WO1992008956A1 - Apparatus for measuring physical properties of fluids - Google Patents

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WO1992008956A1
WO1992008956A1 PCT/CH1991/000227 CH9100227W WO9208956A1 WO 1992008956 A1 WO1992008956 A1 WO 1992008956A1 CH 9100227 W CH9100227 W CH 9100227W WO 9208956 A1 WO9208956 A1 WO 9208956A1
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sensors
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Pierre Favre
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Cableries Et Trefileries De Cossonay S.A.
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    • G01P5/12Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor

Definitions

  • sensors for example: humidity sensors, temperature sensors, thermal effect sensors such as those used in anemometry.
  • the object of the present invention is consistent
  • the invention is considered mainly - but not exclusively - in the case of thermal anemometric sensors.
  • direct or indirect is based on the principle of a heat exchange between a heated element which is cooled
  • the invention is applicable without technological difficulties to the case of the omnidirectional thermal anemometric sensor.
  • the directional anemometric sensor it is more difficult.
  • it is more difficult.
  • Patent CH 638,618 (and in the corresponding patents of other countries, including in particular the US patent 4,279,147).
  • Fig. 1 is a perspective view of the sensor according to this example.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of the sensor according to FIG. 1, on a larger scale.
  • Fig. 3 is an electrical diagram of the device.
  • the sensor which is of the type shown in the
  • Fig. 5 of US Patent 4,794,795 is formed of a body hollow 10 made of insulating ceramic material on which are fixed two parallel semi-cylindrical detectors,
  • a protective layer 12 made of fused silica or aluminum oxide for example, covers the detectors.
  • the detectors are made of a metal whose electrical resistance and temperature coefficient are not altered under the effect of heating to 600-650 ° C.
  • Platinum is an example.
  • the example device according to the invention comprises one or more detectors according to FIG. 1 and 2 and its electrical diagram is shown in fig. 3.
  • This diagram derives directly from that according to fig. 3 of the cited patent CH 638.618, with however an important and new addition, namely means ensuring the automatic self-cleaning of the detectors 11a, 11b, to ensure the constancy of exact measurements by the automatic elimination of the deposits of polluting materials on the sensor.
  • the circuit according to fig. 3 provides speed and direction signals as a single compound output signal.
  • the pair of detectors 11a and 11b is connected to two of the four arms of a bridge.
  • Wheatstone formed of resistors 23 and 24 used to balance the bridge when the fluid around the sensor is at rest or at zero speed.
  • the excitation of the bridge in Figure 3 is provided by connections 25 and 26 and the balance of the bridge is measured between points 27 and 28 then amplified by a differential amplifier 28, which thus provides a signal 30 which is a measure of the degree of imbalance of the determining bridge The direction.
  • the signal 30 indicates the imbalance by taking a polarity either positive or negative, when one or the other of the detectors 11a and 11b of the pair is touched at higher speed by the current of the fluid. At the current sheltered detector the current speed
  • the differential amplification factor is determined by the resistance ratio
  • the typical amplification factor is 20 to 25 for a maximum current of, for example, 20 m / sec.
  • each resistance 36 and 37 can be modified during the design of the bridge circuit or a potentiometer or a variable resistance can be used for one or the other of these resistances.
  • the amplifier 38 is differential and has an amplification factor with a high output current which is connected in feedback to the bridge at point 39.
  • the input of the amplifier 38 is connected between the dots
  • the detectors 11a and 11b with the resistors 23 and 24 seem to form a unique resistance for the amplifier 38 which changes with each variation.
  • 11b are in fact resistors with a non-zero temperature coefficient, are subject to their own heating and, when the film is platinum, have a high positive temperature coefficient. This fact makes it possible to choose the values of the resistances 36 and 37. in such a way that the values of balance resistance of the bridge for condition of balance of the bridge are satisfied when the total series-parallel resistance of the bridge for the direction, interpreted as a resistance
  • the active side includes resistor 35 with the bridge for direction, formed of resistors 11a and 11b with resistors 23 and 24.
  • bridge reference controlled by feedback, includes resistors 36 and 37.
  • the feedback acts so as to automatically regulate the current through all of the combined bridges until the resistances of the detectors 11a and 11b reach the values balancing the bridge. A little tension
  • the resistor 37 may be a temperature-sensitive resistor placed so as to take the temperature of the ambient fluid. If the temperature coefficient
  • the resistance of damper 37 is chosen appropriately, the level of operation of the bridge can be
  • the output 30 is bipolar and indicates which detector 11a or 11b faces the direction of the current.
  • the facing detector will have a lower resistance than the current-protected detector, a detector which is less cooled and therefore has a higher resistance, while the total of their resistors put in series remains
  • the size of the outlet 30 is not linear with respect to the incident speed of the fluid and it
  • Amplifiers 29 and 38 can be operational amplifiers powered by positive and negative sources.
