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WO2004051211A2 - Detecteur par voie optique de la presence de bulles de gaz dans un liquide - Google Patents

Detecteur par voie optique de la presence de bulles de gaz dans un liquide Download PDF

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Publication number
WO2004051211A2
WO2004051211A2 PCT/FR2003/003480 FR0303480W WO2004051211A2 WO 2004051211 A2 WO2004051211 A2 WO 2004051211A2 FR 0303480 W FR0303480 W FR 0303480W WO 2004051211 A2 WO2004051211 A2 WO 2004051211A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
liquid
detector
client system
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2003/003480
Other languages
English (en)
Other versions
WO2004051211A3 (fr
Inventor
Pascal Castro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SC2N SAS
Original Assignee
SC2N SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SC2N SAS filed Critical SC2N SAS
Priority to AU2003294079A priority Critical patent/AU2003294079A1/en
Priority to EP03789495A priority patent/EP1565717A2/fr
Priority to US10/536,472 priority patent/US7372063B2/en
Priority to BR0307926-0A priority patent/BR0307926A/pt
Priority to JP2004556421A priority patent/JP2006508356A/ja
Publication of WO2004051211A2 publication Critical patent/WO2004051211A2/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Publication of WO2004051211A3 publication Critical patent/WO2004051211A3/fr
Priority to US12/105,938 priority patent/US20080218746A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid

Definitions

  • the invention relates to the field of detectors optically for the presence of gas bubbles in a liquid.
  • the invention can be used not exclusively for the detection of gas bubbles in a cooling water circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • Document WO 98/55849 describes a device for detecting a gas leak in a cooling system by using means for detecting the presence of gas bubbles.
  • the device implemented in document WO 98/55849 comprises a light source aligned with a light detector such that the source and the detector are optically coupled by an optical path, this being defined by the path taken by the light between its emission by the source and its reception by the detector.
  • a conversion device connected to the light detector, produces an electronic signal in response to the amount of light received by the light detector from the light source.
  • This device compares the electronic signal in response to the amount of light received by the light detector with a reference signal corresponding to the amount of light received by the detector when the optical path is not obstructed by the passage of a bubble. . If this difference is greater than a predetermined threshold value, then the passage of a gas bubble through the optical path is detected. This device makes it possible to detect the presence of gas bubbles in the cooling, sign of the presence of a leak in said cooling system.
  • the reference value is fixed over time.
  • the system exhibits optical drifts (dirt, opacification, etc.) and undergoes temperature variations such that its properties are modified over time.
  • the sensitivity of the system is then altered and it is possible that after a certain time bubbles are not detected and that the corresponding alert is not therefore triggered. It is also possible that a small amount of bubbles are considered to be too large and that a false alarm is then triggered.
  • An object of the invention is to provide a device for optically detecting the presence of bubbles that is simple, economical and reliable while overcoming the drawbacks of the systems described above.
  • the invention proposes a method for detecting gas bubbles in a liquid suitable for a device comprising a light source, a light detector and a control and information processing unit connected to a client system. comprising the steps of acquiring successive measurements of the light intensity coming from the light source and perceived by the light detector and of calculating the variation between two successive measurements of said light intensity.
  • the time difference between two successive measurements is very small compared to the time to be observed so that the sensitivity of the system is significantly altered due in particular to optical drifts and variations in temperature. So the transformations of the properties of the system during said time difference between two successive measurements cannot distort the measurement of the variation of the light intensity between two successive measurements.
  • the process which is the subject of the invention is thus insensitive to temporal modifications of the properties of the system.
  • the method for detecting gas bubbles in a liquid further comprises a step of comparing said variation between two successive measurements of the light intensity to a value predefined threshold S.
  • the system implemented in this preferred embodiment of the invention detects the presence of a gas bubble in the liquid if the measurement of the variation between two successive measurements of the light intensity is greater than this threshold S.
  • control and information processing unit further comprises an alert counter incremented by a predefined value A when the variation between two successive measurements of the light intensity perceived by the detector is greater than the threshold S and decremented by a predefined value B otherwise.
  • the alert counter has, as an option, a predefined alert value C, such that if the value of said alert counter exceeds the alert value C, the client system is informed that the maximum authorized bubble rate is exceeded.
  • the alert counter also has an optional predefined value D, called the end of alert value, such that the client system is constantly informed that the bubble rate is higher than the maximum authorized bubble rate only when the alert counter is less than said alert end value D.
  • the method for detecting gas bubbles further comprises a step for calculating the average value of a plurality of said variations between two successive measurements of the light intensity.
  • the system implemented in this second preferred embodiment of the invention then returns this average value which is representative of the rate of gas bubbles in the liquid.
  • control and information processing unit further to comprise a light source control module capable of controlling the polarization value of the light source, which makes it possible to carry out a new system calibration.
  • This light source control module is in particular capable of carrying out a periodic polarization of the light source. It can, as an option, have a detector for exceeding a predefined polarization threshold. With such a threshold crossing detector, it is then possible, under certain conditions related to the optical configuration adopted, to detect whether the sensor consisting of the source and the light detector is immersed in the liquid or not.
  • the light source and the light detector are arranged substantially orthogonally.
  • the step of acquiring successive measurements of the light intensity perceived by the light detector then makes it possible to acquire measurements of the quantity of light rays emitted by the light source which are reflected if necessary during the presence of bubbles on the surface of a gas bubble in a direction substantially orthogonal from the direction of incidence towards the light detector.
  • the light source and the light detector can also be arranged substantially adjacent to each other.
  • the step of acquiring successive measurements of the light intensity perceived by the light detector then makes it possible to acquire measurements of the quantity of light rays emitted by the light source which are reflected if necessary during the presence of bubbles on the surface of a gas bubble in one direction substantially parallel to the direction of incidence towards the light detector.
  • a temperature measuring element and at least one switch associated with said temperature measuring element can be added to the device.
  • the switch is able to change state when a gas bubble is detected.
  • the control and information processing unit transmits, via an interface module, to the client system information on the temperature of the liquid and the presence of gas bubbles in the liquid.
  • a high level signal of amplitude proportional to the temperature of the liquid when the presence of a bubble is not detected or of low level when the presence of a bubble is detected is then supplied to the client system on a single wire.
  • an electrode system capable of measuring the resistivity of the ambient medium can also be added to the device.
  • the client system is then informed that the sensor consisting of the source and the light detector is not immersed in the liquid when the electrode system identifies the ambient medium as not being the liquid.
  • the switch associated with the temperature element then advantageously changes state when a gas bubble is detected and when there is no liquid.
  • the client system can then be informed by a high level signal of amplitude proportional to the temperature of the liquid when the presence of a bubble is not detected and the sensor is immersed in the liquid or of low level when the presence a bubble is detected or when the sensor is not immersed in the liquid.
  • the light source and the light detector are arranged substantially face to face.
  • the light emission stage then makes it possible to emit light from the light source of specific wavelength such that it is strongly (reciprocally weakly) absorbed by the liquid and little (reciprocally strongly) absorbed by the gas constituting the bubbles.
  • the measurement acquisition step successive of the light intensity perceived by the light detector can make it possible to acquire measurements of the quantity of light rays emitted by the light source which are deflected towards the light detector if necessary during the presence of bubbles due to the fact differences in the diffraction index between the liquid and the gas constituting the bubbles at the surface of said bubbles.
  • a temperature measuring element and at least one switch associated with said temperature measuring element can be added to the device.
  • the switch changes state when a gas bubble is detected.
  • the control and information processing unit transmits, via an interface module, to the client system information on the temperature of the liquid and the presence of bubbles in the liquid.
  • a periodic signal is supplied to the client system on a single wire and the period of said signal is formed by a first phase constituted by a constant high level signal of amplitude proportional to the temperature of the liquid and by a second phase constituted by a pulse train with modulated width, the pulse width being modulated according to the average value of the successive variations of the light intensity perceived by the light detector.
