LU87579A1

LU87579A1 - Dispositif pour determiner le profil de la surface de chargement d'un four a cuve

Info

Publication number: LU87579A1
Application number: LU87579A
Authority: LU
Inventors: Mawhinney Daniel David; Lonardi Emile; Breden Emile; Loutsch Jeannot
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-05-07
Also published as: GB2235842B; SE9002847D0; US5053775A; JPH03144393A; DE4027973A1; GB9016474D0; GB2235842A; SE9002847L

Description

Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention pour : "Dispositif pour déterminer le profil de la surface de chargement d'un four à cuve"

PAUL WURTH S.A. 32, rue d'Alsace L-1122 LUXEMBOURG

DISPOSITIF POOR DETERMINER LE PROFIL......DE.....LA.....SURFACEDE

CHARGEMENT D'GN FOUR A......CUVE

La présente invention concerne un dispositif pour déterminer le profil de la surface de chargement d'un four à cuve à l'aide d'une sonde radar comprenant un système d'antenne pour émettre un faisceau radar vers la surface de chargement et capter le même faisceau après réflexion sur ladite surface de chargement, ce système d'antenne étant monté à l'extrémité intérieure d'un bras pouvant être enfoncé horizontalement à travers la paroi du four au-dessus de la surface de chargement, une unité électronique de commande et de mesure rangée à l'extérieur du four, ainsi qu'un ou deux guides d'onde reliant ledit système d'antenne à l'unité électronique à travers le bras.

Un dispositif de ce genre est décrit dans le document EP-A1-0 291 757. Dans ce genre de dispositif il est à recommander de disposer les circuits électroniques d'émission et de réception des signaux à l'extérieur du four pour les mettre à l'abri des conditions sévères régnant à l'intérieur. En même temps, il est nécessaire de prévoir des antennes à 1'intérieur du four pour visionner directement la surface de chargement. Il est donc nécessaire de prévoir une ou deux lignes de transmission pour relier les circuits électroniques radar aux antennes. Aux fréquences élevées des micro-ondes, qui sont nécessaires pour obtenir un faisceau radar bien étroit à partir d'une antenne de dimension limitée, les pertes associées aux lignes de transmission doivent être réduites autant que possible. C'est la raison pour laquelle on utilise généralement des guides d'onde comme lignes de transmission, car ceux-ci ont une perte plus faible aux fréquences élevées que les câbles co-axiaux qui peuvent, en outre, contenir des matériaux diélectriques qui ne conviennent pas pour les températures élevées dans un four à cuve.

Toutefois, l'utilisation de guides d'onde relativement longs, qui doivent représenter la majeure partie de la distance entre les circuits électroniques et les antennes peut causer des problèmes de mesures ou être à l'origine de sources d'erreurs. Ces problèmes proviennent, d'une part, des dilatations thermiques, ainsi que des distorsions et flexions du bras de la sonde qui est en porte-à-faux au-dessus de la surface de chargement et, d'autre part, de l'effet de propagation électromagnétique connu plus généralement comme dispersion de fréquence et qui se produit par suite des variations de la vitesse du signal dans le guide d'onde en fonction de la fréquence. Il faut rappeler que l'identification de signal réfléchi par la surface de chargement est effectuée, dans le circuit électronique à l'extérieur du four par comparaison avec un signal de référence engendré par ce circuit électronique. Or, si le signal subit des modifications dans la ligne de transmission, que ce soit lors de l'aller ou lors du retour, le signal réfléchi est difficilement identifiable car il n'est plus en corrélation avec le signal de référence et il y a un risque d'erreur de mesure ou d'engendrer un faux signal de mesure. Ce problème se présente aussi bien pour des antennes monostatiques qui n'ont qu'une antenne faisant fonction d'émetteur et de récepteur et qu'un guide d'onde pour les signaux transmis et les signaux réfléchis, que pour les antennes bistatiques, c.à.d. le système qui a une antenne émettrice et une antenne réceptrice séparée, chacune associée à un guide d'onde séparé.

Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau dispositif pour déterminer le profil de la surface de chargement d'un four à cuve à l'aide d'une sonde radar qui permet d'éliminer les problèmes causés par les guides d'onde relativement longs entre la ou les antennes et les circuits électroniques.

Pour atteindre cet objectif, le dispositif proposé par la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que le ou les guides d'onde sont doublés par deux guides d'onde de référence de même nature et de même longueur, mais non reliés audit système d'antenne afin d'assurer un aller-retour d'un signal de référence engendré par l'unité électronique. Cette disposition peut être appliquée aussi bien aux antennes monostatiques qu'aux antennes bistatiques.

Autrement dit, on fait subir au signal de référence le même trajet dans un guide d'onde qu'au signal de mesure afin qu'il subisse les mêmes modifications que celui-ci de sorte que le signal de référence et le signal de mesures restent en corrélation pour permettre une meilleure identification du signal réfléchi. D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 montre un schéma en bloc d'une sonde connue à antenne monostatique; la fig. 2 montre un schéma en bloc d'une sonde connue à antenne bistatique; la fig. 3 montre un schéma en bloc d'une sonde à antenne monostatique conformément à la présente invention; la fig. 4 montre un schéma en bloc d'une sonde bistatique conformément à la présente invention.

