CH638618A5 - Capteur anemometrique directionnel a perte de chaleur. - Google Patents

Description

La présente invention est encore valorisée par l'emploi 10 en position d'emploi. Les corps des détecteurs 11 a et 1 lb d'un unique amplificateur différentiel, servant à établir le si- sont uniformément recouverts d'un film résistif et les moyens gnal composé de vitesse et de direction grâce à la paire de con- de raccordement 13a, 13b, 14a et 14b sont faits de matière ducteurs électriques reliés à deux résistances de référence, for- semblable pour éviter l'effet bimétallique de thermocouple et mant un pont de Wheatstone à quatre branches. Ce branche- 65 réduire ainsi le plus possible le niveau de bruit du capteur. Les ment fournit la plus grande précision de mesure grâce aussi fils de raccordement 16a, 17a et 17b sont aussi faits avec une aux circuits établissant électriquement la moyenne des si- matière semblable à celle utilisée pour les moyens de raccorde-

gnaux mesurés dans un fluide avec des turbulences engendrées ment d'extrémités en vue d'obtenir également le meilleur rap-

638 618

4

port signal/bruit, permettant ainsi une plage de mesure dynamique la plus large possible. Le matériau généralement employé est du platine adouci, encore que d'autres métaux tel que le nickel peuvent être employés. D'autres matériaux, qui peuvent être employés pour les détecteurs 1 la et 1 lb sont décrits dans le brevet US 3 352 154.

La figure 2 représente une section typique d'un capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur 10 selon la construction représentée en figure 1. La taille relative des parties du capteur 10 peut être appréciée partant du fait que la section du support dans son secteur central est représentée à une échelle telle que son diamètre est 1,6 à 1,8 mm. Comme indiqué à la figure 2 les deux détecteurs 1 la et 1 lb sont maintenus axialement le long du secteur central 15a du support rigide, qui peut être fait en acier, en acier plaqué, en acier inoxydable, en plastique ou un autre matériau rigide, dont la forme est indiquée sur la figure 1, afin de présenter les moyens de fixation et de support mécaniques du capteur 10. Le support 15 est un moyen pour perturber le courant du fluide le long des détecteurs 1 la et 1 lb qui sont montés directement dans la forme en U du support 15 et parallèlement au long secteur central rectiligne 15a. Un diamètre typique de la section du support 15 est le double ou le triple ou même plus que celui des détecteurs 1 la et 1 lb; dans la configuration indiquée aux figures 1 et 2, le diamètre des détecteurs 1 la et 1 lb est approximativement de 0,6 mm. La modification des conducteurs 1 la et 1 lb détectant la direction sera semblable quand la direction du courant du fluide est dans le plan défini par l'axe 21 de la forme en U du support 15, plan qui est représenté dans la figure 2 comme un plan vertical.

Comme représenté en figure 2, le détecteur est constitué d'un corps 18a en un fin matériau cylindrique électriquement isolant, creux et en forme de tube, non poreux, réalisé en oxyde d'aluminium réfractaire; la surface en est uniformément recouverte d'un film mince de platine 19a, grâce à un procédé au feu, par frittage ou d'autres moyens de déposition. Le corps du support 18a peut être fait avec d'autres matières adaptées, qui sont électriquement isolantes, comme du silicate d'aluminium ou de l'aluminium anodisé ou d'autres matières céramiques. Si un procédé de déposition à basse température ou à température ambiante est choisi, un corps tabulaire en plastique peut être employé. Le recouvrement 19a comporte une autre couche 20a de silice fondu, de verre, d'oxyde d'aluminium, de «Teflon» (marque) ou d'une autre matière de recouvrement protecteur, pour empêcher l'usure ou le frottement du film métallique 19a. La taille typique pour le corps de support 18a est donnée par un diamètre du cylindre de 0,6 mm avec un diamètre d'alésage de 0,3 mm et une longueur de 25 à 20 mm. L'épaisseur du métal 19a est typiquement de 2 àlO microns et il peut varier selon les méthodes d'application des couches. Le détecteur 1 lb est construit comme le décteur 1 la, le même numéro de référence étant suivi par la lettre «b».

Une discussion détaillée des matériaux pour films, des techniques et méthodes de construction de films est présentée aux pages 358 à 365 d'un livre portant le titre «Resistance Temperature Transducers», de Virgil A. Sandborn de l'Université de l'Etat de Colorado publié en 1972 par Metrology Press, à Fort Collins, Colorado.