  • the 15-volt power supply makes it possible to obtain at least a signal amplitude of 10 volts at output 30- when two or more bridged circuits similar to those of FIG. 3, with a network of two or more sensors are used, correct connection of the
  • Amplifiers 29 and 38 can also be of the type using a single supply potential such as 15 or 20 volts. In this case the + input of amplifier 29 can be shifted in the positive direction, the adjustment to zero for zero speed
  • Lines 19 in dashed lines in FIG. 3 indicate functional reasons.
  • Each of the sensors 11a, 11b is associated with a probe 15a, 15b, controlled by a microprocessor 16
  • resistance 18 is short-circuited by the switch
  • the measurement of the establishment time (index response) of the current flowing in the sensor is a measure of the thermal response time and is therefore a measure of the degree of pollution of the sensitive element.
  • control of the switch 17 to trigger a self-cleaning phase by incineration could be ensured periodically by a timer adjusted as a function of the pollution of the medium. ambient, when the latter is substantially constant.
  • the timer would replace the probes 15a, 15b and the microprocessor 16.
  • control of the self-cleaning phases could be carried out simply by means of a switch 17 actuated by hand at prescribed intervals depending on the degree of pollution.
  • thermal detectors with direct or indirect heating and to other sensors such as, for example, temperature or humidity sensors.
  • Cleaning overheating can be achieved by indirect heating.
  • the frequency of the self-cleaning periods is defined by measuring the thermal time constant of the detectors, since the contamination of these detectors has the effect of increasing this constant.

Abstract

The apparatus is comprised of two sensors of the thermal type (11a, 11b) made of materials resisting without any alteration to a temperature of 650 °C. Probes (15a, 15b) are controlled by a microprocessor (16) to come periodically and momentarily in contact with said sensors in order to calculate (through microprocessor (16)) the thermal time constant of said sensors presenting a deposition layer of environmental pollutants. The microprocessor (16) compares the value of said time constant with an order value that commands the closure of a shunt switch (17) of a resistance (18) which, when short-circuited, determines a reinforced heating of the sensors to bring them to a temperature of incineration of organic materials originating from the pollution of the ambient medium and deposited on said sensors. Thus, the sensors are maintained in the cleanliness conditions of their surface, thereby providing for the accuracy of information supplied by said sensors outside cleaning periods.

Description

Appareil pour la mesure de propriétés physiques de fluides Apparatus for measuring physical properties of fluids
On connaît un grand nombre de capteurs (par exemple: capteurs d'humidité, capteurs de températures, capteurs à effet thermique tels que ceux utilisés en anémométrie). A large number of sensors are known (for example: humidity sensors, temperature sensors, thermal effect sensors such as those used in anemometry).
Toutefois, lorsque ces capteurs sont utilisés dans une  However, when these sensors are used in a
ambiance (l'atmosphère en général) chargée d'éléments  atmosphere (the atmosphere in general) loaded with elements
polluants (hydrocarbures et fumées par exemple) cette  pollutants (hydrocarbons and fumes for example) this
pollution provoque des dépôts de matières polluantes  pollution causes deposits of pollutants
à la surface des capteurs, ce qui a pour effet d'influencer défavorablement les mesures que l'on désire effectuer.  on the surface of the sensors, which has the effect of adversely influencing the measurements that one wishes to perform.
L'invention vise à fournir une solution permettant d'éliminer cet effet nuisible de la pollution ambiante  The invention aims to provide a solution for eliminating this harmful effect of ambient pollution
sur l'exactitude des mesures faites au moyen de capteurs appelés à être utilisés dans une ambiance polluée.  on the accuracy of the measurements made by means of sensors intended to be used in a polluted environment.
L'objet de la présente invention est conforme  The object of the present invention is consistent
à la revendication 1.  to claim 1.
Dans ce qui suit on considère l'invention principalement - mais non exclusivement - dans le cas de capteurs anémométriques thermiques.  In what follows, the invention is considered mainly - but not exclusively - in the case of thermal anemometric sensors.