La sonde représentée sur la fig. 1 comporte un oscillateur à haute fréquence 10 qui est commandé de façon connue en soi, par un modulateur pour engendrer un signal à fréquence modulée. Ce signal est scindé dans un diviseur 12 en un signal transmis T et un signal de référence REF. Le signal T est transmis à travers un circulateur 14 et un guide d'onde 16 à une antenne monostatique 18 qui émet un faisceau de microondes modulé T vers la surface 20 dont il s'agit de mesurer la distance et qui capte les signaux R réfléchis par cette surface. Le guide d'onde 16 ainsi que l'antenne 18 se trouvent à l'intérieur d'un four à cuve symbolisé par les traits interrompus 24. Le signal réfléchi R ainsi capté par l'antenne 18 est retransmis à travers le guide d'onde 16 vers le circulateur 14 qui est une sorte d'aiguillage électronique pour aiguiller le signal R vers un mélangeur 22. Dans ce mélangeur 22 le signal réfléchi R est identifié par comparaison avec le signal de référence et est ensuite envoyé vers une unité de traitement de données pour calculer, de façon connue en soi, la hauteur entre l'antenne 18 et la surface de réflexion 20.

Le système monostatique selon la fig. 1 qui ne comporte qu'une seule antenne faisant fonction d'antenne émettrice et d'antenne réceptrice est surtout utilisé lorsque les distances de mesure sont relativement faibles.

La fig. 2 représente un système bistatique avec deux antennes séparées, l'une pour l'émission des microondes, l'autre pour la réception des ondes réfléchies. Ce système est essentiellement utilisé lorsque les distances de mesure sont plus élevées.

Dans le système bistatique un signal modulé en fréquence est également engendré par un oscillateur ha.ute fréquence 30 et séparé dans le diviseur 32 en un signal de référence REF et un signal transmis T. Ce dernier est envoyé à travers un guide d'onde 34 et une antenne émettrice 36 sur la surface 20 dont on veut mesurer la distance et le signal R réfléchi par celle-ci est capté par une antenne réceptrice séparée 38. Le signal réfléchi R est envoyé à travers un guide d'onde 40 et est identifié dans la mélangeur 42 par comparaison avec le signal de référence REF avant d'être traité dans une unité de traitement de données pour calculer de manière connue en soi la hauteur de surface de chargement 20.

Les figs. 3 et 4 représentent respectivement les système de mesures monostatiques et bistatiques avec les modifications proposées par la présente invention. Les composant identiques à ceux des figs. 1 et 2 gardent les mêmes références sur les figs. 3 et 4.

Dans le système monostatique selon la fig. 3 on a ajouté dans le bras de support de l'antenne 18 et du guide d'onde 16 deux guides d'onde supplémentaires 26 et 28 chacun étant, à tous les points de vue, notamment pour ce qui concerne la longueur et la nature, identique au guide d'onde 16. Ces deux guides d'onde 26 communiquent l'un avec l'autre à l'intérieur du four, tandis que l'un des guides d'onde , p.ex. le guide 26 est relié au diviseur 12 pour recevoir le signal de référence REF, tandis que l'autre guide d'onde 28 est relié au mélangeur 22. Le signal de référence REF parcourt par conséquent d'abord le guide d'onde 26 et retourne par le guide d'onde 28 au mélangeur 22 pour servir de base de comparaison en vue de l'identification du signal réfléchi R. Autrement dit, avant de servir de comparaison, le signal de référence REF parcourt le même trajet de guide d'onde que le signal transmis T et le signal réfléchi R dans le guide d'onde 16. Le signal de référence REF est donc exposé aux mêmes influences comme, p.ex., distorsions électroniques ou mécaniques, déformations thermiques, etc., que les signaux transmis et réfléchis et subit, par conséquent, également les mêmes altérations. Autrement dit, le signal de référence est mis automatiquement en corrélation avec le signal réfléchi grâce à son parcours à travers les guides d'onde de compensation 26 et 28, ce qui élimine les problèmes d'identification du signal réfléchi.

Pour ce qui concerne le fonctionnement en mode bistable selon la fig. 4, la situation est exactement la même que pour la fig. 3, c.à.d. la présence de deux guides d'onde 46 et 48 identiques à tous les points de vue au guide d'onde 34 du signal transmis et au guide d'onde du signal réfléchi 40 afin d'imposer au signal de référence REF les mêmes conditions qu'au signal transmis et au signal réfléchi afin de permettre une meilleure identification de ce dernier par une corrélation automatique avec le signal de référence.

Claims

1. Dispositif pour déterminer le profil de la surface de chargement.d'un four à cuve à l'aide d'une sonde de radar comprenant un système d'antenne pour émettre un faisceau radar vers la surface de chargement et capter le même faisceau après réflexion sur ladite surface de chargement, le système d'antenne étant monté à l'extrémité intérieure d'un bras pouvant être enfoncé horizontalement à travers la paroi du four au-dessus de la surface de chargement, une unité électronique de commande et de mesure arrangée à l'extérieur du four (24), ainsi qu'un ou deux guides d'onde (16), (34, 40) reliant ledit système d'antenne à l'unité électronique à travers le bras, caractérisé en ce que le ou les guides d'onde (16), (34, 40) sont doublés par deux guides d'onde de référence (26, 28), (46, 48) de même nature et de même longueur, mais non reliés audits systèmes d'antennes pour assurer un aller-retour d'un signal de référence REF engendré par l'unité électronique.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'antenne comprend une seule antenne (18) à fonctionnement monostatique et un seul guide d'onde (16).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'antenne comprend une antenne émettrice (36) et une antenne réceptrice (38) en fonctionnement bistable ainsi que deux guides d'onde (34) et (40), respectivement associées à l'antenne émettrice (36) et à l'antenne réceptrice (38).