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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article [R 2 011] intitulé « Contrôle de niveaux – Systèmes pour liquides ou solides » paru en 2003, rédigé par Michel RICHARD.
RÉSUMÉ
Cet article traite de la mesure et du contrôle de niveau de liquides et de solides dans un contexte industriel. Les différents chapitres décrivent les différents principes de mesure et technologies présentes sur le marché, en exposant pour chacun le processus de mesure et ses variantes, les bonnes pratiques de mise en œuvre, les avantages et inconvénients de la technologie, les paramètres d'influence de la mesure, les règles pratiques et, le cas échéant, légales. Les différentes technologies exposées - manuelle, pesage, radio-isotopes, optique, capacité électrique, ondes sonores et ultrasonores, micro-ondes, lames vibrantes, palpeur, conductivité et résistivité électrique - permettent de répondre à la totalité des problématiques industrielles en sélectionnant la solution la plus adaptée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Florestan OGHEARD : Chargé d’affaires référent technique - Centre technique des industries aérauliques et thermiques, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
La mesure de niveau est omniprésente dans bon nombre de secteurs industriels aussi divers que l’agroalimentaire, la chimie et la pétrochimie, le traitement de l’eau, ou l’énergie et les matières premières. Sa complexité est le fruit de la diversité des conditions d’utilisation, des propriétés physico-chimiques des produits à mesurer, et des contraintes sécuritaires et le cas échéant législatives (métrologie légale pour les transactions commerciales). La mesure de niveau est employée dans la gestion des automatismes (génie des procédés), la surveillance (gestion de l’eau, déclenchement d’alarmes) et l’analyse de données physico-chimiques lors de campagnes de mesure.
Dans un premier article [R 2 010] « Mesure et 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 [R 2 012] « Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes propres aux liquides », puis celles qui ne s’appliquent qu’aux niveaux de solides dans l’article [R 2 013] « Mesure et contrôle de niveaux – Systèmes propres aux solides ». Enfin, l’article [R 2 014] « Comparatif des méthodes de mesure et de détection de niveaux » 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.
Le « Pour en savoir plus » de l’article [R 2 010] contient un tableau très complet des fabricants et constructeurs d’appareils de mesure et de détection.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 2003 par Michel RICHARD
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Systèmes de mesure par capacité électrique
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4. 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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Systèmes à effet optique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ASCH (G.) - Les capteurs en instrumentation. - 8e édition. Dunod (2017).
-
(2) - GILLUM (D.R.) - Industrial level, pressure, and density measurement. - ISA (1995).
-
(3) - LEWIS (J.) - Solids Level Measurement and Detection Handbook. - Momentum Press (2012).
-
(4) - LITTLE (T.) - Going the distance : Solids Level Measurement with Radar. - Momentum Press (2012).
-
(5) - CHO (C.H.) - Measurement and Control of Liquid Level. - ISA (1982).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Cours en ligne sur la mesure de niveau par technologie radar :
https://academy-online.krohne.com/elearning/fr/cours/mesure-de-niveau-radar/
Engineer’s Garage : level sensors :
https://www.engineersgarage.com/article_page/level-sensors/
HAUT DE PAGE
ISO 2919 (2012), Radioprotection – Sources radioactives scellées – Exigences générales et classification
NF EN 13922 (2011), Citernes destinées au transport de matières dangereuses – Équipement de service pour citernes – Dispositifs limiteurs de remplissage pour carburants pétroliers liquides
Le catalogue des normes Iso et Afnor peut être consulté en ligne sur le site de l’Afnor : http://www.afnor.fr
DIN 7081 (1999), Pressure resistant oblong sight glasses of borosilicate glass without limitation in the range of low temperature
DIN 7080 (2005), Pressure...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
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Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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