Capteur de niveau

2.0 Capteur de niveau
2.1 Capteur ultrason
Son principe de fonctionnement repose comme son nom
l’indique sur l’utilisation des ultrasons. Ce sont des ondes
acoustiques dont la fréquence est trop élevée pour être
audible par l’être humain.
Principe de fonctionnement : un capteur ultrason émet à
intervalles réguliers des courtes impulsions sonores à haute
fréquence. Ces impulsions se propagent dans l’air à la vitesse
du son 340 mètres par seconde. Lorsqu’elles rencontrent un
objet, elles se réfléchissent sous forme d’écho au capteur
.celui-ci calcule la distance le séparant de la cible sur la base
du temps écoulé entre l’émission du signal et la réception de
l’écho. Pratiquement tous les matériaux qui réfléchissent le
son peuvent être détectés et ce, quel que soit leur couleur.
On a : 
C : est la vitesse du son
NB : avec l’utilisation de l’ultrason, la mesure du temps se
fait en aller-retour puis on détermine le niveau grâce à la
formule ci-dessus. Un transmetteur sera ajouté au capteur
afin de fournir un signal électrique normalisé, soit :
0-5v ; 0-10v, 1-5v ou :
0-20mA ; 4-20mA.

2.2 Mesure de niveau par la méthode hydrostatique
2.2.1 Rappel de physique
Pour un liquide homogène donné, la pression relative en fond
de réservoir est proportionnelle au niveau du liquide dans ce
réservoir. Mais la connaissance de la masse volumique est
nécessaire pour déterminer cette hauteur. On a :
 est la masse volumique du liquide et elle est exprimée en
 est l’accélération de la pesanteur elle est exprimée en
 est la hauteur du liquide dans le réservoir qu’on cherche à
déterminer elle est exprimée en m
 est la pression hydrostatique mesurée elle est exprimée en
pascal
La pression hydrostatique est proportionnelle à la hauteur de
la colonne de liquide. La pression générée dépend de la
densité, de la gravité qui agit sur celui-ci.de par leur
conception ou grâce à une technologie spécifique, les sondes
de niveau mesurent la pression tout en tenant compte de la
pression atmosphérique.
La mesure de la pression hydrostatique en fonction de la
pression atmosphérique est :

Cette formule peut être appliquée aux eaux à ciel ouvert
comme aux liquides contenus dans des réservoirs. En cas des
réservoirs fermés, une mesure de la pression différentielle est
effectuée pour tenir compte de la pression extérieure
exercée par l’atmosphère sur le couvercle dans une
application pareil on peut utiliser des sondes de pression
relative ou au moyen de technologie dite <<AA<< de mesure
de la pression absolue, ce qui permet de prendre en compte
la pression atmosphérique.
2.3 flotteur :
La loi d’Archimède dit que tout corps partiellement ou
complètement plongé dans un liquide reçoit de la part de ce
fluide une poussée verticale orientée de bas en haut dont
l’intensité est égale au poids du fluide déplacé. Ce qui se
traduit par :
F= 
V est le volume du liquide déplacé
C’est ce phénomène que l’on exploite dans le cas du flotteur
Le flotteur existe en deux versions : détecteur de niveau et
mesure de niveau.
Lorsque fait la mesure de niveau, il doit être inséré dans un
puits de tranquillité pour éviter qu’il soit soumis à l’agitation
des liquides dans le réservoir.
Il se maintient à la surface du liquide. Il est solidaire d’un
capteur de position qui délivre un signal électrique

correspondant à la hauteur du liquide Sa position est peu
dépendante de la masse volumique du liquide.
2.3 Plongeur
La mesure avec un plongeur repose sur la mesure de son
poids apparent car celui-ci varie en fonction de la longueur
immergée du plongeur
Contrairement au flotteur qui se déplace sur le liquide, le
plongeur est une installation fixe.
Pour montrer comment on mesure le niveau avec un
plongeur, analysons les forces en présence.
Le plongeur est attiré vers le bas par la pesanteur, on a
F est la force de gravité
La fraction immergée du plongeur est soumise à la force
d’Archimède 
S est la section du plongeur
h est la hauteur immergée du plongeur
Le poids apparent qui en résulte est représenté par la force
De la mesure du poids apparent, on mesure la hauteur

La mesure du poids apparent peut être faite par un capteur
de force
Le plongeur est un cylindre immergé dont la hauteur est au
moins égale à la hauteur maximale du liquide dans le
reservoir.il est suspendu à un capteur dynamométrique qui se
trouve soumis à une force (le poids apparent), fonction de la
hauteur du liquide, on a :
 est le poids du plongeur
S sa section et :  La poussée d’Archimède s’exerçant
sur le volume immergé du plongeur
2.5 Radar
Le principe de fonctionnement est le même que celui des
ondes acoustiques celles _ci sont remplacées par des ondes
électromagnétiques. La vitesse des ondes
électromagnétiques est indépendante de :
_ la température
_la pression
_ la densité
_ la composition du gaz
2.6 Absorption du rayonnement Gamma
2.6.1 principe
La source et le détecteur sont placés à l’extérieur de part et
d’autre du réservoir ; cette disposition est particulièrement
adaptée au cas de liquides très corrosifs ou sous haute