On peut voir le mieux à la figure 2 que l'écoulement du fluide entre les détecteurs 1 la et 1 lb est empêché par la liaison de remplissage 12. Le matériau de cette liaison peut être flexible, isolant thermiquement et adhésif, comme le vernis au silicone de Dow-Corning ou l'adhésif en caoutchouc au silicone Dow Corning # 732, afin de fermer solidement l'ouverture entre les détecteurs 1 la et 1 lb. Du «Teflon» (une marque), de la résine au silicone ou un autre matériau de liaison à basse conductivité thermique peut être employé. Si un matériau à

haute conductivité thermique était employé, la sensibilité directionnelle serait notablement diminuée.

Comme indiqué à la figure 2, l'axe 21 du secteur central 15a du support coupe en son milieu l'angle(£), entre les axes s 22a et 22b des détecteurs. L'angle -©-devrait être assez grand pour empêcher le décteur lia d'entrer en contact avec le détecteur 1 lb et ne devrait pas dépasser 60 à 70° pour éviter que les détecteurs 1 la et 1 lb ne viennent dans la zone de stagnation du support central 15a quand le courant est dans le plan io défini par les axes parallèles des détecteurs 1 la et 1 lb. Pour les proportions indiquées, où le diamètre du secteur central du support 15a est environ trois fois le diamètre des détecteurs 1 la et 1 lb, une valeur pratique deOest de 25 à 30°. Le meilleur résultat est obtenu quand 0 est un angle aigu. Typique-i5 ment le secteur central du support a deux à quatre fois le diamètre du détecteur individuel 1 la et 1 lb, afin d'obtenir une structure rigide et pour engendrer une trainée turbulente significative, par delà les détecteurs 1 la et 1 lb quand le courant de fluide passe à côté du secteur central du support 15a vers 20 les détecteurs 11 a et 11 b. La configuration géométrique du support par rapport aux détecteurs 1 la et 1 lb est assurée par l'emploi de fixations adhésives ou mécaniques, qui peuvent être disposées à l'extrémité des détecteurs 1 la et 1 lb ou au fil de raccordement 16a et 16b, à proximité de leur point de rac-25 cordement aux détecteurs 1 la et 1 lb, soit 12a et 12b. La figure 2 suggère une fixation adhésive comme on peut l'obtenir avec l'adhésif au caoutchouc silicone «RTV» ou Dow Corning # 732 par exemple.

Typiquement la résistance de films de platine 19a et 19b 30 pour un capteur 10 de la taille indiquée ci-dessus est de 2 à 6 ohms à la température ambiante. La résistance optimum du film est obtenue le mieux grâce aux caractéristiques de la commande électronique associée employée pour exciter le capteur 10, ainsi que selon les paramètres comme puissance d'alimen-35 tation disponible, types d'amplificateurs utilisés, méthodes d'emploi choisies, type de fluide etc., paramètres que le constructeur de l'instrument utilisera au mieux.

Un rapport élevé entre la longueur et le diamètre du détecteur, 1 la et 1 lb, donnera la sensibilité angulaire vis-à-vis du 40 courant du fluide lorsque la direction du courant s'éloignera de la position normale qui est une direction du courant perpendiculaire aux axes des détecteurs cylindriques 11 a et 11 b. La détection de la direction est obtenue par les détecteurs 1 la et 1 lb lorsque la direction du courant varie de 360° dans le 45 plan défini par les axes parallèles des détecteurs 1 la et 1 lb. Le sens du signe se rapportant à la direction peut être déterminé par la mesure électrique de la modification des valeurs de résistance relative de chaque détecteur 1 la et 1 lb quand ils sont comparés l'un avec l'autre dans un circuit de pont équilibré, so La vitesse du fluide est déterminée par la mesure de l'amplitude du signal différentiel, qui obéit à une relation approximative de racine quatrième de l'augmentation de vitesse.

