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Title:
TEMPERATURE REFERENCE ELECTRONIC DEVICE AND OPERATING MODE FOR MEASURING THE TEMPERATURE OF A BODY USING MICROWAVE RADIOMETRY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/070143
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a device for measuring the temperature of a body (2) using microwave radiometry, said device comprising at least one sensor (1) adapted to receive the noise of thermal origin emitted by said body in a frequency range of the microwaves, a microwave short-circuit (15), at least two reference temperatures (Tr1, Tr2). The invention is characterized in that one at least of the reference temperatures is generated via an electronic device adapted to deliver a noise power converted into a temperature value.

Inventors:
DUBOIS LUC (FR)
BERNARDIN NICOLAS (FR)
DELPUECH BERNARD (FR)
Application Number:
PCT/FR2005/051048
Publication Date:
July 06, 2006
Filing Date:
December 07, 2005
Export Citation:
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Assignee:
PROCEDES GEORGES CLAUDE EIL DE (FR)
UNIV LILLE SCIENCES TECH (FR)
CENTRE NAT RECH SCIENT (FR)
DUBOIS LUC (FR)
BERNARDIN NICOLAS (FR)
DELPUECH BERNARD (FR)
International Classes:
G01K11/00
Foreign References:
US5176146A1993-01-05
US4175258A1979-11-20
US20040057496A12004-03-25
US3235731A1966-02-15
Attorney, Agent or Firm:
Mellul-bendelac, Sylvie (Direction de la Propriété Intellectuelle 75 quai d'Orsay, Paris Cedex 07, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif (1 ) pour la mesure de la température d'un corps (2) par voie radiométrique microonde, ce dispositif comprenant au moins un capteur (11 ) apte à recueillir le bruit d'origine thermique émis par ce corps dans la gamme de fréquence des microondes, un courtcircuit (5) microonde, au moins deux références de température (Tr1 , Tr2), caractérisé en ce que l'une au moins des références de température est générée par l'intermédiaire d'un dispositif électronique (20, 21 ) apte à délivrer une puissance de bruit convertie en valeur de température.
2. Dispositif (1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la référence de température basse (TM ) est obtenue à partir d'un dispositif électronique (20, 21 ) comprenant un amplificateur faible bruit (22) caractérisé par un facteur de bruit (NF) inférieur à 1 dB. 3.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la référence de température haute (Tr2) est obtenue à partir d'un dispositif électronique (20, 21 ) comprenant un amplificateur faible bruit (22) assurant un gain (Ga) élevé compris entre 15 et 30 dB.
4. Dispositif selon l'une les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la référence de température basse (TM ) et la référence de température haute (Tr2) sont obtenues à partir d'un dispositif électronique (20, 21 ) comprenant un unique amplificateur faible bruit (22).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif électronique (20, 21 ) est équipé d'au moins un sousensemble électronique comprenant au moins un atténuateur (24, 25) et un isolateur (26, 27).
6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en qu'un premier sousensemble électronique et un second sousensemble électronique sont respectivement connectés en entrée et en sortie de l'amplificateur faible bruit (22).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque atténuateur (24, 25) peut être piloté de façon manuelle ou électronique.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un sousensemble électronique au moins comprend un réseau d'atténuateurs (28 à 31 , 32 à 35) de valeurs fixes distinctes connecté à l'amplificateur faible bruit (22) par l'intermédiaire d'un système de commutation (37).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque système de commutation (37) peut être piloté de façon manuelle ou électronique.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le sens direct de chaque isolateur (26, 27) est orienté des atténuateurs (24 et 25) respectivement vers les accès (50 et 51 ) du dispositif électronique (20, 21 ).
Description:
Dispositif électronique de référence de température et mode d'utilisation pour la mesure de la température d'un corps par radiométrie microonde

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la mesure sans contact de la température d'un corps par voie radiométrique micro-onde.

La présente invention concerne le domaine des traitements thermiques apportés à des produits, qu'il s'agisse par exemple de matériaux plastique, polymères, de verre, ou encore de produits agroalimentaires, que ces traitement soient réalisés à chaud ou à froid, et en considérant dans ce qui suit l'exemple de produits alimentaires, qu'il s'agissent à titre illustratif de cuissons, refroidissements, ou encore de surgélations.

