FR3028034A1 - Systeme et procede de mesure du volume d'un liquide incline dans un reservoir - Google Patents

Abstract

Dispositif réservoir pour la mesure du volume d'au moins un premier liquide comprenant un réservoir destiné à contenir ledit au moins un premier liquide, ledit dispositif réservoir étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un câble disposé sur la paroi interne du réservoir et présentant au moins une extrémité accessible à l'extérieur du réservoir, ledit au moins un câble étant adapté à recevoir un signal électrique injecté à ladite extrémité, ledit signal subissant une réflexion au point d'interface entre ledit premier liquide et l'air, ledit au moins un câble étant disposé de manière à ce que, dans au moins une configuration d'inclinaison du liquide dans le réservoir, le plan formé par l'interface entre ledit premier liquide et l'air dans le réservoir présente au moins trois points d'intersection avec ledit au moins un câble, la localisation des réflexions dudit signal dans ledit au moins un câble auxdits points d'intersection permettant de déterminer une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir.

Description

Système et procédé de mesure du volume d'un liquide incliné dans un réservoir L'invention concerne le domaine des systèmes de mesure du volume 5 d'un liquide dans un réservoir et plus particulièrement la mesure du volume lorsque le liquide subit une inclinaison dans ce réservoir. L'invention concerne également le domaine de la réflectométrie, principe physique qui consiste à injecter un signal de test dans un câble électrique puis à mesurer ses réflexions sur les discontinuités d'impédance 10 du câble afin de localiser des défauts du câble ou des changements dans la nature du milieu dans lequel le câble est immergé. L'invention s'applique à tous les domaines qui nécessitent une mesure précise du volume d'un liquide contenu dans un réservoir même lorsque le liquide est incliné. Par exemple, l'invention s'applique notamment à la 15 mesure du volume de liquide dans un réservoir à carburant pour un véhicule tel un bateau, une voiture, un aéronef ou encore une fusée. D'autres applications possibles incluent la mesure du volume d'un liquide dans une centrifugeuse ou la mesure, en présence de houle, du volume de la cargaison d'un méthanier ou d'un pétrolier. Suivre la baisse du volume en 20 permanence et de façon indépendante de la houle peut permettre de détecter préventivement des anomalies. L'invention s'applique non seulement à des réservoirs inclinés mais aussi à des réservoirs soumis à des accélérations constantes ou variables. 25 Le problème technique visé par l'invention consiste à pouvoir mesurer le volume d'un liquide dans un réservoir même lorsque le réservoir, ou le liquide contenu dans le réservoir, est incliné. Les méthodes permettant de déterminer le volume ou le niveau d'un 30 liquide dans un réservoir sont plurales. On peut citer sans être exhaustif les solutions connues suivantes.

Une première méthode connue est la méthode par capteur capacitif qui consiste à introduire un cylindre métallique plongé au centre du réservoir. Ce cylindre forme la première armature d'un condensateur. Ce cylindre est en général recouvert d'une mince couche d'isolant. Le réservoir, également métallique, constitue la seconde armature du condensateur. Le condensateur (cylindre + réservoir) présente alors une capacité C qui dépend du niveau de liquide dans le réservoir. Cette méthode présente une mesure fiable du niveau d'un liquide mais ne fonctionne qu'en présence d'un réservoir métallique.

Une version plus évoluée de capteurs capacitifs permet de mesurer en continu des niveaux de liquides et de solides en vrac, et cela sans contact direct. La hauteur maximale mesurable pour un capteur standard est de 10 cm et peut être étendue par la concaténation en série de plusieurs éléments. On connait également les méthodes basées sur la mesure de niveau 15 par ultrason. Ce type de méthode utilise la propagation d'une onde acoustique dans le liquide, principe du sonar pour la détection et la localisation d'objets sous-marin. Une autre méthode connue concerne la méthode de mesure par radar guidé. Une impulsion électromagnétique à faible énergie est générée dans 20 l'électronique du capteur, couplée dans la sonde. Lorsque cette impulsion atteint le liquide sur la surface à mesurer, une partie de l'impulsion y est réfléchie et court le long de la sonde pour retourner à l'électronique qui calcule alors le niveau de remplissage à partir du temps écoulé entre l'envoi de l'impulsion et sa réception. 25 Le principe de l'utilisation de techniques de réflectométrie temporelle pour évaluer le niveau d'un liquide dans un réservoir est également connu. On peut citer par exemple les documents « Microwave TDR for real-time control of intravenous drip infusions, Andrea Cataldo et.al, IEEE Transactions on instrumentation and measurement, vol 61, N°7, Jdy 2012 » et 30 « Experimental characterization and performance evaluation of flexible twowire probes for TDR monitoring of liquid level, Andrea Cataldo et.a., IEEE Transactions on instrumentation and measurement, March 2014 » qui décrivent l'utilisation d'une sonde sous la forme d'un câble électrique immergé dans le liquide et dans lequel un signal de réflectométrie est injecté et dont l'écho est mesuré pour détecter la transition entre l'air et l'eau au niveau du câble. Les méthodes envisagées dans ces documents ne permettent cependant pas de mesurer le volume d'un réservoir de forme complexe lorsque le réservoir ou le liquide est incliné. L'invention propose un système et un procédé de mesure du volume 10 d'un liquide qui fonctionne même lorsque le liquide est incliné dans le réservoir, ce que ne permettent pas les méthodes de l'art antérieur. L'invention permet de s'adapter à différentes formes de réservoir et également à différents niveaux de précision de l'électronique et des capteurs utilisés par le système de réflectométrie. 15 L'invention est basée sur un positionnement astucieux de capteurs par réflectométrie à l'intérieur du réservoir, sur l'exploitation d'un ou plusieurs réflectogrammes mesurés et sur des calculs géométriques. L'invention permet également de mesurer les volumes de plusieurs liquides non miscibles contenus dans un même réservoir. 20 L'invention a ainsi pour objet un dispositif réservoir pour la mesure du volume d'au moins un premier liquide comprenant un réservoir destiné à contenir ledit au moins un premier liquide, ledit dispositif réservoir étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un câble disposé sur la paroi 25 interne du réservoir et présentant au moins une extrémité accessible à l'extérieur du réservoir, ledit au moins un câble étant adapté à recevoir un signal électrique injecté à ladite extrémité, ledit signal subissant une réflexion au point d'interface entre ledit premier liquide et l'air, ledit au moins un câble étant disposé de manière à ce que, dans au moins une configuration 30 d'inclinaison du liquide dans le réservoir, le plan formé par l'interface entre ledit premier liquide et l'air dans le réservoir présente au moins trois points d'intersection avec ledit au moins un câble, la localisation des réflexions dudit signal dans ledit au moins un câble auxdits points d'intersection permettant de déterminer une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un câble est 5 disposé sur la paroi interne du réservoir le long d'au moins une arête du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit réservoir est de forme sensiblement parallélépipédique et ledit au moins un câble est disposé sur la paroi interne du réservoir le long de toutes les arêtes du réservoir. 10 Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif réservoir comprend un seul câble disposé sur la paroi interne du réservoir de manière à couvrir toutes les arêtes du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif réservoir comprend deux câbles disposés sur la paroi interne du réservoir, chacun des 15 deux câbles étant disposé le long de la moitié des arêtes du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif réservoir comprend quatre câbles disposés sur la paroi interne du réservoir, chacun des quatre câbles étant disposé le long de trois arêtes d'une même face du réservoir. 20 Selon un aspect particulier de l'invention, ledit réservoir est de forme sensiblement cylindrique et ledit au moins un câble est disposé sur la paroi interne du réservoir le long de toutes les arêtes du réservoir et sur au moins une partie de la paroi latérale interne du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif réservoir 25 comprend quatre câbles, - Chacun desdits câbles comprenant une première et une deuxième sections disposées le long d'une génératrice du réservoir, - un premier câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le 30 long du périmètre d'une première base du réservoir, - un deuxième câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le long du périmètre d'une seconde base du réservoir, - un troisième câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le long de la circonférence d'une section du réservoir par un plan perpendiculaire à son axe et située à une distance prédéterminée d'une première base du réservoir, - un quatrième câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le long de la circonférence d'une section du réservoir par un plan perpendiculaire à son axe et située à une distance prédéterminée d'une seconde base du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif réservoir comprend un unique câble comprenant une première section disposée le long du périmètre d'une première base du réservoir, une deuxième section disposée le long de la paroi latérale interne du réservoir selon un agencement en spirale et une troisième section disposée le long du périmètre d'une seconde base du réservoir.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif réservoir comprend une pluralité de câbles, chacun desdits câbles comprenant une première section disposée le long d'une partie du périmètre d'une première base du réservoir, une deuxième section disposée le long de la paroi latérale interne du réservoir et une troisième section disposée le long d'une partie du périmètre d'une seconde base du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un câble est conformé en spirale de manière à augmenter artificiellement sa longueur. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit au moins un câble est un câble électrique isolé et homogène.

