Mesure de concentration par ultrasons

Principe de mesure

La célérité du son dans un fluide dépend de la masse volumique et de la densité de ce dernier et donc par conséquent, de la concentration de matières dissoutes ou en suspension dans le fluide. C'est cette dépendance qui est utilisée pour mesurer la concentration au moyen d'ultrasons.

Il est possible de déterminer la célérité du son en se basant sur le temps de transit nécessaire à un signal ultrasonore pour parcourir un trajet "s" donné. Un émetteur reçoit un signal électrique et transforme celui-ci en un signal acoustique. Ce signal se propage dans le médium et arrive après un temps de transit "t" au récepteur. Ce temps de transit est mesuré, ce qui permet de déterminer la célérité du son.

Une fois la célérité du son connue, si la dépendance entre la concentration d'une matière dissoute ou en suspension dans le liquide et la célérité du son est connue, il sera possible de déterminer la concentration de cette matière. Cette dépendance est donnée par la courbe caractéristique du fluide, qui doit donc préalablement être mesurée. Une mesure de concentration par ultrasons n'est possible que lorsqu'il y a une modification de la célérité du son d'au moins 0,5 m/s pour une modification en concentration de1% en masse.

Une courbe de calibration est déterminée en supposant une dépendance linéaire ou polynomiale (degré 1 à 4) entre la concentration et la célérité du son. La dépendance de la température des coefficients ainsi déterminés doit être prise en compte (dépendance linéaire ou polynomiale).