Le document traite des capteurs de débit, en expliquant le principe de fonctionnement des différents types de débitmètres tels que les électromagnétiques, ultrasoniques, à effet vortex et à effet coriolis. Il aborde les notions de débit, les unités de mesure, ainsi que les applications typiques de ces technologies dans divers secteurs. Enfin, il présente les avantages et inconvénients des différentes méthodes de mesure de débit.

1. USTHB, Faculté d’Electronique et Informatique
Bab-Ezzouar, Alger, ALGERIE
http://www. usthb.dz
Université des Sciences et de Technologie Houari Boumediene
Les Capteurs de DEBIT
(Niveau et Humidité)
Licence en Electrotechnique

2. Notion du débit et unité de mesure.
Principe de fonctionnement des
débitmètres.
Les différents types de débitmètres.
Plan

3. Définition
Le débit d’une conduite d’eau ou d’un établissement
est le volume d’eau qui en sort pendant un temps
donné. Le symbole du débit est la lettre Q et
s’exprime en mètre cube par heure (m3
/h).
volume d'eau
Q =
temps
(m3
/h)
(h)
(m3
)
Notion de Débit

4. Il est important de comprendre que :
Tuyau de refoulement 152 mm
Cas 1
Avec un gros tuyau, on peut avoir un grand débit
d’eau avec une faible pression.
Tuyau de refoulement 20 mm
Cas 2
Avec un petit tuyau, on peut avoir un petit débit d’eau avec une grande pression.
Dans les deux cas, en régime
permanent, le débit qui entre
dans le système est le même que
le débit qui sort de ce système
Notion de Débit

5. Lorsqu’une veine fluide arrive à une division, le débit d’eau peut se
diviser en partie égales ou inégales mais le total des débits dans les
établissements est égal au débit d’entrée du système
(Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5)
Établissement 1
(débit Q1)
Établissement 2
(débit Q2)
Établissement 3
(débit Q3)
Établissement 4
(débit Q4)
Établissement 5
(débit Q5)
Veine fluide
Débit Q
Notion de Débit

6. Le débit est habituellement mesuré par déduction, en mesurant la vitesse moyenne à travers
une section connue.
Le débit mesuré par cette méthode indirecte est le débit volumique Qv : Qv = S . V
S est la surface de section de la conduite en m²
V est la vitesse moyenne du fluide en m/s
Attention à la position du débitmètre le long de la conduite : coude/vanne
Autres types de
mesures :
-Déversoir
-Venturi / Diaphragme
-Empotement
Les débitmètres

7. Le débitmètre électromagnétique fonctionne suivant le principe de Faraday. Quand un liquide
conducteur s’écoule perpendiculairement à travers un champ magnétique, une différence
de potentiel électrique est créée au sein du liquide. Cette différence de potentiel, captée à l’aide
de deux électrodes permet, par le calcul, d’en déduire la vitesse puis le débit du fluide.
principe du débitmètre électromagnétique avec le champ magnétique transversal
Débitmètre électromagnétique

8. Débitmètre électromagnétique

10. Les sondes A et B sont à la fois émettrices et réceptrices. Elles émettent
alternativement l'une vers l'autre. Le signal acoustique qui se propage dans le
fluide est capté par la sonde opposée.
Les temps de propagation Amont/Aval et Aval/Amont sont mesurés avec grande
précision (typiquement 0.2 ns). A partir de ces temps et de la position géométrique
des sondes, la vitesse moyenne sur le trajet acoustique peut être calculée.
Débitmètre ultrasonique

11. Différents types de sondes
Montage direct (ou en /) Montage reflex (ou en V) Montage en N (ou en Z)
Sondes externes
Elles sont placées à l'extérieur de la conduite et ne sont donc pas au contact direct du fluide.
Sondes intrusives
Elles sont insérées à l'intérieur de la conduite afin d'être en contact avec le fluide
Débitmètre ultrasonique

