Technologie Acu-Res®

LES CAPTEURS DE VENT SONT ACTIONNéS PAR LA TECHNOLOGIE ACU-RES®

Inventé par notre président exécutif, Dr Savvas Kapartis, et breveté en 1997, Acu-Res® est une technologie à l'état solide (pas de pièces mobiles) pour mesurer la vitesse et la direction du vent.

Acu-Res® utilise une vague acoustique (ultrasonique) qui résonne à l'intérieur d'une petite cavité. Une vague de son résonnant dans un espace restreint produit un rapport signal-bruit de plus de 40 db plus fort que toutes autres technologies à ultrasons.

Acu-Res® est singulier à FT technologies et est ce qui donne à nos capteurs une solution de mesure plus robuste et plus fiable que d'autres capteurs de vent mécaniques et à ultrasons.

COMMENT FONCTIONNE ACU-RES®

La technologie Acu-Res® est constituée de trois composants:

1. Le système de mesure de résonance acoustique

Le schéma suivant montre l'arrangement de détection élémentaire de l'anémomètre à résonance acoustique.

 

Dans sa forme la plus simple, l'appareil consiste d'une paire de petites plaques parallèles, et de réflecteurs inférieur et supérieur. Au plan horizontal, la structure est sans borne et l'air circule librement entre les plaques. Verticalement c'est limité par les réflecteurs et la vitesse moyenne de l'air dans cette direction est négligeable. Des vagues acoustiques sont produites et reçues par le biais de trois diaphragmes vibrants ajoutées à un même nombre d'éléments piézo-électriques. Les diaphragmes sont agencés en formation triangulaire comme dans le schéma.

Un diaphragme est excité électriquement à tout moment. Les ultrasons émanent de sa surface et se déplacent vers l'extérieur et atteignent le réflecteur inférieur où ils subissent une réflexion presque totale. Le front d'onde résultant se déplace vers le haut, atteint le réflecteur supérieur et est de nouveau reflété. Les ultrasons continuent à rebondir entre les deux réflecteurs jusqu'au point où ils sont suffisamment atténués par la perte d'énergie dans l'air autour et par la succession de réflexions imparfaites. En pratique le procédé comprend à peu près 200 réflexions.

Sur une bande de fréquence étroite les réflexions individuelles se combinent en phase pour produire une augmentation considérable de la force du signal. La distribution des ondes est complexe mais on peut imaginer une onde verticale quasi-stationnaire, qui au plan horizontal a les caractéristiques d'une onde radiale bidimensionnelle progressive. Ces deux caractéristiques du champ acoustique sont exploitées de la manière suivante :

La mesure de l'écoulement d'air est basée sur le comportement de l'onde radiale

La phase net entre toute paire de diaphragme indique l'écoulement d'air le long de l'axe de la paire. Avec les trois paires de diaphragmes mesurées, les vecteurs de composantes de l'écoulement d'air le long des côtés du triangle (formé par le diaphragme) sont déterminés. Ces vecteurs sont combinés pour apporter la vitesse globale et la direction.

La compensation automatique est basée sur le comportement de l'onde stationnaire

La vitesse du son dans l'air varie en fonction de la température, l'humidité et dans une moindre mesure, la pression. Acu-Res® fournit une compensation automatique sans capteurs supplémentaires. En activité les composants électroniques ajustent la fréquence pour optimiser la réaction et conserver la résonance. Dans ces conditions les mesures sont effectuées indépendamment de la vitesse du son.

De plus, l'opération au niveau de la résonance réduit considérablement l'influence indésirable des réflexions acoustiques des objets aux alentours, les effets aérodynamiques, comme la turbulence, et le manque d'uniformité du flux. La proximité immédiate des diaphragmes vibrants permet d'exécuter l'opération à une grande vitesse de l'air et la construction monolithique engendre une précision accrue. La relation entre la vitesse de l'air et la phase mesurée est linéaire. De plus la réaction sélective à la résonance engendre un "filtre de devant" qui améliore considérablement le rapport signal-bruit. La puissance du signal est très faible (typiquement des dixièmes de micro watts) et la signature opérante est négligeable. Acu-Res a beaucoup d'avantages sur d'autres technologies alternatives et vous trouverez une liste des avantages les plus importants ci-dessous.