Selon un aspect particulier de l'invention, ledit câble électrique isolé et homogène est formé par deux conducteurs parallèles ou torsadés entourés d'un isolant ou par un seul conducteur disposé le long d'un plan de masse. L'invention a également pour objet un système de mesure du volume d'au moins un premier liquide comprenant un dispositif réservoir selon l'invention dans lequel est contenu ledit au moins un premier liquide, un moyen d'injection d'au moins un signal électrique à au moins une extrémité d'au moins un câble dudit dispositif réservoir, un moyen de mesure d'au moins un signal réfléchi dans ledit au moins un câble, un moyen d'analyse dudit au moins un signal réfléchi pour identifier au moins une réflexion du signal en au moins un point dudit au moins un câble correspondant à une interface entre ledit premier liquide et l'air de sorte à localiser au moins trois points d'intersection entre ledit au moins un câble et le plan formé par l'interface entre ledit premier liquide et l'air dans le réservoir et un moyen de calcul pour déterminer une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir à partir desdits au moins trois points d'intersection et des dimensions du réservoir. Selon un aspect particulier du système de mesure selon l'invention, ledit signal électrique est une impulsion temporelle. L'invention a également pour objet un procédé de mesure du volume 20 d'au moins un premier liquide contenu dans un dispositif réservoir selon l'invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - Injecter au moins un signal électrique à au moins une extrémité d'au moins un câble dudit réservoir, - Mesurer au moins un signal réfléchi dans ledit au moins un câble, 25 - Analyser ledit au moins un signal réfléchi pour identifier au moins une réflexion du signal en au moins un point dudit au moins un câble correspondant à une interface entre ledit premier liquide et l'air de sorte à localiser au moins trois points d'intersection entre ledit au moins un câble et le plan formé par l'interface entre ledit 30 premier liquide et l'air dans le réservoir, - Déterminer par calcul une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir à partir de la localisation desdits au moins trois points d'intersection et des dimensions du réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit procédé de mesure 5 comprend les étapes suivantes : - Déterminer, à partir de la localisation desdits au moins trois points d'intersection et de la longueur dudit au moins un câble, la longueur des sections du câble immergées dans ledit au moins un premier liquide ou la longueur des sections du câble émergées, 10 - Déterminer par calcul géométrique, à partir de la longueur des sections immergées ou émergées dudit au moins un câble, des dimensions du réservoir et de la vitesse de propagation du signal dans le câble immergé ou de la vitesse de propagation du signal dans le câble émergé, une mesure du volume dudit premier liquide 15 dans le réservoir. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit procédé de mesure comprend en outre la mesure du volume d'au moins un deuxième liquide non miscible avec le premier liquide, ledit procédé comprenant en outre les étapes suivantes : 20 - Analyser ledit au moins un signal réfléchi pour identifier au moins une réflexion du signal en au moins un point dudit au moins un câble correspondant à une interface entre ledit au moins un premier liquide et ledit deuxième liquide de sorte à localiser au moins trois points d'intersection entre ledit au moins un câble et le 25 plan formé par l'interface entre ledit au moins un premier liquide et ledit deuxième liquide dans le réservoir, - Déterminer par calcul une mesure du volume dudit deuxième liquide dans le réservoir à partir de la localisation desdits au moins trois points d'intersection, des dimensions du réservoir et de la 30 mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés qui représentent : - La figure 1, un schéma d'un réservoir incluant un capteur de niveau par réfléctométrie illustrant le principe à la base de l'invention, - Les figures 2a et 2b, deux schémas illustrant le principe connu de la réflectométrie temporelle, - Les figures 3a, 3b et 3c, trois schémas illustrant l'application de la réflectométrie temporelle pour la mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir, - La figure 4, un schéma illustrant l'application de la réflectométrie temporelle pour la mesure de l'inclinaison d'un liquide dans un réservoir, - Les figures 5a et 5b, deux variantes d'un premier mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique, - Les figures 6a et 6b, deux schémas illustrant un deuxième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique intégrant quatre capteurs par réflectométrie et le principe de mesure du volume d'un liquide dans un tel réservoir lorsque les quatre arêtes d'une même face sont immergées, - Les figures 7a et 7b, deux schémas illustrant le deuxième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique et le principe de mesure du volume d'un liquide dans un tel réservoir lorsque le réservoir est quasi plein avec deux coins hauts immergés, - Les figures 8a et 8b, deux schémas illustrant le deuxième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique et le principe de mesure du volume d'un liquide dans un tel réservoir lorsque le réservoir est quasi plein avec un seul coin non immergé, - Les figures 9a et 9b, deux schémas illustrant le deuxième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique et le principe de mesure du volume d'un liquide dans un tel réservoir lorsque le réservoir est quasi vide avec deux coins bas non immergés, - Les figures 10a et 10b, deux schémas illustrant le deuxième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique et le principe de mesure du volume d'un liquide dans un tel réservoir lorsque le réservoir est quasi vide avec un seul coin immergé, - La figure 11, un schéma illustrant un troisième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique intégrant deux capteurs par réflectométrie, - La figure 12, un schéma illustrant un quatrième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir parallélépipédique intégrant un unique capteur par réflectométrie, - La figure 13, un schéma illustrant un cinquième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir cylindrique intégrant quatre capteurs par réflectométrie, - La figure 14, un schéma illustrant un sixième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir cylindrique intégrant un unique capteur par réflectométrie, - La figure 15, un schéma illustrant un septième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir cylindrique intégrant quatre capteurs par réflectométrie, - La figure 16, un schéma illustrant une variante de réalisation de l'invention applicable dans tous les modes de réalisation, - Les figures 17a et 17b, un schéma illustrant une variante d'application de l'invention à des réservoirs contenant au moins deux liquides non miscibles, - La figure 18, un synoptique d'un dispositif de réflectométrie destiné à être connecté à un ou plusieurs câbles du système selon l'invention, - La figure 19, un organigramme illustrant les étapes de mise en oeuvre du procédé de mesure du volume d'un liquide dans un réservoir selon l'invention.

