EP0902883B1

Method for measuring a sound signal propagation delay in a fluid by zero-crossing of the said sound signal

Abstract

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EP0902883B1, drawing sheet 1
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Expired 6 June 2017, 9.3 years ago.

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11 claims: 5 independent, 6 dependent

  1. 1
    Procédé de mesure du temps de propagation d'un signal acoustique dans un écoulement de fluide entre un premier transducteur (1) jouant le rôle d'émetteur et un second transducteur (2) jouant le rôle de récepteur et situé à une distance déterminée du premier transducteur (1), le signal acoustique émis par le premier transducteur (1) étant constitué par au moins une impulsion S 1 émise à une fréquence acoustique déterminée Fa et le signal acoustique reçu par le second transducteur (2) comprenant une série d'oscillations caractéristiques dont l'amplitude est d'abord croissante sur plusieurs périodes, puis décroissante sur plusieurs périodes suivantes, l'enveloppe des oscillations caractéristiques présentant la forme d'un fuseau, le procédé consistant à échantillonner le signal acoustique reçu, à une fréquence d'échantillonnage Fe, à numériser le signal acoustique reçu échantillonné, et à rechercher, par analyse du signal acoustique reçu échantillonné et numérisé, le premier passage à zéro significatif des oscillations caractéristiques du signal acoustique reçu, caractérisé en ce que , pour rechercher le premier passage à zéro significatif des oscillations caractéristiques du signal acoustique reçu, on définit au préalable une première période caractéristique idéale déterminant le premier passage par zéro des oscillations caractéristiques du signal acoustique reçu, en caractérisant cette période idéale par un rapport d'amplitude théorique entre les amplitudes maximales Pi- et Pi+ des deux lobes de cette période, on détermine pour chaque période du signal acoustique reçu échantillonné et numérisé, les amplitudes maximales P- et P+ des deux lobes de la période examinée, on compare le rapport de ces amplitudes P- et P+ au rapport d'amplitudes théorique correspondant de la période idéale puis, si le résultat de la comparaison est supérieur à une valeur de seuil G s , on considère la période examinée comme une période parasite correspondant à du bruit tandis que, si le résultat de la comparaison est inférieur à cette valeur de seuil G s , on considère la période examinée comme une période caractéristique et on détermine alors le passage par zéro entre deux lobes de cette période caractéristique, lequel passage à zéro est considéré comme le premier passage à zéro significatif des oscillations caractéristiques du signal acoustique reçu.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport d'amplitudes théorique Δ entre les amplitudes maximales Pi- et Pi+ des deux lobes de ladite période idéale est déterminé au préalable à partir d'une moyenne, pour plusieurs gaz différents et à différents débits, du rapport entre les amplitudes maximales P- et P+ de la période caractéristique observée à partir de l'enregistrement de signaux acoustiques reçus.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la comparaison entre le rapport des amplitudes P- et P+ de la période examinée et le rapport d'amplitudes théorique Δ correspondant de la période idéale s'effectue en calculant un critère de ressemblance G qui constitue le résultat de la comparaison comparé à la valeur de seuil G s , et qui est défini de la façon suivante :
  4. 4
    Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la comparaison entre le rapport des amplitudes P- et P+ de la période examinée et le rapport d'amplitudes théorique Δ correspondant de la période idéale s'effectue en calculant un critère de ressemblance G qui constitue le résultat de la comparaison comparé à la valeur de seuil G s , et qui est défini de la façon suivante :où z représente un terme de décalage destiné à rendre le critère de ressemblance G légèrement dépendant de l'amplitude maximale P- du lobe négatif de la période caractéristique examinée.
  5. 5
    Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la comparaison entre le rapport des amplitudes P- et P+ de la période examinée et le rapport d'amplitudes théorique Δ correspondant de la période idéale s'effectue en calculant un critère de ressemblance G qui constitue le résultat de la comparaison comparé à la valeur de seuil G s , et qui est défini de la façon suivante :où z représente un terme de décalage destiné à rendre le critère de ressemblance G légèrement dépendant de l'amplitude maximale P- du lobe négatif de la période caractéristique examinée, et z' représente un terme de décalage destiné à rendre le critère de ressemblance G légèrement dépendant de l'amplitude maximale P+ du lobe positif de la période caractéristique examinée.
  6. 6
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que , pour déterminer avec plus de précision les amplitudes maximales P- et P+ des deux lobes de chaque période examinée, on utilise un algorithme d'approximation du maximum (en valeur absolue) à partir des points échantillonnés au voisinage de chaque maximum.
  7. 7
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que , pour déterminer avec plus de précision les amplitudes maximales P- et P+ des deux lobes de chaque période examinée, on effectue plusieurs mesures successives respectivement sur plusieurs signaux acoustiques consécutifs en déphasant pour chaque signal acoustique le signal d'échantillonnage par rapport au signal acoustique considéré, afin d'obtenir après ces différentes mesures plusieurs points échantillonnés décalés au voisinage des amplitudes maximales.
  8. 8
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'on effectue, pour chaque période examinée, deux ou trois calculs du critère de ressemblance G avec des valeurs du rapport d'amplitudes théorique Δ différentes voisines du rapport d'amplitudes théorique prédéterminé et ne s'écartant pas de celle-ci de plus de 10%, et en ce que l'on considère la période examinée comme une période caractéristique si le critère de ressemblance calculé G est dans tous les cas inférieur à la valeur de seuil G s .
  9. 9
    Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que , pour déterminer la valeur de seuil G s du critère de ressemblance G, ainsi que la valeur du terme de décalage z, on trace au préalable, pour différents gaz et différents débits, en faisant varier le déphasage entre la fréquence d'échantillonnage Fe et le signal acoustique reçu et en appliquant un facteur de gain variant entre 0,45 et 1,5, un réseau de premières courbes (111) représentant les valeurs maximums du critère de ressemblance G pour les périodes caractéristiques observées et un réseau de deuxièmes courbes (121) représentant les valeurs minimums du critère de ressemblance G pour les périodes parasites observées, en fonction de différentes valeurs possibles du terme de décalage z, et on choisit la valeur de seuil G s et celle du terme de décalage z en fonction de la marge de sécurité possible dans la zone intermédiaire entre le réseau de premières courbes (111) et le réseau de deuxièmes courbes (121).
  10. 10
    Procédé selon la revendication 4 ou 9, caractérisé en ce que la valeur de seuil G s est comprise entre 0,7 et 1,7 et la valeur du terme de décalage z est comprise entre 0,21 et 0,25 V.
  11. 11
    Procédé de mesure de la vitesse d'écoulement d'un fluide entre deux transducteurs disposés en des points de mesure espacés dans la direction d'un écoulement du fluide, selon lequel la valeur de la vitesse d'écoulement à mesurer est obtenue en combinant une mesure des temps de propagation respectifs de chacun des deux signaux acoustiques émis entre les deux points dans des sens opposés par les transducteurs, avec une mesure des déphasages acoustiques respectivement induits dans chaque signal acoustique par la propagation de chacun desdits signaux acoustiques dans l'écoulement, caractérisé en ce que la mesure des temps de propagation respectifs de chacun des deux signaux acoustiques émis entre les deux points de mesure est effectuée selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10.