Présentation
Auteur(s)
-
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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Mesure de débit en conduite pleine1. Principales notions concernant les ondes ultrasonores
1.1 Définition et principales caractéristiques
Une onde ultrasonore est une vibration mécanique se propageant dans un milieu élastique (solide, liquide ou gaz) et dont la fréquence se trouve au-delà des fréquences audibles.
On considère comme ultrasonore une onde dont la fréquence se situe entre 20 kHz et 1 GHz.
Les fréquences utilisées en mesure de débit vont de 200 kHz à 4 MHz.
Les ondes ultrasonores présentent toutes les propriétés générales des ondes élastiques. Elles n’ont pas de propriété qui leur soit propre.
L’intérêt des ultrasons réside dans la petitesse de leur longueur d’onde qui est souvent du même ordre de grandeur que les dimensions caractéristiques des milieux qu’ils parcourent (diamètre des grains, hétérogénéités, défauts éventuels), ce qui leur permet de traverser facilement les matériaux solides et les fluides.
De plus, la petitesse de leur longueur d’onde leur confère une propagation assimilable à celle des ondes optiques, ce qui permet d’appliquer les lois relatives à l’optique physique (notamment lois de réflexion et réfraction).
Les ultrasons sont utilisés dans un nombre croissant d’applications industrielles : débitmétrie, mesure de niveau, mesure de densité, tests non destructifs, mesure d’épaisseur ou de diamètre interne de conduite...
HAUT DE PAGE1.2 Catégories d’ondes utilisées en débitmétrie ultrasonore
On distingue principalement six catégories d’ondes sonores se différenciant par leur mode et leur vitesse de propagation :
-
ondes longitudinales ;
-
ondes transversales ;
-
ondes de surface de Rayleigh ;
-
ondes de Lamb ;
-
ondes de Love.
Parmi elles, deux catégories d’ondes interviennent en débitmétrie ultrasonore :
-
les ondes longitudinales (appelées aussi ondes de compression) qui génèrent un déplacement des particules du milieu parallèlement à la direction de propagation ;
-
les ondes transversales (appelées aussi ondes de cisaillement) qui produisent un déplacement des particules du milieu perpendiculairement...
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