FR3149692A1 - procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide - Google Patents
procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide Download PDFInfo
- Publication number
- FR3149692A1 FR3149692A1 FR2305765A FR2305765A FR3149692A1 FR 3149692 A1 FR3149692 A1 FR 3149692A1 FR 2305765 A FR2305765 A FR 2305765A FR 2305765 A FR2305765 A FR 2305765A FR 3149692 A1 FR3149692 A1 FR 3149692A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- signal
- reservoir
- interest
- tank
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 57
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 27
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 21
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/32—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise
- G01N29/323—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise compensating for pressure or tension variations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
- G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Procédé comprenant des étapes de : acquisition par un récepteur d’un signal représentatif d’ondes acoustiques s’étant propagées dans un réservoir contenant un liquide ; prétraitement produisant un signal d’intérêt à partir du signal acquis, le signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0 et/ou SH1 parmi les ondes acoustiques ; et traitement comprenant une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir et/ou une localisation d’un défaut du réservoir, à partir du signal d’intérêt. Figure pour l’abrégé : 5
Description
La présente invention concerne un procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide, et un dispositif pour réaliser une telle surveillance.
On connaît de l’état de la technique des procédés utilisant des ondes acoustiques s’étant propagées dans une structure pour évaluer l’état d’une structure. Un récepteur placé sur la structure acquiert un signal représentatif de telles ondes acoustiques. Un défaut et sa position sur la structure a une influence sur les caractéristiques du signal acquis. Ainsi, un signal acquis par le récepteur alors que la structure est saine et un signal acquis par le récepteur alors que la structure est endommagée peuvent présenter des différences exploitables pour détecter si la structure présente un défaut, et permettant le cas échéant de localiser un tel défaut.
Les inventeurs ont constaté qu’un problème particulier se pose quand la structure à surveiller est un réservoir destiné à contenir un liquide. Des signaux représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans un réservoir sont sensibles au niveau de liquide à l’intérieur du réservoir, et sont également sensibles à l’orientation du réservoir (étant donné que le liquide se déplace par gravité en fonction de cette orientation). Ainsi, lorsque le niveau de liquide change à l’intérieur du réservoir, ou lorsque le réservoir change d’orientation, les signaux acquis par le récepteur changent également, et ce changement peut être indûment attribué à une dégradation de l’état du réservoir. Ainsi, tel changement peut conduire à des fausses alarmes.
Un but de l’invention est de détecter ou localiser de manière plus fiable un défaut sur un réservoir destiné à contenir un liquide.
Ce but est atteint par un procédé comprenant des étapes suivantes : acquisition par un récepteur d’un signal représentatif d’ondes acoustiques s’étant propagées dans un réservoir contenant un liquide ; prétraitement produisant un signal d’intérêt à partir du signal acquis, le signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0et/ou SH1parmi les ondes acoustiques ; et traitement comprenant une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir et/ou une localisation d’un défaut du réservoir, à partir du signal d’intérêt.
Les ondes de cisaillement horizontales SH0et SH1sont très peu sensibles à une variation du niveau de liquide présent dans le réservoir et à l’orientation du réservoir. Ainsi, ces ondes spécifiques transportent les mêmes informations lorsque le réservoir est plein, presque vide, debout ou couché. En conséquence, la détection ou la localisation de défauts réalisée par le traitement du signal est rendue plus fiable à long terme.
Le procédé proposé peut également comprendre les caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison à chaque fois que cela est techniquement possible.
De préférence, le prétraitement comprend des étapes de filtrage du signal acquis en un signal filtré de même durée que le signal acquis, le signal filtré étant constitué d’une première moitié temporelle et d’une seconde moitié temporelle postérieure à la première moitié temporelle, et d’extraction du signal d’intérêt dans la deuxième moitié temporelle du signal filtré.
De préférence, le signal d’intérêt est en fin du signal filtré.
De préférence, les ondes acoustiques sont des ondes guidées émises par un émetteur positionné sur le réservoir sur la base d’un signal d’excitation, et le signal d’intérêt a une durée fonction d’une durée du signal d’excitation, par exemple proportionnelle à la durée du signal d’excitation.
De préférence, le prétraitement produit, à partir du signal acquis, un signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1, et le traitement comprend une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir à partir de ce signal d’intérêt.
De préférence, le prétraitement produit, à partir du signal acquis, un signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0, et le traitement comprend une localisation d’un défaut du réservoir à partir de ce signal d’intérêt.
De préférence, le traitement comprend les étapes suivantes : détermination d’un score indiquant une quantité d’énergie transportée le signal d’intérêt ; comparaison entre le score et une plage de scores de référence ; et génération d’un résultat de détection indiquant la présence d’un défaut dans le réservoir lorsque le score n’est pas inclus dans une plage de scores de référence, et indiquant l’absence de défaut dans le réservoir lorsque le score est inclus dans la plage de référence.
Dans un mode de réalisation, les ondes acoustiques sont des ondes émises par un émetteur positionné sur le réservoir. Dans un autre mode de réalisation, les ondes acoustiques ne sont pas émises par un émetteur.
De préférence, le signal d’intérêt est constitué d’une séquence d’échantillons ayant des amplitudes respectives. Lorsque les ondes acoustiques sont des ondes émises par un émetteur positionné sur le réservoir, le score est de préférence une somme des carrés des amplitudes. Lorsque les ondes acoustiques ne sont pas émises par un émetteur, et le score est de préférence une amplitude maximale parmi les amplitudes.
De préférence, le procédé comprenant en outre des étapes de : mesure d’une pression à l’intérieur du réservoir, la pression mesurée étant associée au signal acquis ; et sélection de la plage de score de référence dans une base de données contenant des plages de score respectivement associées à des plages de pression, les plages de score ayant été déterminées à partir de signaux antérieurs représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir alors que le réservoir était dans un état sain, et les plages de pressions ayant été déterminées à partir de pressions mesurées à l’intérieur du réservoir alors que le réservoir était dans l’état sain.
De préférence, l’acquisition est répétée par le récepteur de sorte à acquérir une succession de signaux représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir, la succession de signaux comprenant : au moins un signal issu d’ondes guidées émises par un émetteur positionné sur le réservoir et au moins un signal issu d’ondes acoustiques n’étant pas émises par un émetteur. Les étapes de prétraitement et de traitement peuvent alors être appliquées à chaque signal faisant partie de la pluralité de signaux.
De préférence, le procédé comprend en outre des étapes de : détermination d’un état d’une machine destinée à utiliser de l’hydrogène contenu dans le réservoir ; mise en œuvre de l’acquisition par le récepteur, du prétraitement et/ou du traitement à condition que l’état indique que le système est en fonctionnement.
De préférence, le procédé comprend en outre des étapes de : détermination d’une impédance électromécanique associée au récepteur ; mise en œuvre de l’acquisition par le récepteur, du prétraitement et/ou du traitement à condition que l’impédance électromécanique associée au récepteur soit incluse dans une plage d’impédances de référence indicatives d’un fonctionnement normal du récepteur.
Lorsque les ondes acoustiques sont des ondes émises par un émetteur positionné sur le réservoir, la localisation d’un défaut du réservoir peut être mise en œuvre à partir d’une transformée de Fourier du signal acquis et d’une vitesse de groupe des ondes de cisaillement horizontales de mode SH0ou SH1parmi les ondes acoustiques.