Les performances des anémomètres thermiques décrits dans de nombreux brevets : US 4.206.638 (1980) - US  The performance of thermal anemometers described in numerous patents: US 4,206,638 (1980) - US
4.279.147 (1981) - US 4.793.182 (1988) - US 4.794.795  4,279,147 (1981) - US 4,793,182 (1988) - US 4,794,795
(1989) - US 4.936.144 (1990) - US 4.920.793 (1990) - et dans les ouvrages de référence tels que "Résistance  (1989) - US 4,936,144 (1990) - US 4,920,793 (1990) - and in reference works such as "Resistance
Température Transducers" de Virgil A. Sandbord, Colorado  Temperature Transducers "by Virgil A. Sandbord, Colorado
State University et "Kitzdraht-und Hitzfilmanemometrie" de Dr.-Ing. Herbert Strickert, sont plus ou moins altérés par la présence d'agents de contamination. Cela provient du fait que l'échange thermique est lié aux propriétés  State University and "Kitzdraht-und Hitzfilmanemometrie" by Dr.-Ing. Herbert Strickert, are more or less altered by the presence of contamination agents. This is due to the fact that the heat exchange is linked to the properties
physiques de la couche présente à l'interface capteur  physical properties of the layer present at the sensor interface
résistif et air.  resistive and air.
Ainsi, la conductivité thermique, la chaleur spécifique, l'épaisseur, la rugosité et d'autres propriétés, encore  So thermal conductivity, specific heat, thickness, roughness and other properties, again
modifient la loi d'échange thermique entre le capteur modify the heat exchange law between the sensor
et l'air. Le capteur anémométrique thermique à chauffage and the air. The thermal anemometric sensor with heating
direct ou indirect repose sur le principe d'un échange thermique entre un élément chauffé qui est refroidi direct or indirect is based on the principle of a heat exchange between a heated element which is cooled
par convexion forcée due au fluide en mouvement. by forced convection due to the moving fluid.
Dans le cas des anémomètres thermiques à chauffage direct, de loin les plus répandus, l'élimination des  By far the most common direct anemometers, the elimination of
agents de contamination déposés sur le capteur peut contamination agents deposited on the sensor can
se faire par la modification du chauffage du capteur by modifying the heating of the sensor
de telle manière à ce que la température du capteur in such a way that the temperature of the sensor
atteigne la température de 600°C. reaches the temperature of 600 ° C.
On peut sans grandes difficultés commander cette surchauffe par l'augmentation même du courant circulant dans le capteur, mais il est clair que le capteur doit être fait en matériaux supportant sans altération les  It is possible without great difficulty to control this overheating by the very increase of the current circulating in the sensor, but it is clear that the sensor must be made of materials supporting without alteration
températures de l'ordre de 600 à 650°C sans que les temperatures of the order of 600 to 650 ° C without the
performances, en particulier la stabilité de la résistance et du coefficient de température de celle-ci, ne soient altérées. performance, in particular the stability of the resistance and the temperature coefficient thereof, are not impaired.
L'invention est applicable sans difficultés technologiques au cas du capteur anémométrique thermique omnidirectionnel. Dans le cas du capteur anémométrique directionnel, c'est plus difficile. Toutefois et par exemple,  The invention is applicable without technological difficulties to the case of the omnidirectional thermal anemometric sensor. In the case of the directional anemometric sensor, it is more difficult. However, for example,
le capteur split-film décrit dans le brevet Djorup No the split-film sensor described in the Djorup No patent
4.794.795 US convient parfaitement à l'utilisation dans le cadre de la présente invention. 4,794,795 US is perfectly suitable for use in the context of the present invention.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention, dans le cas particulier non limitatif du capteur anémométrique directionnel à perte de chaleur décrit dans  The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of the device according to the invention, in the particular non-limiting case of the directional anemometric sensor with heat loss described in
le brevet CH 638.618 (et dans les brevets correspondants d'autres pays, dont notamment le brevet US 4.279.147).  Patent CH 638,618 (and in the corresponding patents of other countries, including in particular the US patent 4,279,147).
Fig. 1 est une vue en perspective du capteur selon cet exemple.  Fig. 1 is a perspective view of the sensor according to this example.
Fig. 2 est une vue en coupe transversale du capteur selon fig. 1, à plus grande échelle.  Fig. 2 is a cross-sectional view of the sensor according to FIG. 1, on a larger scale.
Fig. 3 est un schéma électrique de l'appareil. Fig. 3 is an electrical diagram of the device.
Le capteur, qui est du type représenté sur la The sensor, which is of the type shown in the
fig. 5 du brevet US 4.794.795, est formé d'un corps creux 10 en matière céramique isolante sur lequel sont fixés deux détecteurs semi-cylindriques parallèles, Fig. 5 of US Patent 4,794,795, is formed of a body hollow 10 made of insulating ceramic material on which are fixed two parallel semi-cylindrical detectors,
11a, 11b, qui sont des détecteurs thermiques résistifs. Une couche protectrice 12, en silice fondue ou en oxyde d'aluminium par exemple, recouvre les détecteurs.  11a, 11b, which are resistive thermal detectors. A protective layer 12, made of fused silica or aluminum oxide for example, covers the detectors.
