Automatisation d'un dispositif de mesures de vitesses ultrasonores sous pression

Automation of an ultrasonic velocity measurement system for high pressures

• Auteur / Autrice : Zhi Sheng Ding
• Direction : Pierre Xans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ultrasons

Résumé

La connaissance de la vitesse de propagation d'ondes ultrasonores dans un fluide, pour différentes températures et pressions, permet de prévoir indirectement certaines propriétés thermodynamiques et d'écoulement de ce fluide. L'objet de ce travail est de mettre au point un dispositif permettant d'effectuer ces mesures de vitesse de façon automatique affranchissant ainsi l'opérateur de manipulations longues et répétitives. Après une étude bibliographique des diverses méthodes proposées pour mesurer la vitesse d'ondes ultrasonores, il est effectué une étude critique vis à vis de la possibilité d'automatisation, ce qui a permis de retenir une méthode automatisable. Pour y arriver il a été nécessaire de travailler sur trois axes essentiels : le contrôle de la température, le contrôle de la pression et la mesure du temps de parcours des ondes à travers l'échantillon. Le point délicat de la mesure automatique est la détermination de ce temps de parcours. Pour ce faire il a été utilisé un transducteur émetteur pour générer et envoyer les ondes ultrasonores et un transducteur récepteur pour recevoir les signaux. Le temps de parcours est déterminé par la différence entre l'instant correspondant au maximum d'amplitude du signal de départ et celui du signal réponse. La difficulté résidant dans la détection de ces points maximum et dans l'assurance d'être cale sur le bon signal et non sur un signal parasite. Elle est résolue pour une méthode d'apprentissage du signal et un suivi de celui-ci au cours d'une exploration isotherme ou isobare, à condition qu'il ne se déforme pas de façon importante ce qui peut être assuré si les variations de T et P se font de façon progressive. Des résultats expérimentaux obtenus par cette méthode automatisée sont ensuite comparés avec des mesures effectuées de façon manuelle sur les mêmes fluides dans des conditions identiques. Les déviations moyennes entre les deux méthodes de mesure sont inférieures à 0,19% ce qui valide entièrement la méthode automatisée proposée.