Lorsque les ondes acoustiques ne sont pas émises par un émetteur, la localisation d’un défaut du réservoir peut comprendre une triangulation hyperbolique réalisée entre trois signaux comprenant le signal acquis et deux signaux supplémentaire acquis par deux récepteurs supplémentaires, les signaux supplémentaires étant également représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir.
De préférence, le réservoir contient de l’hydrogène liquide.
Un autre aspect de la présente divulgation est un dispositif comprenant : un récepteur configuré pour acquérir un signal représentatif d’ondes acoustiques s’étant propagées dans un réservoir pour stocker un liquide, et un module de traitement de signaux configuré pour mettre en œuvre un prétraitement et un traitement. Le prétraitement produit un signal d’intérêt à partir du signal acquis par le récepteur, le signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0ou SH1parmi les ondes acoustiques. Le traitement comprend une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir et/ou une localisation d’un défaut du réservoir à partir du signal d’intérêt.
De préférence, le récepteur est un traducteur piézoélectrique ayant une constante diélectrique égale à d24.
Il est également proposé un système comprenant un réservoir pour stocker un liquide et le dispositif qui précède.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La illustre de façon schématique un système de surveillance d’un réservoir pour liquide, selon un mode de réalisation.
La comprend trois vues d’un réservoir selon un mode de réalisation, dont une vue de face, une vue de profil et une vue de dos.
La , la , la , la , la et la représentent des organigrammes d’étapes susceptibles d’être mises en œuvre par le système de la .
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
1) Description d’un système selon un mode de réalisation
En référence à la et à la , un système 1 comprend un réservoir 2 pour liquide, une machine 4 destinée à utiliser le liquide contenu dans le réservoir, et un dispositif 6 de surveillance de l’état du réservoir.
Le réservoir 2 présente une forme allongée le long d’un axe longitudinal. Le réservoir 2 comprend une paroi présentant une surface interne délimitant une cavité de stockage de liquide, et une surface externe opposée à la surface interne.
La paroi comprend une partie annulaire s’étendant autour de l’axe longitudinal, et deux parties extrémales liées entre elles par la partie annulaire. La surface interne présente ainsi une forme générale sensiblement cylindrique.
La paroi du réservoir 2 est formée par assemblage de trois pièces : une première pièce 20 formant la partie annulaire, une deuxième pièce 22 formant l’une des parties extrémales, et une troisième pièce 24 formant l’autre partie extrémale. La première pièce 20 est fermée sur elle-même autour de l’axe longitudinal par un ou plusieurs cordons de soudure longitudinal 26 (donc s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal). La première pièce est fixée à la deuxième pièce grâce à un cordon de soudure transversal 28 s’étendant autour de l’axe longitudinal, et est fixée à la troisième pièce grâce à un autre cordon de soudure transversal 30 s’étendant autour de l’axe longitudinal. Les deux cordons de soudure transversaux 28, 30 s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal.
La paroi du réservoir 2 est en métal, par exemple en aluminium ou en acier.
Le réservoir 2 peut également comprendre une armure de montage 32 s’étendant sur les deux parties extrémales de la paroi.
On note que l’épaisseur de la paroi du réservoir, est mesurée entre la surface interne et la surface externe.
Dans une application particulière, le réservoir 2 est configuré pour contenir de l’hydrogène liquide. Pour rappel, l’hydrogène liquide est le dihydrogène refroidi en dessous de son point de condensation, soit 20,28 kelvins (−252,87 °C) à pression atmosphérique (101 325 Pa). Il a alors une masse volumique de 70,973 kg/m3.
La machine 4 est reliée fluidiquement au réservoir 2. Ainsi, du liquide contenu dans le réservoir 2 est susceptible d’être transféré à la machine 4.
La machine 4 est susceptible de prendre deux états : un état activé et un état désactivé. Dans l’état activé, la machine 4 prélève et/ou utilise tout ou partie du liquide contenu dans le réservoir 2. L’utilisation en question dépend du liquide. Par exemple, lorsque le réservoir 2 contient de l’hydrogène liquide, cet hydrogène liquide peut être utilisé par la machine 4 comme énergie propre pour alimenter des piles à combustibles. Dans l’état désactivé, la machine 4 n’utilise pas le liquide contenu dans le réservoir 2.
La machine 4 peut être un véhicule, tel qu’un véhicule terrestre (automobile, train, etc.) ou un aéronef (avion, hélicoptère, etc.).
La machine 4 peut contenir le dispositif 6 et/ou le réservoir 2. En variante, le dispositif de surveillance 6 et/ou le réservoir 2 est à l’extérieur de la machine 4, comme cela est schématiquement représenté en figure 1.
Le dispositif de surveillance 6 comprend un récepteur 8 et un module de traitement de signaux 10.
Le récepteur 8 est configuré pour acquérir des signaux représentatifs d’ondes acoustiques qui se sont propagées dans le réservoir 2, en particulier des ondes de cisaillement horizontales de mode SH0et/ou SH1.
Le récepteur 8 est fixé au réservoir 2, par exemple sur la surface externe du réservoir 2.
Le dispositif de surveillance 6 peut comprendre un émetteur 12 configuré pour émettre des ondes acoustiques dans le réservoir 2, par exemple des ondes guidées ultrasonores, de sorte que ces ondes puissent reçues par le récepteur 8 après s’être propagées dans le réservoir 2, et en particulier à travers la paroi du réservoir 2.
Le récepteur 8 peut également jouer le rôle d’émetteur 12.
De préférence, l’émetteur 12 est capable d’émettre simultanément des ondes de cisaillement horizontal ayant les deux modes SH0et SH1.
Ainsi, le récepteur 8 peut recevoir : des ondes acoustiques initialement émises par un émetteur 12 du dispositif (on dit alors que le dispositif fonctionne en mode actif), et/ou des ondes acoustiques qui ne sont pas émises par un tel émetteur 12, mais qui peuvent être générées par le réservoir 2 lui-même ou provenir d’un équipement non contrôlé par le dispositif (on parle alors de mode passif). A cet égard, il est à noter que le dispositif de surveillance 6 peut ne comprendre aucun émetteur 12 ; dans ce cas le dispositif 6 ne peut pas fonctionner en mode actif.
De préférence, il est fait en sorte de satisfaire la relation suivante entre la longueur de chaque récepteur 8, noté Lc, une fréquence f à laquelle le récepteur 8 est sensible, et l’épaisseur e de la paroi du réservoir :
Dans cette équation, désigne la longueur d’onde du mode guidé SH1, et désigne la longueur d’onde du mode guidé SH0.
On distingue par ailleurs deux variantes du mode actif : la variante « pulse-echo », dans laquelle un récepteur 8 reçoit des ondes qu’il a lui-même émise en tant qu’émetteur 12, et la variante « pitch-catch », dans laquelle un récepteur 8 reçoit des ondes émises par un émetteur 12, 12 distinct du récepteur 8.
De préférence, le récepteur 8 est un traducteur piézoélectrique, c’est-à-dire un récepteur 8 qui convertit l’onde acoustique qu’elle reçoit en un signal électrique (ou vice-versa, lorsque ce récepteur 8 joue également le rôle d’émetteur 12).
Le traducteur piézoélectrique a de préférence une constante diélectrique égale à d24 et/ou est adaptée pour fonctionner à des températures cryogéniques. Le traducteur de type PTZ4-d24 est un traducteur qui satisfait ces deux conditions cumulativement, et qui donc peut avantageusement être utilisé en guise de récepteur 8 ou d’émetteur 12.