Dans l'industrie agroalimentaire, afin de respecter les normes de qualité et de sécurité, ainsi que d'assurer la traçabilité, la température des produits alimentaires ayant traversé un équipement de transformation (à titre d'exemple un tunnel de surgélation) doit être régulièrement contrôlée.

Les équipements de transformation et de conditionnement, en grande majorité, ne permettent qu'un contrôle ou une adaptation de l'ambiance traversée par les matières premières ou transformées (bain d'huile, échange thermique avec ou sans contact, pulvérisation d'azote, ...). Au travers d'essais souvent longs et coûteux, et par la connaissance expérimentale de ces équipements, il n'est possible que d'approcher une température des matières en sortie d'équipement (correspondant à un temps de résidence dans une ambiance déterminée).

Les méthodes classiques de thermométrie (thermomètres, thermocouples, sondes platines, fibres optiques, etc.), nécessitent un contact avec le produit. Elles ne permettent donc pas de mesurer « on-line » la température des produits. Elles ne sont donc pas applicables en cours de production, lors du déplacement du produit sur un convoyeur ou lors d'un traitement mécanique, thermique, cryogénique, chimique, ...De plus, en production, les techniques de mesure de température par sondes de contact sont à proscrire afin de ne pas détériorer le produit ou afin de respecter les normes de qualité agroalimentaires par exemple.

Ces méthodes peuvent être utilisées pour réaliser des mesures sur des échantillons prélevés, mais elles ne permettent d'obtenir qu'une information ponctuelle dépendant fortement du contact avec le produit (qualité du contact, localisation du contact sur le produit pour les thermomètres de surface, profondeur de pénétration pour les sondes intrusives...). Dans le cas d'un traitement cryogénique ces méthodes ne peuvent plus être utilisées (impossibilité d'introduire une sonde intrusive à l'intérieur du produit, échanges thermiques trop importants entre la sonde et la surface du produit). De plus, la validation de la mesure nécessite un laps de temps relativement important Qusqu'à une heure) pour atteindre l'équilibre thermique.

D'autre part, la méthode de mesure et de contrôle de température par prélèvement statistique permet très difficilement la régulation du fonctionnement de l'équipement en fonction de la température du produit. A cette difficulté technique s'ajoute que le moindre changement opératoire (variation de la température produit en entrée d'équipement, variation du taux de chargement de l'équipement, ...) peut entraîner une divergence importante vis à vis des contraintes de production sans qu'aucune correction automatique ne soit réalisable.

Jusqu'à présent, la seule méthode de thermométrie sans contact utilisée (sans introduction d'une sonde dans l'article testé) consiste à mesurer l'intensité du rayonnement infrarouge émis par le produit. Or la plupart des matériaux ont une forte absorption en infrarouge, ce qui conduit à une détermination de leur température superficielle lorsqu'on opère dans cette bande de fréquences (entre 0.2-10 14 et 3-10 14 Hz). De ce fait, il ne peut être question de contrôler leur température interne. D'autre part, la mesure de température infrarouge peut-être fortement perturbée par l'atmosphère dans laquelle se trouve le produit, c'est à dire par la présence éventuelle de particules de poussières, de saleté, et par l'humidité (givre, vapeur d'eau, gaz...). La technique de la Résonance Magnétique Nucléaire commence à faire son apparition dans le secteur industriel, elle permet un accès au profil de température au sein du produit mais pour un coût extrêmement prohibitif. De

plus, elle est difficilement intégrable à l'intérieur des équipements de transformation (tunnel de surgélation, fours de cuisson, fours micro-ondes...).

Les produits sont souvent soumis à des procédés thermiques qui engendrent des gradients de température interne. La mesure de température par radiométrie micro-onde trouve donc tout son intérêt. En effet, les produits agroalimentaires, par exemple, présentent une absorption beaucoup plus faible en micro-ondes (ondes électromagnétiques de fréquences comprises entre 0,3 et 300 GHz environ) qu'en infrarouge, la radiométrie micro-onde passive permet donc d'obtenir de façon non intrusive une information sur la température à l'intérieur de tels produits. La solution de radiométrie micro-onde est donc particulièrement appropriée pour le contrôle sans contact et non intrusif de la température volumique au sein de ces produits.

