Brevet FR2105179A1 — publié le 19720428

3104S 1 2105179 La présente invention concerne un dispositif de lecture de la forme d'onde d'un signal enregistré.Elle concerne plus particulièrement un dispositif pour prélever la forme d'onde d'un signal enregistré sur un papier ou analogue d'enregistrement 5 avec un appareil de prise de vue de télévision et la transformer en un signal électrique. Il est généralement possible d'enregistrer les 'battements du coeur et la cioélectrioité d'un corps vivant sur un papier ou analogue enregistreur au moyen d'un électro-encéphalographe, 10 d'un électro-cardiographe ou d'un phono-cardiographe. Un tremblement de terre accompagnant une déformation de la . croûte terrestre peut avoir ses vibrations enregistréespar un sismographe . Il est possible également d'enregistrer les formes. d'onde de vibrations dûss à des impacts divers , aux extrémités 15 d'un objet.On fait couramment des investigations pour observer des formes d'onde de signal enr e gis tarées d1électro-encéphalogramme^ d'électrc-cardiogramneset de phcno-cardiogramesainsi que d'autres formes d'onde vibratoires diverses. On utilise les électro-encéphalogrammes, les électro-cardiogrammes ou,les phono-20 cardiogrammes pour déterminer des particularités des formes d'onde et identifier l'état de malades en comparaison avec des formes d'onde obtenues à partir d'êtres humains normaux.De plus la ferme d'onde d'une vibration peut être observée et examinée peur servir de modèle de structures devant résister aux vibrations. 25 II est souvent nécessaire d'agrandir ou de réduire de telles fermes d'endesde signal enregistrées puis de les enregistrer eu en faire une analyse ou , plus particulièrement, iaire ure analyse de frécuence de ces formes d'onde , ou encore, lorsque les formes d'onde de signal enregistrées sont un enregistrement de vibrations, 30 &e reproduire la vibration à partir des formes d'onde enregistrées. Par exemple un électro-encéphalogramme comporte plusieurs composantes de fréquence telles que les ondes alpha, téta, gamma et delta, et on sait que 1'électro-encéphalogrammeindique les anomalies particulières à l'état db malade . 35 L'analyse de fréquence d'un électrc-encéphaIogramH«est très importante par exemple pour le diagnostic d'un malade qui a des anomalies mentales . Les dispositifs classiques pour l'analyse copy 71 31045 2 210517? de fréquence d'un électro-encéphalogramme comportent une pluralité de filtres pour des bandes de fréquence différentes, reliés en parallèle et prévus pour enregistrer les signaux traversant les filtres montés en parallèle. Selon ce procédé la "fréquence est 5 simplement divisée en une pluralité de bandes de ieLle sorte que l'on obtient-difficilement des résultats précis d'analyse ce qui rend difficile l'obtention d'un diagnostic satisfaisant. Dans un autre type classique de dispositif pour l'analyse de fréquence d'un électro-encéphalogramme » 1'électro-encéphalograme est enregistré sur une bande magnétique et 1'électro-encéphalogramme 10 enregistré est reproduit par une tête magnetique rotativ.e dont la vitesse de rotation est prévue pour varier de façon constante et , en enregistrant le signal reproduit par l'intermédiaire de filtres filtrant une fréquence unique , on détecte et on ■; 5 enregistre de façon répétitive les composantes de fréquences respectives . Avec un tel procédé il est difficile cependant de choisir vin éleetro-encéphalograi%,e ayant des amplitudes appropriées et exempt de bruit et de l'enregistrer .sur une bande magnétique dans un temps court. II. est également très difficile de concevoir un 20 montage qui permet une variation continue de la vitesse de rotation de la tête magnétique rotative. En bref le procédé est limité en ce sens qu'il est très coûteux . La présente invention a pour -objet de prévoir un dispositif pour transformer des impulsions enregistrées par une opéra+ïnn 25 simple en des signaux électriques de même nature ai mode afin de - satisfaire aux exigences de l'analyse des formes d'onde et permettre . le réenregistrement d'impulsions enregistrées ou la reproduction de vibrations à partir de telles impulsions enregistrées. 