La figure 3 représente un schéma simplifié d'une excitation électrique et d'un circuit d'interprétation, qui peut être 55 utilisé pour exploiter le capteur à double détecteur décrit à la figure 1. Ce circuit fournit des signaux de vitesse et de direction sous forme d'un seul signal de sortie composé. Le paire de détecteurs 1 la et 1 lb est branchée dans deux bras des quatre d'un pont de Wheatstone, formé également des résistances 6o 23 et 24. Les résistances 23 et 24 sont utilisées pour équilibrer le pont quand le fluide autour du capteur est au repos ou à vitesse nulle. L'excitation du pont de la figure 3 est fournie par les raccordements 25 et 26 et l'équilibrage du pont est mesuré entre les points 27 et 28 puis amplifié par un amplificateur dif-65 férentiel 28, qui fournit ainsi un signal 30 qui est une mesure du degré de déséquilibre du pont déterminant la direction. Le signal 30 indique le déséquilibre en prenant une polarité soit positive soit négative, lorsque l'un ou l'autre des détecteurs

5

638 618

11 a et 11 b de la paire est touché à vitesse plus grande par le tions de fonctionnement. Le mode de fonctionnement indiqué courant du fluide. Au détecteur abrité du courant la vitesse du ci-dessus a été décrit comme méthode à température constante courant paraîtra plus faible à cause de l'écran que représente (résistance constante) pour le fonctionnement d'un anémo-le détecteur directement exposé au courant. La taille du signal mètre à film chaud ou fil chaud.

de sortie différentiel résultant 30 est une mesure directe de la 5 La résistance 37 peut être une résistance sensible à la vitesse. Les résistances 31 et 33 sont les résistances d'entrée de température placée de façon à prendre la température du l'amplificateur 29 et les résistances 32 et 24 sont les résistances fluide ambiant. Si le coefficient de température de la réside contre-réaction. Le facteur d'amplification différentielle stance du registre 37 est choisie convenablement, le niveau de est déterminé par le rapport des résistances de contre-réaction fonctionnement du pont peut être réglé automatiquement de 32 et 34 par rapport aux résistances d'entrée respectivement 10 façon à suivre la température ambiante, les détecteurs 1 la et 31 et 33. Le facteur d'amplification typique est de 20 à 25 11b travaillant ainsi avec une différence de température con-

pour un courant maximum de, par exemple, 20 m/sec. Le stante par rapport à la température ambiante. Ce mode de pont formé des résistances 23 et 24, avec la paire de détecteurs fonctionnement permet d'obtenir une sensibilité constante 11 a et 11 b peut être considéré électriquement comme une pour la vitesse du fluide, quelle que soit la température am-

seule résistance qui à son tour devient une branche d'un se- 15 biante.

cond pont de Wheatstone formé par une résistance de puis- Dans un circuit typique, la résistance de chacun des déten-

sance 35 en série avec le premier pont de Wheatstone un pont teurs 1 la et 1 lb est de 3,3 ohms à température ambiante. Les déterminant la direction, et par les résistances 36 et 37 utilisées précautions habituelles doivent être prises lors de la mesure de pour équilibrer le second pont à un point de fonctionnement résistances avec coefficient de température élevé afin de con-défini par la valeur des résistances 36 et 37. Chaque résistance 20 server la précision de mesure. La résistance de puissance 35 est 36 et 37 peut être modifiée lors de la conception du circuit de de 2 ohms; elle a un faible coefficient de température et une pont ou un potentiomètre ou une résistance variable peut être taille mécanique adaptée, de sorte que réchauffement propre utilisée pour l'une ou l'autre de ces résistances. dû au courant de fonctionnement variable n'a pas d'influence

Il est préférable de ne pas prendre des potentiomètres pour appréciable sur la valeur nominale de la résistance. On remaries deux résistances. Cela permet à l'opérateur de choisir le 25 quera que le courant total de détection passe par la résistance point de fonctionnement, le niveau de puissance et la sensibi- 35. Pour le capteur 10 des figures 1 et 2, construit à l'échelle lité de l'instrument. L'amplificateur 38 est différentiel et pos- indiquée dans les exemples, le niveau de courant typique pour sède un facteur d'amplification avec un courant de sortie la vitesse nulle est de l'ordre de 0,1 ampère et à vitesse maxi-

élevé, qui est branché en contre-réaction vers le pont au point mum du fluide un courant approchant 1 ampère dans un cas 39. L'entrée de l'amplificateur 38 est branchée entre les points 30 extrême. La résistance 36 est de 499 ohms et peut être une ré-26 et 40 du pont et il faut faire attention à la phase, pour s'as- sistance de précision en film ou en fil enroulé. Les valeurs des surer d'avoir une contre-réaction et non une réaction positive, résistances 23 et 24 sont de 10.000 à 30.000 ohms chacune,