  • the client system can be informed that the sensor is not immersed in the liquid when the polarization value of the light source exceeds a predefined threshold value T, called the polarization alert threshold value.
  • the client system can then be informed of information on the temperature of the liquid, the presence of bubbles in the liquid and the non-immersion of the sensor in the liquid by a periodic signal whose period is formed by a first phase consisting of a constant signal of high level of amplitude proportional to the temperature of the liquid and of a second phase constituted by a train of pulses of modulated width, the width of the pulses being modulated according to the average value of the successive variations of the light intensity perceived by the detector of light and said width being maximum when the sensor is not immersed in the liquid.
  • the invention also relates to a device for detecting gas bubbles in a liquid comprising means for emitting light, means for detecting light and means for controlling and processing information linked to the means for detecting light. characterized in that following the emission of light by the light emission means and the detection of light by the light detection means, the control and information processing means are capable of obtaining means detecting light successive measurements of the light intensity detected by the light detection means and calculating a variation of the light intensity between two successive measurements of the light intensity.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the device for detecting gas bubbles in a liquid according to a first arrangement of the source and the light detector.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the device for detecting gas bubbles in a liquid according to a second arrangement of the source and the light detector.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the device for detecting gas bubbles in a liquid according to a third arrangement of the source and the light detector.
  • FIG. 4 shows a block diagram of an electronic control and information processing unit according to a first preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a block diagram of an electronic control and information processing unit according to a second preferred embodiment of the invention.
  • - Figure 6 shows the interfacing of the electronic control and information processing unit with a client system in the context of the first preferred embodiment of the invention.
  • FIGS. 1, 2 and 3 represent a device according to the invention essentially comprising a light source 1 and a light detector 2 associated with a control and information processing unit 6.
  • the device is interfaced with a client system 8 is carried out via an interface module 7.
  • the light is emitted by the light source 1 in an illumination zone 4.
  • the field of vision of the light detector 2 defines a vision zone 5.
  • the intersection of the viewing area 5 with the lighting area 4 defines a bubble detection area 3.
  • the light source 1 can be any type of source, coherent or not, of electromagnetic radiation (for example a flashlight, a light-emitting diode, etc.).
  • the light detector 2 is any of the conventional light detectors (for example a photodiode, a phototransistor, a photoresistor, etc.).
  • the light detector 2 generates an electrical signal 17 in response to an amount of light coming from the light source 1 and perceived by the detector 2 in the viewing area 5. This electrical signal 17 is then sent to the control unit and information processing 6 so that an associated temporal variation is measured.
  • the light source 1 and the light detector 2 can also be arranged in parallel as shown in FIG. 2.
  • the light detector 2 then picks up the reflected light in a direction substantially parallel to the direction of incidence of the light emitted by the light source 1.
  • the light source 1 and the light detector 2 are arranged face to face so that the light emitted by the source 1 hits the detector 2 directly. 'illumination 4 and vision 5 are then substantially combined and the detection zone 3 corresponds to the path taken by the light between its emission by the light source 1 and its reception by the light detector 2.
  • Different techniques can be chosen, in particular those based on the absorption of a specific wavelength or on the diffraction of light rays.
  • the wavelength of the light emitted by the light source 1 towards the light detector 2 can thus be strongly absorbed by the liquid and little absorbed by the gas constituting the bubbles.
  • the light emitted by the light source 1 travels its path in a liquid with a high absorption coefficient so that said light is only weakly perceived by the light detector 2.
  • the light emitted by the light source 1 travels part of its path in a gas with a low absorption coefficient.
  • the amount of light perceived by the light detector 2 when a bubble is present in the detection zone 3 is then greater than that perceived by the detector when no bubble is present in the detection zone 3. It it follows that the passage of a gas bubble in the detection zone 3 creates a variation of the electrical signal at the terminals of the light detector 2.
  • the light rays emitted by the light source 1 towards the light detector 2 can be deflected when a gas bubble is present in the detection zone 5 due to the differences in refractive index which exist between the liquid and the gas at the bubble surface.
  • the passage of a gas bubble in the detection zone then causes a variation in the light intensity perceived by the detector 2, the brightness at the level of the detector being modified due to the deflection of the light rays.
  • the optical materials used can be determined to transmit a maximum of light when the sensor is in a gas and a much smaller amount when the sensor is immersed in a liquid.
  • the light rays are effectively strongly curved and therefore strongly brought to the light detector 2 when the light travels its entire path in a gas.
  • the light rays are slightly curved and consequently weakly brought to the light detector 2 when the light travels the whole of its path in a liquid. We can then take into account the abnormally high amount of light perceived by the light detector 2 when the sensor is immersed in an ambient medium consisting of gas in order to determine whether said sensor is immersed in the liquid or not.
  • FIGS. 4 and 5 respectively represent the first and the second preferred embodiment of the invention.
  • control and information processing unit 6 essentially comprises a control module 15 for the light source 1, an analog / digital conversion module 11 capable of digitizing the electrical signal 17 generated by the light detector 2 and a light intensity processing module in the bubble detection zone 3,
  • the electrical signal 17 generated by the light detector 2 in response to the quantity of light which it perceives is digitized via the analog / digital conversion module 11.
  • the control of the light source 1 must be active during the acquisition of the corresponding signal of the light intensity perceived by the light detector 2.
  • the control of the source is carried out by the control module 15 of the light source and is either continuous or, as is the case in the description, drawn and synchronized with the acquisition via a synchronization module 14.
  • the light source control module 15 is capable of periodically polarizing the light source 1 and of measuring the electrical signal 17 collected on the light detector 2.
  • the polarization can be done on several levels in order to best adjust the intensity of the light emitted.
  • This calibration is typically carried out by successively testing the possible polarization values of the light source and retaining the polarization value having given the best voltage of the electrical signal 17 collected on the light detector, that is to say the voltage best framed in the voltage range possible.
  • This calibration is done at regular intervals to compensate for the drifts in the optical characteristics of the system (soiling, clouding, etc.) as well as those due to temperature variations.
  • the time interval is typically between 10 s and 1 min. It thus appears that an advantage of the invention lies in the fact that the drifts of the system do not affect the sensitivity of the device implemented by the invention.
  • the detection of the presence of a gas bubble in the detection zone 3 is done by measuring the variation in the light intensity perceived by the light detector 2.
  • the time scale for measuring these variations must correspond to the average time taken by a bubble to traverse the detection zone 3, which time itself depends on the size of the detection zone and on the speed of the bubbles to be detected.
  • the time constant is between a few hundred microseconds and a few milliseconds for a speed of a few meters per second.
  • a temperature measuring device as already described in European patent application EP 1 231 463 to which one can refer for more information.
  • the incorporation of such a device makes it possible to obtain a dual-function sensor (liquid temperature / presence of gas bubbles in the liquid).
  • a temperature probe is used which can be short-circuited when the device has detected the presence of bubbles.
  • the medium effectively transmits much more light than normal.
  • the polarization value of the light source therefore takes an abnormally low value.
  • a detector 16 when a predefined polarization threshold is exceeded makes it possible to detect whether the sensor consisting of the source and the light detector is immersed in the liquid or not.
  • the client system 8 is then alerted via the interface module 7 of the complete absence of liquid at the level of the sensor when the polarization value of the light source 1 is less than a predefined threshold value T and is detected as such by the overshoot detector 16 of a predefined polarization threshold.
  • the module 9 for processing the light intensity comprises logic comparison means 12 capable of detecting a significant variation in the light intensity between two successive measurements as well as means for statistical processing 21 of said variation capable of providing information on whether or not the tolerated bubble limit rate has been exceeded.
  • Said logic comparison module 12 consists of means 18 capable of calculating the variation of the light intensity between two successive measurements made at the level of the light detector 2 and of means 19 capable of detecting the exceeding of a predetermined threshold S.
  • the variation in the light intensity is then calculated by comparing, via the means 18, the value of the electrical signal 17 to that previously obtained.