Le dispositif de surveillance 6 peut comprendre plusieurs récepteurs 8 (et le cas échéant plusieurs émetteurs 12) ayant des positions différentes sur la surface externe du réservoir 2. Chaque récepteur 8 est conforme à la description qui précède. En particulier, il peut être prévu que chaque récepteur 8 soit en réalité un émetteur-récepteur, c’est-à-dire un traducteur jouant le rôle d’émetteur 12 d’ondes acoustiques ou de récepteur 8 pour des ondes acoustiques.
Dans l’exemple non limitatif de la , le réservoir 2 comprend neuf récepteurs 8, dont deux récepteurs 8 disposés sur l’une des parties extrémales de la paroi, cinq récepteurs 8 disposés sur l’autre partie extrémale de la paroi, et deux récepteurs 8 disposés sur la partie annulaire de la paroi.
Chaque récepteur 8 positionné sur la partie annulaire de la paroi sont à proximités des cordons de soudure, afin de pouvoir être plus sensible à des défauts des cordons de soudure. On peut en particulier prévoir qu’une distance entre deux récepteurs localisés sur la partie annulaire de la paroi soit inférieure ou égale à deux fois la distance entre un émetteur et le cordon de soudure le plus proche.
Le module de traitement de signaux 10 est configuré pour appliquer des traitements à des signaux représentatifs d’ondes acoustiques qui ont été reçues par le ou chaque récepteur 8.
Lorsque le dispositif de surveillance 6 comprend un ou plusieurs émetteur(s) 12, le module de traitements de signaux peut par ailleurs commander l’émission d’ondes acoustique par le ou chaque émetteur 12.
Le module de traitement de signaux 10 a une structure conventionnelle. Il comprend un processeur configuré pour réaliser des calculs sur la base de données issues de signaux à traiter.
Le module de traitement de signaux 10 est relié à la machine 4, de telle sorte que le module 10 est capable de savoir si la machine 4 est dans l’état activé ou l’état désactivé.
Le dispositif de surveillance 6 comprend par ailleurs une mémoire 14 adaptée pour mémoriser des données fournies par le ou chaque récepteur 8 et/ou par le module de traitement de signaux 10.
Le dispositif de surveillance 6 comprend en outre un capteur de pression 16 adapté pour mesurer une pression à l’intérieur du réservoir 2.
Le dispositif de surveillance 6 peut également comprendre un périphérique de sortie pour restituer des informations à un utilisateur (par exemple sous forme visuelle, au moyen d’un écran d’affichage ou de témoins lumineux) et/ou une interface de communication pour transmettre de telles informations à un terminal utilisateur distant.
2) Description d’un procédé selon un mode de réalisation
Un procédé mis en œuvre par le système 1 comprend deux phases : une phase préliminaire d’apprentissage, et une phase ultérieure de suivi.
Au cours de la phase d’apprentissage, le réservoir 2 est dans un état supposé sain, et chaque récepteur fonctionne normalement.
En référence à la , la phase d’apprentissage comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 101, un émetteur 12 émet des ondes acoustiques dans le réservoir 2 sur la base d’un signal d’excitation ayant une durée w, dite durée d’émission. Ces ondes acoustiques sont des ondes guidées ultrasonores. Le signal d’excitation est par exemple un signal sinusoïdal fenêtré par une fonction gaussienne, de Hamming, de Hanning ou par une autre fonction qui atténue les lobes secondaires du spectre correspondant.
De préférence, le signal d’excitation a une fréquence f choisie en fonction de l’épaisseur e de la paroi du réservoir et en fonction du matériau dans lequel cette paroi est réalisée. Lorsque la paroi du réservoir est en aluminium et que son épaisseur e est égale à 5 mm, alors la fréquence f utilisée est égale à 359 kHz. Par exemple, lorsque la paroi du réservoir est en aluminium, le produit f.e est égal à 1.65 MHz.mm, et lorsque la paroi du réservoir est en acier, ce produit f.e est égal à 1.8 MHz.mm.
Les ondes émises se propagent dans le réservoir 2, et, en particulier, traversent la paroi du réservoir 2. Les ondes acoustiques émises comprennent le mode SH0et/ou le mode SH1.
Dans une étape 102, un récepteur 8 acquiert un premier signal y(t) représentatif de telles ondes acoustiques, après leur propagation dans le réservoir 2. Autrement dit, le dispositif 6 fonctionne en mode actif. Le premier signal acquis y(t) a en règle générale une durée, dite durée de réception, qui est supérieure à la durée d’excitation w. Le récepteur 8 transmet le premier signal acquis y(t) au module de traitement de signaux 10.
Dans une étape 104, le capteur de pression 16 mesure une pression dans le réservoir 2 temporellement associée au premier signal y(t). Par « temporellement associée », on veut dire que la pression mesurée correspond à la pression à l’intérieur du réservoir 2 lors de la propagation des ondes conduisant au signal y(t). En pratique, l’étape de mesure de pression peut être réalisée pendant l’acquisition du signal y(t) par le récepteur 8, ou alors dans un voisinage temporel proche de cette acquisition (avant ou après). La mesure de pression est mémorisée dans la mémoire 14.
Dans une étape 106, le module de traitement de signaux 10 applique au premier signal acquis y(t) un prétraitement produisant un signal d’intérêt. Le signal d’intérêt est sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1parmi les ondes acoustiques. Ceci implique que le prétraitement élimine tout autre mode éventuellement présent dans le signal acquis y(t), en particulier les modes A0, A1, S0et également le mode SH0.
Le prétraitement 106 comprend un filtrage modal du signal acquis, de sorte à produire un signal filtré de même durée que le signal acquis y(t). Au cours de ce filtrage, tout mode autre que le mode SH1est éliminé. Le filtrage modal peut comprendre les sous-étapes suivantes :
- calcul d’une transformée de Fourier du signal acquis, que l’on note
- application au signal
-
-
-
-
- calcul d’une transformée de Fourier inverse du signal
- Fenêtrage temporel du signal temporel
- calcul d’une transformée de Fourier du signal fenêtré, que l’on note
- application au signal
- calcul d’une transformée de Fourier inverse du signal
Le signal filtré est de même durée que le signal y(t) initialement acquis par le récepteur 8. Le signal filtré est constitué d’une première moitié temporelle et d’une seconde moitié temporelle postérieure à la première moitié temporelle.
On a indiqué précédemment que le prétraitement 106 réalisé par le module de traitement de signaux 10 produit un signal d’intérêt sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1parmi les ondes acoustiques représentées dans le signal y(t).
Le signal d’intérêt peut être le signal filtré . Toutefois, les inventeurs ont pu constater que le signal filtré est plus riche en information sur le mode SH1dans sa seconde moitié temporelle que dans sa première moitié temporelle. Par conséquent, le signal d’intérêt est avantageusement une portion du signal filtré extraite dans sa seconde moitié temporelle.
Très préférentiellement, le signal d’intérêt est en fin du signal filtré. Autrement dit, le signal d’intérêt se termine par la fin du signal filtré. La durée du signal d’intérêt peut être déterminée en fonction de la durée w. On peut par exemple prévoir que cette durée soit proportionnelle à w.
Dans une étape 108, Le module de traitement de signaux 10 calcule un premier score indiquant une quantité d’énergie transportée par le signal d’intérêt.
Le signal d’intérêt étant constitué d’une séquence d’échantillons ayant des amplitudes respectives, le premier score peut être calculé comme la somme des carrés des amplitudes respectives de ces échantillons.