Les détecteurs 11 a et 11 b avec les résistances 23 et 24 pa- • afin d'éviter une charge inutile des détecteurs 11 a et 11 b et les raissent former pour l'amplificateur 38 une résistance unique résistances 23 et 24 sont soigneusement choisies de façon que, qui se modifie à chaque variation de ses parties constituantes. 35 lorsque la vitesse du fluide est nulle, les potentiels des points Les détecteurs 1 la et 1 lb sont en fait des résistances à coeffi- 27 et 28, se correspondent étroitement afin que l'entrée de cient de température non-nul, sont sujets à un échauffement l'amplificateur 29 soit nulle et que la sortie au point 30 soit propre et, quand le film est en platine, présentent un coeffi- nulle pour une vitesse nulle du fluide. Une valeur d'environ cient de température positif élevé. Ce fait permet de choisir les 2245 ohms pour la résistance 37 augmentera la résistance to-valeurs des résistances 36 et 37 de telle façon que les valeurs de 40 taie du pont pour la direction à 9 ohms de sorte que le pont résistance d'équilibrage du pont pour condition d'équilibrage sera équilibré. La température superficielle des détecteurs lia du pont sont satisfaites, lorsque la résistance totale série - pa- et 1 lb résultante sera de l'ordre de 125 à 135 °C.

rallèle du pont pour la direction, interprétée comme une résis- La sortie 30 est bipolaire et indique quel détecteur 1 la ou tance unique équivalente, avec la résistance de puissance 35, 11b fait face à la direction du courant. Le détecteur faisant les deux ensemble équilibrent les résistances 36 et 37 parce 45 face aura par suite du refroidissement une résistance plus qu'on établit les mêmes rapports de résistances des deux côtés faible que le détecteur protégé du courant, détecteur moins du pont. Le côté actif comporte la résistance 35 avec le pont refroidi et donc à résistance plus élevée, tandis que le total de pour la direction, formé des résistances 1 la et 1 lb avec les ré- leurs résistances mis en série reste constant. La grandeur de la sistances 23 et 24. Le côté de référence du pont, contrôlé par sortie 30 n'est pas linéaire par rapport à la vitesse incidente du contre-réaction, comporte les résistances 36 et 37. 50 fluide et elle indique la quantité de chaleur perdue dans le courant du fluide.

Quand les détecteurs 1 la et 1 lb sont froids ou hors ser- Les amplificateurs 29 et 38 peuvent être des amplificateurs vice, leur résistance est plus faible que durant le fonctionne- opérationnels alimentés par des sources positives et négatives ment et en contrôlant leur valeur de fonctionnement par ajus- 12 ou 15. L'alimentation à 15 volts permet d'obtenir au moins tement du rapport des résistances de référence, les valeurs des 55 une amplitude de signal de 10 volts à la sortie 30 - quand deux résistances chauffées nécessaires pour équilibrer le pont peu- 0u plusieurs circuits en pont semblables à ceux de la figure 3, vent être choisies, tout cela étant contrôlé grâce à la contre-ré- avec un réseau de deux ou plusieurs capteurs sont utilisés, un action à travers l'amplificateur 38 vers le pont au point 39. La branchement correct de la masse et de l'alimentation est né-contre-réaction agit de façon à régler automatiquement le cessaire pour éviter une interaction indésirable entre les cap-courant à travers l'ensemble des ponts combinés jusqu'à ce eo teurs et ies erreurs qui en découlent. Les amplificateurs 29 et que les résistances des déetecteurs 11 a et 1 lb atteignent les va- 38 peuvent être aussi du type utilisant un seul potentiel d'ali-leurs équilibrant le pont. Une petite tension d'offset doit être mentation comme 15 ou 20 volts. Dans ce cas l'entrée + de présente à la sortie de l'amplificateur 38 quand le circuit est l'amplificateur 29 peut être décalée dans la direction positive, enclenché la première fois et que les détecteurs 11 a et 11 b sont l'ajustement à zéro pour la vitesse nulle étant décalé du même à température ambiante, de façon que le premier courant de ss coup à une valeur déterminée positive à la sortie 30.