Afin de mesurer sans contact la température d'un corps, il est connu de la demande FR-2 497 947, d'utiliser une installation et un procédé de détection radiométrique. En captant un signal émis par le corps dans la gamme des radio-fréquences et des micro-ondes, de l'ordre de 0,3 à 30 GHz environ, on obtient une information relative non seulement à la température superficielle du corps, mais également à sa température interne, sous la forme d'une température moyenne volumique du corps (température radiométrique). Le dispositif radiométrique comprend les éléments suivants :

- un capteur, assimilable à une antenne, capte, dans le domaine des micro-ondes, un rayonnement électromagnétique d'origine thermique (bruit thermique) émis par un ou plusieurs corps disposés dans le diagramme de réception dudit capteur. La puissance recueillie à la sortie du capteur est directement proportionnelle à la température du ou desdits corps.

- une source thermique de référence maintenue à une température connue, générant un niveau de puissance proportionnelle à cette température connue,

- et des moyens électroniques d'amplification, de filtrage, de détection et de comparaison pour déduire, à partir du signal de sortie du capteur et du signal de sortie de la source, la température du ou des corps présents dans le diagramme de réception du capteur.

Une autre solution plus avantageuse a été proposée dans les documents FR-2 650 390 et FR 2-679455 pour procéder à la mesure de la température d'un ou plusieurs corps par voie radiométrique micro-onde. Le principe consiste à recueillir, outre les signaux de bruit thermique émis par un ou plusieurs corps, ceux émis par deux références de température internes constituées par deux charges physiques d'impédance 50 Ohms thermostatées respectivement aux températures Tr1 , Tr2. Un radiomètre à double référence de température selon le document FR 2-679 455 comporte en outre un dispositif de calibrage constitué de deux charges physiques d'impédance 50 Ohms thermostatées respectivement aux températures T1 , T2, connues à mieux que 0,1 0 C, permettant de s'affranchir à la fois du coefficient de réflexion présenté par l'antenne et des pertes d'insertion de la chaîne électronique hyperfréquence.

Pour que la mesure de la température radiométrique présente des fluctuations minimales, il a été constaté que la valeur de la température radiométrique mesurée devait être comprise entre les valeurs Tr1 et Tr2.

Par conséquent, pour assurer un fonctionnement optimal du radiomètre dans des environnements extrêmes, par exemple des tunnels cryogéniques de surgélation ou des fours, il est nécessaire de fixer respectivement la valeur de la température basse Tr1 à un niveau très inférieur à O 0 C, et la valeur de la température haute Tr2 à un niveau très supérieur à la température interne du radiomètre.

Cependant, les charges micro-ondes traditionnelles employées ne peuvent pas supporter des températures inférieures à - 3O 0 C et supérieures à 12O 0 C.

Par ailleurs, l'utilisation de charges spécifiques refroidies par effet Peltier ou par un bain d'azote liquide (pour atteindre des températures très basses de l'ordre de - 100 0 C à - 200 0 C), ou chauffées pour atteindre des températures très élevées (de l'ordre de 500 0 C à 1000 0 C), demande une mise en œuvre difficile, nécessite un gros apport d'énergie, et entraîne des coûts de mise en oeuvre du procédé relativement élevés.

D'autre part, ce type de solution entraîne l'apparition de gradients thermiques le long des câbles de liaison, entre les composants de l'électronique hyperfréquence, qui induisent un déséquilibre du radiomètre. Il en découle alors des erreurs dans la mesure de la température radiométrique du ou des corps ciblés par le capteur.

De plus, un laps de temps important est nécessaire pour atteindre les équilibres thermiques essentiels au bon fonctionnement d'un tel dispositif.

L'utilisation de charges physiques thermostatées est donc très mal adaptée à la mesure de la température radiométrique dans des environnements extrêmes, comme par exemple les fours et les tunnels cryogéniques de surgélation.

L'invention a pour but de remédier aux inconvénients cités précédemment, en substituant au moins l'une des références de températures réalisées à partir de charges micro-ondes d'impédances 50 Ohms (thermostatées aux températures TM , Tr2...) par un dispositif électronique à température ambiante, apte à fournir une température équivalente très basse ou très élevées à partir d'un bruit électronique.