Le premier score est mémorisé dans la mémoire 14 en association avec la mesure de pression mesurée à l’étape 104.
Les étapes 101, 102, 104, 106 et 108 forment un ensemble d’étapes 100. Cet ensemble d‘étapes 100 est répété dans le temps, de sorte à obtenir une succession de premiers scores respectivement associés à des mesures de pression dans le réservoir 2, ces mesures de pression pouvant être de valeurs différentes.
Dans une étape 110, le module de traitement de signaux 10 détermine différentes plages de premiers scores associées à différentes plages de pressions mesurées.
Pour cela, le module de traitement de signaux 10 peut répartir les premiers scores en différents groupes d’après les mesures de pressions qui leurs sont associées. Pour cela, le module peut diviser l’intervalle formée par l’ensemble des valeurs de pressions mesurées en plages de pression distinctes, par exemple de même longueur. Chaque groupe est constitué des premiers scores associés à des mesures de pression respectives contenues dans l’une des plages de pression. Ensuite, le module de traitement de signaux 10 peut calculer, pour chaque groupe, une plage de premiers scores à partir de la moyenne et de l’écart type des premiers scores constituant le groupe, comme suit :
avec
Dans ces formules, Na désigne le nombre de premiers scores d’un groupe, et les premiers scores du groupe sont notés ,…, .
Les plages de premiers scores sont mémorisées dans la mémoire 14 en association avec les plages de pressions correspondantes.
Comme on le verra par la suite, ces données sont représentatives de l’état sain du réservoir 2, et peuvent servir de référence pour déterminer si le réservoir 2 se dégrade dans la phase de surveillance postérieure à la phase d’apprentissage.
En référence à la , la phase préliminaire comprend par ailleurs les étapes suivantes.
Dans une étape 202, le récepteur 8 acquiert un deuxième signal représentatif d’ondes ultrasonores s’étant propagées dans le réservoir 2. Ces ondes ne sont pas émises par un émetteur 12 fixé sur le réservoir 2, mais peuvent résulter simplement des vibrations auxquelles le réservoir 2 est soumis. Autrement dit, le dispositif de surveillance 6 fonctionne en mode passif. La durée du deuxième signal acquis à l’étape 202 est prédéfinie.
Dans une étape 204, le capteur de pression 16 mesure une pression dans le réservoir 2 temporellement associée au deuxième signal. Les informations fournies précédemment au sujet de l’étape 104 sont applicables également à l’étape 204.
Dans une étape 206, le module de traitement de signaux 10 applique au deuxième signal acquis un prétraitement produisant un signal d’intérêt. Le signal d’intérêt est sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1parmi les ondes acoustiques représentées dans le deuxième signal. L’étape 206 est similaire à l’étape 106.
Dans une étape 208, Le module de traitement de signaux 10 calcule un deuxième score indiquant une quantité d’énergie transportée le signal d’intérêt. L’indice « pa » du deuxième score fait référence au mode passif dans lequel fonctionne le dispositif de surveillance 6.
Le signal d’intérêt étant constitué d’une séquence d’échantillons ayant des amplitudes respectives, le deuxième score peut être l’amplitude maximale parmi ces amplitudes respectives.
Le deuxième score est mémorisé dans la mémoire 14 en association avec la mesure de pression mesurée à l’étape 204.
Les étapes 202, 204, 206 et 208 forment un ensemble d’étapes 200. Cet ensemble d‘étapes 200 est répété dans le temps, de sorte à obtenir des deuxièmes scores respectivement associés à des mesures de pression dans le réservoir 2, ces mesures de pression pouvant être de valeurs différentes.
Dans une étape 210, le module de traitement de signaux 10 détermine différentes plages de deuxièmes scores associées à différentes plages de pressions mesurées.
Pour cela, le module de traitement de signaux 10 peut répartir les deuxièmes scores en différents groupes d’après les mesures de pressions qui leurs sont associées. Pour cela, le module de traitement de signaux 10 peut diviser l’intervalle formé par l’ensemble des valeurs de pressions mesurées en plages de pression distinctes, par exemple de même longueur. Chaque groupe est constitué des deuxièmes scores associés à des mesures de pression respectives contenues dans l’une des plages de pression. Ensuite, le module de traitement de signaux 10 peut calculer, pour chaque groupe, une plage de deuxièmes scores à partir de la moyenne et de l’écart type des deuxièmes scores constituant le groupe, comme suit :
Avec :
Dans ces formules, Npa désigne le nombre de deuxièmes scores d’un groupe, et les deuxièmes scores du groupe sont notés ,…, .
Les plages de deuxièmes scores sont mémorisées dans la mémoire 14 en association avec les plages de pressions correspondantes.
En référence à la , la phase préliminaire comprend par ailleurs les étapes suivantes.
Dans une étape 302, le module de traitement de signaux 10 détermine une impédance électromécanique associée au récepteur 8, à l’aide d’une méthode connue de l’homme du métier. L’impédance déterminée se caractérise par un module et par un argument.
Dans une étape 304, le capteur de pression 16 mesure une pression dans le réservoir 2 temporellement associée à l’impédance électromécanique déterminée. Par « temporellement associée », on veut dire que la pression mesurée correspond à la pression à l’intérieur du réservoir 2 lors de la détermination de l’impédance. En pratique, l’étape de mesure de pression peut être réalisée pendant la détermination de l’impédance, ou alors dans un voisinage temporel proche de cette acquisition (avant ou après). La mesure de pression est mémorisée dans la mémoire 14.
Les étapes 302, 304 forment un ensemble d’étapes 300. Cet ensemble d’étapes 300 est répété dans le temps, de sorte à obtenir des impédances électromécaniques respectivement associés à des mesures de pression dans le réservoir 2, ces mesures de pression pouvant être de valeurs différentes.
Dans une étape 310, le module de traitement de signaux 10 détermine différentes plages d’impédances électromécaniques associées à différentes plages de pressions mesurées.
Pour cela, le module de traitement de signaux 10 peut répartir les impédances en différents groupes d’après les mesures de pressions qui leurs sont associés. Pour cela, le module peut diviser l’intervalle formée par l’ensemble des valeurs de pressions mesurées en plages de pression distinctes, par exemple de même longueur. Chaque groupe est constitué des impédances associées à des mesures de pression respectives contenues dans l’une des plages de pression. Ensuite, le module de traitement de signaux 10 peut calculer, pour chaque groupe, une plage d’impédances électromécaniques à partir de la moyenne et de l’écart type des impédances constituant le groupe, comme suit :
avec
Dans ces formules, Nz désigne le nombre d’impédances d’un groupe, et les impédances du groupe sont notés ,…, .
Les plages d’impédances électromécaniques sont mémorisées dans la mémoire 14 en association avec les plages de pressions correspondantes.
Les étapes représentées sur les figures 2, 3 et 4 peuvent être réalisées dans n’importe quel ordre. Par ailleurs, il est possible d’alterner les trois ensembles d’étapes représentés sur ces trois figures.
A la fin de la phase d’apprentissage, sont présents dans la mémoire 14 :
- des plages de premiers scores
- des plages de deuxièmes scores
- des plages d’impédances électromécaniques
Plus haut, il a été fait l’hypothèse que des groupes de premiers scores, de deuxièmes score et d’impédances sont créés indépendamment lors des étapes 110, 210 et 310. En variante, le module de traitement de signaux 10 peut travailler sur la base de l’ensemble des valeurs de pression mesurées lors des étapes 104, 204, 304 pour former des groupes comprenant ces trois types de données différentes. Ainsi, les trois étapes 110, 210 et 310 peuvent être regroupées en une étape mise en œuvre après les ensembles d’étapes 100, 200 et 300.