pont, qui s'établit à la suite de la tension d'offset est suffisant La figure 4 représente une section d'un capteur à deux dé-pour qu'un petit signal d'erreur apparaisse entre les points 26 tecteurs modifié, capteur généralement désigné par la réfé-et 40, permettant ainsi au circuit d'établir lui-même les condi- rence 10a, qui est la même que le capteur 10 des figures 1 et 2,

638 618

6

mais des détecteurs à fil 51a et 51b remplacent les détecteurs à film 1 la et 1 lb. Les fils de raccordement 52a et 52b sont fixés aux fils des détecteurs 51a et 51b respectivement, à chacune de leurs extrémités; la fixation est réalisée par tout moyen adéquat, comme la soudure par fusion, soudure par décharge de capacité ou brasage. La diamètre du fil de raccordement peut être plus grand afin de diminuer l'influence de la résistance série des fils de raccordement sur les fonctions du capteur. Les mêmes numéros de référence comme dans les figures 1 et 2 sont utilisés pour désigner les différentes parties du capteur 10a qui restent identiques à celles du capteur 10. On réalisera que l'emploi de détecteurs à fil permet une diminution sensible de la taille de l'ensemble du capteur. Tant que le support 15 a suffisamment de résistance mécanique pour porter le réseau de détection, il peut être employé pour fixer les positions respectives des deux détecteurs, 51a et 51b. A l'aide des tailles de fil couramment disponsibles et avec la technique des fabrications miniatures, on peut fabriquer pratiquement des capteurs d'une taille approchant la taille d'une tête d'épingle. Pour de tels capteurs miniatures les matériaux adhésifs et de fixation utilisés peuvent être du quartz fondu ou du verre.

La figure 5 représente une section d'un capteur à deux détecteurs modifié 10b, semblable au capteur 10 des figures 1 et 2 mais avec un second support 52 monté vis-à-vis du premier support 15. Les supports 15 et 53 sont reliés d'un côté ou des deux côtés aux détecteurs 1 la et 1 lb par des moyens de fixation adaptés 12b et 12b' respectivement. Comme indiqué, le capteur 10b peut être fixé d'un côté, c'est à dire construit en porte-à-faux, ou des deux côtés avec une construction semblable à celle du capteur 10 représenté en figure 1. La disposition en porte-à-faux est particulièrement utile quand on désire un capteur sensible à la vitesse et au sens du signe de la direc-5 tion, comme dans les applications d'oléoduc ou de tunnel. Pour des résultats optimum présentant une sensibilité symétrique pour l'incidence du courant de fluide sous tous les angles, les supports 15 et 53 devraient avoir la même taille et être l'image dans un miroir d'un de l'autre. Un fonctionnement io décalé avec un courant de fluide détourné peut être obtenu avec un support 15 de taille différente et l'espacement différent vis-à-vis des détecteurs 1 la et 1 lb que le support 53.

Dans le cas où les détecteurs 1 la et 1 lb sont fixés à une seule extrémité et se présentent en porte-à-faux, le support 53 peut 15 être un prolongement du support 15 qui est recourbé sur lui-même de 180°, avec suffisamment d'espace entre les supports pour placer les détecteurs 1 la et 1 lb.

Les formes d'exécution préférées de l'invention ont été décrites, étant entendu que différents changements, omissions 20 et substitutions peuvent être faits par les hommes du métier.

Le capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur selon l'invention est adapté à l'emploi dans plusieurs types d'appareils commercialisables pour déterminer la vitesse, le courant du fluide et la direction du mouvement relativement 25 au fluide dans lequel le capteur est immergé. Par exemple le capteur selon l'invention peut être utilisé dans de longs tunnels routiers pour déterminer la vitesse de l'air dans le tunnel aussi bien que la direction du courant.