La figure 1 schématise un exemple d'un réservoir RE comprenant un capteur par réflectométrie CA pour illustrer le principe à la base de l'invention. Le réservoir RE comprend un câble CA isolé et homogène, par 5 exemple deux conducteurs parallèles ou torsadés entourés d'un isolant ou un seul conducteur le long d'un plan de masse. Le câble CA est positionné sur toute la longueur de la paroi interne du réservoir. Le réservoir RE est rempli d'un liquide LI d'une hauteur HL. Une extrémité D du câble est connectée à un système de réflectométrie (non 10 représenté) et l'autre extrémité T du câble est chargée par un circuit ouvert. Une certaine longueur de câble dépasse à l'entrée et à la sortie du réservoir afin de supprimer le problème de zone aveugle lié au principe de mesure par réflectométrie. Le principe de détection de l'interface air-liquide dans le réservoir repose sur la propagation des signaux électriques dans les câbles 15 ou les milieux inhomogènes. Une partie du câble CA est non immergée dans le liquide LI, il s'agit des tronçons de longueur L1 et L3. Une partie du câble peut se trouver immergée dans le liquide suivant que le réservoir est rempli ou pas, il s'agit du tronçon de longueur L2. Le signal injecté dans le câble est un signal 20 usuellement utilisé en réflectométrie temporelle, par exemple une impulsion étroite dont la largeur temporelle est petite devant la durée de propagation d'un signal entre les deux extrémités D,T du câble. Le principe de la réflectométrie permet d'observer toutes les discontinuités d'impédance dans un câble électrique inhomogène. L'inhomogénéité est apportée par la 25 présence de liquide autour du câble. La transition entre la partie émergée du câble et la partie immergée peut être détectée via ce principe. On rappelle à présent, pour la bonne compréhension de l'invention, un certain nombre de notions préalables concernant les lignes de transmission 30 et le principe connu de réflectométrie temporelle.

Un câble est une ligne de transmission composée de deux conducteurs séparés par un diélectrique (isolant). On définit alors un paramètre important dans les lignes de transmission qui est l'impédance caractéristique Zc. Cette impédance caractéristique dépend de la géométrie 5 du câble et des propriétés du diélectrique. Pour des lignes de transmission homogènes, cette impédance caractéristique est constante sur toute la longueur de la ligne. Cette impédance caractéristique est normalisée suivant le domaine d'application, par exemple dans le domaine des applications vidéo, l'impédance caractéristique a usuellement une valeur égale à Zc = 75 10 ohms, dans le domaine des applications micro-onde sa valeur est prise égale à Zc = 50 ohms tandis que dans le domaine des réseaux de communication, sa valeur est prise égale à Zc = 120 ohms. La figure 2a représente une ligne de transmission de longueur L, d'impédance Zc = 50 ohms, excitée à une extrémité par un système de 15 réflectométrie dans le domaine temporel d'impédance interne Zg et dont l'autre extrémité est connectée à une charge en bout de ligne d'impédance ZL. La vitesse de propagation d'une onde dans la ligne de transmission est notée Vg. Si on applique un signal incident sous la forme d'une impulsion en 20 tension à une extrémité de la ligne, il va se propager dans la ligne de transmission à une vitesse Vg et se réfléchir, sous la forme d'un signal réfléchi, à l'autre extrémité de la ligne pour se retro-propager à la même vitesse vers le plan d'injection. On observera alors au niveau du plan d'injection, une impulsion à t = 0 et une autre impulsion de même signe à 25 t = -2L, avec TL =L la durée de propagation dans la ligne de transmission Vg Vg de longueur L. L'amplitude et la polarité de l'impulsion réfléchie dépendent de la charge ZL en bout de ligne. Le coefficient de réflexion associé à la charge ZL est égal au rapport de la tension réfléchie sur la tension incidente et s'exprime de la façon suivante : 30 Z -Z F L C ZL-EZc Si ZL > Zc. alors O<F Si ZL<ZCalors -1 F < 0 Si ZL =Z alors F=0 Si la charge ZL en bout de ligne est un circuit ouvert, on observe une impulsion de retour 5R1 de signe identique à l'impulsion injectée SI. Si la charge ZL en bout de ligne est un court-circuit, on observe alors une impulsion de retour 5R2 de signe opposé à l'impulsion injectée SI. Si la charge ZL en bout de ligne est de valeur égale à l'impédance caractéristique de la ligne Zc, alors aucune impulsion ne sera réfléchie, on dit dans ce cas que la ligne est adaptée. Ce principe est illustré sur la figure 2b.

L'impédance caractéristique et la vitesse de propagation peuvent s'exprimer en fonction des paramètres primaires d'une ligne de transmission, à savoir les paramètres RLCG, et des propriétés diélectriques de son isolant. R: Résistance linéique [Ohm/m] 20 L: Inductance linéique [H/ml C : Capacité linéique [F/m] G : Conductance linéique [S/m] Dans le cas des lignes sans ou à très faibles pertes l'impédance 25 caractéristique Zc et la vitesse de propagation Vg s'expriment de la façon suivante : zc = v g 1 30 c est la vitesse de lumière (-300000 km/s) er est la permittivité diélectrique relative du matériau isolant du câble. L'invention repose sur la propagation des impulsions dans une ligne inhomogène, c'est à dire dans une ligne de transmission dont l'impédance 5 caractéristique n'est pas constante. Le schéma de la figure 1 peut être modélisé suivant un modèle de ligne à plusieurs tronçons d'impédances caractéristiques différentes. Cette ligne de transmission est donc composée de trois tronçons, tel qu'illustré à la figure 3a. 10 Un premier tronçon Ti du câble CA présente une longueur L1 d'impédance caractéristique Zc1. Ce premier tronçon correspond à la première partie émergée du câble CA. Un deuxième tronçon T2 correspondant à la partie du câble CA immergée dans le liquide LI, présente une longueur L2 et une impédance 15 caractéristique Zc2. Un troisième tronçon T3 du câble CA présente une longueur L3 d'impédance caractéristique Zc3 = Zc1 et correspond à la seconde partie émergée du câble CA. 20 Le deuxième tronçon T2 possède une impédance caractéristique différente des deux autres tronçons Ti ,T3. En effet l'impédance caractéristique dépend de la constante diélectrique de l'isolant du câble. Les propriétés diélectriques de l'isolant du câble sont modifiées lorsque celui-ci est en contact avec un autre matériau, ici un liquide. Par exemple, pour une paire torsadée, 25 l'impédance caractéristique s'exprime de la façon suivante : Zc. -276( D = log 0') D : Ecart entre les deux conducteurs r: Rayon des conducteurs 30 Lorsque la permittivité diélectrique augmente, alors l'impédance caractéristique diminue et inversement. C'est ce principe qui est mis en évidence par l'invention. Les tronçons de câbles Ti et T3 possèdent la même constante diélectrique eri , correspondant à un contact de l'isolant du câble avec l'air, alors que le tronçon T2 suivant qu'il soit immergé ou pas voit sa constante diélectrique er2 modifiée par le contact entre l'isolant du câble CA et le liquide. Ceci implique une variation de son impédance caractéristique. Dans cet exemple, la permittivité diélectrique du tronçon immergé est supérieure à la permittivité diélectrique des tronçons non-10 immergés, er2 >erl' La zone immergée dans le liquide LI forme deux interfaces (une interface d'entrée et une interface de sortie) sur lesquelles nous pouvons définir deux coefficients de réflexion, à savoir : 15 F _ Zc2 -Zci 1 Zc2 ±Zci F _ Zci - Zc2 2 z1 +z. Si Zn >Zc2 alors F1 <0 tandis que F2 >0 Si Zn <Z. alors F1 >0 tandis que F2 <0 20 La figure 3b schématise le réflectogramme obtenu pour le scénario de la figure 1. Si on injecte une impulsion ID à l'entrée du câble CA, on observe alors deux impulsions li et 12 de signes opposés dont l'écart temporel A dépend du 25 niveau de liquide LI dans le réservoir RE. L'impulsion IF représente la fin de câble. La figure 3c représente, sous forme schématique, l'allure des réflectogrammes obtenus dans le cas d'un réservoir du type de la figure 1 30 selon trois configurations différentes de volume du liquide dans le réservoir.

