Mesure du taux de bulles dans un liquide isolant avec capteur capacitif
Dans son principe, le capteur capacitif se compose d’une électrode externe (en général, la canalisation dans laquelle le fluide circule) et d’une électrode interne concentrique.
La capacité créée entre ces 2 électrodes dépend de la constante diélectrique du milieu.
Lorsque des bulles sont présentes dans l’écoulement, cela a pour effet de réduire la constante diélectrique globale. Le taux de bulles est proportionnel à la variation de capacité induite.
De manière à délimiter avec précision le volume de mesure, l’électrode de mesure se prolonge à ses 2 extrémités par un anneau de garde. La vitesse d’écoulement du fluide est sans influence sur la mesure.
Exemple de courbe de réponse en fonction du taux de bulles
Le capteur est réuni à un conditionneur capacitif via un câble souple d’une longueur pouvant aller jusqu’à plusieurs mètres.
L’information utile est délivrée sous forme d’un signal type 0 /10V.
Chaque capteur est adapté aux conditions d’utilisation réelles.
Si nécessaire, une modélisation 3D électrostatique est réalisée afin d’optimiser le capteur en dimensions et en nombre d’électrodes.
Détecteur pour liquide cryogénique
De manière à linéariser la réponse sur une plage de diamètre donné, il est nécessaire de limiter le rapport entre le diamètre des électrodes.
Une manière pratique de réaliser cette linéarisation est de faire jouer différents rôles aux électrodes concentriques composants le capteur.
Ainsi, il est possible soit de mettre une électrode donnée soit à la masse, soit à la garde, soit en mesure. Cette disposition permet de limiter le nombre d’électrodes.
Par le jeu des commutations, il est possible, selon le potentiel appliqué, soit de mesurer une seule couronne à la fois (sur les 4 possibles), soit de grouper 2 couronnes contiguës afin de voir si le signal est bien la somme des deux individuels.
Cas du capteur à 3 électrodes (+ 2 électrodes à la masse)
Principe de la commutation mesure / non-mesure
En mode mesure
Les 2 générateurs V1 et V2 sont strictement aux mêmes fréquence, amplitude et phase pour que la garde soit effective.
Le courant mesuré est proportionnel à la capacité formée entre l’électrode de mesure et l’électrode externe.
En mode non-mesure
Les 2 générateurs V1 et V2 du mode « mesure » sont remplacés par des courts-circuits.
Le courant mesuré est nul car la capacité formée entre l’électrode de mesure et l’électrode externe est soumise à aucune différence de potentiel tout comme la garde.
Conditionnement
Par défaut, lorsque la commande ENABLE est à 0V, le cycle des 4 états de mesure se succède. Il faut passer la commande ENABLE à +5V pour que le mode manuel soit accessible.
Dans ce mode, un commutateur rotatif manuel permet de sélectionner l’un des 4 états. Ce mode est utilisé durant la phase de vérification du fonctionnement ou celle d’étalonnage.
De manière à pouvoir associer, en mode automatique, la tension mesurée à l’état actif, l’état du séquenceur est recopié et disponible en sortie séquenceur sur une prise Sub D.