C

3 feuilles dessins

Claims (7)

1. 638 618

   2

   REVENDICATIONS léle afin de constituer les quatre branches d'un premier pont

   1. Capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur de Wheatstone,

   comprenant ces quatre branches du premier pont de Wheatstone sont au moins deux conducteurs cylindrique semblables, pré- reliées en série à une résistance, un couple de résistances en sé-sentant une résistance électrique et séparés thermiquement et 5 rie pour l'équilibrage leur étant branché en parallèle, afin de matériellement, constituer un second pont de Wheatstone, ce second pont de chacun de ces conducteurs ayant une longueur au moins Wheatstone est relié fonctionnellement a un premier amplifi-égale à la plus large section du conducteur, cateur différentiel d'erreur et à un amplificateur de courant,

   un support cylindrique disposé de façon équidistante par dont la sortie est branchée en contre-réaction au sommet du rapport aux deux conducteurs et le long des deux con- io second pont de Wheatstone, ce sommet étant défini comme le ducteurs, point de liaison du couple des résistances série pour l'équili-

   ce support cylindrique ayant un secteur central rectiligne brage avec la résistance branchée au premier pont de Wheat-et un secteur de fixation au moins d'un côté du secteur central, stone à quatre branches, et au bas du second pont de Wheat-

   les conducteurs électriques étant disposés en couple parai- stone, défini comme le point de liaison du côté opposé du lèles et clairement séparés l'un de l'autre, montés parallèle- is couple de résistances série pour l'équilibrage avec l'autre ex-ment et à proximité immédiate du secteur central du support trémité du premier pont de Wehatstone, de façon à établir cylindrique, l'excitation du pont et obtenir le fonctionnement du capteur la disposition générale prévoyant un espace entre le sec- anémométrique directionnel à perte de chaleur comme ané-teur central du support cylindrique et le plan passant par les momètre à température constante, le signal d'erreur étant pris axes des deux conducteurs parallèles, ce plan étant perpendi- 20 entre le point de liaison du sommet du premier pont de culaire au plan passant par l'axe du secteur central du support Wheatstone à quatre branches et de la résistance série et cylindrique et passant entre les deux conducteurs parallèles, le d'autre part le point de liaison des résistances série pour support cylindrique et les axes des deux conducteurs parallè- l'équilibrageformant le second pont de Wheatstone, qui est les définissant un angle aigu quand ils sont considérés dans un pont contrôlé par contre-réaction,

   une section verticale avec le support cylindrique au sommet, 25 l'une des résistances du couple de résistances pour l'équi-une liaison thermiquement isolante reliée fonctionnelle- librage dans le second pont de Wheatstone formant pendant ment entre les deux conducteurs et fermant l'espace entre les au premier pont de Wheatstone a un coefficient de tempéra-conducteurs, empêchant ainsi le courant d'entourer complète- ture non-nul et sert comme senseur de la température animent un conducteur de la paire indépendamment de l'autre biante modifiant l'équilibre du second pont de Wheatstone conducteurs, 30 selon les variations mesurées de la température ambiante,

   les deux conducteurs étant maintenus à l'abri du secteur un second amplificateur différentiel équilibré branché

   central rectiligne du support grâce à des attaches les fixant au fonctionnellement en travers du premier pont de Wheatstone support, à quatre branches, les deux signaux d'entrée de ce second chacun des conducteurs étant raccordé par des liaisons amplificateur étant pris au point intermédiaire ou de liaison électriques, les conducteurs pouvant être chauffés électrique- 35 de deux conducteurs électriques cylindriques servant à la dément par un courant électrique les traversant. tection et le point intermédiaire ou de liaison du couple de ré-
2. 2. Capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur sistances branchées en série pour l'équilibrage, le second am-selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs plificateur différentiel équilibré fournissant un signal de sortie électriques sont des fils à section pleine. amplifié composé, qui est une mesure de vitesse et du sens du
3. 3. Capteur anémométrique dirrectionnel à perte de cha- 40 signe de la direction du courant de fluide à côté des deux con-leur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ducteurs détecteurs électriques et cylindriques.

