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Les courantomètres à rotor

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Le courantomètre à rotor

(extrait du manuel de l'hydrographe, volume 2)

 

Constitution

Ce type de courantomètre permet de mesurer les composantes du courant à une immersion donnée. Il comprend les éléments suivants :

  • un capteur de vitesse constitué d'un rotor à axe vertical, monté sur pivot et profilé pour avoir une réponse linéaire dans la plage de mesure. Ce type de rotor est appelé rotor de Savonius. Il tourne toujours dans le même sens ; un tour du rotor correspond au déplacement réel d'une particule d'eau d'une distance connue. Le système, mécanique, a été défini pour avoir un seuil de démarrage le plus faible possible (seuil de démarrage, 2cm/s). Le rotor déclenche la fermeture d'un contact électrique à chaque demi-tour, fournissant ainsi une information électrique proportionnelle au courant mesuré ;
  • une girouette profilée qui s'oriente selon la direction du courant. Un accouplement magnétique entraîne en rotation, à travers la cloison supérieure de la tape du courantomètre, un potentiomètre qui donne une information électrique proportionnelle à la position angulaire de la girouette par rapport à un repère fixe ;
  • un compas magnétique qui rapporte cette direction du courant au Nord magnétique local. Il est nécessaire de connaître la déclinaison locale (angle que fait le Nord magnétique avec le Nord géographique) afin de rapporter les directions des courants au Nord géographique qui sert de référence. Il est conseillé d'intégrer cette donnée lors du traitement des données et non lors de l'initialisation de l'appareil ;
  • un capteur de pression et un capteur de température ;
  • une horloge interne à quartz qui date et gère les séquences de mesures ;
  • un système d'enregistrement numérique des valeurs ;
  • un bloc d'alimentation électrique : en général, des piles au lithium, ayant environ quatre ans d'autonomie ;
  • un bâti en cupro-aluminium ou en titane, renfermant l'ensemble de l'électronique et de l'alimentation électrique. Ce bâti peut, selon la version, supporter des immersions de 1000 ou de 6000 m.

 

Mesures enregistrées


La mesure enregistrée est une mesure moyenne effectuée par intégration vectorielle du courant mesuré (en anglais Vector Averaging Current Measurement ou VACM).

On mesure durant un temps donné, appelé période d'intégration, le nombre de demi-tours effectués par le rotor. A chaque demi-tour, la direction indiquée par la girouette est elle aussi enregistrée. A la fin de la durée de mesure, on additionne les vecteurs enregistrés ( vitesse et direction) et on divise par la durée d'observation. La mesure enregistrée donne ainsi le vecteur moyen en direction et en vitesse pendant la période d'intégration. Cette moyenne permet de filtrer les effets indésirables des turbulences et des fluctuations, selon le choix de la durée d'intégration.

L'utilisateur peut régler la cadence d'acquisition des mesures, appelée période d'archivage. Lorsque la période d'archivage est réglée à une valeur supérieure à la durée d'intégration, l'appareil est mis en veille entre deux séries de mesures successives.

Limites et avantages


Cette technologie bien connue et maîtrisée permet de réaliser des mesures de qualité pendant de longues durées d'observation mais son utilisation impose quelques précautions lors de la conception du mouillage et durant sa mise en oeuvre.

L'utilisation d'éléments mécaniques comme le rotor et la girouette ne permet pas de mesurer des courants très faibles (seuil de démarrage du rotor assez élevé de 2cm/s) De plus, le système mécanique peut se trouver ralenti voire bloqué par les crustacés et les algues qui viennent se fixer sur le corps du courantomètre malgré la présence d'une peinture antifooling. Enfin, si le courantomètre subit une inclinaison, il s'ensuit une erreur sur la vitesse et la direction. La tolérance sur l'inclinaison de la ligne est d'une vingtaine de degrés.

Le compas magnétique peut être perturbé par une masse métallique placée au voisinage du courantomètre. C'est pourquoi il faut, dans la mesure du possible, éviter de placer un courantomètre à rotor à proximité d'une épave et faire attention à la nature des lests utilisés.

Ce type de courantomètre a laissé place aux courantomètres à effet Doppler qui sont plus performants.