{"id":23932,"date":"2026-02-10T10:49:44","date_gmt":"2026-02-10T10:49:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.kcsensor.com\/?p=23932"},"modified":"2026-02-10T10:49:44","modified_gmt":"2026-02-10T10:49:44","slug":"ultrasonic-level-measurement-principle-and-measurement-precautions","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.kcsensor.com\/fr\/ultrasonic-level-measurement-principle-and-measurement-precautions\/","title":{"rendered":"Principe de la mesure de niveau par ultrasons et pr\u00e9cautions \u00e0 respecter lors de la mesure"},"content":{"rendered":"<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>I. Principe de mesure<\/strong><strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Un transducteur \u00e0 ultrasons est constitu\u00e9 de <strong>mat\u00e9riau c\u00e9ramique pi\u00e9zo\u00e9lectrique<\/strong>. La mesure s'effectue par le biais d'un processus de conversion <strong>l'\u00e9nergie \u00e9lectrique en \u00e9nergie m\u00e9canique, puis \u00e0 nouveau en \u00e9nergie \u00e9lectrique<\/strong>, en fonction du temps n\u00e9cessaire \u00e0 cette conversion.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En d'autres termes, le principe de fonctionnement d'un transducteur \u00e0 ultrasons consiste \u00e0 <strong>\u00e9mettre des ondes ultrasonores et capter les \u00e9chos r\u00e9fl\u00e9chis<\/strong>. En mesurant avec pr\u00e9cision le d\u00e9calage horaire <strong>t<\/strong>&nbsp;entre l'\u00e9mission d'ondes ultrasonores et la r\u00e9ception de l'\u00e9cho, et en combinant cela avec <strong>compensation de la vitesse du son (C)<\/strong>&nbsp;En fonction de la temp\u00e9rature ambiante, la distance de mesure est calcul\u00e9e \u00e0 l'aide de la formule suivante :<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>D = C \u00d7 t \/ 2<\/strong><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>II. Probl\u00e8mes rencontr\u00e9s dans les applications pratiques<\/strong><strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><tbody><tr><td><strong>Probl\u00e8me<\/strong><strong><\/strong><\/td><td><strong>Ph\u00e9nom\u00e8ne et cause<\/strong><strong><\/strong><\/td><td><strong>Solutions<\/strong><strong><\/strong><\/td><\/tr><tr><td>Environnement Steam<\/td><td><strong>Ph\u00e9nom\u00e8ne :<\/strong>&nbsp;Il arrive souvent que le niveau de liquide ne soit pas d\u00e9tect\u00e9.<br><strong>Motif :<\/strong>&nbsp;Dans les environnements \u00e0 vapeur, l'imp\u00e9dance acoustique du milieu est \u00e9lev\u00e9e, ce qui entra\u00eene des ph\u00e9nom\u00e8nes de r\u00e9fraction et de r\u00e9flexion, provoquant une att\u00e9nuation excessive des ondes ultrasonores.<\/td><td>\u25cfUtilisez un <strong>capteur de niveau \u00e0 ultrasons non invasif (\u00e0 montage externe)<\/strong>&nbsp;pour mesurer \u00e0 partir du fond et \u00e9viter le milieu de vapeur.<br>\u25cfRemplacer par un <strong>capteur anti-condensation \u00e0 longue port\u00e9e<\/strong>, en augmentant la puissance d'\u00e9mission afin de pouvoir d\u00e9tecter l'\u00e9cho.<br>\u25cfUtilisez un <strong>transmetteur de niveau submersible<\/strong>&nbsp;(par pression) pour mesurer le niveau d'un liquide.<\/td><\/tr><tr><td>Environnement poussi\u00e9reux (g\u00e9n\u00e9ralement des mati\u00e8res solides)<\/td><td><strong>Ph\u00e9nom\u00e8ne :<\/strong>&nbsp;Le niveau ne peut pas \u00eatre d\u00e9tect\u00e9.<br><strong>Motif :<\/strong>&nbsp;La poussi\u00e8re absorbe les ondes ultrasonores et, avec le temps, elle s'accumule sur la surface du capteur.<\/td><td>\u25cf Remplacer par un <strong>capteur \u00e0 longue port\u00e9e<\/strong>&nbsp;et effectuer un entretien r\u00e9gulier.<br>\u25cfInstaller un <strong>syst\u00e8me de purge d'air<\/strong>&nbsp;pour cr\u00e9er un espace exempt de poussi\u00e8re.<br>\u25cfUtilisez un <strong>radar \u00e0 niveaum\u00e8tre<\/strong>, qui n'est pratiquement pas affect\u00e9 par la poussi\u00e8re et les particules en suspension.&nbsp;&nbsp;<\/td><\/tr><tr><td>Mousse \u00e0 la surface d'un liquide<\/td><td><strong>Ph\u00e9nom\u00e8ne :<\/strong>&nbsp;Le niveau mesur\u00e9 correspond \u00e0 la surface de la mousse et non au niveau r\u00e9el du liquide ; dans le cas contraire, le niveau ne peut pas \u00eatre d\u00e9tect\u00e9.