Par conséquent, la mesure de la température dans des environnements extrêmes peut être réalisée de façon très précise avec une mise en œuvre relativement simple.

Préférentiellement, toute référence de température dont la température équivalente doit être inférieure à la température ambiante est obtenue à partir d'un dispositif électronique comprenant un amplificateur faible bruit caractérisé par un facteur de bruit inférieur à 1 dB. Préférentiellement encore, toute référence de température dont la température équivalente doit être très supérieure à la température ambiante est obtenue à partir d'un dispositif électronique comprenant un amplificateur faible bruit caractérisé par un gain compris entre 5 et 30 dB.

Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, la référence de température basse et la référence de température haute sont obtenues à partir d'un dispositif électronique comprenant un unique amplificateur faible bruit. Il

doit cependant être bien compris que l'utilisation de deux amplificateurs distincts permet d'aboutir au même résultat.

Avantageusement, le dispositif électronique est constitué d'un amplificateur faible bruit (de facteur de bruit inférieur à au moinsidB), de gain compris entre 10 et 15 dB, et est équipé d'au moins un sous-ensemble électronique comprenant au moins un atténuateur et un isolateur. Dans le cadre du mode de réalisation préférée de l'invention, un premier sous- ensemble électronique et un second sous-ensemble électronique sont respectivement connectés en entrée et en sortie de l'amplificateur faible bruit. Selon une première variante de réalisation de l'invention, chaque atténuateur peut être piloté de façon manuelle ou électronique.

Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, un sous- ensemble électronique au moins comprend un réseau d'atténuateurs de valeurs fixes distinctes connecté à l'amplificateur faible bruit par l'intermédiaire d'un système de commutation. Chaque système de commutation peut alors être piloté de façon manuelle ou électronique.

Avantageusement encore, chaque isolateur est réalisé à partir d'un circulateur micro-onde à faible pertes d'insertion, judicieusement orienté.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une vue schématique de principe d'une installation de mesure de température sans contact, la figure 2 est un exemple de schéma synoptique d'un dispositif pour la mesure de température par voie radiométrique micro-onde à deux références internes de température ;

La figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif électronique comprenant des atténuateurs réglables de façon manuelle ou électronique ;

La figure 4 est un schéma synoptique d'un dispositif électronique comprenant des réseaux d'atténuateurs connecté chacun à un système de commutation.

La figure 5 illustre le fait que les fluctuations de température sont minimales lorsque la température radiométrique mesurée se situe entre Tr1 et Tr2.

Sur la figure 1 est représenté un dispositif de traitement thermique 1 , tel que par exemple un tunnel de cryogénique de surgélation de produits alimentaires, ou un four industriel, ou autre, pouvant soumettre un corps 2 à un traitement thermique, tel que par exemple, et respectivement, une surgélation ou une cuisson. Le dispositif de traitement thermique comprend une enceinte 3 comprenant des éléments de traitement thermique 4, tels que par exemple des éléments de refroidissement ou de chauffage respectivement adaptés pour placer l'intérieur de l'enceinte à des températures allant par exemple de la température d'ambiance extérieure à l'enceinte jusqu'aux environs de -25O 0 C, et respectivement jusqu'aux environs de 1000 0 C. Le corps 2 ou une pluralité de corps discrets 2, sont placés dans l'enceinte de manière à être soumis à un tel traitement thermique, de manière à être par exemple, et respectivement, surgelés ou cuits. Le ou les corps 2 peuvent être placés dans l'enceinte 3, ou être transportés sur une ligne de production 5 comprenant par exemple un tapis convoyeur 6 mis en mouvement par l'intermédiaire de deux ou plusieurs dispositifs d'entraînement 7. Dans ce cas, le ou les corps 2 entrent sur un côté d'entrée 8 du dispositif de traitement thermique 1 , sont soumis au traitement thermique et ressortent d'un côté de sortie 9 du dispositif de traitement thermique 1.

Le corps 2 n'est pas nécessairement un produit discret, mais peut par exemple être un produit continu, par exemple sous forme granuleuse, fluide ou autre.

