Velocímetro y procedimiento de medición de la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor.

Velocímetro para medir la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor, comprendiendo este velocímetro:

- una fuente

(8) de campo magnético primario cuyas líneas de campo (12) atraviesan el fluido (4), eléctricamente conductor, y

- un primero (16) y un segundo (19) sensores de campo magnético que miden cada uno la intensidad del campo magnético en una misma primera dirección de medición (7),

caracterizado por que

- los dos sensores (16, 19) están dispuestos de manera que, en ausencia de flujo del fluido (4) eléctricamente conductor, la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores (16, 19) sea no nula, y

- el velocímetro (6) comprende una unidad de tratamiento (18) apta para calcular la velocidad de flujo del fluido en una dirección paralela a la primera dirección de medición (7) a partir de la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores (16, 19) .

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/058683.

Solicitante: ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE LYON.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 15 Parvis René Descartes B.P. 7000 69342 Lyon 7ème FRANCIA.

Inventor/es: PINTON,JEAN-FRANÇOIS, PLIHON,NICOLAS, VERHILLE,GAUTIER, MIRALLES,SOPHIE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VELOCIDADES LINEALES O ANGULARES, DE LA... > Medida de la velocidad de los fluidos, p. ej. de... > G01P5/08 (midiendo la variación de una variable eléctrica directamente afectada por el flujo, p. ej. utilizando un efecto dinamoeléctrico)

PDF original: ES-2462015_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Velocímetro y procedimiento de medición de la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor

La invención concierne a un velocímetro para medir la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor y a un procedimiento de medición de la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor.

Un fluido eléctricamente conductor es un fluido que contiene portadores de carga móviles. Por ejemplo, el sodio líquido, el galio líquido son fluidos eléctricamente conductores cuya conductividad es del orden de 106 S.m-1. Los plasmas son igualmente fluidos conductores.

La medición de la velocidad de flujo de fluidos eléctricamente conductores interviene especialmente en la industria metalúrgica en el control de cadenas de producción. Estas mediciones intervienen igualmente en los circuitos de refrigeración de metal líquido de las centrales nucleares. Éstas pueden intervenir igualmente en los procedimientos plasma (descontaminación, grabado o depósito de capas delgadas) .

El depositante conoce un velocímetro que comprende:

-una fuente de campo magnético primario cuyas líneas de campo atraviesan el fluido eléctricamente conductor, y

-un primero y un segundo sensores de campo magnético que miden cada uno la intensidad del campo magnético en una misma primera dirección de medición.

Por dirección de medición se designa un conjunto de vectores colineales orientados en el mismo sentido.

En ausencia de flujo del fluido, las líneas de campo de la fuente de campo magnético primario tienen una forma inicial. Los sensores miden entonces una intensidad del campo magnético con velocidad de flujo nula. En el flujo del fluido, el movimiento de los portadores de carga móviles deforma las líneas de campo que atraviesan el fluido. Así, la intensidad medida por los sensores varía con la velocidad de flujo del fluido. Para aumentar la sensibilidad de las mediciones, en los velocímetros conocidos, los primero y segundo sensores se disponen simétricamente con respecto a un plano de simetría de la fuente del campo magnético primario y las intensidades medidas por estos dos sensores se suman. Un plano de simetría de la fuente del campo magnético primario es un plano de simetría para las líneas del campo magnético primario.

Además, los sensores están colocados lo más cerca posible de la fuente de manera que sean más sensibles al campo magnético primario que a otros campos magnéticos. A pesar de las precauciones, los velocímetros conocidos siguen siendo sensibles a las perturbaciones causadas por un campo magnético exterior tal como el campo magnético terrestre o un campo magnético radiado por un aparato eléctrico dispuesto en la proximidad. Por otra parte, la linealidad de los velocímetros conocidos es perfectible.

Por « linealidad », se designa el desvío máximo entre la curva características lineal ideal que relaciona la velocidad medida con la señal de salida del velocímetro y su curva característica real.

La invención pretende resolver uno o varios de estos inconvenientes.