  • the measurement of the variation in the light intensity between two successive measurements is then compared with a predetermined threshold S via the means 19 for detecting that the threshold is exceeded. If the difference between these two successive values is greater than the threshold S, the system considers that a bubble is present in the detection zone 3.
  • the alert counter 13 of the means of statistical processing 21 of the variation between successive measurements of the light intensity is incremented by a predetermined value A. Otherwise, this same counter is decremented by a value B.
  • the values A and B are such that A is greater than B and that their A / B ratio is generally between 10 and 1000.
  • the alert counter 13 is bounded between two predefined values. If it exceeds an alert value C, the control and information processing unit 6 then informs the client system 8 via the interface module 7 that the bubble rate is higher than the authorized limit rate. Said value C is generally between 70% and 95% of the maximum value of the alert counter 13. To optimize the system, a hysteresis can be set up thanks to an alarm end value D which avoids transient problems between the two output states
  • the values C and D are fixed so that C is greater than D.
  • the A / C ratio is typically between 1/25 and 1/250 and the D / C ratio typically between 3/10 and 8/10.
  • a time delay can also be added to the system in order to advantageously increase the functional approval of the detector.
  • the value C is generally, but not necessarily, equal to C.
  • the response time is inversely proportional to the quantity of bubbles present in the detection zone. A very large presence of bubbles is detected very quickly, while a small quantity is analyzed longer and more finely in order to be sure that the detection is founded. This avoids any false alarm.
  • the module is inversely proportional to the quantity of bubbles present in the detection zone. A very large presence of bubbles is detected very quickly, while a small quantity is analyzed longer and more finely in order to be sure that the detection is founded. This avoids any false alarm.
  • the module is inversely proportional to the quantity of bubbles present in the detection zone. A very large presence of bubbles is detected very quickly, while a small quantity is analyzed longer and more finely in order to be sure that the detection is founded. This avoids any false alarm.
  • the module is inversely proportional to the quantity of bubbles present in the detection zone. A very large presence of bubbles is detected very quickly, while a small quantity is analyzed longer and more finely in order to be sure that the detection is founded. This avoid
  • means 18 for processing the light intensity comprises means 18 capable of calculating the variation of the light intensity between two successive measurements as well as means 23 capable of extracting the average value of a plurality of said variations between two successive measurements of the light intensity.
  • the variation in light intensity is calculated by comparing, via the means 18, the value of the electrical signal 17 previously digitized by the analog / digital conversion module 11 to the value previously acquired.
  • the measurement of the variation of the light intensity between two successive measurements is then introduced into a low-pass digital filter characterized by its coefficients Fo and constituting suitable means 23 extracting the average value of the variations between two successive measurements of the light intensity.
  • the control and information processing unit 6 then supplies the client system 8, via the interface module 7, with this average value which is representative of the bubble level in the liquid.
  • This second preferred embodiment of the invention makes it possible to reactively indicate the quantity of bubbles present in the liquid. It thus offers a flexibility of use to the customer who can adjust or re-adjust the systems when he wishes, or even develop new alert strategies, for example by using pre-alert levels.
  • a temperature probe is then used which can be short-circuited when the sensor has detected the presence of bubbles and / or when the sensor is not immersed in the liquid.
  • thermoelectric measurement device makes it possible to obtain a tri-function sensor (liquid temperature / presence of gas bubbles in the liquid / absence of liquid) when capture techniques based on the transmission properties light in media with different optical characteristics is used.
  • thermoelectric measurement device makes it possible to obtain a dual-function sensor (temperature of the liquid / presence of gas bubbles in the liquid) when capture techniques based on the properties of reflection of light on the surface of the gas bubbles are used. If, as we have seen previously, an electrode system is also incorporated, the third functionality (absence of liquid) is advantageously added to the device according to the invention.
  • the interfacing with the client system 8 can advantageously be done, as illustrated by FIGS. 6 and 7, by using only one connecting wire on which the information relating to the liquid temperature, the presence of bubbles in the liquid and, according to certain configurations, the absence of liquid.
  • FIG. 6 illustrates such an interface in the context of the first preferred embodiment of the invention.
  • an alert signal is generated.
  • This alert signal then controls the short-circuiting of the temperature sensor. So the output signal to the client system 8 is at a high level of amplitude proportional to the temperature of the liquid when the sensor is immersed in the liquid and no bubble is detected in the detection zone. Said signal takes a low level following the short circuiting of the probe when the sensor has detected the presence of bubbles or the absence of liquid.
  • FIG. 7 illustrates the interfacing which can be carried out within the framework of the second preferred embodiment of the invention.
  • Information on the bubble rate is sent at regular intervals in the form of a train of slots PWM (Puise Width Modulation, or in French Pulse Duration Modulation).
  • PWM Pulise Width Modulation, or in French Pulse Duration Modulation
  • the value of the voltage of the variable resistor forming the temperature measuring device is force periodically to the ground and supply voltages of the sensor.
  • the width of the pulses is proportional to the bubble rate measured.
  • An absence of liquid at the level of the sensor is considered as a maximum bubble rate and is therefore represented by a train of pulses of maximum width.
  • the output signal to the client system 8 therefore consists of the periodic succession of a constant high level signal of amplitude proportional to the temperature of the liquid and a PWM signal representative of the rate of bubbles in the liquid.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the detection of gas bubbles in a cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle.

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Abstract

Procédé de détection de bulles de gaz dans un liquide adapté à un dispositif comprenant une source de lumière (1), un détecteur de lumière (2) et une unité de commande et de traitement de l’information (6) reliée à un système client (8) comportant les étapes d’émission de la lumière depuis la source de lumière (1), d’acquisition des mesures successives de l’intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière (2) et de calcul d’une variation entre deux mesures successives de ladite intensité lumineuse. Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le procédé comporte en outre une étape de comparaison de la variation entre deux mesures successives de l’intensité lumineuse à un seuil S. Avantageusement, un compteur alerte est incrémenté d’une valeur A quand la variation entre deux mesures successives est supérieure au seuil S et décrémenter d’une valeur B dans le cas contraire. Un taux de bulles supérieur à un taux maximum autorisé est détecté lorsque ledit compteur d’alerte dépasse une valeur d’alerte C. Selon un second mode de réalisation de l’invention, le procédé comporte en outre une étape de calcul d’une valeur moyenne des variations entre deux mesures successsives de l’intensité lumineuse. Le système client est averti de cette valeur moyenne proportionnelle au taux de bulles dans le liquide.

Description

DETECTEUR PAR VOIE OPTIQUE DE LA PRESENCE DE BULLES DE
GAZ DANS UN LIQUIDE
L'invention concerne le domaine des détecteurs par voie optique de la présence de bulles de gaz dans un liquide. L'invention peut être utilisée non exclusivement pour la détection de bulles de gaz dans un circuit d'eau de refroidissement de moteur à explosion de véhicule automobile.
Il est connu de détecter la présence de bulles de gaz présentes par exemple dans un système de refroidissement à l'aide d'une source lumineuse, d'un détecteur de lumière et d'un dispositif de conversion produisant un signal en réponse à la quantité de lumière provenant de la source lumineuse et reçue par le détecteur.
Le document WO 98/55849 décrit un dispositif pour déceler une fuite de gaz dans un système de refroidissement en utilisant des moyens de détection de la présence de bulles de gaz.
Le dispositif mis en œuvre dans le document WO 98/55849 comprend une source lumineuse alignée avec un détecteur de lumière de telle sorte que la source et le détecteur sont optiquement couplés par un chemin optique, celui-ci étant défini par le trajet emprunté par la lumière entre son émission par la source et sa réception par le détecteur. Un dispositif de conversion, relié au détecteur de lumière, produit un signal électronique en réponse à la quantité de lumière reçue par le détecteur de lumière et provenant de la source lumineuse.