Comme on le verra par la suite, les plages de premiers scores et les plages de deuxièmes scores sont représentatives de l’état supposé sain du réservoir 2, et peuvent servir de données de référence pour déterminer si le réservoir 2 se dégrade dans la phase de surveillance postérieure à la phase d’apprentissage. Par ailleurs, les plages d’impédances électromécanique sont représentatives d’un état de fonctionnement normal du récepteur 8 et de l’émetteur 12, et peuvent servir de données de référence pour déterminer si le récepteur 8 et l’émetteur 12 fonctionnent normalement ou non dans la phase de surveillance.
Jusqu’ici, un seul récepteur 8 a été considéré.
Toutes les étapes qui précèdent peuvent être répétées pour plusieurs récepteurs 8 du dispositif de surveillance 6, ce qui a pour conséquence de démultiplier le nombre de plages mémorisées dans la mémoire 14 (en association avec le récepteur 8 correspondant).
La phase de surveillance, postérieure à la phase d’apprentissage, comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 401, le module de traitement de signaux 10 détermine si la machine 4 est dans l’état activé ou désactivé.
Si la machine 4 est dans l’état activé, le dispositif de surveillance 6 met en œuvre une étape 402 qui correspond à l’ensemble d’étapes 300 représenté sur la . Autrement dit, le dispositif obtient à l’étape 402 une nouvelle impédance électromécanique associée à un récepteur 8, et une nouvelle mesure de pression à l’intérieur du réservoir 2 associée à cette nouvelle impédance.
Dans une étape 404, le module de traitement de signaux 10 applique un test à la nouvelle impédance électromécanique, de sorte à évaluer si le récepteur 8 qui lui est associé fonctionne correctement ou non.
Au cours de l’étape 404, le module de traitement de signaux 10 peut rechercher dans la mémoire 14 une plage de pressions mesurées lors de la phase d’apprentissage qui inclut la nouvelle pression mesurée à l’étape 402, et compare la nouvelle impédance électromécanique et la plage d’impédances électromécaniques mémorisée dans la mémoire 14 en association avec la plage de pressions qui inclut la nouvelle pression mesurée.
Si la nouvelle impédance électromécanique est incluse dans la plage d’impédances électromécaniques, alors le dispositif de surveillance 6 met en œuvre une étape 406 visant à détecter et/ou localiser d’éventuels défauts du réservoir 2. En effet, il est considéré dans ce cas que l’impédance a une valeur normale, et par conséquent que le récepteur 8 et/ou l’émetteur 12 fonctionnement normalement.
Si la nouvelle impédance électromécanique n’est pas incluse dans la plage d’impédances électromécaniques, alors l’étape 406 n’est pas mise en œuvre. En effet, cette situation révèle un possible dysfonctionnement du récepteur 8. Dans ce cas, tenter de détecter ou localiser un défaut du réservoir 2 à l’aide du récepteur 8 n’est pas approprié, car au vu de son dysfonctionnement, ces traitements pourraient aboutir à des résultats incorrects ou imprécis.
Si la machine 4 est dans l’état désactivé, alors les étapes 402 et 406 ne sont pas mises en œuvre pour le récepteur 8 considéré. Ceci permet d’économiser la dépense d’énergie nécessaire à la mise en œuvre de ces étapes.
Les étapes qui précèdent sont répétées dans le temps. Par exemple, il peut être fait en sorte de déclencher périodiquement l’étape 401.
Entre deux mises en œuvre successives de l’étape 401, la pression au sein du réservoir peut changer. Dans le cas où le réservoir contient de l’hydrogène liquide, une montée en pression peut survenir lorsqu’une portion de l’hydrogène liquide se transforme en hydrogène gazeux (à cause d’un transfert de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur du réservoir). Une descente en pression peut survenir lorsqu’une portion d’hydrogène gazeux se réduit (par exemple parce qu’il est consommé par la machine ou évacué du réservoir pour une autre raison). Ces fluctuations de pressions sont prises en compte pour la détection de défauts. De la sorte, l’impact d’une variation de pression n’est pas confondu avec l’impact d’un défaut du réservoir 2.
Par ailleurs, les étapes qui précèdent peuvent être mises en œuvre pour chaque récepteur 8 du dispositif de surveillance 6.
2.2.1) Détection et/ou localisation de défaut (suivi actif)
En référence à la , un premier mode de réalisation de l’étape 406, que l’on peut appeler « suivi actif », comprend les sous-étapes suivantes.
Dans une étape 500, le dispositif de surveillance 6 met une nouvelle fois en œuvre l’ensemble d’étapes 100, à l’aide du récepteur 8 pour lequel le test d’impédance a été réalisé précédemment. Le dispositif fonctionne ici en mode actif, puisque des ondes guides sont émises à l’étape 101 puise reçues à l’étape 102. L’étape 500 produit un nouveau premier score issu d’un nouveau signal d’intérêt représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1parmi les ondes acoustiques captées lors de la nouvelle mise en œuvre de l’étape 102.
Dans une étape 502, le dispositif détecte s’il existe un défaut dans le réservoir 2, et ce sur la base du nouveau premier score . Ce traitement produit un résultat susceptible de prendre une valeur dite positive indiquant qu’un défaut du réservoir 2 a été détecté, et une valeur dite négative indiquant le contraire.
Au cours de l’étape 502, le module de traitement de signaux 10 peut rechercher dans la mémoire 14 une plage de pressions mesurées lors de la phase d’apprentissage qui inclut la nouvelle mesure de pression obtenue lors de l’étape 500, et comparer le nouveau premier score et la plage de premiers scores mémorisée dans la mémoire 14 en association avec la plage de pressions qui inclut cette nouvelle pression mesurée.
Si le nouveau premier score est inclus dans la plage de premiers scores mémorisée, alors le module de traitement de signaux 10 génère un résultat de détection ayant la valeur négative (pas de défaut détecté).
Si le nouveau premier score n’est pas inclus dans la plage de premiers scores mémorisée, alors le module de traitement de signaux 10 génère un résultat de détection ayant la valeur positive (défaut détecté). Ce résultat peut être notifié à un utilisateur via l’écran d’affichage, si présent dans le dispositif de surveillance 6, ou par tout autre moyen approprié.
En cas de défaut détecté (et de préférence seulement dans ce cas), le module de traitement de signaux 10 met en œuvre une étape 504 de localisation de défaut du réservoir 2. Cette localisation est par exemple mise en œuvre à partir d’une transformée de Fourier du signal acquis lors de la nouvelle mise en œuvre de l’étape 102, et d’une vitesse de groupe des ondes de cisaillement horizontales de mode SH1dans ce signal acquis (vitesse que l’homme du métier sait déterminer). Si le mode « pulse echo » a été utilisé pour la mise en œuvre des étapes 100, 102 (récepteur 8 = émetteur 12), le module peut calculer une position d’un défaut comme suit:
avec
-
-
-
-
Dans cette formule, la division par 2 dans l’équation ci-dessus est expliquée par le parcours (aller/retour) de propagation de l’onde (aller : onde incidente se propageant de l’émetteur 12/récepteur 8 au défaut + retour : onde réfléchie se propageant du défaut à l’émetteur 12/récepteur 8).