Le corps 2 étant soumis à un traitement thermique, il est intéressant de contrôler la température du corps 2, par exemple avant sa sortie du dispositif de traitement thermique 1 , par exemple afin de réguler la puissance des éléments de traitement thermique 4, le temps de traitement, ou autre. En outre, si le produit 2 est un produit alimentaire, des normes peuvent exiger que ce contrôle de température soit fait sans contact entre le produit alimentaire 2 et un élément extérieur. Dans ce cas, on ne peut pas utiliser une sonde

mesurant la température du corps 2 par contact ou intrusion dans le corps. On peut en revanche utiliser pour ce faire, un radiomètre 10 comportant un capteur 11 apte à capter les ondes radio-fréquences ou micro-ondes (dans un domaine de fréquences typiquement comprises entre 0,3 et 30 GHz environ) émises par le corps 2. Ce domaine de fréquences est particulièrement intéressant car il permet d'obtenir une information sur la température moyenne volumique du corps 2, globalement moyennée sur tout le volume du corps 2, pour un corps discret, ou sur un volume situé au voisinage du capteur 11 pour un produit continu, et ci-après désignée comme « la température » de valeur T. Comme on l'a déjà soulligné plus haut, un radiomètre 10 utilisable dans ce cadre est par exemple décrit dans la demande de brevet FR- 2 679 455.

Un dispositif pour la mesure de la température d'un ou plusieurs corps par voie radiométrique micro-onde est représenté à la figure 2. Ce dispositif est constitué d'un capteur 11 relié à un radiomètre 10 équipé de deux références de température, respectivement notées Tr1 et Tr2.

Pour une description détaillée du fonctionnement global de ce dispositif, il sera utile de se reporter également aux documents FR 2 650 390 et FR 2 679 455 précédemment cités dont les parties descriptives sont incorporées à la description de la présente demande à titre de référence.

Le capteur 11 capte un signal radiométrique émis par le corps, et transmet celui-ci vers le radiomètre 10.

Le principe général du fonctionnement de l'installation est maintenant décrit en référence à la figure 2. Le radiomètre 10 comporte un premier commutateur micro-ondes 13 pouvant être relié à quatre voies (1/2/3/4) : une première voie d'entrée 27 reliée au capteur 11 , un court circuit 15, une première unité d'étalonnage 16, sous la forme d'une charge d'impédance 50 Ohm thermostatée à une température T1 donnée connue, et - une deuxième unité d'étalonnage 17, réalisée sous la forme d'une charge d'impédance 50 Ohm thermostatée à une température T2 donnée connue.

Dans une réalisation pratique, les câbles internes reliant respectivement les bornes 1 ,2,3,4 respectivement aux éléments 15,27,16 et 17 présentent des caractéristiques identiques (pertes et température).

Le premier commutateur 13 est relié en son autre borne à un circulateur 18, tel qu'un circulateur micro-ondes comprenant trois bornes, la première 18a étant reliée, comme ceci vient d'être décrit, au premier commutateur 13, la deuxième borne 18b étant reliée à une sortie du circulateur 18 et la troisième 18c étant reliée à un deuxième commutateur micro-ondes 19 pouvant commuter alternativement entre : - une première référence interne de température 20 réalisée sous la forme d'une charge d'impédance 50 Ohm thermostatée à une température Tr1 , et une deuxième référence interne de température 21 , par exemple réalisée sous la forme d'une charge d'impédance 50 Ohm thermostatée à une température de référence Tr2 différente de Tr1.

La borne de sortie 18b du circulateur est reliée à un ensemble de traitement électronique micro-ondes 22 adapté pour traiter le signal reçu par le court-circuit 15 , la borne d'entrée 27, la charge d'étalonnage 16 ou la charge d'étalonnage 17, de manière à délivrer en sortie une tension Vs exploitable, et comprenant en particulier, de manière connue, un filtre 23 compris entre deux amplificateurs micro-ondes 24a, 24b, un détecteur 35 et un amplificateur continu 36. Une première étape consiste à étalonner le radiomètre.