<br><strong>Motif :<\/strong>&nbsp;La mousse est constitu\u00e9e de nombreuses bulles de tailles variables. Lorsque des ondes ultrasonores p\u00e9n\u00e8trent dans la couche de mousse, il se produit une r\u00e9flexion et une r\u00e9fraction diffuses et continues aux interfaces gaz-liquide.<\/td><td>\u25cfUtilisez un <strong>capteur de niveau \u00e0 ultrasons non invasif<\/strong>&nbsp;pour effectuer la mesure \u00e0 partir du fond et \u00e9viter l'influence de la mousse.<br>\u25cfUtilisez un <strong>transmetteur de niveau capacitif<\/strong>, qui mesure directement la capacit\u00e9 g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par le liquide et n'est pas affect\u00e9 par la mousse.<br>\u25cfUtilisez un <strong>transmetteur de niveau submersible<\/strong>&nbsp;(par pression) pour mesurer le niveau d'un liquide.<\/td><\/tr><tr><td>Conditions agit\u00e9es<\/td><td><strong>Ph\u00e9nom\u00e8ne :<\/strong>&nbsp;Valeurs de mesure erron\u00e9es ou impossibilit\u00e9 de d\u00e9tecter le niveau.<br><strong>Motif :<\/strong>&nbsp;Les fluctuations violentes de la surface du liquide et l'inclinaison de celle-ci modifient le trajet de l'\u00e9cho, ce qui augmente la longueur du trajet et r\u00e9duit l'intensit\u00e9 du signal.<\/td><td>\u25cfUtilisez un <strong>transmetteur de niveau capacitif<\/strong>, qui n'est pas affect\u00e9 par les fluctuations de la surface du liquide ni par son inclinaison.<br>\u25cfUtilisez un <strong>transmetteur de niveau submersible<\/strong>&nbsp;(par pression) pour mesurer le niveau d'un liquide.<\/td><\/tr><tr><td>Contact de la sonde avec le m\u00e9tal<\/td><td><strong>Ph\u00e9nom\u00e8ne :<\/strong>&nbsp;Valeurs de mesure erron\u00e9es.<br><strong>Motif :<\/strong>&nbsp;Les ondes ultrasonores \u00e9mises par la sonde subissent une forte r\u00e9flexion lorsqu'elles entrent en contact avec le m\u00e9tal, et les vibrations du m\u00e9tal continuent de perturber la mesure.<\/td><td>\u25cf Ne fixez pas le capteur directement sur du m\u00e9tal ; utilisez un <strong>adaptateur ou support en plastique<\/strong>.<br>\u25cfSi l'installation sur du m\u00e9tal est in\u00e9vitable, ajoutez <strong>joints d'isolation en caoutchouc<\/strong>. Si un seul joint ne suffit pas, il convient d'en utiliser plusieurs.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>III. Notion d'angle de faisceau<\/strong><strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Le <strong>angle de faisceau<\/strong>&nbsp;Le terme \u00ab ondes ultrasonores \u00bb d\u00e9signe les <strong>angle inclus de la r\u00e9gion conique<\/strong>&nbsp;dans laquelle l'\u00e9nergie ultrasonore se concentre principalement lors de sa propagation.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">C'est un <strong>param\u00e8tre principal<\/strong>&nbsp;des instruments de mesure de niveau par ultrasons et de niveau ponctuel (unit\u00e9 : degr\u00e9s \u00b0), permettant de d\u00e9terminer la zone de couverture ultrasonique. Il s'agit \u00e9galement d'une r\u00e9f\u00e9rence essentielle pour \u00e9viter les structures m\u00e9talliques et les agitateurs lors de l'installation.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Relation entre l'angle du faisceau et la fr\u00e9quence :<\/strong><br>Pour des sondes de m\u00eame taille, <strong>une fr\u00e9quence plus \u00e9lev\u00e9e entra\u00eene un angle de faisceau plus petit<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>IV. Port\u00e9e de mesure et zone morte<\/strong><strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Plage de mesure<\/strong><strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La plage de mesure correspond \u00e0 la <strong>distance maximale que la sonde peut mesurer efficacement<\/strong>. Le d\u00e9passement de la plage de mesure peut entra\u00eener l'absence de mesure ou une mesure inexacte.