Ce dispositif compare le signal électronique en réponse à la quantité de lumière reçue par le détecteur de lumière à un signal de référence correspondant à la quantité de lumière reçue par le détecteur lorsque le chemin optique n'est pas obstrué par le passage d'une bulle. Si cette différence est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, alors le passage d'une bulle de gaz à travers le chemin optique est détecté. Ce dispositif permet de déceler la présence de bulles de gaz dans le système de refroidissement, signe de la présence d'une fuite dans ledit système de refroidissement.
Ce mode de comparaison à une valeur de référence présente toutefois plusieurs inconvénients. II s'agit tout d'abord d'un mode de détection tel que le temps de réponse à la présence de bulles est uniforme. On détecte ainsi aussi rapidement la présence d'une quantité importante de bulles que celle d'une petite quantité. Or les petites quantités de bulles sont à analyser plus finement pour être sûr que la détection est fondée et éviter de déclencher inutilement une alerte.
De plus, la valeur de référence est fixe dans le temps. Or le système présente des dérives optiques (salissures, opacification, etc.) et subit des variations de température telles que ses propriétés en sont modifiées au cours du temps. La sensibilité du système en est alors altérée et il est possible qu'au bout d'un certain temps des bulles ne soient pas détectées et que l'alerte correspondante ne soit donc pas déclenchée. Il est également possible qu'une petite quantité de bulles soient considérées comme étant trop importante et qu'une fausse alerte soit alors déclenchée.
Un but de l'invention est de proposer un dispositif de détection par voie optique de la présence de bulles à la fois simple, économique et fiable tout en remédiant aux inconvénients des systèmes précédemment décrits.
A cet effet, l'invention propose un procédé de détection de bulles de gaz dans un liquide adapté à un dispositif comprenant une source de lumière, un détecteur de lumière et une unité de commande et de traitement de l'information reliée à un système client comportant les étapes d'acquisition de mesures successives de l'intensité lumineuse provenant de la source de lumière et perçue par le détecteur de lumière et de calcul de la variation entre deux mesures successives de ladite intensité lumineuse.
L'écart temporel entre deux mesures successives est très faible devant le temps à observer pour que la sensibilité du système soit altérée de façon significative du fait notamment des dérives optiques et des variations de température. De telle sorte les transformations des propriétés du système durant ledit écart temporel entre deux mesures successives ne peuvent pas venir fausser la mesure de la variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives. Le procédé, objet de l'invention, est ainsi insensible aux modifications temporelles des propriétés du système.
Il est prévu dans un premier mode de réalisation préféré de l'invention que le procédé de détection de bulles de gaz dans un liquide comporte, en outre, une étape de comparaison de ladite variation entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse à une valeur seuil prédéfinie S. Le système mis en oeuvre dans ce mode de réalisation préféré de l'invention détecte alors la présence d'une bulle de gaz dans le liquide si la mesure de la variation entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse est supérieure à ce seuil S.
Il est avantageusement prévu dans le cadre du premier mode de réalisation préféré de l'invention que l'unité de commande et de traitement de l'information comporte en outre un compteur d'alerte incrémenté d'une valeur prédéfinie A quand la variation entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur est supérieur au seuil S et décrémenté d'une valeur prédéfinie B dans le cas contraire. Le compteur d'alerte dispose, en option, d'une valeur d'alerte prédéfinie C, telle que si la valeur dudit compteur d'alerte dépasse la valeur d'alerte C, le système client est informé que le taux de bulles maximum autorisé est dépassé. Le compteur d'alerte dispose également en option d'une valeur prédéfinie D, dite valeur de fin d'alerte, telle que le système client ne cesse d'être informé que le taux de bulles est supérieur au taux de bulles maximum autorisé que lorsque le compteur d'alerte est inférieur à ladite valeur de fin d'alerte D. Ce mode de réalisation permet de détecter rapidement une quantité importante de bulles et de détecter plus longuement et plus finement une petite quantité de bulles. II est prévu dans un second mode de réalisation préféré de l'invention que le procédé de détection de bulles de gaz comporte en outre une étape de calcul de la valeur moyenne d'une pluralité desdites variations entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse. Le système mis en oeuvre dans ce second mode de réalisation préféré de l'invention renvoie alors cette valeur moyenne qui est représentative du taux de bulles de gaz dans le liquide.
Avantageusement, il est également prévu que l'unité de commande et de traitement de l'information comporte en outre un module de commande de la source lumineuse apte à commander la valeur de polarisation de la source de lumière ce qui permet d'effectuer une nouvelle calibration du système. Ce module de commande de la source de lumière est notamment apte à effectuer une polarisation périodique de la source lumineuse. Il peut, en option, posséder un détecteur de dépassement d'un seuil de polarisation prédéfini. Avec un tel détecteur de dépassement de seuil, il est alors possible, sous certaines conditions liées à la configuration optique retenue, de déceler si le capteur constitué de la source et du détecteur de lumière est immergé dans le liquide ou non.
Avantageusement, la source et le détecteur de lumière sont agencés sensiblement orthogonalement. L'étape d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière permet alors d'acquérir des mesures de la quantité de rayons lumineux émis par la source de lumière qui sont réfléchis le cas échéant lors de la présence de bulles sur la surface d'une bulle de gaz dans une direction sensiblement orthogonale de la direction d'incidence vers le détecteur de lumière. La source et le détecteur de lumière peuvent également être agencés sensiblement de manière adjacente. L'étape d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière permet alors d'acquérir des mesures de la quantité de rayons lumineux émis par la source de lumière qui sont réfléchis le cas échéant lors de la présence de bulles sur la surface d'une bulle de gaz dans une direction sensiblement parallèle à la direction d'incidence vers le détecteur de lumière.
En option, un élément de mesure de température et au moins un interrupteur associé audit élément de mesure de température peuvent être adjoint au dispositif. Avantageusement, l'interrupteur est apte à changer d'état lors de la détection d'une bulle de gaz.
L'unité de commande et de traitement de l'information transmet, via un module d'interface, au système client les informations sur la température du liquide et la présence de bulles de gaz dans le liquide. Un signal de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide lorsque la présence d'une bulle n'est pas détectée ou de niveau bas lorsque la présence d'une bulle est détectée est alors fourni au système client sur un seul fil.
En option, un système d'électrodes apte à mesurer la résistivité du milieu ambiant peut également être adjoint au dispositif. Le système client est alors informé que le capteur constitué de la source et du détecteur de lumière n'est pas immergé dans le liquide lorsque le système d'électrodes identifie le milieu ambiant comme n'étant pas le liquide. L'interrupteur associé à l'élément de température change alors avantageusement d'état lors de la détection d'une bulle de gaz et lors de l'absence de liquide. Le système client peut alors être renseigné par un signal de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide lorsque la présence d'une bulle n'est pas détectée et que le capteur est immergé dans le liquide ou de niveau bas lorsque la présence d'une bulle est détectée ou lorsque le capteur n'est pas immergé dans le liquide.
Avantageusement, la source et le détecteur de lumière sont agencés sensiblement face à face. L'étape d'émission de la lumière permet alors d'émettre depuis la source de lumière une lumière de longueur d'onde spécifique telle qu'elle est fortement (réciproquement faiblement) absorbée par le liquide et peu (réciproquement fortement) absorbée par le gaz constituant les bulles. Optionnellement l'étape d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière peut permettre d'acquérir des mesures de la quantité de rayons lumineux émis par la source de lumière qui sont déviés vers le détecteur de lumière le cas échéant lors de la présence de bulles du fait des différences d'indice de diffraction entre le liquide et le gaz constituant les bulles au niveau de la surface desdites bulles.
En option, un élément de mesure de température et au moins un interrupteur associé audit élément de mesure de température peuvent être adjoint au dispositif. Avantageusement, l'interrupteur change d'état lors de la détection d'une bulle de gaz.