2.2.2) Détection et/ou localisation de défaut (suivi passif)
En référence à la , un deuxième mode de réalisation de l’étape 406, que l’on appelle « suivi passif », comprend les sous-étapes suivantes.
Dans une étape 600, le dispositif de surveillance 6 met une nouvelle fois en œuvre l’ensemble d’étapes 200, à l’aide du récepteur 8 pour lequel le test d’impédance a été réalisé précédemment. Le dispositif 6 fonctionne ici en mode passif, puisqu’aucun émetteur 12 n’est sollicité. L’étape 600 produit un nouveau deuxième score issu d’un nouveau signal d’intérêt représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1parmi les ondes acoustiques captées lors de la nouvelle mise en œuvre de l’étape 202.
Dans une étape 602, le dispositif détecte s’il existe un défaut dans le réservoir 2, et ce sur la base du nouveau deuxième score . Ce traitement produit un résultat susceptible de prendre une valeur dite positive indiquant qu’un défaut du réservoir 2 a été détecté, et une valeur dite négative indiquant le contraire.
Au cours de l’étape 602, le module de traitement de signaux 10 peut rechercher dans la mémoire 14 une plage de pressions mesurées lors de la phase d’apprentissage qui inclut la nouvelle mesure de pression obtenue lors de l’étape 500, et comparer le nouveau deuxième score et la plage de deuxièmes scores mémorisée dans la mémoire 14 en association avec la plage de pressions qui inclut cette nouvelle pression mesurée.
Si le nouveau deuxième score est inclus dans la plage de premiers scores mémorisée, alors le module de traitement de signaux 10 génère un résultat de détection ayant la valeur négative (pas de défaut détecté).
Si le nouveau deuxième score n’est pas inclus dans la plage de premiers scores mémorisée, alors le module de traitement de signaux 10 génère un résultat de détection ayant la valeur positive (défaut détecté). Ce résultat peut être notifié à un utilisateur via l’écran d’affichage, si présent dans le dispositif de surveillance 6, ou par tout autre moyen approprié.
En cas de défaut détecté (et de préférence seulement dans ce cas), le module de traitement de signaux 10 met en œuvre une étape 604 de localisation de défaut du réservoir 2.
La localisation 604 peut comprendre la mise en œuvre d’une méthode connue dite de triangulation hyperbolique. Cette méthode consiste à mesurer les différences de temps d’arrivée d’ondes acoustiques reçus par le récepteur 8, et par deux récepteurs 8 supplémentaires positionnés sur le réservoir 2. Les trois récepteurs 8 forment ce qui est couramment appelé une maille de localisation. Notons Ca1, Ca2et Ca3les trois récepteurs 8 formant cette maille.
Pour le couple de capteurs Ca1et Ca2,le module de traitement de signaux 10 calcule :
Pour le couple de capteurs Ca2et Ca3, le module de traitement de signaux 10 calcule :
Pour le couple de capteurs Ca3et Ca1, le module de traitement de signaux 10 calcule :
Pour localiser un défaut par triangulation lors de l’étape 604, le module de traitement détermine une intersection de ces trois hyperboles.
2.2.3) Détection et/ou localisation de défaut en suivi actif et en suivi passif
Dans un troisième mode de réalisation, l’étape 406 de détection et/ou de localisation combine au moins une mise en œuvre des étapes 500, 502, 504 (suivi actif) et au moins une mise en œuvre des étapes 600, 602, 604 (suivi passif). Par exemples, le dispositif peut alterner entre ces deux séquences d’étapes.
Il est à noter que les résultats fournis dans le mode actif et dans le mode passif sont complémentaires. En effet, le mode actif peut conduire à la détection de défauts non détectés en mode passif, et vice versa.
Par exemple, le dispositif de surveillance 10 peut conditionner la mise en œuvre de l’une des deux méthodes de suivi (actif ou passif) au fait que la machine est dans son état activé. Par exemple :
- lorsque la machine 2 est dans l’état désactivé : le suivi passif (étapes 600, 602, 604) est mis en œuvre à l’étape 406 (si bien entendu le test d’impédance l’autorise), mais le suivi actif (étapes 500, 502, 504), consommateur d’énergie, n’est pas mis en œuvre ;
- lorsque la machine 2 est dans l’état activé : le suivi actif et le suivi passif sont mis en œuvre à l’étape 406 l’un après l’autre.
Lorsque le suivi actif et le suivi passif sont combinés, il est par ailleurs possible de faire une distinction entre deux modes de fonctionnement du dispositif de surveillance 6 : un mode au démarrage, et un mode de suivi actif/passif.
Le mode au démarrage est un mode transitoire, déclenché lorsque le dispositif de surveillance détecte que l’état de fonctionnement de la machine 4 passe de l’état désactivé à l’état activé (autrement dit, lorsque cette machine 4 est mise en marche). Lorsque le dispositif 6 est dans le mode au démarrage, il peut mettre en œuvre une fois l’ensemble d’étapes 300 (en relation avec l’impédance électromécanique), voire le suivi actif (étapes 500, 502, 504) et/ou le suivi passif (étapes 600, 602, 604).
Le mode de suivi actif/passif est déclenché à la suite du mode au démarrage, et dure jusqu’à ce que le dispositif de surveillance détecte une désactivation de la machine 4. Lorsque le dispositif de surveillance 6 est dans le mode de suivi actif/passif, il peut répéter le suivi actif et le suivi passif en alternance.
2.3) Exploitation du mode SH
0
à la place ou en complément du mode SH
1
Jusqu’ici, il a été décrit des prétraitements 106, 206 produisant des signaux d’intérêt sélectivement représentatifs d’ondes de cisaillement horizontal dont le mode est SH1(aussi bien dans la phase d’apprentissage que dans la phase de surveillance).
En variante, ces prétraitements 106, 206 produisent des signaux d’intérêt sélectivement représentatifs d’ondes dont le mode est SH0(aussi bien dans la phase d’apprentissage que dans la phase de surveillance). En particulier, les étapes de filtrage modal détaillées ci-dessus restent applicables à cette variante en remplaçant toutes les indices 1 par des indices 0 dans les notations utilisées dans les formules en lien avec le filtrage modal (en particulier, en remplaçant par le nombre d’onde associé au mode SH0). Ainsi, dans cette variante, les modes parasites A0, A1et S1sont le cas échéant éliminés au cours du filtrage mode, de même que le mode SH1.
Les inventeurs ont constaté que des signaux d’intérêt sélectivement représentatifs d’ondes dont le mode est SH0présentent les mêmes avantages que des signaux d’intérêt sélectivement représentatifs d’ondes dont le mode est SH1(insensibilité à un changement de niveau de liquide dans le réservoir 2 et à un changement d’orientation du réservoir 2 dans l’espace).
Dans certains modes de réalisations, les deux types de signaux d’intérêt précités (signal d’intérêt SH0+ signal d’intérêt SH1) peuvent être produits lors des étapes de prétraitement 106, 206 à partir d’un même signal y(t) acquis par un récepteur lors de la phase de surveillance, et le traitement 406 peut utiliser ces deux signaux d’intérêt.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l’étape 406, le module de traitement de signaux 10 réalise la détection d’un éventuel défaut (étape 502 ou 602) sur la base du signal d’intérêt sélectivement représentatif d’ondes dont le mode est SH1, et réaliser la localisation d’un défaut (étape 504 ou 604) sur la base du signal d’intérêt sélectivement représentatif d’ondes dont le mode est SH0. Ce mode de réalisation conduit à de bons résultats de détection et de localisation, car le mode SH0est moins dispersif que le mode SH1. Le mode SH0 se prête tout particulièrement à la localisation de défauts de grande taille dans le réservoir 2 et à l’analyse de dimensions de tels défauts.