Le premier réflectogramme 301 correspond au cas d'un réservoir plein de liquide, le deuxième réflectogramme 302 correspond au cas d'un réservoir rempli de liquide à un niveau moyen et le troisième réflectogramme 303 correspond au cas d'un réservoir vide.

Soit HL la hauteur du liquide dans le réservoir. Lorsque le niveau de liquide est bas ou en absence de liquide, HL = 0, le tronçon de câble T2 de longueur L2 n'est pas immergé dans le liquide, sa constante diélectrique er2 est ég ale à celle eri des deux autres tronçons Ti ,T3. Il n'y a pas de discontinuité d'impédance sur le câble de longueur L 10 (L1+L2+L3). Sur le réflectogramme 303 correspondant, on observe aucune impulsion réfléchie mise à part celle de la fin de câble IF. Lorsque la hauteur HL du liquide dans le réservoir augmente, la longueur L2 du tronçon T2 immergé dans le liquide augmente. La permittivité diélectrique du tronçon T2 passe d'une valeur eri à une autre valeur er2suivant le type de 15 liquide. Le réflectogramme 303 correspondant comporte alors deux discontinuités d'impédance qui se traduisent par deux impulsions 11,12 de signes opposés dont l'écart temporel dépend de la hauteur HL. Lorsque la hauteur du liquide HL dans le réservoir est maximale, alors l'écart entre les deux impulsions 11,12 est maximal, comme représenté sur le 20 réflectogramme schématique 301. Dans tous les cas de figure, l'écart de temps entre les deux échos 11,12 donne une image du niveau de liquide dans le réservoir et donc indirectement de son volume. Précisément, la longueur L2 du tronçon de câble immergé est égale à L2=(t12-tii)*V9 où t11, t12 sont les abscisses temporelles des deux 25 échos sur le réflectogramme et Vg est la vitesse de propagation du signal dans le câble immergé dans le liquide LI. De même, on peut déterminer les longueurs L1 et L3 à partir de la connaissance de la vitesse de propagation du signal dans le câble situé dans l'air. La présence du premier écho Il indique la présence d'un liquide dans le 30 réservoir. Cet écho est toujours automatiquement suivi d'un second écho 12 de signe opposé. A l'aide d'un algorithme de traitement de signal classique, on détecte ces deux impulsions et leur écart temporel, puis on en déduit la longueur du tronçon T2 du câble et enfin le niveau du liquide et son volume connaissant les dimensions du réservoir. Par ce procédé, il est alors possible de mesurer en continu le niveau d'un 5 liquide dans le réservoir décrit à la figure 1. La figure 4 illustre la problématique de mesure du volume du liquide lorsque le récipient RE est incliné. Trois positions d'inclinaison du réservoir sont représentées sur la figure 4, une première position 401 d'inclinaison 10 nulle, une deuxième position 402 d'inclinaison du récipient vers la droite et une troisième position 403 d'inclinaison du récipient vers la gauche. Sur le bas de la figure 4 sont également représentés les réflectogrammes schématiques 501,502,503 associés respectivement aux positions d'inclinaison 401,402,403 du réservoir. 15 Lorsque le réservoir n'est pas incliné (position 401), on a L1=L3 et l'information de niveau et de volume du liquide est obtenue par la mesure de la longueur L2 du tronçon T2 immergé ou la mesure de la longueur L1 ou L3 de l'un des tronçons Ti ,T2 émergé. Lorsque le réservoir est incliné vers la droite (position 402), on peut 20 détecter l'inclinaison en comparant les longueurs L1 et L3 obtenues grâce au traitement par réflectométrie. Si L1 est supérieure à L3 cela signifie que le réservoir est incliné du côté du tronçon T3. L'information de niveau du liquide et de volume du liquide peut toujours être obtenue par la mesure de la longueur L2 du tronçon T2 et des dimensions du réservoir. Le même principe 25 s'applique pour le cas d'inclinaison 403. Dans les trois scénarii illustrés à la figure 4, le volume du liquide peut par exemple être obtenu à l'aide de la relation suivante : Vol=((L2-D)/2)*A, avec D la longueur de la section du câble disposée au fond du réservoir et A l'aire de la base du réservoir. 30 Les exemples décrits aux figures 1 à 4 concernent le cas d'un liquide ayant une inclinaison nulle ou limitée à un axe. Cependant, dans un scénario plus proche d'une application réelle, l'inclinaison du liquide peut se faire selon deux axes. Pour pouvoir mesurer le volume du liquide dans un tel cas, il est nécessaire de choisir astucieusement le positionnement du câble CA sur la paroi interne du réservoir. La figure 5a représente une première variante d'un premier mode de 10 réalisation de l'invention appliquée à un réservoir de forme parallélépipédique. Le système 501 comporte le réservoir RE et un câble 511 disposé le long de certaines arêtes du réservoir comme illustré à la figure 5a. Le réflectogramme schématique 502 illustré est obtenu par une 15 mesure de réflectométrie temporelle sur le câble 511 dans la configuration de remplissage du réservoir RE par un liquide LI tel qu'indiqué à la figure 5a. Le réflectogramme 502 comporte un premier écho 11 de signe opposé à l'impulsion de signal injecté et correspondant à une première transition air - > liquide. Il comporte ensuite un deuxième écho 12 de même signe que 20 l'impulsion injectée et correspondant à une première transition liquide -> air. Le réflectogramme 502 comporte ensuite deux autres échos 13,14 correspondant à deux autres transitions respectives de l'air vers le liquide et du liquide vers l'air conformément au trajet suivi par le câble 511 dans le réservoir. 25 La configuration du câble 511 sur les arêtes du réservoir, en particulier sur les arêtes de deux faces adjacentes du réservoir, permet de mesurer le volume du liquide lorsque celui est incliné avec un angle d'inclinaison non nul selon deux axes.