L'unité de commande et de traitement de l'information transmet, via un module d'interface, au système client les informations sur la température du liquide et la présence de bulles dans le liquide. Un signal périodique est fourni au système client sur un seul fil et la période dudit signal est formée d'une première phase constituée par un signal constant de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide et d'une deuxième phase constituée par un train d'impulsions à largeur modulée, la largeur des impulsions étant modulée selon la valeur moyenne des variations successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière. Avantageusement, le système client peut être informé que le capteur n'est pas immergé dans le liquide lorsque la valeur de polarisation de la source de lumière dépasse une valeur seuil prédéfinie T, dite valeur de seuil d'alerte de polarisation.
Le système client peut alors être renseigné des informations sur la température du liquide, la présence de bulles dans le liquide et la non immersion du capteur dans le liquide par un signal périodique dont la période est formée d'une première phase constituée par un signal constant de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide et d'une deuxième phase constituée par un train d'impulsions à largeur modulée, la largeur des impulsions étant modulée selon la valeur moyenne des variations successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière et ladite largeur étant maximale lorsque le capteur n'est pas immergé dans le liquide.
L'invention concerne également un dispositif de détection de bulles de gaz dans un liquide comprenant des moyens d'émission de lumière, des moyens de détection de lumière et des moyens de commande et de traitement de l'information liés aux moyens de détection de lumière caractérisé en ce que suite à l'émission de lumière par les moyens d'émission de lumière et à la détection de lumière par les moyens de détection de lumière, les moyens de commande et de traitement de l'information sont aptes à obtenir des moyens de détection de lumière des mesures successives de l'intensité lumineuse détectée par les moyens de détection de lumière et à calculer une variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 représente un synoptique du dispositif de détection de bulles de gaz dans un liquide selon un premier agencement de la source et du détecteur de lumière. - la figure 2 représente un synoptique du dispositif de détection de bulles de gaz dans un liquide selon un second agencement de la source et du détecteur de lumière.
- la figure 3 représente un synoptique du dispositif de détection de bulles de gaz dans un liquide selon un troisième agencement de la source et du détecteur de lumière.
- la figure 4 représente un synoptique d'une unité électronique de commande et de traitement de l'information selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention.
- La figure 5 représente un synoptique d'une unité électronique de commande et de traitement de l'information selon un second mode de réalisation préféré de l'invention. - La figure 6 représente l'interfaçage de l'unité électronique de commande et de traitement de l'information avec un système client dans le cadre du premier mode de réalisation préféré de l'invention.
- La figure 7 représente l'interfaçage de l'unité électronique de commande et de traitement de l'information avec un système client dans le cadre du second mode de réalisation préféré de l'invention. Les figures 1 , 2 et 3 représentent un dispositif conforme à l'invention comprenant essentiellement une source de lumière 1 et un détecteur de lumière 2 associés à une unité de commande et de traitement de l'information 6.
L'interfaçage du dispositif avec un système client 8 est réalisé via un module d'interface 7.
Comme on le voit sur les figures 1 , 2 et 3, la lumière est émise par la source de lumière 1 dans une zone d'éclairement 4. Le champ de vision du détecteur de lumière 2 définit une zone de vision 5. Et l'intersection de la zone de vision 5 avec la zone d'éclairement 4 définit une zone de détection des bulles 3.
La source de lumière 1 peut être n'importe quel type de source, cohérente ou non, de radiation électromagnétique (par exemple une lampe à éclat, une diode électroluminescente, etc.). Le détecteur de lumière 2 est n'importe lequel des détecteurs de lumière conventionnels (par exemple une photodiode, un phototransistor, une photorésistance, etc.).
Le détecteur de lumière 2 génère un signal électrique 17 en réponse à une quantité de lumière provenant de la source lumineuse 1 et perçue par le détecteur 2 dans la zone de vision 5. Ce signal électrique 17 est ensuite envoyé à l'unité de commande et de traitement de l'information 6 afin que soit mesurée une variation temporelle associée.
Plusieurs agencements de la source 1 et du détecteur 2 de lumière peuvent être avantageusement retenus. Les propriétés de réflexion de la lumière sur la surface d'une bulle de gaz peuvent être utilisées dans le cadre de l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent ce cas de figure. Lorsque aucune bulle de gaz n'est présente dans la zone de détection 3, la lumière émise par la source 1 de lumière n'est que faiblement perçue par le détecteur 2 de lumière. En revanche, lorsqu'une bulle de gaz passe dans la zone de détection 3, la lumière incidente émise par la source lumineuse 1 se reflète sur la surface de ladite bulle de gaz. La lumière réfléchie renvoyée par la surface de ladite bulle est alors captée par le détecteur de lumière 2. La lumière réfléchie crée ainsi une variation du signal électrique 17 aux bornes du détecteur 2 de lumière. La source 1 et le détecteur 2 de lumière peuvent être disposés orthogonalement comme cela est représenté sur la figure 1. Le détecteur 2 de lumière capte alors la lumière réfléchie dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d'incidence de la lumière émise par la source 1 de lumière.
La source 1 et le détecteur 2 de lumière peuvent également être disposés parallèlement comme cela est représenté sur la figure 2. Le détecteur 2 de lumière capte alors la lumière réfléchie dans une direction sensiblement parallèle à la direction d'incidence de la lumière émise par la source 1 de lumière.
On peut aussi utiliser avantageusement les propriétés de transmission de la lumière dans des milieux (liquide, gaz) aux caractéristiques optiques différentes.
Dans ce cas de figure et comme on peut le voir sur la figure 3, la source 1 et le détecteur 2 de lumière sont disposés face à face de telle sorte que la lumière émise par la source 1 frappe directement le détecteur 2. Les zones d'éclairement 4 et de vision 5 sont alors sensiblement confondues et la zone de détection 3 correspond au trajet emprunté par la lumière entre son émission par la source 1 de lumière et sa réception par le détecteur 2 de lumière.
Différentes techniques peuvent être retenues et notamment celles reposant sur l'absorption d'une longueur d'onde spécifique ou sur la diffraction des rayons lumineux. On peut notamment employer une lumière de longueur d'onde spécifique fortement absorbée par l'un des milieux (liquide ou gaz) et peu absorbée par l'autre milieu. La longueur d'onde de la lumière émise par la source 1 de lumière en direction du détecteur 2 de lumière peut ainsi être fortement absorbée par le liquide et peu absorbée par le gaz constituant les bulles.
Lorsque aucune bulle de gaz n'est présente dans la zone de détection 3, la lumière émise par la source 1 de lumière parcourt son chemin dans un liquide à fort coefficient d'absorption si bien que ladite lumière n'est que faiblement perçue par le détecteur 2 de lumière. En revanche lorsqu'une bulle de gaz passe dans la zone de détection 3, la lumière émise par la source 1 de lumière parcourt une partie de son chemin dans un gaz à faible coefficient d'absorption. La quantité de lumière perçue par le détecteur 2 de lumière lorsqu'une bulle est présente dans la zone de détection 3 est alors plus importante que celle perçue par le détecteur lorsque aucune bulle n'est présente dans la zone de détection 3. Il s'en suit que le passage d'une bulle de gaz dans la zone de détection 3 crée une variation du signal électrique aux bornes du détecteur 2 de lumière.
On peut aussi utiliser avantageusement les différences d'indice de réfraction qui existent entre le liquide et le gaz constituant les bulles.
Les rayons lumineux émis par la source 1 de lumière en direction du détecteur 2 de lumière peuvent être déviés lorsqu'une bulle de gaz est présente dans la zone de détection 5 du fait des différences d'indice de réfraction qui existent entre le liquide et le gaz au niveau de la surface des bulles. Le passage d'une bulle de gaz dans la zone de détection entraîne alors une variation de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur 2, la luminosité au niveau du détecteur étant modifiée du fait de la déviation des rayons lumineux.