Lorsque le dispositif de surveillance 6 comprend plusieurs récepteurs 8, ces récepteurs 8 peuvent être divisés en deux catégories : des récepteurs 8 primaires situés en des positions critiques, notamment à proximité d’un cordon de soudure du réservoir 2, et des récepteurs 8 secondaires situés en des positions moins critiques.
On a vu précédemment que l’étape de mesure d’impédance 402, le test de cette impédance 404, et le traitement de détection et/ou localisation 406, sont mises en œuvre à condition que la machine 2 qui utilise le liquide contenu dans le réservoir 2 soit en fonctionnement (état activé).
Dans un mode de réalisation de la phase de surveillance, cette condition ne concerne que les récepteurs secondaires. Ainsi, l’étape 402 est réalisée pour chaque récepteur 8 primaire inconditionnellement, donc sans prendre en considération l’état de la machine 4. Autrement dit, lorsque la machine 4 est désactivée, seuls les récepteurs 8 primaires sont utilisés, et lorsque la machine 4 est activité, les récepteurs 8 primaires et secondaires sont utilisés. Cette solution permet de consommer peu d’énergie pour vérifier l’état du réservoir 2 lorsque celui-ci n’est pas utilisé par la machine 4, en se concentrant sur des zones critiques du réservoir 2.
Dans encore un autre mode de réalisation, l’état de la machine 2 n’est pas vérifié. Ainsi, au cours de la phase de surveillance, l’étape 402 est déclenchée de manière répétée, par exemple périodiquement, et ce quel que soit l’étant de la machine (activé ou désactivé).
Toutes les étapes décrites précédemment en relation avec l’impédance électromécaniques sont avantageuses, car permettent d’éviter de procéder à des tentatives de détection de défaut ou de localisation de défaut sur la base d’un récepteur qui dysfonctionne. Ces étapes restent toutefois facultatives.
Il a par ailleurs été décrit des modes de réalisation dans lequel on cherche non seulement à détecter des défauts mais également les localiser. Dans d’autres modes de réalisation, le dispositif de surveillance se borne à détecter des défauts, et d’autres modes de réalisation, le dispositif de surveillance se borne à localiser des défauts. En effet, les avantages procurés par les modes SH1et SH0s’appliquent à tous les modes de réalisation.
Il convient en outre de noter que le réservoir tel que représenté sur la n’est qu’un exemple de réservoir examiné, et dans lequel on veut détecter voire localiser des défauts. Le procédé décrit précédemment est applicable à tout réservoir de liquide. Le réservoir examiné peut ainsi ne comprendre qu’une seule paroi et/ou ne pas comprendre de soudures. L’armure de montage est facultative, et peut être installée sur la partie annulaire du réservoir.
Claims (16)
- Procédé comprenant des étapes de :
- acquisition (402) par un récepteur d’un signal représentatif d’ondes acoustiques s’étant propagées dans un réservoir contenant un liquide,
- prétraitement produisant un signal d’intérêt à partir du signal acquis, le signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0et/ou SH1parmi les ondes acoustiques,
- traitement (406) comprenant une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir et/ou une localisation d’un défaut du réservoir, à partir du signal d’intérêt.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le prétraitement comprend des étapes de
- filtrage du signal acquis en un signal filtré de même durée que le signal acquis, le signal filtré étant constitué d’une première moitié temporelle et d’une seconde moitié temporelle postérieure à la première moitié temporelle,
- extraction du signal d’intérêt dans la deuxième moitié temporelle du signal filtré.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le signal d’intérêt est en fin du signal filtré.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ondes acoustiques sont des ondes guidées émises par un émetteur positionné sur le réservoir sur la base d’un signal d’excitation, et le signal d’intérêt a une durée fonction d’une durée du signal d’excitation, par exemple proportionnelle à la durée du signal d’excitation.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- le prétraitement produit, à partir du signal acquis, un signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH1,
- le traitement comprend une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir à partir du signal d’intérêt sélectivement représentatif des ondes de cisaillement horizontales de mode SH1.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- le prétraitement produit, à partir du signal acquis, un signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0,
- le traitement comprend une localisation d’un défaut du réservoir à partir du signal d’intérêt sélectivement représentatif des ondes de cisaillement horizontales de mode SH0.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le traitement comprend :
- détermination d’un score indiquant une quantité d’énergie transportée le signal d’intérêt,
- comparaison entre le score et une plage de scores de référence,
- génération d’un résultat de détection indiquant la présence d’un défaut dans le réservoir lorsque le score n’est pas inclus dans une plage de scores de référence, et indiquant l’absence de défaut dans le réservoir lorsque le score est inclus dans la plage de référence.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le signal d’intérêt est constitué d’une séquence d’échantillons ayant des amplitudes respectives, et dans lequel :
- les ondes acoustiques sont des ondes émises par un émetteur positionné sur le réservoir, et le score est une somme des carrés des amplitudes, ou
- les ondes acoustiques ne sont pas émises par un émetteur, et le score est une amplitude maximale parmi les amplitudes.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des étapes de :
- mesure d’une pression à l’intérieur du réservoir, la pression mesurée étant associée au signal acquis,
- sélection de la plage de score de référence dans une base de données contenant des plages de score respectivement associées à des plages de pression, les plages de score ayant été déterminées à partir de signaux antérieurs représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir alors que le réservoir était dans un état sain, et les plages de pressions ayant été déterminées à partir de pressions mesurées à l’intérieur du réservoir alors que le réservoir était dans l’état sain.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
- l’acquisition est répétée par le récepteur de sorte à acquérir une succession de signaux représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir, la succession de signaux comprenant :
- au moins un signal issu d’ondes guidées émises par un émetteur positionné sur le réservoir,
- au moins un signal issu d’ondes acoustiques n’étant pas émises par un émetteur,
- les étapes de prétraitement et de traitement sont appliquées à chaque signal faisant partie de la pluralité de signaux.
- l’acquisition est répétée par le récepteur de sorte à acquérir une succession de signaux représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir, la succession de signaux comprenant :
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des étapes de :
- détermination d’un état d’une machine destinée à utiliser de l’hydrogène contenu dans le réservoir,
- mise en œuvre de l’acquisition par le récepteur, du prétraitement et/ou du traitement à condition que l’état indique que le système est en fonctionnement.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des étapes de :
- détermination d’une impédance électromécanique associée au récepteur,
- mise en œuvre de l’acquisition par le récepteur, du prétraitement et/ou du traitement à condition que l’impédance électromécanique associée au récepteur soit incluse dans une plage d’impédances de référence indicatives d’un fonctionnement normal du récepteur.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- les ondes acoustiques sont des ondes guidées émises par un émetteur positionné sur le réservoir, et la localisation d’un défaut du réservoir est mise en œuvre à partir d’une transformée de Fourier du signal acquis et d’une vitesse de groupe des ondes de cisaillement horizontales de mode SH0ou SH1parmi les ondes acoustiques, ou
- les ondes acoustiques ne sont pas émises par un émetteur, et la localisation d’un défaut du réservoir comprend une triangulation hyperbolique réalisée entre trois signaux comprenant le signal acquis et deux signaux supplémentaire acquis par deux récepteurs supplémentaires, les signaux supplémentaires étant également représentatifs d’ondes acoustiques s’étant propagées dans le réservoir.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réservoir contient de l’hydrogène liquide.