Pour ce faire, et comme décrit dans FR 2 679 455, on procède comme suit : - le premier commutateur 13 étant relié au court circuit 15, et le deuxième commutateur 19 étant relié à la première référence de température 20, on mesure une tension V a i, le premier commutateur 13 étant toujours connecté au court circuit 15 et le deuxième commutateur 19 étant relié à la deuxième référence de température, on mesure une tension V b i,

le premier commutateur 13 étant relié à la première unité d'étalonnage 16, et le deuxième commutateur étant relié à la première référence de température 20, on mesure une tension V a3 , le premier commutateur 13 étant relié à la première unité d'étalonnage 16 et le deuxième commutateur étant relié à la deuxième référence de température 21 , on mesure une tension V b3 , le premier commutateur 13 étant relié à la deuxième unité d'étalonnage 17, et le deuxième commutateur 19 étant relié à la première référence de température 20, on mesure une tension V a 4, et - le premier commutateur 13 étant relié à la deuxième unité d'étalonnage 17, et le deuxième commutateur 19 étant relié à la deuxième référence de température 21 , on mesure la tension V b 4.

Ces différentes étapes sont mises en œuvre dans un ordre indifférent. A partir de ces différentes mesures, une unité d'évaluation 32 du radiomètre permet de déterminer les températures de références apparentes Tri e et Tr 2e qui permettent de prendre en compte les imperfections des composants qui constituent l'électronique du radiomètre 10.

Les valeurs de ces températures de références Trie et Tr2e, sont alors déduites des expressions :

_ Tl(VaI - Va4)(Vbl - Vb3 - Val + Va3) - T2(Val - Va3)(Vbl - Vb4 - Val + Va3) (VbI - Vb3)(Val - Va4) - (Val - Va3)(Vbl - Vb4)

-Tl(VbI - Vb4)(Vbl - Vb3 - Val + Va3) + T2(Vbl - Vb3)(Vbl - Vb4 - Val + Va3)

Tr2e =

- (VbI - Vb3)(Val - Va4) + (Val - Va3)(Vbl - Vb4)

L'étape d'étalonnage précédente peut être mise en œuvre avant la mise en route du traitement thermique, ou au cours de celui-ci, de manière répétée.

Selon l'invention, la phase de mesure de la température du corps 2 soumis au traitement, dans laquelle l'installation peut être utilisée, se résume alors en quatre phases successives de la manière suivante :

- le premier commutateur 13 étant relié au court- circuit 15, et le deuxième commutateur étant relié à la première référence de température 20, on mesure une première tension : V , = K T , ,

- le premier commutateur 13 étant relié à la borne 27 à laquelle est relié le capteur 11 , et le deuxième commutateur étant relié à la première référence de température 20, on mesure une tension : le premier commutateur 13 étant relié au court circuit 15, et le deuxième commutateur 19 étant relié à la deuxième référence de température 21 , on mesure une tension : V fel = £T r2e ,et le premier commutateur 13 étant relié à la borne 27 à laquelle est relié le capteur 11 , et le deuxième commutateur 19 étant relié à la deuxième référence de température 21 , on mesure une tension : - où K désigne une constante de l'installation qui dépend en particulier du gain de l'électronique 22 et de la bande-passante du dispositif, p désigne la valeur du coefficient de réflexion du capteur 11 , et - T désigne la température mesurée pour le corps 2.

Par conséquent, à partir des quatre équations précédentes, la température du corps 2 s'obtient par la formule:

Cette température correspond globalement à la moyenne, sur un volume dépendant principalement de la nature, la position et l'orientation du capteur 11 , de la température du corps 2.

Les quatre phases décrites précédemment permettent également d'obtenir la valeur du coefficient de réflexion du capteur :

Les fluctuations de la mesure de température radiométrique s'expriment par la relation :

où τ est le temps d'intégration par phase, Δf la largeur de la bande passante du radiomètre. Ces fluctuations sont minimales lorsque la température radiométrique mesurée se situe entre Tr1 et Tr2 comme le montre, à titre d'exemple la figure 5.

La présente invention a justement pour objectif de permettre l'utilisation optimale d'un tel dispositif lorsque l'on désire mesurer des températures très basses ou très élevées par rapport à la température ambiante, et qu'il est alors nécessaire de disposer d'au moins une référence de température très basse (Tr1 de l'ordre de -200 0 C), et/ou d'au moins une référence de température élevée (Tr2 par exemple de l'ordre de 1000 0 C).