Les détecteurs sont en un métal dont la résistance électrique et le coefficient de température ne soient pas altérés sous l'effet d'un chauffage à 600-650°C.  The detectors are made of a metal whose electrical resistance and temperature coefficient are not altered under the effect of heating to 600-650 ° C.
Le platine est un exemple.  Platinum is an example.
On voit en 13 et 14 des organes de support rigides du capteur.  13 and 14 show rigid support members of the sensor.
On trouvera tous autres renseignements techniques relatifs à un tel capteur dans le brevet précité CH  All other technical information relating to such a sensor can be found in the aforementioned patent CH
638.618, on ne les répétera donc pas ici.  638.618, so we will not repeat them here.
L'exemple d'appareil selon l'invention comprend un ou plusieurs détecteurs selon fig. 1 et 2 et son schéma électrique est indiqué sur la fig. 3. Ce schéma dérive directement de celui selon fig. 3 du brevet cité CH 638.618, avec toutefois une adjonction importante et nouvelle, à savoir des moyens assurant l'auto-nettoyage automatique des détecteurs 11a, 11b, pour assurer la constance de mesures exactes par l'élimination automatique des dépôts de matières polluantes sur le capteur.  The example device according to the invention comprises one or more detectors according to FIG. 1 and 2 and its electrical diagram is shown in fig. 3. This diagram derives directly from that according to fig. 3 of the cited patent CH 638.618, with however an important and new addition, namely means ensuring the automatic self-cleaning of the detectors 11a, 11b, to ensure the constancy of exact measurements by the automatic elimination of the deposits of polluting materials on the sensor.
On rappellera brièvement la partie du schéma selon fig. 3 qui est tirée du brevet suisse précité, afin de faciliter la compréhension de l'invention.  We will briefly recall the part of the diagram according to fig. 3 which is taken from the aforementioned Swiss patent, in order to facilitate understanding of the invention.
Le circuit selon fig. 3 fournit des signaux de vitesse et de direction sous forme d'un seul signal de sortie composé. La paire de détecteurs 11a et 11b est branchée dans deux des quatre bras d'un pont de  The circuit according to fig. 3 provides speed and direction signals as a single compound output signal. The pair of detectors 11a and 11b is connected to two of the four arms of a bridge.
Wheatstone, formé de résistances 23 et 24 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 différentiel 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 11a et 11b de la paire est touché à vitesse plus grande par le courant du fluide. Au détecteur abrité du courant la vitesse du courant Wheatstone, formed of resistors 23 and 24 used to balance the bridge when the fluid around the sensor is at rest or at zero speed. The excitation of the bridge in Figure 3 is provided by connections 25 and 26 and the balance of the bridge is measured between points 27 and 28 then amplified by a differential amplifier 28, which thus provides a signal 30 which is a measure of the degree of imbalance of the determining bridge The direction. The signal 30 indicates the imbalance by taking a polarity either positive or negative, when one or the other of the detectors 11a and 11b of the pair is touched at higher speed by the current of the fluid. At the current sheltered detector the current speed
paraîtra plus faible à cause de l'écran que représente le détecteur directement exposé au courant. La taille du signal de sortie différentiel résultant 30 est une mesure directe de la vitesse. Les résistances 31 et will appear weaker because of the screen represented by the detector directly exposed to current. The size of the resulting differential output signal 30 is a direct measure of speed. Resistors 31 and
33 sont les résistances d'entrée de l'amplificateur 33 are the amplifier input resistors
29 et les résistances 32 et 34 sont les résistances 29 and the resistors 32 and 34 are the resistors
de contre-réaction. Le facteur d'amplification différentielle est déterminé par le rapport des résistances feedback. The differential amplification factor is determined by the resistance ratio
de contre-réaction 32 et 34 par rapport aux résistances d'entrée respectivement 31 et 33. Le facteur d'amplification typique est de 20 à 25 pour un courant maximum de, par exemple, 20m/sec. Le pont formé des résistances 23 et feedback 32 and 34 with respect to the input resistors 31 and 33 respectively. The typical amplification factor is 20 to 25 for a maximum current of, for example, 20 m / sec. The bridge formed by resistors 23 and
24, avec la paire de détecteurs 11a et 11b peut être 24, with the pair of detectors 11a and 11b can be
considéré électriquement comme une seule résistance considered electrically as a single resistor
qui à son tour devient une branche d'un second pont which in turn becomes a branch of a second bridge
de Kheatstone formé par une résistance de puissance of Kheatstone formed by a power resistance
35 en série avec le premier pont de Wheatstone, déterminant la direction, et par les résistances 36 et 37 utilisées pour équilibrer le second pont à un point de fonctionnement défini par la valeur des résistances 36 et 37. Chaque résistance 36 et 37 peut être modifiée lors de la conception du circuit de pont ou un potentiomètre ou une résistance variable peut être utilisée pour l'une ou l'autre de ces résistances. 35 in series with the first Wheatstone bridge, determining the direction, and by the resistors 36 and 37 used to balance the second bridge at an operating point defined by the value of the resistors 36 and 37. Each resistance 36 and 37 can be modified during the design of the bridge circuit or a potentiometer or a variable resistance can be used for one or the other of these resistances.