- Dispositif (6) comprenant :
- un récepteur (8) configuré pour acquérir un signal représentatif d’ondes acoustiques s’étant propagées dans un réservoir (2) pour stocker un liquide,
- un module de traitement de signaux (10) configuré pour mettre en œuvre :
- un prétraitement produisant un signal d’intérêt à partir du signal acquis par le récepteur (8), le signal d’intérêt étant sélectivement représentatif d’ondes de cisaillement horizontales de mode SH0ou SH1parmi les ondes acoustiques, et
- un traitement comprenant une évaluation de l’existence d’un défaut du réservoir et/ou une localisation d’un défaut du réservoir, à partir du signal d’intérêt.
- Système (1) comprenant un réservoir (2) pour stocker un liquide, et un dispositif (6) selon la revendication précédente.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2305765A FR3149692A1 (fr) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2305765A FR3149692A1 (fr) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide |
| FR2305765 | 2023-06-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3149692A1 true FR3149692A1 (fr) | 2024-12-13 |
Family
ID=89573329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2305765A Pending FR3149692A1 (fr) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3149692A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RO131152A0 (ro) * | 2015-11-16 | 2016-05-30 | Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Aerospaţială "Elie Carafoli" - Incas | Procedeu complex de identificare online a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false |
| US20180031525A1 (en) * | 2014-10-15 | 2018-02-01 | Fbs, Inc. | Shear wave sensors for acoustic emission and hybrid guided wave testing |
| EP3497402B1 (fr) * | 2016-08-11 | 2021-10-13 | Guided Ultrasonics Ltd | Détermination de l'épaisseur d'une région d'une structure de type paroi ou plaque |
| FR3113130A1 (fr) * | 2020-07-29 | 2022-02-04 | Institut National Des Sciences Appliquées De Lyon | Système de contrôle de la corrosion dans des structures métalliques par ondes guidées ultrasonores |
-
2023
- 2023-06-08 FR FR2305765A patent/FR3149692A1/fr active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180031525A1 (en) * | 2014-10-15 | 2018-02-01 | Fbs, Inc. | Shear wave sensors for acoustic emission and hybrid guided wave testing |
| RO131152A0 (ro) * | 2015-11-16 | 2016-05-30 | Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Aerospaţială "Elie Carafoli" - Incas | Procedeu complex de identificare online a defectelor mecanice în spectroscopia impedanţei electromecanice cu evitarea diagnozelor false |
| EP3497402B1 (fr) * | 2016-08-11 | 2021-10-13 | Guided Ultrasonics Ltd | Détermination de l'épaisseur d'une région d'une structure de type paroi ou plaque |
| FR3113130A1 (fr) * | 2020-07-29 | 2022-02-04 | Institut National Des Sciences Appliquées De Lyon | Système de contrôle de la corrosion dans des structures métalliques par ondes guidées ultrasonores |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| GAUTAM AMBUJ K ET AL: "Investigation of mode conversion of SH waves at the welded tabular ends of a fuel storage tank", 20230425, vol. 12488, 25 April 2023 (2023-04-25), pages 124880D - 124880D, XP060181843, ISSN: 0277-786X, ISBN: 978-1-5106-6083-0, DOI: 10.1117/12.2658160 * |
| YANG BIN ET AL: "Damage localization in hydrogen storage vessel by guided waves based on a real-time monitoring system", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 44, no. 40, 30 January 2019 (2019-01-30), pages 22740 - 22751, XP085800192, ISSN: 0360-3199, [retrieved on 20190130], DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2019.01.009 * |
| YU HOUQUAN ET AL: "Temperature and pressure characteristic of ultrasonic transducer and correction of the amplitude spectra of echoes", ACTA ACUSTICA, 1 May 1997 (1997-05-01), XP093151217, Retrieved from the Internet <URL:https://jac.ac.cn/en/article/doi/10.15949/j.cnki.0371-0025.1997.03.005?viewType=citedby-info> [retrieved on 20240412] * |
| YU HOUQUAN ET AL: "Temperature and pressure characteristic of ultrasonic transducer and correction of the amplitude spectra of echoes[J]. ACTA ACUSTICA, 1997, 22(3): 223-229", ACTA ACUSTICA, 1 May 1997 (1997-05-01), pages 223 - 229, XP093151219, Retrieved from the Internet <URL:https://jac.ac.cn/en/article/doi/10.15949/j.cnki.0371-0025.1997.03.005?viewType=citedby-info> [retrieved on 20240412], DOI: 10.15949/j.cnki.0371-0025.1997.03.005 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2968487C (fr) | Procede de detection et de caracterisation par ultrasons de defauts dans un materiau heterogene | |
| FR2963436A1 (fr) | Procede de determination d'un volume de protection dans le cas de deux pannes satellitaires simultanees | |
| FR2975782A1 (fr) | Systeme et procede pour positionner par doppler des capteurs sismiques | |
| FR2963437A1 (fr) | Procede de detection et d'exclusion de multi-pannes satellites | |
| FR2909458A1 (fr) | Procede d'estimation du site d'un projectile balistique. | |
| FR2980275A1 (fr) | Procede de localisation d'un evenement emettant un signal | |
| EP2196821A1 (fr) | Procédé de filtrage cinématique temporel multidimensionel de plots radar, de tour d'antenne à tour d'antenne | |
| EP3847450A1 (fr) | Procede de detection et de caracterisation par ultrasons de defauts dans un materiau heterogene | |
| EP2270518B1 (fr) | Procédé de mesure de vitesse d'un aéronef, par anémométrie laser doppler | |
| EP3865868B1 (fr) | Dispositif d'examen de l'interieur d'une conduite par ultrason multi-element | |
| FR3149692A1 (fr) | procédé de surveillance de l’état d’un réservoir destiné à contenir un liquide | |
| FR3010525A1 (fr) | Procede de controle non-destructif par ultrasons d'une piece par analyses d'echos | |
| EP3552008A1 (fr) | Procede et dispositif de controle d'un collage entre deux substrats | |
| EP4001859B1 (fr) | Procédé de traitement d'un signal de mesure pour obtenir une signature et dispositif de mesure associé | |
| FR3057357A1 (fr) | Procede et dispositif de detection et de caracterisation d'un element reflecteur dans un objet | |
| FR3030047A1 (fr) | Procede et dispositif de calcul du temps de trajet ultrasonore, applications, programme | |
| EP3492883B1 (fr) | Réservoir avec système de mesure de volume | |
| EP3781952A1 (fr) | Anemometre a ultrason | |
| FR3086397A1 (fr) | Procede et dispositif de localisation d’un emetteur acoustique | |
| FR3073940B1 (fr) | Dispositif optique autocalibrant pour la mesure sans contact du niveau d'un liquide | |
| EP2211199B1 (fr) | Procédé et dispositif pour la détection de trous de propagation dans un signal radar | |
| FR3025892B1 (fr) | Procede radar pour estimation de la taille de blocs rocheux en chute | |
| FR3030721A1 (fr) | Dispositif et procede de detection de poissons dans un dispositif de franchissement | |
| FR3122261A1 (fr) | Dispositif et procédé de traitement du signal issus d’un ensemble de transducteurs ultrasonores | |
| FR3114153A1 (fr) | dispositif et procédé d’identification d’une contamination gazeuse |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20241213 |