   conducteur électrique comprend un corps cylindrique en tube

   creux de matière isolante et réfractaire, de la longueur du conducteur, et un film conductif présentant une résistance avec L'invention se rapporte à un anémomètre pour détermi-un coefficient de température non-nul, ce film adhérant à la 45 ner le mouvement du fluide entourant le capteur ou inversé-surface extérieure du corps cylindrique et sur toute sa longu- ment le mouvement du capteur dans le fluide. Plus particuliè-eur, une couche protectrice complète recouvrant de façon ré- rement l'anémomètre est un capteur directionnel à perte de gulière la surface extérieure du film conductif sur toute sa chaleur pour détecter la vitesse et la direction du courant d'un longueur. fluide, gazeux ou liquide, dans lequel le capteur est immergé.
4. 4. Capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur 50 L'emploi de fils chauds et de films chauds comme capteurs selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce anémométriques est bien connu dans la technique. Des exem-que le support cylindrique placé de façon centrale est une pies de la technique connue des capteurs anémométriques barre cylindrique rectiligne. thermiques et des circuits associés sont présentés dans les bre-
5. 5. Capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur vets US 3 138 025/3 333 470/3 352 154/3 604 261/3 900 819 selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le 55 et 4 024 761 ainsi que dans la demande de brevet US 966 792. support cylindrique placé de façon centrale a la forme d'un U La présente invention est une amélioration importante tant avec un secteur de fixation à chaque extrémité perpendiculaire pour la sensibilité angulaire ou azimuthale du capteur que au secteur central. pour la réduction de la puissance d'excitation nécessaire pour
6. 6. Capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur travailler à un niveau de sensibilité utile.

   selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que un 60 Les capteurs connus, qui n'utilisent pas de pièces mobiles, second support cylindrique est disposé de façon centrale entre ont typiquement quelque difficulté à réaliser une transition ré-et le long des deux conducteurs électriques et est situé par rap- gulière et continue lors du passage d'une direction à la direc-port aux deux conducteurs électriques du côté opposé au pre- tion opposée. La superposition d'un signal oscillant de balay-mier support et parallèlement à lui. âge et la technique de commutation artificielle des lobes entre
7. 7. Capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur 65 côtés opposés ont aidé à réduire les irrégularités au passage de selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les l'axe. D'autres améliorations ont été apportées en utilisant la deux conducteurs sont branchés en série et qu'un couple de ré- turbulance créée par le capteur lui-même comme un balayage sistances en série pour équilibrage leur est branché en parai- oscillant naturel dans la zone du passage de l'axe.

   3

   638 618

   Le capteur selon l'invention possède une paire de conduc- par le support, cela permettant une sensibilité plus régulière teurs, détectant la direction, qui utilisent la turbulence natu- en fonction de la direction du courant.

   relie, qui se produit avec pratiquement tout corps géométri- Quoiqu'il apparaîtra que les formes d'exécution préférées que placé dans un fluide en mouvement. En disposant symé- de l'invention décrites ici sont bien dimensionnées pour at-triquement la géométrie des conducteurs détecteurs par rap- s teindre les résultats mentionnés, on tiendra compte que l'in-port au corps géométrique, un signal de «balayage oscillant vention peut être modifiée et adaptée autrement, aérodynamique» est introduit dans le signal directionnel du La figure 1 est une perspective du capteur anémométrique capteur pour une direction de courant à angle faible, c'est-à directionnel à perte de chaleur exécuté selon les principes de dire un courant presque parallèle aux conducteurs détecteurs l'invention.

   dans le sens de la longueur. En fait une quantité variable de io La figure 2 est une coupe verticale du capteur anémomé-turbulence statistique est ajoutée au signal de sortie de la paire trique directionnel à perte de chaleur, présenté en figure 1 le de conducteurs détectant la direction et cela en fonction de long de la ligne 2-2 et regardée dans la direction des flèches, l'angle incident et de la vitesse du fluide arrivant sur le cap- La figure 3 est un schéma électrique simplifié, montrant teur. La turbulence minimum se produit lorsque le courant est l'excitation et l'établissement des signaux de sortie pour un perpendiculaire à l'axe principal du capteur et se trouve dans is capteur à double élément de détection du type présenté en file plan contenant les axes parallèles des conducteurs capteurs, gure 1.

   Un courant, par le travers d'un côté à l'autre crée une traînée La figure 4 est une coupe verticale, semblable à la figure 2

   turbulente propre qui s'éloigne des conducteurs capteurs. Un et présentant une seconde forme d'exécution, dans laquelle les courant vers le bas pardessus le support ou un courant présen- éléments détecteurs sont des fils et non des films.

   tant une composante verticale créera une trainée turbulente 20 La figure 5 est une coupe verticale semblable à la figure 2 proche du conducteur détecteur qui est éloigné de la source du et présentant une troisième forme d'exécution, dans laquelle courant, ce qui contribuera à rendre continue la sensibilité du un second support est monté du côté opposé au premier capteur au passage de l'axe. support.

