génère le signal de sortie VOUT conditionné.

Pour réaliser la fonction du programmateur 115, un démultiplexeur ou un micro- contrôleur peut avantageusement être employé.

La figure 2 représente le dispositif de détection d'un dysfonctionnement selon le second mode de réalisation de l'invention, avec traitement de la tension de décalage.

Le circuit de conditionnement 1 comporte un sélecteur 10, ua comparateur 20 et une unité de détermination de la tension de décalage 30. L'unité de détermination de la tension de décalage 30 est reliée à l'entrée IN du circuit de conditionnement 1. Avant le début de chaque réception d'une onde ultrasonore, ladite unité échantillonne et mémorise la tension de décalage Vor. Le sélecteur 10 comporte une première entrée connectée à l'entrée IN recevant le signal de réception, une deuxième entrée recevant la valeur de la tension de décalage Vor et. une troisième entrée recevant la valeur de la tension de référence VREF. Le sélecteur 10 fournit en sortie, d'une part une tension de seuil VTH asservie à l'amplitude crête V, du signal de réceptiol1 VIN, et d'autre part le signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception VP, e est inférieure à une tension de référence prédéterminée VREF. Le comparateur 20 comporte une première entrée connectée à l'entrée IN recevant le signal de réception, une deuxième entrée reliée au sélecteur recevant la tension de seuil VTH, et une troisième entrée recevant la valeur de la tension de décalage Vo,. La sortie du comparateur constitue la sortie OUT du circuit de conditionnement L et génère le signal de sortie VOUT conditionné.

Une première variante de réalisation de type analogique, du dispositif de détection d'un dysfonctionnement décrit en relation avec la figure 2 est représenté sur la figure 2. A.

Selon cette variante de réalisation, l'unité de détermination de la tension de décalage 30 comprend un premier échantillonneur-bloqueur 31 recevant le signal de réception VIN et destiné à déterminer et à mémoriser la tension de décalage Vop présente avant le début de la réception d'une onde ultrasonore. Le sélecteur 10 comprend un détecteur de pic 11, un soustractetu 12, un écrêter 13, un échantillonneur-bloqueur 15, un premier comparateur 19, et un diviseur potentiomètrique 17. Le détecteur de pic 11 est relié à l'entrée IN et reçoit le signal de réception VIN. Le soustracteur 12 relié à la sortie du détecteur de pic 11 et à la sortie du premier échantillonneur-bloqueur 31. est destiné à soustraire la tension de décalage Vor du signal eu sortie du clétecteur de pic 11.

L'écrêter 13 est relié à la sortie du soustracteur 12. Il est destiné à éliminer les parasites

du signal de réception VIN, en particulier il fournit en sortie un signal nul lorsque le détecteur de pic n'a détecté que du bruit, et un élimine les pics de forte amplitude qui ne correspondent pas au signal intéressant. L'écrêteur 13 est suivi de l'échantillonneur- bloqueur 15, dont la fonction est de mémoriser l'amplitude crête du signal de réception Vplv et ce jusqu'à la, réception suivante. L'échantillonneur-bloqueur 15 est relié au premier comparateur 19 ainsi qu'au diviseur potentiomètrique 17. Le premier comparateur 19 reçoit sur une deuxième entrée la tension de référence VREF et génère en sortie AL, un signal de détection de dysfonctionnement : VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception VplÆ est inférieure à la tension de rélSérence VREF. Le diviseur potentiomètrique 17 fournit en sortie la tension de seuil V.,.,,.

Le comparateur 20 comprend un additionneur analogique 22 relié à la sortie du diviseur potentiomètrique 17 et au premier échantillonneur-bloqueur 31. L'additionneur analogique 22 réalise la somme de la tension de décalage V et de) a tension seuil Vj. Un deuxième comparateur 21 relié par une première entrée à la sortie dudit additionneur 22 et recevant sur une deuxième entrée le signal de réception VIN, génère le signal de sortie Vour conditionné dans un premier état lorsque l'amplitude du signal de réception est supérieure à la valeur de la somme des tensions, et dans un second état lorsque l'amplitude du signal de réception est inférieure à la valeur de la somme des tensions.