Il est préférable de ne pas prendre des potentiomètres pour les deux résistances. Cela permet à l'opérateur de choisir le point de fonctionnement, le niveau de  It is preferable not to take potentiometers for the two resistances. This allows the operator to choose the operating point, the level of
puissance et la sensibilité de l'instrument.. L'amplificateur 38 est différentiel et possède un facteur d'amplification avec un courant de sortie élevé qui est branché en contre-réaction vers le pont au point 39. L'entrée de l'amplificateur 38 est branchée entre les points  power and sensitivity of the instrument. The amplifier 38 is differential and has an amplification factor with a high output current which is connected in feedback to the bridge at point 39. The input of the amplifier 38 is connected between the dots
26 et 40 du pont et il faut faire attention à la phase. pour s'assurer d'avoir une contre-réaction et non une réaction positive. 26 and 40 of the bridge and you have to pay attention to the phase. to make sure you get a feedback, not a positive one.
Les détecteurs 11a et 11b avec les résistances 23 et 24 paraissent former pour l'amplificateur 38 une résistance unique qui se modifie à chaque variation  The detectors 11a and 11b with the resistors 23 and 24 seem to form a unique resistance for the amplifier 38 which changes with each variation.
de ses parties constituantes. Les détecteurs 11a et  of its constituent parts. Detectors 11a and
11b sont en fait des résistances à coefficient de température non-nul, sont sujets à un échauffement propre et, quand le film est en platine, présentent un coefficient de température positif élevé. Ce fait permet de choisir les valeurs des résistances 36 et 37. de telle façon que les valeurs de résistance d'équilibrage du pont pour condition d'équilibrage du pont sont satisfaites lorsque la résistance totale série-parallèle du pont pour la direction, interprétée comme une résistance  11b are in fact resistors with a non-zero temperature coefficient, are subject to their own heating and, when the film is platinum, have a high positive temperature coefficient. This fact makes it possible to choose the values of the resistances 36 and 37. in such a way that the values of balance resistance of the bridge for condition of balance of the bridge are satisfied when the total series-parallel resistance of the bridge for the direction, interpreted as a resistance
unique équivalente, avec la résistance de puissance unique equivalent, with power resistance
35, les deux ensemble équilibrent les résistances 36 et 37 parce qu'on établit les mêmes rapports de résistances des deux côtés du pont. Le côté actif comporte la résistance 35 avec le pont pour la direction, formé des résistances 11a et 11b avec les résistances 23 et 24. Le côté de  35, the two together balance resistances 36 and 37 because the same resistance ratios are established on both sides of the bridge. The active side includes resistor 35 with the bridge for direction, formed of resistors 11a and 11b with resistors 23 and 24. The side of
référence du pont, contrôlé par contre-réaction, comporte les résistances 36 et 37. bridge reference, controlled by feedback, includes resistors 36 and 37.
Quand les détecteurs 11a et 11b sont froids ou  When detectors 11a and 11b are cold or
hors service, leur résistance est plus faible que durant le fonctionnement et en contrôlant leur valeur de fonctionnement par ajustement du rapport des résistances out of service, their resistance is lower than during operation and by controlling their operating value by adjusting the resistance ratio
de référence, les valeurs des résistances chauffées values, the values of the heated resistances
nécessaires pour équilibrer le pont peuvent être choisies, tout cela étant contrô.lé grâce à la contre-réaction necessary to balance the bridge can be chosen, all this being controlled by the feedback
à travers l'amplificateur 38 vers le pont au point 39. through amplifier 38 to the bridge at point 39.
La contre-réaction agit de façon à régler automatiquement le courant à travers l'ensemble des ponts combinés jusqu'à ce que les résistances des détecteurs 11a et 11b atteignent les valeurs équilibrant le pont. Une petite tension The feedback acts so as to automatically regulate the current through all of the combined bridges until the resistances of the detectors 11a and 11b reach the values balancing the bridge. A little tension
d'offset doit être présente à la sortie de l'amplificateur 38 quand le circuit est enclenché la première fois et que les détecteurs 11a et 11b sont à température ambiante, de façon que le premier courant de pont, qui s'établit à la suite de la tension d'offset, est suffisant pour offset must be present at the output of amplifier 38 when the circuit is switched on for the first time and detectors 11a and 11b are at room temperature, so that the first bridge current, which is established following the offset voltage, is sufficient to
qu'un petit signal d'erreur apparaisse entre les points a small error signal appears between the dots
26 et 40, permettant ainsi au circuit d'établir lui-même les conditions de fonctionnement. Le mode de fonctionnement indiqué ci-dessus a été décrit comme méthode à température constante (résistance constante) pour 26 and 40, thus allowing the circuit to establish the operating conditions itself. The above operating mode has been described as a constant temperature (constant resistance) method for
le fonctionnement d'un anémomètre à film chaud ou fil the operation of a hot film or wire anemometer
chaud. hot.