La figure 5b représente une variante du premier mode de réalisation de l'invention. Le système 510 représenté comporte deux câbles 521,522 disposés le long des arêtes de deux faces opposées du réservoir. Par souci de simplicité, l'électronique de traitement connectée à une extrémité du ou des câbles n'est pas représentée sur les figures 5a et 5b ni sur les figures qui suivent. Il doit être clair cependant qu'un capteur par réflectométrie est composé d'un câble, disposé sur la paroi interne du réservoir, et d'une électronique de traitement qui sera décrite plus loin. Dans la variante représentée à la figure 5b, deux réflectogrammes distincts sont mesurés par deux capteurs associés aux deux câbles 521,522. Dans la configuration d'inclinaison du liquide représentée à la figure 5b, les deux réflectogrammes sont identiques, cependant, lorsque le réservoir s'incline, l'un des capteurs mesure une hauteur plus importante de liquide que l'autre ce qui implique un déséquilibre entre la mesure du premier et du second capteur. Ce déséquilibre se traduit par un écart plus ou moins important de la zone immergée dans les deux réflectogrammes. On décrit à présent un deuxième mode de réalisation de l'invention appliquée à un réservoir de forme parallélépipédique et comprenant quatre capteurs par réflectométrie. Ce deuxième mode de réalisation est décrit aux figures 6a à 10b pour différents scénarii de remplissage du réservoir avec un liquide et pour différents cas d'inclinaison du liquide dans le réservoir. Un avantage procuré par ce deuxième mode de réalisation est qu'il permet de mesurer le volume du liquide contenu dans le réservoir quel que 25 soit le niveau de remplissage et d'inclinaison du liquide. Les figures 6a,7a,8a,9a et 10a décrivent un réservoir 520 en forme de pavé dans lequel sont disposés quatre câbles Cl ,C2,C3,C4. Chaque câble est positionné sur la paroi interne du réservoir le long de trois arêtes d'une 30 même face comme indiqué sur les figures. Pour permettre une mesure du volume du liquide dans le réservoir quel que soit l'angle d'inclinaison du liquide, il est nécessaire que chaque arête soit couverte par une section d'un câble. Sans sortir du cadre de l'invention, d'autres dispositions des quatre câbles sont possibles à condition de respecter les contraintes suivantes : toutes les arêtes du réservoir doivent être couvertes par une section et une seule d'un câble, les câbles étant disjoints entre eux, autrement dit une même arête ne peut pas être couverte par deux sections de deux câbles distincts. Une extrémité de chaque câble est accessible depuis l'extérieur du réservoir pour être connectée à un dispositif électronique de réflectométrie (non représenté). Les quatre extrémités des quatre câbles peuvent être dissociées pour être connectées indépendamment au dispositif de réflectométrie mais elles peuvent également être rassemblées en un même point d'entrée pour être connectées simultanément au même dispositif de réflectométrie. Dans ce dernier cas, les mesures de réflectométrie sont effectuées simultanément sur les quatre câbles.

La figure 6a représente un cas particulier de remplissage du réservoir avec une certaine quantité de liquide LI, le liquide présentant un degré d'inclinaison non nul. La figure 6b représente quatre réflectogrammes schématiques 601,602,603,604 résultant respectivement de mesures de réflectométrie effectuées sur les quatre câbles Cl ,C2,C3,C4. Les flèches représentées sur les câbles Cl ,C2,C3,C4 à la figure 6a indiquent le sens de propagation du signal injecté dans chaque câble. Le réflectogramme 601, associé au câble Cl, comporte une impulsion 611, de signe opposé à l'impulsion injectée dans le câble, qui signale la transition air vers liquide rencontrée par le câble Cl au niveau de l'arête HG du réservoir. Cette impulsion 611 délimite sur le câble Cl une première section C1,1 du câble située dans l'air et une seconde section C1,2 du câble située dans le liquide. Le réflectogramme temporel 601 permet de déduire les longueurs des deux sections C1,1 et C1,2 du câble puis la hauteur Hgh du liquide sur l'arête HG du réservoir à partir de la connaissance des dimensions du réservoir. Précisément, les relations suivantes peuvent être établies à partir du réflectogramme 601 : +AH+HG-I-Ing = Vair*T(Ci,i)/2 Hhg + BG = Viiquide*T(C1,2)/2 l est la longueur du câble Cl entre le point d'injection du signal de réflectométrie et le point A, T(Ci,i) et T(C1,2) sont les durées respectives associées aux deux sections du câble et mesurées sur le réflectogramme 601, Vair est la vitesse de l'onde se propageant dans le câble émergé et Vliquide est la vitesse de l'onde se propageant dans le câble immergé.

A partir de l'une ou l'autre ou de ces deux équations, il est possible d'en déduire la valeur de Hhg. Les réflectogrammes 602,603,604 permettent, de la même façon, d'observer une première section émergée et une seconde section immergée 15 pour chaque câble et d'en déduire les hauteurs Hfe,Hcd et Hba du liquide sur les arêtes EF,DC et AB du réservoir. Ensuite, le volume du liquide dans le réservoir peut être calculé à l'aide de la relation suivante : Volume (LI) = BG*BC*{ max(Hhg,Hfe,Hcd,Hba) + min(Hhg,Hfe,l-lbd,Hba)}/2 20 Max() désigne la valeur maximum parmi les quatre hauteurs, Min() désigne la valeur minimum parmi les quatre hauteurs. D'autres relations géométriques peuvent être utilisées pour calculer le volume du liquide, en particulier, il est possible de mesurer les hauteurs de chaque arête émergée au lieu des hauteurs immergées. 25 Les figures 7a et 7b illustrent un cas d'application de l'invention pour lequel le réservoir est quasiment plein de liquide, seuls les deux coins supérieurs A et H étant émergés. La figure 7b schématise les réflectogrammes 701,702,703,704 30 obtenus respectivement pour les câbles Cl ,C2,C3,C4. Ces réflectogrammes permettent de déduire que le câble Cl présente une seule transition de l'air vers le liquide tout comme le câble C2. Le câble C3 est totalement immergé à l'exception de la partie extérieure au réservoir. Le câble C4 présente une première section C4,1 immergée, puis une deuxième section C4,2 émergée et une troisième section C4,3 immergée.

Les réflectogrammes 701,702,703,704 permettent de déduire les hauteurs Heh,Hda,Hgh,Hab immergées des arêtes EH,DA,GH et AB. Le volume du liquide peut alors être calculé à partir de ces hauteurs et des dimensions du réservoir à l'aide de calcul géométriques.

Les figures 8a et 8b illustrent un cas d'application de l'invention pour lequel le réservoir est quasiment plein de liquide, seul le coin supérieur H étant émergé. La figure 8b schématise les réflectogrammes 801,802,803,804 obtenus respectivement pour les câbles Cl ,C2,C3,C4.

De la même façon, les réflectogrammes permettent de déterminer les hauteurs Hhe,Hah et Hgh immergées de chaque arête HE,AH et GH puis d'en déduire par calcul géométrique le volume du liquide. Les figures 9a et 9b illustrent encore un autre cas d'application de 20 l'invention pour lequel seuls les coins bas C et F du réservoir sont immergés. La figure 9b schématise les réflectogrammes associés 901,902,903,904 obtenus respectivement pour les câbles Cl ,C2,C3,C4. Enfin, les figures 10a et 10b illustrent le cas où seul le coin bas C du 25 réservoir est immergé et les réflectogrammes associés 1001, 1002, 1003, 1004 obtenus respectivement pour les câbles Cl ,C2,C3,C4. Les différents exemples donnés aux figures 6a à 10b montrent qu'il est possible de mesurer le volume du liquide quelle que soit la configuration 30 de remplissage et d'inclinaison du réservoir.

