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Auteur(s)
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Michel RICHARD : Ingénieur de l’École nationale supérieure de céramique industrielle
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Dans un premier article Contrôle de niveaux- Introduction, les notions de base nécessaires à la compréhension des méthodes de mesure des niveaux ont été présentées. Certaines méthodes peuvent s’appliquer à la mesure de niveaux de liquides aussi bien que de solides. Elles sont présentées ici. Par la suite, les méthodes particulières aux niveaux liquides seront introduites dans l’article Contrôle de niveaux- Systèmes propres aux liquides, puis celles qui ne s’appliquent qu’aux niveaux de solides dans l’article Contrôle de niveaux- Systèmes propres aux solides. Enfin, l’article Comparatif des méthodes de mesure et de détection de niveaux[R 2 014] comprend des tableaux comparatifs des techniques présentées dans les quatre autres articles. Ils constituent un outil de choix pour sélectionner la ou les méthodes les plus appropriées pour chaque cas particulier.
La documentation « Pour en savoir plus » contient un tableau très complet des fabricants et constructeurs d’appareils de mesure et de détection.
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- Version courante de juin 2020 par Florestan OGHEARD
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Systèmes de mesure par capacité électrique4. Systèmes à effet optique
4.1 Principe de mesure
Un faisceau lumineux (longueur d’onde λ : de l’ultraviolet λ > 50 nm à l’infrarouge λ < 1 mm) peut être interrompu, dévié, réfracté, réfléchi, atténué, diffusé lorsqu’un obstacle, tel un liquide ou un solide en vrac, vient s’interposer sur son parcours : tous ces phénomènes peuvent offrir une solution pour la détection d’une interface.
Le système le plus simple, à occultation de faisceau, comporte une source lumineuse, le milieu à analyser, le récepteur-détecteur. En outre, s’agissant de liquides ou de produits en vrac, il faut des hublots transparents. Un filtre peut être interposé pour travailler sur un domaine étroit de longueur d’onde et augmenter ainsi la sélectivité de la méthode.
La lumière du jour, au spectre large, est un facteur perturbateur, de même que les éclairages d’ambiance. De nombreux systèmes optiques sont d’autant plus fiables qu’ils opèrent dans le noir, ce qui n’est pas toujours possible. Pour éliminer l’influence du jour ou de l’éclairage, l’émission de la source peut être modulée à une fréquence fixe, différente de 50 Hz, et le récepteur est muni d’un filtre dont la bande passante est centrée sur cette fréquence. Il permet ainsi une excellente discrimination par rapport aux sources d’éclairement parasites.
Des sources communément utilisées sur de faibles distances sont les diodes électroluminescentes (LED), qui couvrent visible et infrarouge, sont simples, fiables, peu coûteuses, mais peu puissantes. Comme détecteurs, on trouve les photorésistances, les photodiodes, les phototransistors qui constituent l’élément de base de l’électronique, et sont aussi simples, fiables, bon marché et ont une sensibilité extrême.
Dans les cas difficiles, il existe des sources lumineuses plus puissantes couvrant l’ensemble du spectre : lampes au deutérium, au mercure, au mercure dopé au phosphore (ultraviolet), aux halogènes, au tungstène (infrarouge), émetteurs laser.
Des verres permettent le passage des divers rayonnements, comme le quartz UV, les cristaux de séléniure de zinc, le verre de silice, les cristaux de fluorure de calcium, etc.
Le photomultiplicateur est un récepteur fiable et très sensible.
Les méthodes optiques non invasives trouvent quelques emplois privilégiés...
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