La résistance 37 peut être une résistance sensible à la température placée de façon à prendre la température du fluide ambiant. Si le coefficient de température  The resistor 37 may be a temperature-sensitive resistor placed so as to take the temperature of the ambient fluid. If the temperature coefficient
de la résistance du registre 37 est choisi convenablement, le niveau de fonctionnement du pont peut être the resistance of damper 37 is chosen appropriately, the level of operation of the bridge can be
réglé automatiquement de façon à suivre la température ambiante, les détecteurs 11a et 11b travaillant ainsi automatically adjusted so as to follow the ambient temperature, the detectors 11a and 11b thus working
avec une différence de température constante par rapport à la température ambiante. Ce mode de fonctionnement with a constant temperature difference from the ambient temperature. This operating mode
permet d'obtenir une sensibilité constante pour la vitesse du fluide, quelle que soit la température ambiante. provides constant sensitivity for fluid speed, regardless of ambient temperature.
La température superficielle des détecteurs 11a  The surface temperature of the detectors 11a
et 11b résultante sera de l'ordre de 125 à 135°C. and 11b resulting will be of the order of 125 to 135 ° C.
La sortie 30 est bipolaire et indique quel détecteur 11a eu 11b fait face à la direction du courant. Le détecteur faisant face aura par suite du refroidissement une résistance plus faible que le détecteur protégé du courant, détecteur moins refroidi et donc à résistance plus élevée, tandis que le total de leurs résistances mis en série reste  The output 30 is bipolar and indicates which detector 11a or 11b faces the direction of the current. As a result of the cooling, the facing detector will have a lower resistance than the current-protected detector, a detector which is less cooled and therefore has a higher resistance, while the total of their resistors put in series remains
constant. La grandeur de la sortie 30 n'est pas linéaire par rapport à la vitesse incidente du fluide et elle  constant. The size of the outlet 30 is not linear with respect to the incident speed of the fluid and it
indique la quantité de chaleur perdue dans le courant du fluide.  indicates the amount of heat lost in the fluid stream.
Les amplificateurs 29 et 38 peuvent être des amplificateurs opérationnels alimentés par des sources positives et négatives. L'alimentation à 15 volts permet d'obtenir au moins une amplitude de signal de 10 volts à la sortie 30- quand deux ou plusieurs circuits en pont semblables à ceux de la figure 3, avec un réseau de deux ou plusieurs capteurs sont utilisés, un branchement correct de la Amplifiers 29 and 38 can be operational amplifiers powered by positive and negative sources. The 15-volt power supply makes it possible to obtain at least a signal amplitude of 10 volts at output 30- when two or more bridged circuits similar to those of FIG. 3, with a network of two or more sensors are used, correct connection of the
masse et de l'alimentation est nécessaire pour éviter une interaction indésirable entre les capteurs et les erreurs qui en découlent. Les amplificateurs 29 et 38 peuvent être aussi du type utilisant un seul potentiel d'alimentation comme 15 ou 20 volts. Dans ce cas l'entrée + de l'amplificateur 29 peut être décalée dans la direction positive, l'ajustement à zéro pour la vitesse nulle  mass and power is required to avoid unwanted interaction between the sensors and the resulting errors. Amplifiers 29 and 38 can also be of the type using a single supply potential such as 15 or 20 volts. In this case the + input of amplifier 29 can be shifted in the positive direction, the adjustment to zero for zero speed
étant décalé du même coup à une valeur déterminée positive à la sortie 30.  being shifted at the same time to a positive determined value at output 30.
On trouve dans le brevet suisse cité et dans son équivalent des Etats-Unis, des exemples de valeurs numériques des résistances indiquées sur la fig. 3.  The cited Swiss patent and its equivalent from the United States contain examples of numerical values of the resistances indicated in FIG. 3.
Le schéma de l'appareil selon l'exemple de la  The diagram of the device according to the example of the
présente invention se distingue de la fig. 3 du brevet present invention differs from FIG. 3 of patent
CH 638.618 par ce qui suit. CH 638.618 with the following.
Les lignes 19 en traits mixtes de la fig. 3 indiquent des 11aisons fonctionnelles.  Lines 19 in dashed lines in FIG. 3 indicate functional reasons.