La figure 11 schématise un troisième mode de réalisation de l'invention 1100 qui est une variante du deuxième mode comprenant deux câbles Ci ,C2 au lieu de quatre. Les deux câbles sont disposés sur la paroi interne du réservoir de telle sorte à couvrir chacun la moitié des arêtes du réservoir. Le système de réflectométrie SR permettant l'injection du signal de test dans les câbles et l'acquisition des signaux réfléchis est également représenté. Dans l'exemple de la figure 11, le premier câble C1 est disposé le long des arêtes internes du réservoir selon le parcours suivant ABCFGBHG et le 10 second câble C2 est disposé le long des arêtes internes du réservoir selon le parcours AHEFDACDE. L'analyse des deux réflectogrammes obtenus à partir de mesures de réflectométrie effectuées sur les deux câbles permet, comme pour le deuxième mode de réalisation, de déterminer les hauteurs immergées ou 15 émergées sur chaque arête du réservoir puis de calculer le volume du liquide quel que soit son inclinaison. D'autres arrangements sont possibles pour la disposition des deux câbles tant que chaque arête est couverte par une section d'un des deux câbles. 20 La figure 12 schématise un quatrième mode de réalisation de l'invention 1200 qui est encore une autre variante du deuxième mode mais comprenant cette fois un seul câble Cl disposé le long de toutes les arêtes du réservoir. 25 Le câble C1 est disposé le long des arêtes internes du réservoir selon le parcours suivant ABCADCFDEFGHEGBHA. D'autres dispositions sont possibles pour le câble C1 dans la mesure où toutes les arêtes du réservoir sont couvertes. Un seul réflectogramme est mesuré dans le cas du système de la 30 figure 12 et son analyse permet de déterminer les mêmes mesures que pour un système comprenant deux ou quatre câbles.

Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible d'imaginer d'autres variantes de l'invention utilisant un nombre quelconque N de câbles tant que toutes les arêtes du réservoir sont couvertes par une section d'un câble. Un avantage à l'utilisation de plusieurs câbles, notamment quatre, est que dans ce cas les câbles utilisés sont moins long ce qui limite le phénomène d'atténuation du signal qui est d'autant plus présent que le câble utilisé est long.

Dans tous les modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus appliqués à un réservoir parallélépipédique, il est possible de faciliter les mesures de réflectométrie, en particulier la conversion de la mesure réflectométrique temporelle en distance, en ajoutant des bagues de fixation à chaque angle droit pour maintenir le câble de réflectométrie le plus proche possible de l'arête du réservoir. On décrit à présent, à l'appui des figures 13,14 et 15 d'autres variantes de l'invention appliquées cette fois à un réservoir cylindrique. La figure 13 schématise un système 1300 selon l'invention comprenant un réservoir RE de forme cylindrique dans lequel sont disposés quatre câbles C1,C2, C3,C4 de la façon indiquée sur la figure 13. Chaque câble est disposé sur la paroi interne du réservoir et comprend une première section extérieure au réservoir pour être connectée au système de réflectométrie (non représenté), une deuxième section disposée le long d'un quart du périmètre de la première base du cylindre, une troisième section disposée le long de la paroi latérale interne du cylindre et une quatrième section disposée le long d'un quart du périmètre de la seconde base du cylindre. L'analyse des quatre réflectogrammes permet de mesurer les 30 hauteurs d'un liquide contenu dans le réservoir selon différents axes et permet, par un calcul géométrique, d'en déduire le volume du liquide quel que soit son inclinaison dans le réservoir en connaissant les dimensions du réservoir. Sans sortir du cadre de l'invention, un nombre N, différent de quatre, de câbles peut être utilisé dans la même configuration, les deuxième et 5 quatrième sections de chaque câble étant alors disposées sur 1/Nème de la circonférence des deux bases du cylindre. Un avantage à l'utilisation d'un plus grand nombre de câbles est une meilleure prise en compte de toutes les configurations d'inclinaison et de niveau de remplissage du liquide dans le réservoir. Un avantage à l'utilisation 10 d'un nombre réduit de câbles est une simplification des traitements algorithmiques dus au nombre réduit de réflectogrammes à analyser. La figure 14 schématise un autre mode de réalisation 1400 de l'invention appliqué à un réservoir cylindrique RE mais contenant un unique 15 câble C1 disposé le long du périmètre de chaque base du cylindre et enroulé en spirale le long de la paroi latérale interne du cylindre. Les exemples des figures 13 et 14 présentent l'inconvénient de ne pas prendre en compte de façon exhaustive toutes les configurations 20 d'inclinaison et de niveau de remplissage du liquide dans le réservoir. En effet, selon l'espacement entre deux câbles ou deux sections du même câble, certains scénarii dans lesquels le réservoir comprend un faible niveau de liquide, peuvent ne pas être détectés correctement. 25 Pour améliorer encore la précision du calcul du volume du liquide contenu dans le réservoir quel que soit son niveau, un septième mode de réalisation 1500 est décrit à la figure 15 dans lequel le réservoir est de forme cylindrique et comprend quatre câbles C1,C2, C3,C4. Le premier câble C1 comprend une première section extérieure au 30 réservoir pour être connectée au système de réflectométrie (non représenté), une deuxième section disposée sur la circonférence de la première base du cylindre et une troisième section disposée sur la paroi latérale interne du cylindre, le long d'une génératrice et s'étendant jusqu'à la seconde base du cylindre. Le deuxième câble C2 comprend une première section extérieure au réservoir pour être connectée au système de réflectométrie (non représenté), une deuxième section disposée sur la paroi latérale interne du cylindre, le long d'une génératrice et s'étendant depuis la première base jusqu'à la seconde base du cylindre et une troisième section disposée sur la circonférence de la seconde base du cylindre.

Le troisième câble C3 comprend une première section extérieure au réservoir pour être connectée au système de réflectométrie, une deuxième section disposée sur la paroi latérale interne du cylindre, le long d'une génératrice et s'étendant depuis la première base jusqu'à la seconde base du cylindre et une troisième section disposée sur la circonférence d'une section du cylindre située à une distance prédéterminée de la seconde base du cylindre. Le quatrième câble C4 comprend une première section extérieure au réservoir pour être connectée au système de réflectométrie, une deuxième section disposée sur la circonférence d'une section du cylindre située à une distance prédéterminée de la première base du cylindre et une troisième section disposée sur la paroi latérale interne du cylindre, le long d'une génératrice et s'étendant depuis la première base jusqu'à la seconde base du cylindre. Les quatre câbles sont disposés sur la paroi interne du réservoir. Le 25 trajet du signal injecté dans chaque câble est identifié sur la figure 15 par des flèches. Chaque câble est agencé de manière à suivre ce trajet. L'utilisation du troisième et du quatrième câble C3, C4 permet de mesurer le volume du liquide contenu dans le réservoir même lorsque 30 l'inclinaison du liquide est différente de 00 ou 90° et que le niveau du liquide est faible. La distance D1 entre le deuxième et le troisième câble et la distance D2 entre le premier et le quatrième câble peuvent être réglées en fonction du volume minimum de liquide que l'on souhaite pouvoir mesurer dans le réservoir.