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dans la pratique, il est g\u00e9n\u00e9ralement recommand\u00e9 que la plage de mesure r\u00e9ellement n\u00e9cessaire soit de <strong>10%\u201320% : valeur sup\u00e9rieure \u00e0 la plage nominale indiqu\u00e9e dans la fiche technique<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La plage de mesure d\u00e9pend de <strong>puissance d'\u00e9mission et sensibilit\u00e9 de r\u00e9ception<\/strong>. Plus la puissance d'\u00e9mission est \u00e9lev\u00e9e et plus la sensibilit\u00e9 de r\u00e9ception est bonne, plus la port\u00e9e de mesure est grande. En g\u00e9n\u00e9ral, <strong>Les sondes \u00e0 basse fr\u00e9quence permettent d'atteindre une puissance d'\u00e9mission plus \u00e9lev\u00e9e<\/strong>, c'est pourquoi les sondes dot\u00e9es de plages de mesure plus \u00e9tendues fonctionnent g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 des fr\u00e9quences plus basses.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Angle mort<\/strong><strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La \u00ab zone morte \u00bb d\u00e9signe la distance situ\u00e9e directement sous la sonde, dans laquelle il n'est pas possible d'effectuer une mesure pr\u00e9cise. La mesure de distances inf\u00e9rieures \u00e0 la zone morte entra\u00eenera une mesure impr\u00e9cise ou un \u00e9chec de la mesure.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dans la pratique, il est g\u00e9n\u00e9ralement recommand\u00e9 de pr\u00e9voir une zone morte effective de <strong>10%\u201320% : valeur inf\u00e9rieure \u00e0 la zone morte indiqu\u00e9e dans la fiche technique<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">L'essence m\u00eame de la zone d'angle mort, c'est <strong>vibration r\u00e9siduelle de la c\u00e9ramique pi\u00e9zo\u00e9lectrique<\/strong>. Si l'objet mesur\u00e9 est trop proche de la sonde, le capteur ne peut pas distinguer les ondes \u00e9mises des \u00e9chos de retour, ce qui entra\u00eene un \u00e9chec de la mesure.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, <strong>Les sondes \u00e0 haute fr\u00e9quence ont une puissance d'\u00e9mission plus faible et des vibrations r\u00e9siduelles r\u00e9duites.<\/strong>, ce qui r\u00e9duit l'angle mort. Cela explique pourquoi <strong>La plage de mesure et la zone morte d'un capteur \u00e0 ultrasons sont toujours proportionnelles<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>V. Fr\u00e9quence ultrasonique<\/strong><strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La fr\u00e9quence ultrasonique d'un capteur de niveau ou d'un capteur de niveau ponctuel correspond \u00e0 la vibration m\u00e9canique<strong>&nbsp;<\/strong>fr\u00e9quence des ondes ultrasonores \u00e9mises par la sonde, exprim\u00e9e en kilohertz (kHz).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La plupart des sondes \u00e0 ultrasons KACISE fonctionnent dans une plage de fr\u00e9quences comprise entre 30 et 200 kHz, couvrant des plages de mesure allant de 15 m \u00e0 1 m, avec des zones mortes comprises entre 0,6 m et 0,1 m.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\"><strong>Relation entre la fr\u00e9quence ultrasonique et la pr\u00e9cision<\/strong><strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Les ondes ultrasonores de fr\u00e9quence plus \u00e9lev\u00e9e ont des longueurs d'onde plus courtes, ce qui permet de mieux d\u00e9tecter les changements minimes sur la surface r\u00e9fl\u00e9chissante, d'o\u00f9 une r\u00e9solution et une pr\u00e9cision absolue sup\u00e9rieures.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Les ondes ultrasonores de basse fr\u00e9quence ont des longueurs d'onde plus grandes, une r\u00e9solution plus faible et une pr\u00e9cision absolue relativement moins bonne.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La pr\u00e9cision absolue correspond \u00e0 la diff\u00e9rence absolue entre la valeur r\u00e9elle et la valeur mesur\u00e9e. Dans les fiches techniques, la pr\u00e9cision est g\u00e9n\u00e9ralement exprim\u00e9e en pourcentage de la pleine \u00e9chelle (FS).<strong>.<\/strong><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>I. Measurement Principle An ultrasonic transducer is made of piezoelectric ceramic material. Measurement is achieved through the process of converting electrical energy into mechanical energy and then back into electrical energy, based on the time required for this conversion. 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