Selon une deuxième variante de réalisation de type numérique, représenté sur la figure 2. B, le dispositif de détection d'un dysfonctionnement comporte un échantillonneur- bloqueur 301, un détecteur de pic 111, un soustracteur 112, un convertisseur analogique/numérique 113, un programmateur 115 et un comparateur programmable 221. L'échantillonneur-bloqueur 301 reçoit le signal de réception V, déterminant et mémorisant la tension de décalage présente avant le début de la réception d'une onde ultrasonore. Le détecteur de pic 111 est connecté à l'entrée IN et reçoit le signal de réception VIN. Le soustracteur 112 relié à la sortie du détecteur de pic 111 et à la sortie du premier échantillonneur-bloqueur 301 est destiné à soustraire la tension de décalage Vor du signal en sortie du détecteur de pic 111. Le convertisseur analogique/numérique 113 est relié à la sortie du soustracteur 112. Il est destiné à numériser le signal de réception VIN'Il est suivi du programmateur 115 lequel reçoit sur une deuxième entrée

la tension de référence VREF. Le programmateur génère en sortie AL le signal de détection de dysfonctionnement VAL lorsque l'amplitude crête du signal de réception VPK { est inférieure à la tension de référence Vp, ainsi qu'une tension de seuil VR. H programmée. Le programmateur 115 est relié au comparateur programmable 221 par l'intermédiaire d'un bus de données 118. Le comparateur programmable 221 réalise la comparaison entre le signal appliqué à ses deux entrées, à laquelle s'ajoute la tension de seuil V, programmée via le bus 118. Ledit comparateur 221 génère de cette manière le signal de sortie VOUT conditionné.

Pour réaliser la fonction du programmateur 115, un in démultiplexeur ou un micro- contrôleur peut avantageusement être employé.

La figure 4 est un organigramme représentant les différentes étapes du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention, c'est à dire sans traitement de la tension de décalage.

Dans un premier temps la tension de référence Vp est égale à une première tension de référence VREF1 (étape a).

L'amplitude crête VPK du signal de réception VIN en sortie du transducteur est mesuré (étape b). Ce signal comporte une série d'oscillations caractéristiques dont l'amplitude est d'abord croissante sur plusieurs périodes, puis constante, la valeur de la tension correspondant à une amplitude maximum étant appelée tension crête VPK et enfin décroissante sur les périodes suivantes. L'amplitude crête Vp est comparé à la tension de référence VREF1 déterminé plus haut (étape c).

Lorsque l'amplitude crête VplC du signal de réception est inférieure au niveau de tension de référence VREF1, un signal d'alarme VAL est généré (étape d). Ce premier signal est généré alors que le transducteur fournit encore un signal de réception exploitable par l'électronique de mesure, mais constitue néanmoins une première indication d'un dysfonctionnement futur. Dans ce cas, la tension de référence est alors modifiée et passe de la première tension de référence VREF1 à une deuxième tension de référence VREF2 (étape e).

Lorsque l'amplitude crête VPK du signal de réception est supérieure au niveau de tension de référence VR, une tension de seuil V-,-n proportionnelle à ('amplitude crête Vp du

signal de réception est déterminée (étape f). La tension de seuil VTH est définie de telle sorte que VTH = K x Vpl,, K étant un facteur dépendant du transducteur.

Le signal de réception VIN est comparé à la tension de seuil 1 qui a été déterminé au cours de l'étape précédente (étape g). Un signal de sortie VOUT conditionné est alors généré, ce signal étant dans un premier état lorsque le signal de réception VIN est supérieure à la tension de seuil VTH (étape h), et dans un second état lorsque le signal de réception VIN est inférieure à la tension de seuil V.,." (étape i). Ce signal conditionné est représenté sur la figure 3.

Lorsque est égale à la deuxième tension de référence VREF2, et si l'amplitude crête Vp du signal de réception est inférieure au niveau de tension de référence VREF2, un autre signal d'alarme VAL est généré (étape d). Le deuxième signal d'alarme est généré lorsque le transducteur ne fournit plus aucun signal de réception réellement exploitable par l'électronique de mesure. Le procédé se trouve bloqué dans la boucle constitué par la succession des étapes c, d et e tant que le dysfonctionnement n'a pas été réparé par une équipe de maintenance permettant le retour à t'étape a.

Selon une variante de réalisation (non représenté sur la figure 4), le procédé de détection d'un dysfonctionnement comporte deux étapes supplémentaires qui consiste d'une part à déterminer une tension de décalage Vo, en sortie du transducteur, avant de mesurer le signal de réception VIN (étape), et d'autre part de soustraire du signal de réception VIN, la valeur de la tension de décalage Vop, avant l'étape de détermination de la tension de seuil VTH (étape f).




 
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