30 L'invention a également pour objet de prévoir des moyens pour balayer la fréquence, du signal électrique obtenu , conformément à une constante de temps prédéterminée afin d'obtenir une analyse de fréquence de la forme d'onde de signal enregistré; Pour parvenir à ce but; on prévoit un dispositif de prise 35 de vue de télévision pour prélever ou saisir une forme d'onde de signal enregistrée, la fréquence du signal de déviation verticale de ce dispositif de prise de vue ayant une valeur suffisamment 71 31045 3 210517? plus élevée que la fréquence du signal de déviation horizontale effectuant un balayage de fréquence d'une gamme prédéterminée de fréquences, de sorte qu'un signal de modulation de phase d'impulsion de la forme d'onde du signal enregistré est 5 produit, ledit sifcnal de modulation de phase étant ensuite démodulé pour donner un signal électrique de même mode que la forme d'onde de signal enregistrée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront aucours de la description qui va suivre 1q dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple la figure 1 est un schéma synoptique montrant la configuration de base d'un dispositif selon l'invention ; les figures 2A,2B,2C et 2D sont des diagrammes de forme d'onde utilisés pour expliquer le principe de la présente invention ; 1 ^ la figure 3 représente le schéma des parties principales d'un mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est un schéma synoptique d'un mode dr réalisation applicable à une analyse de fréquence ; les figures 5A,5B,5C et 5D sont des diagrammes de forme d'onde 2Q utilisés pour expliquer le dispositif d'analyse de fréquence représenté à la figure 4; les figures 6A et 6B sont des diagrammes de forme d'onde représentant respectivement un électro-encéphalogramme et le résultat de :'analyse de fréquence de cet électro-encéphalogramme 25 par le dispositif d'analyse de fréquence représenté à la figure 4. En se référant à la figure 1 on voit qu'un dispositif de prise de vue de télévision 1 examine une forme d'onde de signal enregistrée sur un papier ou analogue d'enregistrement . le signal de déviation verticale et le signal de déviation horizontale qui doivent être délivrés au dispositif de prise de vue sont engendrés par un circuit de déviation verticale2 et un circuit d; déviation horizontale3 respectivement.le. signal de déviation verticale et le signal de déviation horizontale sont délivrés également à un tube à rayons cathodiques 4, ceci de 25 façon simultanée.Le signal de sortie du circuit de déviation verticale 2 est constitué par une onde en dents de scie de fréquence prédéterminée par exemple 4kHz. D'autre part le signal du circuit 71 31045 4 2105179 de déviation horizontale 3est une onde en dents de sci'- ayant une fréquence suffisamment pli s basse que la fréquence du signal de déviation vertical, et cette fréquence peut être choisie , si on le désire , dans une gamme déterminée, par exemple de 1 à 40 Hz.le signal de sortie du dispositif de prise de vue 1 est anpïfié par un amplificateur 5 et le signal de sortie est délivré au tube à rayons cathodiques 4> ceci dans un but de contrôle. Le signal est délivré également à un convertisseur d1 impulsions 6 effectuant une modulation de la largeur d'impulsion, en même temps que des impulsions engendrées , comme référence , à l'instant du retour du signal de déviation verticale par le circuit 2 de déviation verticale. Le signal .de sortie précité est ensuite démodulé par le démodulateur 7 et transformé en un signal électrique de même mode que la forme d'onde de signal d'origine enregistrée. On se référera pour mieux comprendre le fonctionnement décrit précédemment à la figure 2. La figure 2A est un diagramme montrant une image- de la forme d'onde de signal enregistrée obtenue dans un dispositif de prise de vue de télévision 1 dans lequel elle est disposée horizontalement , la courbe 10 représentant la forme d'onde du signal, tandis que les lignes obliques 11 représentent le s lignes de balayage et les lignes en pointillés 12 représentait le s lignes de retour desdites lignes de balayage. Aux points de croisement de la courbe 10 représentant la forme d'onde de signal et des lignes de balayage 11, des impulsions apparaissent à la sortie du dispositif de prise de vue 1 de telle sorte que le signal de sortie dudit dispositif de prise de vue devient un signal de modulation de phase d'impulsion comme représenté à la figure 2B. Ce signal de modulation de phase d'impulsion est transformé, par le convertisseur d'impulsions 6^en ùn signal de modulation de largeur d'impulsion, la largeur d'impulsior. correspondant à la durée depuis le moment où se produit la ligne de retour du signal de. déviation verticalejusqu'au moment de la génération de l'impulsion de sortie du dispositif de prise de vue comme représenté à la figure 2C. Le .signal de modulation de largeur d'impulsion est ensuite démodulé par le démodulateur 7 sous forme d'un signal électrique 71 31045 5 2105179 de même nature que la courbe 10 comme représenté à la figure 2D. Pour l'analyse de fréquence il est nécessaire de balayer une certaine gamme de fréquence , par exemple de 1 à 40Hz,du signal de déviation horizontale On décrira maintenant