   Le capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur En se référant aux dessins et en particulier à la figure 1, la selon l'invention est défini par la revendication 1. Dans une 25 référence 10 désigne généralement un capteur anémométrique forme d'exécution, chaque conducteur comprend un corps tu- directionnel à perte de chaleur construit selon les principes de bulaire creux de support, en cylindre de matière réfractaire l'invention. Le capteur 10 comprend deux détecteurs cylindri-électriquement non conductrice, étendu dans le sens de la Ion- ques, parallèles, généralement désignés par 1 la et 1 lb, qui gueur du conducteur, un film conducteur avec une résistance sont des détecteurs résistifs dont les longueurs sont nettement ayant un coefficient de température non-nul adhérant à la 30 plus grandes que leurs diamètres. Typiquement les détecteurs surface extérieure du cylindre de support et étendu sur la Ion- 11 a et 11 b peuvent avoir un diamètre extérieur de 0,6 mm gueur du cylindre de support, et d'une couche protectrice par avec une longueur totale de 25 mm, le rapport de la longueur dessus tout qui s'étend uniformément sur la surface extérieure au diamètre étant donc de 42 à 1. Comme indiqué aux figures du film de résistance conductrice et sur toute la longueur du 1 et 2, les détecteurs 1 la et 1 lb sont séparés physiquement film. Dans une autre forme d'exécution les conducteurs élec- 35 l'un de l'autre et ils sont reliés sur toute leur longueur par une triques sont des fils avec une section pleine ou en tube. Un liaison adhésive en autre 12. Les détecteurs 1 la et 1 lb sont de support cylindrique est disposé entre et le long des deux con- construction semblable et sont séparés du point de vue ducteurs électriques présentant une résistance. Le support cy- thermique.

   lindrique peut être rectiligne ou il peut avoir un secteur central La paire de détecteurs 11 a et 1 lb est montée en dessous du rectiligne et deux coudes à angle droit pour former un U. Les 40 support cylindrique généralement désigné par 15 et parallèle-conducteurs électriques sind disposés en paire séparés claire- ment à lui. La paire de détecteurs 1 la et 1 lb est fixée au sup-ment et montés parallèlement et à proximité immédiate au port cylindrique 15 par des moyens soit adhésifs soit mécani-secteur central rectiligne du support cylindrique. Des moyens ques 12a et 12b de façon que la configuration géométrique ende liaison sont disposés entre ces conducteurs électriques, là tre le support 15 et les détecteurs 11 a et 11 b reste assurée dans où le plan contenant les axes centraux des deux conducteurs 45 toutes les conditions d'emploi. Un adhésif semi-flexible est perpendiculaire au plan défini par les axes du support cy- comme le caoutchouc au silicone «RTV» (marque de fabri-lindrique. Ces moyens de liaisons ferment l'espace entre les que), Dow-Corning # 732 ou une résine époxy non-cassante conducteurs, empêchant ainsi le courant d'entourer complète- ou bien une fixation ancrée en plastique ou en métal qui atta-ment un conducteur, de la paire de deux conducteurs, indé- che solidement les détecteurs 1 la et 1 lb au support 15, peut pendamment du contact avec l'autre conducteur. Les deux 50 être employé. Les corps des détecteurs 1 la et 1 lb ont des moy-conducteurs sont maintenus dans la zone protégée du support ens de raccordement électriques respectivement 13a et 13b et cylindrique. Chaque conducteur électrique a ses moyens de des fils de raccordement électriques respectivement 17a et 17b raccordement et peut être chauffé électriquement par un cou- à l'un de leurs côtés et des moyens de raccordements sembla-rant passant à travers lui. Les conducteurs électriques sont fi- bles respectivement 14a et 14b avec des fils de raccordement xés au support cylindrique par des moyens adaptés. Une 55 électriques respectivement 16a et 16b à l'autre de leurs côtés, forme d'exécution modifiée de l'invention peut comprendre Le support 15 est représenté comme un fil rigide en forme un second support cylindrique semblable disposé à équidi- de U, qui peut être fait en acier plaqué, acier inoxydable ou stance entre les deux conducteurs électriques et le long d'eux d'un autre matière cylindrique. Le support 15a et deux extré-et placé du côté des deux conducteurs électriques opposé à ce- mités de fixation 15b et 15c faisant corps avec le secteur cen-lui où se trouve le premier support cylindrique. 60 trai. Les extrémités de fixations 15b et 15c tiennent le capteur