D'autre part, les dispositifs selon les figures 1 et 2 pour lesquels les propriétés de réflexion de la lumière sur la surface d'une bulle de gaz sont employées ne travaillent qu'au regard des variations du signal électrique 17 générées par le détecteur 2 de lumière. Si le capteur constitué de la source 1 et du détecteur 2 de lumière n'est plus immergé dans le liquide, aucune variation du signal électrique 17 n'est en effet détectée. On peut avantageusement adjoindre aux dispositifs illustrés par les figures 1 et 2 un dispositif de mesure de résistivité du milieu ambiant utilisant un système d'électrodes apte à déterminer si les électrodes sont plongées dans un liquide ou dans l'air. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet européen EP 1 231 463 à laquelle on peut se référer pour de plus amples informations. L'incorporation d'un tel système d'électrodes permet d'obtenir un dispositif apte à déterminer si le capteur est immergé dans le liquide ou non.
Lorsqu'un dispositif selon la figure 3 emploie les propriétés d'absorption d'une longueur d'onde spécifique comme cela a été décrit précédemment, aucune variation du signal électrique 17 généré par le détecteur 2 de lumière ne peut être détectée lorsque le capteur constitué de la source 1 et du détecteur 2 de lumière n'est pas immergée dans le liquide. Cependant, dans ce cas de figure, la quantité de lumière perçue par le détecteur 2 de lumière est anormalement élevée puisque la lumière parcourt l'intégralité de son chemin dans un gaz à faible coefficient d'absorption. On peut alors prendre en compte cette valeur anormalement élevée pour déterminer si le capteur est immergé dans le liquide ou non.
De même, lorsqu'un dispositif selon la figure 3 emploie les propriétés de diffraction des rayons lumineux comme cela a été décrit précédemment, aucune variation du signal électrique 17 généré par le détecteur 2 de lumière ne peut être détectée lorsque le capteur constitué de la source 1 et du détecteur 2 de lumière n'est pas immergé dans le liquide. Cependant les matériaux optiques utilisés peuvent être déterminés pour transmettre un maximum de lumière quand le capteur se trouve dans un gaz et une quantité beaucoup plus faible quand le capteur est immergé dans un liquide. Les rayons lumineux sont effectivement fortement courbés et par conséquent fortement amenés sur le détecteur 2 de lumière lorsque la lumière parcourt l'intégralité de son chemin dans un gaz. Les rayons lumineux sont par contre faiblement courbés et par conséquent faiblement amenés sur le détecteur 2 de lumière lorsque la lumière parcourt l'intégralité de son chemin dans un liquide. On peut alors prendre en compte la quantité anormalement élevée de lumière perçue par le détecteur 2 de lumière lorsque le capteur est plongé dans un milieu ambiant constitué de gaz afin de déterminer si ledit capteur est immergé dans le liquide ou non.
Nous allons maintenant décrire le fonctionnement de l'unité de commande et de traitement de l'information 6. Celui-ci est illustré par les figures 4 et 5, lesquelles représentent respectivement le premier et le second mode de réalisation préféré de l'invention.
Comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, l'unité de commande et de traitement de l'information 6 comprend essentiellement un module de commande 15 de la source lumineuse 1 , un module de conversion analogique/numérique 11 apte à numériser le signal électrique 17 généré par le détecteur de lumière 2 et un module de traitement de l'intensité lumineuse dans la zone de détection des bulles 3,
Le signal électrique 17 généré par le détecteur de lumière 2 en réponse à la quantité de lumière qu'il perçoit est numérisé via le module de conversion analogique/numérique 11.
La commande de la source de lumière 1 doit être active lors de l'acquisition du signal correspondant de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière 2. La commande de la source est effectuée par le module de commande 15 de la source lumineuse et est soit continue soit, comme c'est le cas dans le cadre de la description, puisée et synchronisée avec l'acquisition via un module de synchronisation 14.
Le module de commande 15 de la source de lumière est apte à polariser périodiquement la source de lumière 1 et à mesurer le signal électrique 17 recueilli sur le détecteur de lumière 2. La polarisation peut se faire sur plusieurs niveaux afin de régler au mieux l'intensité de la lumière émise. Cette calibration est réalisée typiquement en testant successivement les valeurs possibles de polarisation de la source de lumière et en retenant la valeur de polarisation ayant donnée la meilleure tension du signal électrique 17 recueilli sur le détecteur de lumière, c'est-à-dire la tension la mieux cadrée dans la plage de tension possible. Cette calibration est faite à intervalles réguliers pour compenser les dérives des caractères optiques du système (salissures, opacification, etc.) ainsi que celles dues aux variations de température. L'intervalle de temps est typiquement compris entre 10s et 1 min. Il apparaît ainsi qu'un avantage de l'invention réside dans le fait que les dérives du système n'affectent pas la sensibilité du dispositif mis en œuvre par l'invention.
Comme indiqué précédemment, la détection de la présence d'une bulle de gaz dans la zone de détection 3 se fait en mesurant la variation de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière 2. L'échelle de temps pour mesurer ces variations doit correspondre au temps moyen que met une bulle pour parcourir la zone de détection 3, lequel temps dépend lui-même de la taille de la zone de détection et de la vitesse des bulles à détecter. Typiquement, la constante de temps est comprise entre quelques centaines de microsecondes et quelques millisecondes pour une vitesse de quelques mètres par seconde. Avantageusement, on peut adjoindre au dispositif conforme à l'invention un dispositif de mesure de température tel qu'il a déjà été décrit dans la demande de brevet européen EP 1 231 463 à laquelle on peut se référer pour de plus amples informations. L'incorporation d'un tel dispositif permet d'obtenir un capteur bi-fonction (température du liquide / présence de bulles de gaz dans le liquide). On utilise comme cela est connu une sonde de température qui peut être court-circuitée lorsque le dispositif a décelé la présence de bulles.
Comme on l'a vu précédemment, lorsque le capteur constitué de la source 1 et du détecteur 2 de lumière n'est pas immergé dans le liquide, il est impossible de déceler l'absence de liquide par une mesure de la variation de l'intensité lumineuse. L'observation via le module de commande 15 de la source lumineuse de la valeur de polarisation de la source de lumière 1 permet d'alerter le système client du problème et de suppléer le système d'alerte principal.
Comme cela a été présenté précédemment, lorsque le capteur n'est pas immergé dans le liquide, le milieu transmet effectivement beaucoup plus de lumière qu'en temps normal. La valeur de polarisation de la source de lumière prend par conséquent une valeur anormalement basse. Un détecteur de dépassement 16 d'un seuil de polarisation prédéfini permet de déceler si le capteur constitué de la source et du détecteur de lumière est immergé dans le liquide ou non.
Le système client 8 est alors alerté via le module d'interface 7 de l'absence complète de liquide au niveau du capteur lorsque la valeur de polarisation de la source de lumière 1 est inférieure à une valeur seuil prédéfinie T et est détectée comme telle par le détecteur de dépassement 16 d'un seuil de polarisation prédéfini.
Ce supplétif ne peut cependant être mis en œuvre que dans le cadre des technologies de captation par transmission (notamment absorption d'une longueur d'onde spécifique et diffraction des rayons lumineux sur la surface d'une bulle) décrites précédemment et illustrées par la figure 3. Dans le cadre des technologies de captation par réflexion décrites précédemment et illustrées par les figures 1 et 2, on ne peut détecter par l'analyse des variations entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur 2 de lumière si le capteur est immergé dans le liquide ou non. Afin de rendre cette détection réalisable, il est possible d'adjoindre au dispositif un système d'électrodes comme cela a été décrit précédemment. De telle sorte le système d'alerte principal peut être supplé dès lors que le capteur n'est plus immergé dans le liquide.
Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, le module 9 de traitement de l'intensité lumineuse comporte des moyens de comparaison logique 12 aptes à déceler une variation notable de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives ainsi que des moyens de traitement statistique 21 de ladite variation aptes à fournir une information sur le dépassement ou non du taux limite de bulles toléré.
Ledit module de comparaison logique 12 est constitué de moyens 18 aptes à calculer la variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives faites au niveau du détecteur de lumière 2 et de moyens 19 aptes à détecter le dépassement d'un seuil prédéterminé S.