le circuit 5 de balayage de fréquence pour un signal de déviation horizontale, circuit qui est représenté à la figure 3. On utilise un condensateur 15 pour engendrer un signal de balayage et un commutateur 16 , monté en parallèle, pour 1 e démarrage du balayage . le courant de charge est commandé 10 par tua circuit à courant constant 17 ayant une valeur constante de telle sorte que la charge prend .environ 60 secondes . la tension dë charge du condensateur 15 es" réglée à une valeur appropriée par des résistances de division de tension 18 et 19- la résistance 19 et un condensateur de découpiage20 sont montés en 15 parallèle . Un transistor à effet de champ 21 détecte la tension de charge du condensateur 15» c'est-à-dire.un signal de balayage. Ce signal de balayage est délivré, par l'intermédiaire d'une résistance 22 prévue pour le réglage de son niveau en 20 courant continu , à un amplificateur 23 dans, lequel il est amplifié et il est délivré ensuite , par l'intermédiaire d'une résistance 24» à un amplificateur différentiel 25. Le transistor à effet de champ 26 commande le courant de charge du condensateur 27 en fonction de la sortie de l'amplificateur différentiel 25. Ce 25 courant de charge est transformé en tension par une résistance 28 et il est délivré,par l'intermédiaire d'une résistance 29 , à l'amplificateur différentiel 25. Ainsi l'amplificateur différentiel 25 compare le signal de balayage venant de l'amplificateur 23 avec la tension délivrée par 1 a résistance 28 pour 30 commander le courant de charge délivré au condensateur 2? de façon à ce qu'il soit exactement proportionnel au signal de balayage. La constante de temps du circuit de charge du condensatetr 27 est suffisamment plus faible que celle du circuit de charge du condensateur 15. La tension de charge du condensateur 27 35 est obtenue par des résistances de division de tension 30 et 31, la résistance 31 et un condensateur de découplage 32 sont montés en parallèle . Le transistor à effet de champ 33 est utilisé pour 71 31045 6 210517? détecter une tension de charge ou de décharge du condensateur 27 et la tension détectée de charge ou de décharge est délivrée à une résistance 34, amplifiée par un amplificateur 35 et délivrée, par l'intermédiaire d'une résistance 36, à un comparateur 5 37. la tension de référence du comparateur est une tension produite à la borne d'un, élément 39 à tension constante en mettant à la masse la source d'alimentation en énérgie B par l'intermédiaire d'une résistance 38 et de l'élément à tension constante 39- Cette tension est délivrée, au comparateur 37 par l'intermédiaire 10 d'une résistance 40. lorsque la tension de charge du condensateur 27 augmente au cours du temps, le signal délivré par.ïamplificateur 35 s'approche de la tension de référence et lorsque les deux coïncident , le comparateur 37 engendre un signal de sortie . Le comparateur est prévu pour avoir un gain plus important que 15 90db de telle sorte que son signal de sortie devient un signal d'impulsion. Ge signal d'impulsion est délivré à un multivibrateur monostable 41 • Lorsqu'il reçoit ce signal d'impulsion, le multivibrateur monostable engendre une impulsion ayant une largeur prédéterminée et qui est délivrée à l'électrode de 20 déclenchement d'un transistor à effet de champ 42 de façon à rendre ce dernier conducteur et décharger la charge accumulée dans le condensateur 27..Ensuite le courant de commande passant dans le transistor à effet de champ 26 charge à nouveau le condensateur 27 . Le condensateur 27 étant chargé et déchargé 25 de façon répétitive de la façon susindiquée , le courant de commande qui passe dans le transistor à effet de champ26 se modifie progressivement de telle sorte que le cycle de charge et de décharge du condensateur 27 change de façon correspondante. Ainsi la résistance 34 reçoit un signal en forme de dents de scie 30 dont la période change avec le temps , c'est-à-dire un signal balayé qui est prélevé comme signal de déviation horizontale à la sortie S. Il est possible,de cette façon, d'obtenir un signal en dents de scie avec une période variable pour suivre le signal de balayage. Lorsque s'effectue l'opération de balayage , 35 le commutateur d'initiation ou analogue 16 peut être fermé pour décharger le condensateur 15 et on obtient à nouveau un signal de déviation horizontale balayé.La diode 43 est prévue pour 71 31045 7 2105179 empêcher que la tension de drain du transistor à effet de champ 42 devienne plus faible que la tensioa de déclenchement. On peut ùt iliser, pour l'analyse de fréquence d'une forme d'onde de signal enregistrée, lorsque l'on utilise les circuits de 5 déviation horizontale du type susmentionné , une