A chacun des capteurs 11a, 11b, est associée une sonde 15a, 15b, commandée par un microprocesseur 16  Each of the sensors 11a, 11b is associated with a probe 15a, 15b, controlled by a microprocessor 16
pour venir s'appliquer sur ces sondes en vue de déterminer , à l ' aide du microprocesseur 16 , la constante de temps to be applied to these probes in order to determine, using the microprocessor 16, the time constant
thermique de chacune de ces sondes et pour déclencher of each of these probes and to trigger
une opération d'auto-nettoyage par incinération de ces capteurs, si cette constante de temps est égale ou supérieure à une valeur de consigne. Ce déclenchement est commandé par le microprocesseur, qui provoque la fermeture d'un interrupteur 17 qui shunte alors une résistance 18 qui est en série avec la résistance 37. Lorsque les résistances 18 et 37 sont toutes deux en circuit, elles assurent a self-cleaning operation by incineration of these sensors, if this time constant is equal to or greater than a set value. This triggering is controlled by the microprocessor, which causes the closure of a switch 17 which then shunts a resistor 18 which is in series with the resistor 37. When the resistors 18 and 37 are both in circuit, they ensure
que c'est le courant normal de chauffage des capteurs that this is the normal heating current of the sensors
11a, 11b qui parvient à ceux-ci, tandis que lorsque 11a, 11b which reaches these, while when
la résistance 18 est court-circuitée par l'interrupteur resistance 18 is short-circuited by the switch
17 le courant reçu par ces capteurs est beaucoup plus 17 the current received by these sensors is much more
intense et amène ces capteurs à une température d'environ 600°C pendant quelques instants, ce qui assure l'autonettoyage par incinération des dépôts de pollution sur ces capteurs et, par conséquent remet ceux-ci en état de fournir des indications exactes relatives à la vitesse de l'air qu'il s'agit de mesurer avec l'appareil. intense and brings these sensors to a temperature of approximately 600 ° C for a few moments, which ensures self-cleaning by incineration of the pollution deposits on these sensors and, consequently, restores them provide exact indications of the air speed to be measured with the device.
La mesure du temps d'établissement (réponse indicielle) du courant circulant dans le capteur, est une mesure du temps de réponse thermique et est par conséquent une mesure du degré de pollution de l'élément sensible.  The measurement of the establishment time (index response) of the current flowing in the sensor is a measure of the thermal response time and is therefore a measure of the degree of pollution of the sensitive element.
Dans une variante de l'exemple d'appareil qui vient d'être décrit, la commande de l'interrupteur 17 pour déclencher une phase d'auto-nettoyage par incinération pourrait être assurée périodiquement par un timer réglé en fonction de la pollution du milieu ambiant, lorsque celle-ci est sensiblement constante. Ainsi le timer remplacerait les sondes 15a, 15b et le microprocesseur 16.  In a variant of the example of the apparatus which has just been described, the control of the switch 17 to trigger a self-cleaning phase by incineration could be ensured periodically by a timer adjusted as a function of the pollution of the medium. ambient, when the latter is substantially constant. Thus the timer would replace the probes 15a, 15b and the microprocessor 16.
Dans une autre variante, correspondant aux cas de pollution constante et légère du milieu ambiant, la commande des phases d'auto-nettoyage pourrait être réalisée simplement au moyen d'un interrupteur 17 actionné à la main à des intervalles prescrits en fonction du degré de pollution.  In another variant, corresponding to the cases of constant and slight pollution of the ambient environment, the control of the self-cleaning phases could be carried out simply by means of a switch 17 actuated by hand at prescribed intervals depending on the degree of pollution.
Bien que l'exemple décrit correspond au cas d'un type de capteurs thermiques, l'invention n'est pas limitée à cet exemple. L'invention s'étend à tous les types ce détecteurs thermiques, à chauffage direct ou indirect et à d'autres capteurs tels que, par exemple, des capteurs de température ou d'humidité.  Although the example described corresponds to the case of one type of thermal sensor, the invention is not limited to this example. The invention extends to all types of thermal detectors, with direct or indirect heating and to other sensors such as, for example, temperature or humidity sensors.
La surchauffe de nettoyage peut être réalisée par chauffage indirect.  Cleaning overheating can be achieved by indirect heating.
Dans le cas décrit du chauffage direct, on prévoit de shunter préalablement à l'enclenchement du courant de nettoyage, les composants électriques qui pourraient être altérés par ce courant de nettoyage.  In the described case of direct heating, it is planned to shunt before switching on the cleaning current, the electrical components which could be altered by this cleaning current.