Pour cela, et en se référant aux figures 3 et 4, ces deux références de température Tr1 , Tr2 sont désormais chacune obtenues directement à partir d'un bruit électronique délivré par un dispositif électronique 20, 21 adapté, et non plus à partir d'un bruit d'origine thermique généré par une charge physique thermostatée à la température souhaitée.

Plus précisément, les dispositifs électroniques 20, 21 sont chacun réalisés à partir d'un amplificateur faible bruit 22 bien connu de l'homme du métier, du type FET ou HEMT par exemple. Cet amplificateur faible bruit 22 présente, d'une part, un facteur de bruit NF inférieur à 1 dB permettant d'obtenir une température de référence basse Tr1 dont les valeurs peuvent être réglées de la température interne du radiomètre jusqu'à des valeurs

cryogéniques, et d'autre part, un gain Ga élevé compris entre 15 et 30 dB permettant d'obtenir une température de référence haute Tr2 pouvant aller de la température interne du radiomètre jusqu'à plusieurs milliers de degrés Celsius.

A titre indicatif le tableau ci-dessous donne un aperçu de la température de bruit dont on peut disposer à l'entrée d'un amplificateur microonde en fonction de son facteur de bruit

Le dispositif électronique 20 comprend un premier atténuateur 24 et un second atténuateur 25 connectés respectivement à l'entrée et à la sortie de l'amplificateur faible bruit 22. Ces atténuateurs micro-ondes 24, 25 par exemple de type coaxiaux, ont pour but de régler les valeurs des températures équivalentes en entrée et en sortie du dispositif électronique. Par ailleurs, les atténuateurs 24, 25 sont respectivement connectés à des isolateurs 26, 27, dont le sens direct est orienté des atténuateurs 24 et 25 respectivement vers les accès 50 et 51. Ces isolateurs 26, 27 ont pour but d'adapter l'entrée et la sortie de l'amplificateur faible bruit 22 quelle que soit la phase de commutation au cours du cycle de fonctionnement, conformément au principe de fonctionnement précédemment décrit, d'assurer la stabilité des températures de référence TM , Tr2 générées, et d'augmenter l'isolation des deux accès 50 et 51 du dispositif de référence de température.

Les atténuateurs 24, 25 peuvent selon la configuration retenue être pilotés de façon manuelle ou électronique. Le dispositif électronique 21 représenté à la figure 4 diffère de celui précédemment décrit par le fait que deux réseaux d'un certain nombre atténuateurs, par exemple quatre atténuateurs 28 à 31 , 32 à 35 de valeurs fixes distinctes, associés chacun à un système de commutation 37, se

substituent respectivement aux atténuateurs 24, 25. Chaque système de commutation 37 peut alors être réalisé à partir d'éléments électronique, par exemple à l'aide de diodes PIN, ou d'éléments mécaniques par exemple à l'aide de MEMS pour les applications nécessitant des pertes d'insertion minimales comme par exemple en cryogénie. Dans les deux cas, la commande des atténuateurs variables ou des commutateurs précédemment décrit, peut s'effectuer grâce au logiciel de commande du radiomètre 10.

Dans un autre mode de fonctionnement, le logiciel de pilotage du radiomètre 10 peut automatiquement commander le réglage des valeurs TM , Tr2 en fonction de la température radiométrique mesurée, de façon à optimiser la qualité de la mesure, c'est à dire de façon à ce que les températures Trie et Tr2e encadrent systématiquement la température radiométrique mesurée du ou des produits ciblés par le capteur. A titre d'exemple, ce mode de réalisation permet de suivre, lors d'un procédé industriel, l'évolution thermique d'un ou plusieurs corps avec un maximum de précision.

Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. Ainsi, si l'on s'est tout particulièrement intéressé dans ce qui précède au cas des radiomètres de nouvelle génération, utilisant donc au moins deux références de température, il apparaîtra clairement à l'homme du métier que la nouvelle façon de générer une référence de température selon l'invention pourra aussi parfaitement s'appliquer aux radiomètres d'ancienne génération n'utilisant qu'une seule référence de température, et donc à la génération de cette unique référence de température.