A partir des différents exemples décrits aux figures 5 à 15, l'Homme du métier est à même de généraliser l'application de l'invention à tout type de réservoirs de formes géométriques quelconques. Le critère à remplir pour le positionnement du ou des câbles de réflectométrie est que, dans toutes les configurations de remplissage et d'inclinaison du liquide visées, le plan d'interface entre le liquide et l'air doit présenter au moins trois points d'intersection avec le ou les câbles disposés sur la paroi interne du réservoir. La figure 16 décrit schématiquement une variante de réalisation de l'invention qui concerne l'agencement du ou des câbles dans le réservoir.

Selon cette variante, la précision de localisation des interfaces air/liquide peut être améliorée en augmentant artificiellement la longueur du câble C en le conformant en spirale ou en zigzag tel qu'illustré à la figure 16. De cette façon, la localisation, sur un réflectogramme mesuré, des pics d'amplitude associés aux interfaces entre l'air et le liquide, peut être plus 20 précise. Les figures 17a et 17b illustrent l'application de l'invention à la mesure du volume de plusieurs liquides non miscibles situés dans le réservoir. Chaque liquide possède sa propre permittivité diélectrique relative Er. 25 Par exemple, la permittivité de l'eau est égale à Er = 80 tandis que celle du benzène est égale à Er = 3,1. Sur la figure 17a est représenté un réservoir RE comprenant deux liquides LI1,L12. Par souci de simplicité, le réservoir RE est représenté avec un seul câble C disposé le long de sa paroi interne mais tous les modes de 30 réalisation à un ou plusieurs câbles décrits précédemment peuvent venir remplacer le système de la figure 17a. La permittivité diélectrique du tronçon de câble non-immergé est notée En, celle du tronçon de câble immergé dans le liquide L11 est notée Er2 et celle du tronçon de câble immergé dans le liquide L12 est notée Er3. Sur la figure 17b est représenté schématiquement le réflectogramme 5 1700 mesuré sur le câble C en présence de deux liquides L11,L12. Ce réflectogramme comprend : - une première impulsion 11, de signe opposé à l'impulsion injectée dans le câble, qui correspond à la première transition entre l'air A et le premier liquide L11, 10 - Une deuxième impulsion 12, de signe identique à l'impulsion injectée dans le câble, qui correspond à la première transition entre le premier liquide L11 et le second liquide L12, - Une troisième impulsion 13, de signe opposé à l'impulsion injectée dans le câble, qui correspond à la seconde transition entre le second 15 liquide L12 et le premier liquide L11, - une quatrième impulsion 14, de signe identique à l'impulsion injectée dans le câble, qui correspond à la seconde transition entre le premier liquide L11 et l'air, L'écart entre la première et la deuxième impulsion ou entre la 20 troisième et la quatrième impulsion permet de déterminer la hauteur du premier liquide L11. L'écart entre la deuxième impulsion et la troisième impulsion permet de déterminer la hauteur du second liquide L12. La figure 18 décrit un synoptique d'un exemple de système de 25 réflectométrie selon l'invention. Un câble 104 présente, à une distance 105 quelconque d'une extrémité quelconque 106 du câble, une discontinuité d'impédance du fait d'un changement de milieu dans lequel le câble est disposé. Le système de réfléctométrie 101 comprend un composant 30 électronique 111 de type circuit intégré, tel un circuit à logique programmable, par exemple de type FPGA, ou micro-contrôleur, adapté à exécuter deux fonctions. D'une part, le composant 111 permet de générer un signal de réflectométrie s(t) à injecter dans le câble 104 sous test. Ce signal généré numériquement est ensuite converti via un convertisseur numérique-analogique 112 puis injecté 102 à une extrémité 106 du câble. Le signal s(t) se propage dans le câble et est réfléchi sur la singularité engendrée par la discontinuité 105. Le signal réfléchi est rétropropagé jusqu'au point d'injection 106 puis capturé 103, converti numériquement via un convertisseur analogique-numérique 113, et transmis au composant 111. Le composant électronique 111 est en outre adapté à produire, à partir du signal s(t) reçu, un réflectogramme temporel qui peut être transmis à une unité de traitement 114, de type ordinateur, assistant numérique personnel ou autre pour afficher les résultats des mesures sur une interface homme-machine. L'unité de traitement 114 est configurée pour analyser le réflectogramme temporel et calculer le volume du ou des liquide(s) contenus dans le réservoir. Alternativement, l'unité de traitement 114 peut être contenue directement dans le système 101. Sur la figure 1, un seul câble a été représenté mais plusieurs câbles peuvent être reliés au même système de réflectométrie 101 ou à plusieurs systèmes distincts. Si plusieurs systèmes distincts sont utilisés, ils sont reliés entre eux et à l'unité de traitement 114 pour échanger les réflectogrammes mesurés sur chaque câble. Le système 101 décrit à la figure 1 est un exemple de réalisation nullement limitatif. En particulier les deux fonctions exécutées par le composant 111 peuvent être séparées dans deux composants ou dispositifs distincts, par exemple un premier dispositif de génération et d'injection du signal de réflectométrie dans le câble 104 et un second dispositif d'acquisition et de traitement du signal réfléchi. L'unité de traitement 114 est configurée pour exécuter, à partir d'un ou plusieurs réflectogrammes mesurés, le procédé de détermination du volume 30 d'un liquide dont les étapes sont détaillées à la figure 19.

Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes. Selon une première étape 1901, on injecte un signal de réflectométrie temporelle en un point d'injection, par exemple une extrémité, d'un câble du système disposé sur la paroi interne du réservoir contenant le liquide dont on cherche à mesurer le volume. Cette étape est répétée pour chaque câble ou un même signal peut être injecté simultanément dans tous les câbles. Selon une deuxième étape 1902, le signal injecté puis réfléchi sur les discontinuités d'impédance du câble est rétropropagé jusqu'à un point de mesure, qui peut être confondu avec le point d'injection ou non. Un réflectogramme temporel est généré à partir de la mesure du signal réfléchi. L'étape 1902 aboutit à la production d'autant de réflectogrammes temporels que de câbles contenus dans le réservoir. Selon une troisième étape 1903, on identifie sur chaque réflectogramme produit, les impulsions associées à des discontinuités d'impédance provoquées par un changement de milieu dans lequel est situé l'isolant du câble de sorte à localiser au moins trois discontinuités correspondant à l'interface air-liquide. L'analyse du réflectogramme peut notamment être réalisé en identifiant les longueurs des sections du ou des câbles qui sont immergées 20 dans le liquide ou qui sont à l'inverse émergées. La longueur de chaque câble est connue avec précision. Selon une quatrième étape 1904, à partir de l'analyse précédente et des dimensions du réservoir, on calcule le volume du liquide à l'aide d'un calcul géométrique.