Así pues, ésta tiene por objeto un velocímetro para medir la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor, en el cual:

-los dos sensores están dispuestos de manera que, en ausencia de flujo del fluido eléctricamente conductor, la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores sea no nula, y

-el velocímetro comprende una unidad de tratamiento apta para calcular la velocidad de flujo del fluido en una

dirección paralela a la primera dirección de medición a partir de la diferencia entre las intensidades medidas por

los dos sensores.

El hecho de utilizar la diferencia de las intensidades medidas permite mejorar la linealidad del velocímetro como se explica más adelante en la descripción. Además, esta medición diferencial permite limitar la dependencia de la velocidad medida:

-de las variaciones temporales del campo magnético exterior,

-del campo inducido por los gradientes de velocidad en presencia del campo magnético exterior, y

-de las variaciones espacio-temporales del campo magnético inducido por los gradientes.

Los modos de realización de este velocímetro pueden comprender una o varias de las características siguientes:

los dos sensores se disponen de manera que, en ausencia de flujo del fluido eléctricamente conductor, la diferencia entre las intensidades del campo magnético primario medidas por los dos sensores sea superior a la más pequeña de estas intensidades,

la fuente comprende un eje de imantación y los dos sensores se disponen en un mismo lado de un plano que contiene al eje de imantación,

el primer sensor se sitúa a una distancia D16 de la fuente de campo magnético primario, y el segundo sensor se sitúa a una distancia D191 de la fuente de campo magnético primario, de manera que el valor absoluto de la diferencia de las distancias D16 y D191 sea superior a la más pequeña de las distancias D16 y D191,

se dispone un perturbador magnético más próximo a uno de los sensores que al otro de manera que en ausencia de flujo del fluido, la intensidad medida por el primer sensor sea al menos dos veces superior a la intensidad medida por el segundo sensor,

los primero y segundo sensores se disponen a igual distancia de la fuente de campo primario,

el velocímetro comprende un tercer sensor de campo magnético, siendo el tercer sensor apto para medir el campo magnético en la primera dirección de medición, estando dispuesto el tercer sensor con respecto a la fuente de manera que las intensidades medidas por el primero y el tercero sensores sean iguales en ausencia de flujo, y la unidad de tratamiento es apta para calcular la velocidad de flujo del fluido a partir:

! de la diferencia de las intensidades medidas por el primero y segundo sensores,

! de la diferencia de las intensidades medidas por los segundo y tercero sensores, y

! de la suma de estas diferencias.

la fuente de campo magnético primario es una fuente de campo magnético alterno,

el campo magnético primario es modulado por una señal modulante predeterminada y las intensidades medidas por los sensores son desmoduladas con la ayuda de esta señal modulante, y

el velocímetro comprende un cuarto y un quinto sensores de campo magnético, que miden la intensidad del campo magnético en al menos una segunda dirección de medición secante a la primera dirección de medición, y la unidad de tratamiento es apta para calcular la velocidad de flujo del fluido en la segunda dirección de medición de los cuarto y quinto sensores a partir de la diferencia entre las intensidades medidas por los cuarto y quinto sensores.

Estos modos de realización del velocímetro presentan además las ventajas siguientes:

-la colocación de los primero y segundo sensores de manera que la diferencia de las intensidades del campo magnético primario medidas por estos sensores sea superior a la más pequeña de estas intensidades, permite mejorar la linealidad del velocímetro al tiempo que conserva la sensibilidad del sensor más próximo a la fuente;

-la colocación de los dos sensores en el mismo lado permite aproximarlos y compensar de modo más eficaz la no linealidad causada por el gradiente de la velocidad del flujo;

-la adición de un perturbador magnético permite realizar velocímetros más compactos puesto que entones no es necesario colocar el segundo sensor lejos de la fuente para que éste mida una intensidad del campo magnético primario despreciable frente a la intensidad del campo magnético primario medida por el primer sensor;

-la adición de un tercer sensor que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Velocímetro para medir la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor, comprendiendo este velocímetro:

- una fuente (8) de campo magnético primario cuyas líneas de campo (12) atraviesan el fluido (4) , eléctricamente conductor, y

- un primero (16) y un segundo (19) sensores de campo magnético que miden cada uno la intensidad del campo magnético en una misma primera dirección de medición (7) ,

caracterizado por que

- los dos sensores (16, 19) están dispuestos de manera que, en ausencia de flujo del fluido (4) eléctricamente conductor, la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores (16, 19) sea no nula, y

- el velocímetro (6) comprende una unidad de tratamiento (18) apta para calcular la velocidad de flujo del fluido en una dirección paralela a la primera dirección de medición (7) a partir de la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores (16, 19) .

2. Velocímetro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los dos sensores (16, 19) están dispuestos de manera que, en ausencia de flujo del fluido (4) eléctricamente conductor, la diferencia entre la intensidad del campo magnético primario medida por los dos sensores (16, 19) sea superior a la más pequeña de estas intensidades.

3. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la fuente (8) comprende un eje de imantación (11) y los dos sensores (16, 19) están dispuestos en un mismo lado de un plano que contiene al eje de imantación (11) .

4. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer sensor (16) está situado a una distancia D16 de la fuente (8) de campo magnético primario, y el segundo sensor (19) está situado a una distancia D191 de la fuente (8) de campo magnético primario, de manera que el valor absoluto de la diferencia de las distancias D16 y D191 sea superior a la más pequeña de las distancias D16 y D191.

5. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un perturbador magnético (40) dispuesto más cerca de uno (16) de los sensores que del otro (19) de manera que en ausencia de flujo del fluido (4) , la intensidad medida por el primer sensor (16) sea al menos dos veces superior a la intensidad medida por el segundo sensor (19) .

6. Velocímetro de acuerdo con la reivindicación 5, en el cual los primero y segundo sensores (16, 19) están dispuestos a igual distancia de la fuente (8) de campo primario.

7. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual:

- el velocímetro (6) comprende un tercer sensor (14) de campo magnético, siendo el tercer sensor (14) apto para medir el campo magnético en la primera dirección de medición (7) , estando el tercer sensor (14) dispuesto con respecto a la fuente (8) de manera que las intensidades medidas por el primero (16) y el tercero (14) sensores sean iguales en ausencia de flujo, y

- la unidad de tratamiento (18) es apta para calcular la velocidad de flujo del fluido (4) a partir:

- de la diferencia de las intensidades medidas por los primero y segundo sensores (16, 19) ,

- de la diferencia de las intensidades medidas por los segundo y tercero sensores (19, 14) , y

- de la suma de estas diferencias.

8. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la fuente (8) de campo magnético primario es una fuente de campo magnético alterno.

9. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el campo magnético primario es modulado por una señal modulante predeterminada y las intensidades medidas por los sensores (14, 16, 19) son desmoduladas con la ayuda de esta señal modulante.

10. Velocímetro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual:

- el velocímetro (6) comprende un cuarto (32) y un quinto (34) sensores de campo magnético, que miden la intensidad del campo magnético en al menos una segunda dirección (41, 42) de medición secante a la primera dirección de medición, y

- la unidad de tratamiento (18) es apta para calcular la velocidad de flujo del fluido en la segunda dirección (41, 42) de medición de los cuarto y quinto sensores (32, 34) a partir de la diferencia entre las intensidades medidas por el cuarto y quinto sensores.

11. Procedimiento de medición de la velocidad de flujo de un fluido eléctricamente conductor que comprende la emisión (70) de un campo magnético primario cuyas líneas de campo (12) atraviesan el fluido (4) eléctricamente conductor, caracterizado porque el procedimiento comprende:

-la medición (72) de la intensidad del campo magnético en una primera dirección de medición (7) por dos sensores (16, 19) dispuestos de manera que, en ausencia de flujo del fluido (4) eléctricamente conductor, la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores (16, 19) sea no nula, y

-el cálculo (74) de la velocidad de flujo a partir de la diferencia entre las intensidades medidas por los dos sensores (16, 19) .