12. Applications typiques
Les débitmètres à ultrasons sont utilisés sur tout type de fluide homogène et
transparent aux ultrasons : ils peuvent par conséquent être utilisés sur les
liquides et les gaz.
Débitmètres fixes
Utilisation de débitmètres fixes, notamment dans les secteurs suivants :
• Eau potable et assainissement (égouts, épuration, sectorisation…)
• Environnement / rivières / irrigation
• Energie (hydroélectricité, nucléaire, génie climatique…)
• Gaz et hydrocarbures
• Chimie et pétrochimie
• Industrie pharmaceutique
• Industrie agro-alimentaire
• Industrie mécanique…
Débitmètre ultrasonique

13. Débitmètres portables
Utilisation multisecteur de débitmètres portables,
notamment dans le cadre d’opérations de :
• Contrôle
• Maintenance
• Expertise
• Process
• Sectorisation…
Débitmètre ultrasonique

15. Un débitmètre à effet vortex est basé sur le phénomène de génération de
tourbillons, appelé effet de Karman. Lorsqu'un fluide rencontre un corps non
profilé, il se divise et engendre de petits tourbillons ou vortex alternés, de part
et d'autre et en aval du corps non profilé. Ces tourbillons engendrent des
zones de pression variable, détectées par un capteur. La fréquence de
génération des tourbillons est directement proportionnelle à la vitesse du
fluide.
La sortie d'un débitmètre à effet vortex dépend du facteur K. Le facteur K est lié à la fréquence
de génération des tourbillons par rapport à la vitesse du fluide.
Débitmètre à effet vortex

17. Principe de mesure
La mesure du débit par un débitmètre à effet Coriolis repose sur l'information de
deux capteurs électrodynamique disposés de part et d'autre de l'oscillateur. Ces
capteurs mesurent la vitesse de déplacement du tube de mesure. Le déphasage
entre les deux capteurs de mesures est proportionnel au débit massique du fluide
circulant dans le tube.
Débitmètre à effet Coriolis

18. Domaines d’application
Ce type de capteur mesure le débit massique et volumique de fluides très divers :
• chocolat, lait concentré, sirops ;
• huiles, graisses, acides, bases ;
• peintures, vernis, produits pharmaceutiques ;
• gaz et mélanges gazeux.
Débitmètre à effet Coriolis

20. Il est constitué de deux tubes coudés concentriques dont les orifices, en
communication avec le fluide dont on veut mesurer la vitesse, sont disposés de
façon particulière.
•L'un, placé orthogonalement, à une vitesse relative v égale à la vitesse du fluide
et une pression statique ps
égale à la pression ambiante.
•L'autre, placé dans le sens de l'écoulement, a une vitesse relative nulle et une
pression totale pt
, somme de la pression dynamique et de la pression statique.
La différence entre ces pressions donne la
vitesse
v = vitesse
p = pression dans la conduite
(ps
est la pression statique, pt
est la pression totale)
ρ = masse volumique du fluide
Débitmètre à tube de Pitot

22. Un diaphragme est une plaque rigide de faible épaisseur et percée d’un orifice.
Cette plaque s’introduit dans la canalisation perpendiculairement au sens
d’écoulement.
Le liquide dont le débit est constant voit obligatoirement sa vitesse augmenter
au passage de l’orifice. Dans le même temps on observe une variation opposée
de la pression, c'est-à-dire une chute de la pression statique au niveau de
l’orifice.
Cette mesure permet d’en déduire directement le débit volumique instantanée.
PRINCIPE
Débitmètre différentiel (à diaphragme)

24. Type Avantages Inconvénients
Electromagnétique Précis / immergeable Coûteux / Intrusif
Ultrasonique Amovible Moins précis
Vortex/diaphragme Simple
Linéaire
Grande rangebilité
Pas pour faible
vitesse
Coriolis Gaz / Produit
alimentaire
Limité à de petits
diamètres
Débitmètre

25. Thank You!
End of Presentation
“The future depends on what you do today.”
Any Questions ?