En l'absence de bulles, les mesures successives de l'intensité lumineuse sont identiques. Le passage d'une bulle dans la zone de détection 3 modifie l'intensité lumineuse perçue par le détecteur 2. Cette modification de l'intensité lumineuse dans la zone de détection 3 se traduit par une variation du signal électrique 17 aux bornes du détecteur de lumière 2. Ce sont ces variations temporelles qui sont détectées.
La variation de l'intensité lumineuse est ensuite calculée en comparant, via les moyens 18, la valeur du signal électrique 17 à celle précédemment obtenue. La mesure de la variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives est ensuite comparée à un seuil prédéterminé S via les moyens 19 de détection de dépassement de seuil. Si l'écart entre ces deux valeurs successives est supérieur au seuil S, le système considère qu'une bulle est présente dans la zone de détection 3. Dans le cas où le seuil S est dépassé, le compteur d'alerte 13 des moyens de traitement statistique 21 de la variation entre des mesures successives de l'intensité lumineuse est incrémenté d'une valeur prédéterminée A. Dans le cas contraire, on décrémente ce même compteur d'une valeur B. Les valeurs A et B sont telles que A est supérieur à B et que leur rapport A/B est généralement compris entre 10 et 1000.
Le compteur d'alerte 13 est borné entre deux valeurs prédéfinies. S'il dépasse une valeur d'alerte C, l'unité de commande et de traitement de l'information 6 informe alors le système client 8 via le module d'interface 7 que le taux de bulle est supérieur au taux limite autorisé. Ladite valeur C est généralement comprise entre 70% et 95% de la valeur maximale du compteur d'alerte 13. Pour optimiser le système, une hystérésis peut être instaurée grâce à une valeur de fin d'alerte D qui évite les problèmes transitoires entre les deux états de sorties
Les valeurs C et D sont fixées de telle sorte que C est supérieur à D. Suivant les cas, le rapport A/C est typiquement compris entre 1/25 et 1/250 et le rapport D/C typiquement compris entre 3/10 et 8/10.
Une temporisation peut également être rajoutée au système afin d'augmenter avantageusement l'agrément fonctionnel du détecteur. On peut choisir par exemple de ne déclencher l'alerte que si le compteur d'alerte 13 dépasse la valeur d'alerte C pendant une durée supérieure à la valeur de temporisation. La valeur C est généralement, mais non obligatoirement, égale à C.
Un des avantages du traitement de l'information réalisé dans le cadre de ce premier mode de réalisation préféré de l'invention réside dans le fait que le temps de réponse est inversement proportionnel à la quantité de bulles présentes dans la zone de détection. Une présence très importante de bulles est détectée très rapidement, alors qu'une petite quantité est analysée plus longuement et plus finement afin d'être sûr que la détection est fondée. On évite ainsi toute fausse alerte. Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, le module
22 de traitement de l'intensité lumineuse comporte des moyens 18 aptes à calculer la variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives ainsi que des moyens 23 aptes à extraire la valeur moyenne d'une pluralité desdites variations entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse.
La variation de l'intensité lumineuse est calculée en comparant, via les moyens 18, la valeur du signal électrique 17 précédemment numérisé par le module de conversion analogique/numérique 11 à la valeur précédemment acquise. La mesure de la variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives est ensuite introduite dans un filtre numérique passe- bas caractérisé par ses coefficients Fo et constituant des moyens 23 aptes à extraire la valeur moyenne des variations entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse.
L'unité de commande et de traitement de l'information 6 fournit alors au système client 8, via le module d'interface 7, cette valeur moyenne qui est représentative du taux de bulle dans le liquide.
Ce second mode de réalisation préféré de l'invention permet d'indiquer de manière réactive la quantité de bulles présentes dans le liquide. Il offre ainsi une souplesse d'utilisation au client qui peut régler ou re-régler les système quand il le désire, voire même élaborer de nouvelles stratégies d'alerte, en utilisant par exemple des niveaux de pré-alerte.
Comme on l'a vu précédemment, on peut avantageusement adjoindre au dispositif conforme à l'invention un dispositif de mesure de température.
On utilise alors une sonde de température qui peut être court-circuitée lorsque le capteur a décelé la présence de bulles et/ou lorsque le capteur n'est pas immergé dans le liquide.
L'incorporation d'un tel dispositif de mesure de température permet d'obtenir un capteur tri-fonction (température du liquide/présence de bulles de gaz dans le liquide/absence de liquide) lorsque des techniques de captation reposant sur les propriétés de transmission de la lumière dans des milieux aux caractéristiques optiques différentes sont employées.
L'incorporation d'un tel dispositif de mesure de température permet d'obtenir un capteur bi-fonction (température du liquide/présence de bulles de gaz dans le liquide) lorsque des techniques de captation reposant sur les propriétés de réflexion de la lumière sur la surface des bulles de gaz sont employées. Si, comme on l'a vu précédemment, on incorpore de plus un système d'électrodes, la troisième fonctionnalité (absence de liquide) est avantageusement ajoutée au dispositif conforme à l'invention.
L'interfaçage avec le système client 8 peut avantageusement se faire, comme cela est illustré par les figures 6 et 7, en n'utilisant qu'un seul fil de liaison sur lequel sont portées à la fois les informations concernant la température du liquide, la présence de bulles dans le liquide et, selon certaines configurations, l'absence de liquide.
La figure 6 illustre un tel interfaçage dans le cadre du premier mode de réalisation préféré de l'invention. Lorsque que le capteur a détecté la présence de bulles ou l'absence de liquide, un signal d'alerte est généré. Ce signal d'alerte commande alors le court-circuitage de la sonde de température. De telle sorte le signal de sortie à destination du système client 8 est à un niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide lorsque le capteur est immergé dans le liquide et qu'aucune bulle n'est détectée dans la zone de détection. Ledit signal prend un niveau bas suite au court-circuitage de la sonde lorsque le capteur a détecté la présence de bulles ou l'absence de liquide.
La figure 7 illustre l'interfaçage qui peut être réalisé dans le cadre du second mode de réalisation préféré de l'invention. On envoie à période régulière l'information sur le taux de bulles sous la forme d'un train de créneaux PWM (Puise Width Modulation, ou en français Modulation de Durée d'Impulsion). On force pour cela périodiquement la valeur de la tension de la résistance variable formant le dispositif de mesure de température aux tensions de masse et d'alimentation du capteur. La largeur des impulsions est proportionnelle au taux de bulles mesuré. Une absence de liquide au niveau du capteur est considérée comme un taux de bulles maximum et est donc représentée par un train d'impulsions de largeur maximale. Le signal de sortie à destination du système client 8 est donc constitué de la succession périodique d'un signal constant de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide et d'un signal PWM représentatif du taux de bulles dans le liquide.
Comme on l'a indiqué précédemment, l'invention s'applique en particulier, mais non exclusivement, à la détection de bulles de gaz dans un circuit de refroidissement d'un moteur à explosion de véhicule automobile. A cet effet, on note que les paramètres A, B, C, C, D, S, T, les coefficients du filtre (Fo), ainsi que la fréquence à laquelle sont réalisées les acquisitions peuvent être réglés selon les caractéristiques du système à surveiller. On peut ainsi agir notamment sur le temps de réponse, la sensibilité en fonction de la vitesse des bulles, etc.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de bulles de gaz dans un liquide adapté à un dispositif comprenant une source de lumière (1 ), un détecteur de lumière
(2) et une unité de commande et de traitement de l'information (6) reliée à un système client (8) comportant les étapes d'émission de la lumière depuis la source (1 ) de lumière, d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur de lumière (2) et de calcul d'une variation entre deux mesures successives de ladite intensité lumineuse.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de comparaison de la variation temporelle à une valeur seuil prédéfinie S.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'incrémentation d'un compteur alerte (13) d'une valeur prédéfinie A quand la variation de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière entre deux mesures successives est supérieure au seuil S et de décrémentation dudit compteur d'alerte (13) d'une valeur prédéfinie B dans le cas contraire.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'envoi au système client (8) d'une information indiquant qu'un taux de bulles est supérieur à un taux maximum autorisé lorsque ledit compteur d'alerte (13) dépasse une valeur prédéfinie C dite valeur d'alerte.