On comprend de la description de la fig. 3 que la fréquence des périodes d* auto-nettoyage est définie par la mesure de la constante dé temps thermique des détecteurs, car la contamination de ceux-ci a pour effet d'accroître cette constante.  We understand from the description of FIG. 3 that the frequency of the self-cleaning periods is defined by measuring the thermal time constant of the detectors, since the contamination of these detectors has the effect of increasing this constant.

Claims

Revendications claims
1. Appareil pour la mesure de propriétés physiques de fluides, comprenant au moins un capteur (fig. 2) 1. Apparatus for measuring the physical properties of fluids, comprising at least one sensor (fig. 2)
en matériaux supportant sans altération une température de 650°C, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (15a, 15b, 16-19) d'auto-nettoyage par incinération  of materials withstanding a temperature of 650 ° C without alteration, characterized in that it comprises a device (15a, 15b, 16-19) for self-cleaning by incineration
des produits de la pollution du fluide ambiant déposés sur le ou les capteurs et modifiant les propriétés physiques de l'interface capteur résistif/fluide dans lequel se trouve l'appareil,  products of pollution of the ambient fluid deposited on the sensor (s) and modifying the physical properties of the resistive sensor / fluid interface in which the device is located,
et en ce que ce dispositif d'auto-nettoyage comprend un moyen de chauffage (15a, 15b) du ou des capteurs  and in that this self-cleaning device comprises a heating means (15a, 15b) of the sensor (s)
(11a, 11b) pour les porter momentanément à une température assurant l'incinération rapide desdits produits de la pollution déposés sur eux et des moyens de commande  (11a, 11b) to temporarily bring them to a temperature ensuring rapid incineration of said pollution products deposited on them and control means
électrique (16, 17, 18, 19) dudit moyen de chauffage  electric (16, 17, 18, 19) of said heating means
(15a, 15b) en fonction de l'état de pollution de la  (15a, 15b) depending on the state of pollution of the
surface du ou des capteurs.  surface of the sensor (s).
2. Appareil selon la revendication 1 et dans lequel le ou les capteurs (11a, 11b) sont du type thermique, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande électrique dudit moyen de chauffage pour le nettoyage comprennent une résistance électrique additionnelle (18) disposée en série avec un organe (15a, 15b) de chauffage électrique du capteur, destiné à assurer le chauffage de ce capteur à sa température de mesure des propriétés physiques  2. Apparatus according to claim 1 and wherein the sensor (s) (11a, 11b) are of the thermal type, characterized in that said electrical control means of said heating means for cleaning comprise an additional electrical resistance (18) arranged in series with a member (15a, 15b) for electric heating of the sensor, intended to heat the sensor to its temperature for measuring physical properties
du fluide ambiant, et comprennent en outre un commutateur (17) pour shunter cette résistance additionnelle (18) pendant les phases ce nettoyage par incinération, pour produire alors le chauffage additionnel du capteur nécessaire pour ce nettoyage par incinération. ambient fluid, and further comprise a switch (17) for shunting this additional resistance (18) during the phases of this cleaning by incineration, to then produce the additional heating of the sensor necessary for this cleaning by incineration.
3. Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commande électrique dudit moyen de chauffage pour le nettoyage comprennent un  3. Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the electrical control means of said heating means for cleaning comprises a
timer réglable pour actionner périodiquement ledit commutateur (17) shuntant ladite résistance additionnelle adjustable timer for periodically actuating said switch (17) bypassing said additional resistance
(18), avec une périodicité réglée selon l'état de pollution du fluide ambiant, pour assurer automatiquement l'autonettoyage en temps utile. (18), with a frequency adjusted according to the state of pollution ambient fluid, to automatically ensure self-cleaning in good time.
4. Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande électrique comprennent une sonde (15a, 15b) prévue pour venir s'appliquer périodiquement et automatiquement sur le capteur résistif (11a, 11b) et pour coopérer simultanément avec un circuit (16-19) agencé pour mesurer la constante de temps thermique de ce capteur (11a, 11b) revêtu d'une couche de produits de pollution déposés sur lui, et pour commander la mise en fonction du nettoyage par incinération de cette couche, lorsque la valeur mesurée de cette constante de temps atteint ou dépasse une valeur de consigne fixée d'avance.  4. Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that said electrical control means comprise a probe (15a, 15b) intended to be applied periodically and automatically on the resistive sensor (11a, 11b) and to cooperate simultaneously with a circuit (16-19) arranged to measure the thermal time constant of this sensor (11a, 11b) coated with a layer of pollution products deposited on it, and to control the activation of cleaning by incineration of this layer , when the measured value of this time constant reaches or exceeds a predetermined setpoint.
5. Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commande électrique dudit moyen de chauffage additionnel, comprennent une commande manuelle dudit commutateur (17) pour shunter cette résistance additionnelle (18).  5. Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the electrical control means of said additional heating means, include manual control of said switch (17) for shunting this additional resistance (18).
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