  • Une large gamme dynamique et évolutive
  • Une réponse linéaire de phase contre vitesse de l'air.
  • Une vitesse précise et une indication de la direction
  • La précision de la direction du vent indépendante de la vitesse
  • Compensé de façon inhérente contre les fluctuations de pression à température et d'humidité
  • Construction robuste, parfaitement étanche, opérationnelle dans toutes les conditions météorologiques et grande disponibilité
  • État solide fiable (pas de pièces mobiles)
  • De petites tailles, légères et faciles à chauffer
    Faible consommation d'énergie

2. Logiciel Acu-Res®

Chaque capteur de vent FT Technologies a un logiciel de pointe Acu-Res® intégré. Il effectue tous les calculs complexes exigés pour obtenir la vitesse et la direction du vent :

  • Ajustant constamment la fréquence du signal des transducteurs pour conserver la résonance.
  • Surveillant la qualité des données et reportant les problèmes au système de contrôle ou au collecteur de données
  • Vérifiant constamment l'état du sous-système du capteur et des systèmes redondants en fonction
  • Contrôlant de façon dynamique la puissance du chauffage pour maintenir une opération sans glace avec une consommation d'énergie minimale.
  • Appliquant les paramètres pour configurer les capteurs à des besoins spécifiques des clients, comme les filtres des données et les paramètres de sortie configurables.

Le logiciel Acu-Res® a été développé spécifiquement pour l'industrie de l'écoulement de l'air et optimisé pour fournir une meilleure performance dans les applications de mesure du vent.

3. Système de protection environnementale

Le système de protection environnementale Acu-Res® (SPE) a été conçu pour permettre au capteur de fonctionner efficacement dans les conditions les plus extrêmes.

Les changements dans la densité de l'air et des particules dans l'air peuvent affecter la précision d'une coquille d'anémomètres. Les instruments de mesure du temps de transit d'une onde ultrasonique peuvent avoir une précision plus faible dû aux précipitations de pluie et de poussière reflétant ou déviant la direction des impulsions acoustiques.

La vitesse du son dans l'air varie en fonction de la température et dans une moindre mesure, de l'humidité et de la pression. Les capteurs alimentés Acu-Res®adaptent la fréquence de leur transmission pour conserver la résonance, ce qui leur permet de compenser automatiquement tout changement environnemental. La qualité de la mesure de l'écoulement d' air est garantie car la capacité du capteur à conserver la résonance est surveillée et rapportée par le logiciel Acu-Res®.

Le système de protection environnementale aide à garantir une grande disponibilité des données dans toutes conditions météorologiques et a été optimisé pour minimiser les effets de :  

  • La foudre et la compatibilité électromagnétique
  • Poussière et sable
  • Rayonnement solaire
  • Forte précipitations
  • Eau salée
  • Neige, pluie verglaçante et gel
  • Grêle
  • Impact physique
  • Vibration
  • Corrosion
  • Intempéries et vieillissement

Le système de protection environnementale assure un haut niveau de disponibilité en incorporant :

  • Un corps solide en alliage d'aluminium qui résiste fortement à la corrosion et qui transmet facilement et uniformément la chaleur
  • Un système d'étanchéité dans l'appareil et autour du connecteur qui empêche le sable, la poussière et l'eau de pénétrer
  • La protection contre la surtension des composantes électroniques pour améliorer l'immunité du capteur à la haute tension et au courant transitoire provoqué par les éclairs
  • Les trois chauffages qui maintiennent la température constante du capteur et l'empêche de geler
  • Des revêtements super-hydrophobes qui aident le capteur à rester propre et sec
  • Des tests de cycle de vie vivement accélérés qui démontrent que le capteur peut supporter des températures extrêmes et des vibrations

 

 

Les avantages combinés de la technologie Acu-Res® sont la raison pour laquelle nous croyons que les séries FT7 sont les capteurs de vent les plus robustes au monde.

No de brevet européen: EP 0 801 311  No de brevet américain: 5 877 416

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