5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'envoi au système client (8) d'une information indiquant qu'un taux de bulles est supérieur à un taux maximum autorisé lorsque ledit compteur d'alerte (13) dépasse une valeur prédéfinie C dite valeur d'alerte pendant une durée supérieure à une durée de temporisation prédéfinie.
6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de cessation d'envoi au système client (8) d'une information indiquant que le taux de bulles est supérieur au taux maximum autorisé lorsque le compteur d'alerte (13) est inférieur à une valeur prédéfinie D dite valeur de fin alerte.
7. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de calcul d'une valeur moyenne d'une pluralité de variations entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse.
8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en qu'il comporte en outre une étape d'envoi au système client (8) d'une information indiquant la valeur moyenne des variations successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, l'unité de commande et de traitement de l'information (6) comportant un module de commande de la source de lumière (15) apte à polariser ladite source de lumière (1) sur plusieurs niveaux de polarisation, la source de lumière (1 ) est polarisée périodiquement par ledit module de commande (15) de la source lumineuse.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une calibration du capteur constitué de la source (1) et du détecteur (2) de lumière est réalisée de manière synchronisée sur la polarisation périodique de la source (1 ) de lumière.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, la source (1) et le détecteur (2) de lumière étant agencés sensiblement orthogonalement, l'étape d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière permet d'acquérir des mesures de la quantité de rayons lumineux émis par la source de lumière (1 ) qui sont réfléchis le cas échéant lors de la présence de bulles sur la surface d'une bulle de gaz dans une direction sensiblement orthogonale de la direction d'incidence vers le détecteur (2) de lumière.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que, la source (1 ) et le détecteur (2) de lumière étant agencés sensiblement de manière adjacente, l'étape d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière permet d'acquérir des mesures de la quantité de rayons lumineux émis par la source de lumière (1 ) qui sont réfléchis le cas échéant lors de la présence de bulles sur la surface d'une bulle de gaz dans une direction sensiblement parallèle à la direction d'incidence vers le détecteur (2) de lumière.
13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12 caractérisé en ce que, le dispositif comprenant également un élément de mesure de température et au moins un interrupteur associé audit élément de mesure de température, l'interrupteur est apte à changer d'état lors de la détection d'une bulle de gaz.
14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que, l'unité de commande et de traitement de l'information (6) transmettant, via un module d'interface (7), au système client (8) les informations sur la température du liquide et la présence de bulles de gaz dans le liquide, le module d'interface (7) et le système client (8) n'étant relié que par un seul fil, un signal de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide lorsque la présence d'une bulle n'est pas détectée ou de niveau bas lorsque la présence d'une bulle est détectée est fourni au système client (8) par le module d'interface (7).
15. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12 caractérisé en ce que, le dispositif comprenant également un système d'électrodes apte à mesurer la résistivité du milieu ambiant et l'unité de commande et de traitement de l'information (6) étant reliée au système client (8) via un module d'interface (7), le système client (8) est informé, via le module d'interface (7), par l'unité de commande et de traitement de l'information (6), que le capteur constitué de la source (1 ) et du détecteur (2) de lumière n'est pas immergé dans le liquide lorsque le système d'électrodes identifie le milieu ambiant comme n'étant pas le liquide.
16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que, le dispositif comprenant également un élément de mesure de température et au moins un interrupteur associé audit élément de mesure de température, l'interrupteur est apte à changer d'état lors de la détection d'une bulle de gaz et lors de l'absence de liquide.
17. Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce que, l'unité de commande et de traitement de l'information (6) transmettant, via le module d'interface (7), au système client les informations sur la température du liquide, la présence de bulles de gaz dans le liquide et la non immersion du capteur dans le liquide, le module d'interface (7) et le système client (8) n'étant reliés que par un seul fil, un signal de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide lorsque la présence d'une bulle n'est pas détectée et que le capteur est immergé dans le liquide ou de niveau bas lorsque la présence d'une bulle est détectée ou lorsque le capteur n'est pas immergé dans le liquide est fourni au système client (8) par le module d'interface (7).
18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que, la source (1 ) et le détecteur (2) de lumière étant agencés sensiblement face à face, l'étape d'émission de la lumière permet d'émettre depuis la source (1 ) de lumière une lumière de longueur d'onde spécifique telle qu'elle est fortement (réciproquement faiblement) absorbée par le liquide et peu (réciproquement fortement) absorbée par le gaz constituant les bulles.
19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que, la source (1 ) et le détecteur (2) de lumière étant agencés sensiblement face à face, l'étape d'acquisition des mesures successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière permet d'acquérir des mesures de la quantité de rayons lumineux émis par la source (1) de lumière qui sont déviés vers le détecteur (2) de lumière le cas échéant lors de la présence de bulles du fait des différences d'indice de diffraction entre le liquide et le gaz constituant les bulles au niveau de la surface desdites bulles.
20. Procédé selon l'une des revendications 18 ou 19 caractérisé en ce que, le dispositif comprenant également un élément de mesure de température et au moins un interrupteur associé audit élément de mesure de température, l'interrupteur est apte à changer d'état périodiquement
21. Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que, l'unité de commande et de traitement de l'information (6) transmettant, via un module d'interface (7), au système client les informations sur la température du liquide et la présence de bulles dans le liquide, le module d'interface (7) et le système client (8) n'étant reliés que par un seul fil, un signal périodique est fourni au système client (8) par le module d'interface (7).
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la période dudit signal périodique est formée d'une première phase constituée par un signal constant de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide et d'une deuxième phase constituée par un train d'impulsions à largeur modulée, la largeur des impulsions étant modulée selon la valeur moyenne des variations successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière.
23. Procédé selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que le système client (8) est informé, via un module d'interface (7), que le capteur n'est pas immergé dans le liquide lorsque la valeur de polarisation de la source de lumière (1) est inférieure à une valeur seuil prédéfinie T, dite valeur de seuil d'alerte de polarisation.
24. Procédé selon la revendication 23 caractérisé en ce que, le dispositif comprenant également un élément de mesure de température et au moins un interrupteur associé audit élément de mesure de température, l'interrupteur est apte à changer d'état périodiquement.
25. Procédé selon la revendication 24 caractérisé en ce que, l'unité de commande et de traitement de l'information (6) transmettant, via le module d'interface (7), au système client les informations sur la température du liquide, la présence de bulles dans le liquide et la non immersion du capteur dans le liquide, le module d'interface (7) et le système client (8) n'étant reliés que par un seul fil, un signal périodique est fourni au système client (8) par le module d'interface (7).
26. Procédé selon la revendication 25 caractérisé en ce que la période dudit signal périodique est formée d'une première phase constituée par un signal constant de niveau haut d'amplitude proportionnelle à la température du liquide et d'une deuxième phase constituée par un train d'impulsions à largeur modulée, la largeur des impulsions étant modulée selon la valeur moyenne des variations successives de l'intensité lumineuse perçue par le détecteur (2) de lumière et ladite largeur étant maximale lorsque le capteur n'est pas immergé dans le liquide.
27. Dispositif de détection de bulles de gaz dans un liquide comprenant des moyens d'émission de lumière, des moyens de détection de lumière et des moyens de commande et de traitement de l'information liés aux moyens de détection de lumière caractérisé en ce que suite à l'émission de lumière par les moyens d'émission de lumière et à la détection de lumière par les moyens de détection de lumière, les moyens de commande et de traitement de l'information sont aptes à obtenir des moyens de détection de lumière des mesures successives de l'intensité lumineuse détectée par les moyens de détection de lumière et à calculer une variation de l'intensité lumineuse entre deux mesures successives de l'intensité lumineuse.
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