Mesure du niveau d'un liquide par ondes elastiques guidees. Jaugeur a absorption

Measurement of a liquid level by using guided acoustic waves. Gauge using absorption

• Auteur / Autrice : Laurent Levin
• Direction : Daniel Royer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes élastiques

Capteurs (technologie)

Résumé

L'objectif de cette these est l'etude et la realisation d'un capteur pouvant mesurer un niveau de liquide sur plusieurs dizaines de metres avec une precision de l'ordre du millimetre. Son principe repose sur le fait que des ondes guidees dans un cylindre peuvent, sous certaines conditions (vitesse de groupe minimale), rayonner de facon importante dans un liquide entourant le cylindre. Ce rayonnement se traduit alors par une absorption de l'energie acoustique emise, laquelle absorption est mesurable d'apres l'amplitude d'echo de bout du cylindre que l'on detecte et permet d'evaluer l'immersion du cylindre. Le capteur se compose du palpeur (cylindre creux de terminaison conique) suspendu au bout d'un fil magnetostrictif de plusieurs dizaines de metres enroule sur un tambour asservi electroniquement. Un train d'ondes est emis a un instant donne dans le fil et se propage jusqu'a la jonction entre le fil et le palpeur ou une partie du train d'ondes est reflechie pour donner lieu a un premier echo, l'autre est transmise dans le tube et se reflechit a son tour au bout du tube pour donner un deuxieme echo. La mesure du niveau est alors deduite d'apres le retard du premier echo qui donne la longueur de fil deroule, le palpeur etant asservi pour rester immerge sur une distance de quelques millimetres laquelle est evaluee d'apres l'amplitude du deuxieme echo. Le memoire comporte quatre chapitres. Le premier chapitre decrit le mode de fonctionnement du capteur. Le deuxieme presente les differents modes de propagation dans les guides cylindriques et les calculs de vitesse de groupe d'un train d'ondes pour les premiers modes. Les deplacements et l'attenuation sont calcules ensuite pour une onde acoustique se propageant selon le mode longitudinal dans un tube immerge. Le troisieme chapitre traite de l'optimisation d'un systeme de transducteurs magnetostrictifs pour l'emission et la reception d'ondes acoustiques dans un fil. Le dernier chapitre decrit les experiences menees pour valider les resultats theoriques et presente les caracteristiques du capteur realise