Présentation
Auteur(s)
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Boris KADIR : Auteur technique (société LCP Communication technique), spécialisé en instrumentation industrielle, régulation, l’automatique et l’informatique industrielle
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Lire l’articleINTRODUCTION
De par ses multiples avantages : installation facile, perte de charge nulle ou quasi nulle, précision souvent meilleure que 1 % pour une large gamme de débits et de fluides, possibilité de mesurer directement le débit dans les deux sens d’écoulement, possibilité de mesurer le débit dans des conduites de grand diamètre..., la technique de mesure de débit par différence de temps de transit est de plus en plus utilisée pour beaucoup de fluides (eau douce, eau de mer, eau lourde, acides, huiles, sodium liquide, produits pétroliers, gaz, air, vapeur...)
Cet article a été conçu pour permettre une compréhension de fond de cette technique de mesure de débit promue à un succès grandissant. Cette technique de mesure de débit dite « par différence de temps de transit » détermine la vitesse d’écoulement à partir de la différence de parcours d’une onde ultrasonore entre une sonde amont et une sonde aval, et inversement. La technique de mesure par effet Doppler est seulement présentée en tant que complément de la technique par différence de temps de transit.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1984 par François MULTON
- Version courante de déc. 2022 par Emmanuel THIBERT
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Principales notions concernant les ondes ultrasonores2. Mesure de débit en conduite pleine
2.1 Fonctionnement de la mesure par différence de temps de transit
2.1.1 Principe général d’une corde de mesure
Une corde de mesure est constituée de deux sondes opposées dirigées l’une vers l’autre, la première placée en amont (sonde A), la seconde en aval (sonde B).
Selon sa conception, le débitmètre émet sur l’une des deux sondes, soit un train d’ondes d’une dizaine d’alternances, soit (technique le plus souvent utilisée) une impulsion excitatrice d’amplitude de 100-400 V et de durée 0,25 − 3 µs (figure 7). (L’émission d’une impulsion correspond à un tir.)
Ce signal, converti en signal ultrasonore, est reçu par l’autre sonde qui le retransmet au débitmètre sous forme d’un signal électrique. Le débitmètre peut ainsi déterminer le temps entre l’émission de l’impulsion et la réception du signal d’écho.
Le débitmètre effectue ensuite la même opération en sens inverse : tir, réception de l’écho, détermination du temps de transit.
Ces deux tirs permettent de connaître les temps TAB (temps de transmission de la sonde amont vers la sonde aval) et TBA (temps de transmission de la sonde aval vers la sonde amont), ainsi que la différence ΔT entre les deux temps de transmission.
La connaissance des ces trois variables permet alors de calculer le débit volumique (cf. l’expression [1] du débit pour une mesure monocorde).
Remarques
1. Deux tirs successifs permettant de connaître ces trois variables correspondent à une mesure élémentaire ;
2. En fait, le débitmètre effectue plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de mesures élémentaires avant de calculer le débit, les variables TAB, TBA et ΔT étant déterminées par moyennage. (Plus le nombre de mesures élémentaires est élevé, plus la mesure de débit présente une meilleure résolution temporelle et donc une meilleure précision.)
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