25 Si plusieurs liquides non miscibles sont contenus dans le réservoir, la troisième étape 1903 est reproduite également pour localiser les discontinuités correspondant à l'interface entre deux liquides et la quatrième étape 1904 est appliquée au calcul du volume de chaque liquide. 30

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif réservoir (501,510,520,1100,1200,1300,1400,1500) pour la mesure du volume d'au moins un premier liquide comprenant un réservoir (RE) destiné à contenir ledit au moins un premier liquide (LI), ledit dispositif réservoir étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un câble (511,521,522,C1,C2,C3,C4) disposé sur la paroi interne du réservoir (RE) et présentant au moins une extrémité (D) accessible à l'extérieur du réservoir, ledit au moins un câble étant adapté à recevoir un signal électrique injecté à ladite extrémité, ledit signal subissant une réflexion au point d'interface entre ledit premier liquide et l'air, ledit au moins un câble étant disposé de manière à ce que, dans au moins une configuration d'inclinaison du liquide dans le réservoir, le plan formé par l'interface entre ledit premier liquide et l'air dans le réservoir présente au moins trois points d'intersection avec ledit au moins un câble, la localisation des réflexions dudit signal dans ledit au moins un câble auxdits points d'intersection permettant de déterminer une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir.
2. 2. Dispositif réservoir (501,510) selon la revendication 1 dans lequel ledit au moins un câble est disposé sur la paroi interne du réservoir le long d'au moins une arête du réservoir.
3. 3. Dispositif réservoir (520,1100,1200) selon la revendication 2 dans lequel ledit réservoir est de forme sensiblement parallélépipédique et ledit au moins un câble est disposé sur la paroi interne du réservoir le long de toutes les arêtes du réservoir.
4. 4. Dispositif réservoir (1200) selon la revendication 3 comprenant un seul câble (Ci) disposé sur la paroi interne du réservoir de manière à couvrir toutes les arêtes du réservoir.
5. 5. Dispositif réservoir (1100) selon la revendication 3 comprenant deux câbles (C1,C2) disposés sur la paroi interne du réservoir, chacun des deux câbles étant disposé le long de la moitié des arêtes du réservoir.
6. 6. Dispositif réservoir (520) selon la revendication 3 comprenant quatre câbles (C1,C2,C3,C4) disposés sur la paroi interne du réservoir, chacun des quatre câbles étant disposé le long de trois arêtes d'une même face du réservoir.
7. 7. Dispositif réservoir (1300,1400,1500) selon la revendication 2 dans lequel ledit réservoir est de forme sensiblement cylindrique et ledit au moins un câble est disposé sur la paroi interne du réservoir le long de toutes les arêtes du réservoir et sur au moins une partie de la paroi latérale interne du réservoir.
8. 8. Dispositif réservoir (1500) selon la revendication 7 comprenant quatre câbles, - Chacun desdits câbles comprenant une première et une deuxième sections disposées le long d'une génératrice du réservoir, - un premier câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le long du périmètre d'une première base du réservoir, - un deuxième câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le long du périmètre d'une seconde base du réservoir, - un troisième câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée le long de la circonférence d'une section du réservoir par un plan perpendiculaire à son axe et située à une distance prédéterminée d'une première base du réservoir, - un quatrième câble comprenant en outre une troisième section, positionnée entre la première et la deuxième section, et disposée lelong de la circonférence d'une section du réservoir par un plan perpendiculaire à son axe et située à une distance prédéterminée d'une seconde base du réservoir.
9. 9. Dispositif réservoir (1400) selon la revendication 7 comprenant un unique câble comprenant une première section disposée le long du périmètre d'une première base du réservoir, une deuxième section disposée le long de la paroi latérale interne du réservoir selon un agencement en spirale et une troisième section disposée le long du périmètre d'une seconde base du réservoir.
10. 10. Dispositif réservoir (1300) selon la revendication 7 comprenant une pluralité de câbles, chacun desdits câbles comprenant une première section disposée le long d'une partie du périmètre d'une première base du réservoir, une deuxième section disposée le long de la paroi latérale interne du réservoir et une troisième section disposée le long d'une partie du périmètre d'une seconde base du réservoir.
11. 11. Dispositif réservoir selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit au moins un câble est conformé en spirale de manière à augmenter artificiellement sa longueur.
12. 12. Dispositif réservoir selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit au moins un câble est un câble électrique isolé et homogène.
13. 13. Dispositif réservoir selon la revendication 12 dans lequel ledit câble électrique isolé et homogène est formé par deux conducteurs parallèles ou torsadés entourés d'un isolant ou par un seul conducteur disposé le long d'un plan de masse.
14. 14. Système de mesure du volume d'au moins un premier liquide comprenant un dispositif réservoir (501,510,520,1100,1200,1300,1400,1500) selonl'une des revendications précédentes dans lequel est contenu ledit au moins un premier liquide, un moyen d'injection (111) d'au moins un signal électrique à au moins une extrémité d'au moins un câble (104) dudit dispositif réservoir, un moyen de mesure (111) d'au moins un signal réfléchi dans ledit au moins un câble, un moyen d'analyse (114) dudit au moins un signal réfléchi pour identifier au moins une réflexion du signal en au moins un point (105) dudit au moins un câble correspondant à une interface entre ledit premier liquide et l'air de sorte à localiser au moins trois points d'intersection entre ledit au moins un câble et le plan formé par l'interface entre ledit premier liquide et l'air dans le réservoir et un moyen de calcul (114) pour déterminer une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir à partir desdits au moins trois points d'intersection et des dimensions du réservoir.
15. 15.Système de mesure du volume d'au moins un premier liquide selon la revendication 14 dans lequel ledit signal électrique est une impulsion temporelle.
16. 16. Procédé de mesure du volume d'au moins un premier liquide contenu dans un dispositif réservoir selon l'une des revendications 1 à 13, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - Injecter (1901) au moins un signal électrique à au moins une extrémité d'au moins un câble dudit réservoir, - Mesurer (1902) au moins un signal réfléchi dans ledit au moins un câble, - Analyser (1903) ledit au moins un signal réfléchi pour identifier au moins une réflexion du signal en au moins un point dudit au moins un câble correspondant à une interface entre ledit premier liquide et l'air de sorte à localiser au moins trois points d'intersection entre ledit au moins un câble et le plan formé par l'interface entre ledit premier liquide et l'air dans le réservoir,- Déterminer (1904) par calcul une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir à partir de la localisation desdits au moins trois points d'intersection et des dimensions du réservoir.
17. 17. Procédé de mesure du volume d'au moins un premier liquide selon la revendication 16 comprenant les étapes suivantes : - Déterminer, à partir de la localisation desdits au moins trois points d'intersection et de la longueur dudit au moins un câble, la longueur des sections du câble immergées dans ledit au moins un premier liquide ou la longueur des sections du câble émergées, - Déterminer par calcul géométrique, à partir de la longueur des sections immergées ou émergées dudit au moins un câble, des dimensions du réservoir et de la vitesse de propagation du signal dans le câble immergé ou de la vitesse de propagation du signal dans le câble émergé, une mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir.
18. 18. Procédé de mesure du volume d'au moins un premier liquide selon l'une des revendications 16 ou 17 comprenant en outre la mesure du volume d'au moins un deuxième liquide non miscible avec le premier liquide, ledit procédé comprenant en outre les étapes suivantes : - Analyser ledit au moins un signal réfléchi pour identifier au moins une réflexion du signal en au moins un point dudit au moins un câble correspondant à une interface entre ledit au moins un premier liquide et ledit deuxième liquide de sorte à localiser au moins trois points d'intersection entre ledit au moins un câble et le plan formé par l'interface entre ledit au moins un premier liquide et ledit deuxième liquide dans le réservoir, - Déterminer par calcul une mesure du volume dudit deuxième liquide dans le réservoir à partir de la localisation desdits au moinstrois points d'intersection, des dimensions du réservoir et de la mesure du volume dudit premier liquide dans le réservoir.5