configuration telle que celle représentée à la figure 4.A la figure 4 les composants ayant les mêmes fonctions que ceux de la figure 1 sont indiqués par les mêmes chiffres de référence mais ne sont pas expliqués . Le circuit de déviation horizontale 2 est représenté 10 à. la figure 3. La forme d'onde de signal enregistrée est produite dans le démodulateur 7 sous forme d'un signal électrique de même mode et la fréquence de répétition de ce signal électrique est identique à la fréquence de répétitif du signal de déviation hnri-7mfa1p sous balayage de fréquence. En conséquence la vitesse de balayage 15 change avec le temps de telle façon que si le filtre de fréquence -unique 47 est réglé à un fréquence de 400Hz par exemple une composante de fréquence correspondant à 400Hz parmi les composantes de fréquence dudit signal électrique traverse le filtre 45 et est par conséquent détectéepar le détecteur 46 20 et délivrée à l'airegistreur 47. la fréquence f du signal du modulateur peut être exprimée par la formule f=v/A formule dans laquelle A représente la longueur d'onde d'une composante de fréquence de la forme d'onde de signal enregistré 25 et V la vitesse de balayage horizontal. Etant donné que la longueur d'onde A est constante , si la vitesse de balayage V varie , la fréquence f varie proportionnellement à V. Par conséquent lorsqu'une forme d'onde de signal enregistrée comportant plusieurs composantes de 30 fréquence est prélevée , démodulée et filtrée, une vitesse de balayage élevée permet à une composante de signal de grande longueur d'onde, c'est-à-dire une composante de faible fréquence,de traverser le filtre 45 tandis qu'une vitesse de balayage faible permet le passage , dans le filtre 45, d'une composante ayant 35 une courte longueur d'onde c'est-à-dire une composante de haute fréquence . On décrire maintenant iianaiySe de fréquence d'une onde 7\ 3ÏÛ45 8 21051/9 rectangulaire telle que celle représentée à la figure 5A. Avec l'onde rectangulaire représente à la figure 5A utilisée comme forme d'onde de_signal enregistrée, lorsque le signal de déviation horizontale est soumis à un "balayage de fréquence 5 de 40 Hz à 1Hz,on peut obtenir , du démodulateur 7> un signal électrique comme représenté à la figure 5B. Tout d'abord la vitesse de balayage est élevée de sorte que les composantes de faible fréquence sont arrêtées par le filtre 45 laissant passer l'onde de base. Au cours du temps cependant des harmaxiqœs plus 10 élevées traversent le filtre 45. Il en résulte que l'on obtient un signal tel que celui représenté à la figure 5C. A la figure 5C les amplitudes sont toutes uniformes . les harmoniques les plus élevées ont des amplitudes plus faibles. Cependant le filtre 45 comporte un limiteur d'amplitude tel que l'amplitude 15 des signaux qui le traversent est limitée. Ainsi une faible variation de l'amplitude d'entrée ne se traduit pratiquement pas par une différence à la sortie . la forme d'onde représentée à la figure 5C après rectification par passage dans le détecteur 46 se présente sous la forme de 20 la forme d'onde représentée à la figure 5D qui est enregistrée par l'enregistreur 47. Ainsi lorsqu'un électro-encéphalogramme .tel que celui représenté à la figure 6A est analysé par le dispositif d'analyse de fréquence représenté à la figure 4 , on obtient une forme 25 d'onde d'analyse de fréquence telle que celle représentée à la figure 6B, 1'électro-encéphalogramme ayant généralement une forme d'onde très complexe et contenant pratiquement toutes les composantes de fréquence.1'axe vertical de la figure 6B représente l'amplitude de. sortie . Cette amplitude de sortie 30 varie avec les composantes de fréquence respectives en ce sens que lorsque les composantes de fréquence contenues dans la gamme totale de 1'électro-encéphalogramme représenté- à la figure 6A sont comparées avec les composantes de fréquence se trouvant dans une partie limitée , dans le cas des.premières les 35 sorties sont représentées de façon continue avant et après l'accord à la fréquence du filtre 45 , tandis que dans le cas des secondes , les sorties sont délivrées sporadiquement avant ■i 71 31Ô45 9 2105179 et après l'accord, de sorte que lors de la détection les premières sont représentées avec une valeur importante tandis que les secondes le sont avec une valeur faible. lorsque l'on prend plusieurs encéphalogrammes de malades 5 d'états différents et qu'on les soumet à une analyse de fréquence pour obtenir des formes d'onde d'analyse de fréquence telles que celles représentées à la figure 6B, les états respectifs présentent chacun un dessin ou modèle particulier. De cette façon l'analyse de fréquence des 11 électro-encéphalogrammes 10 permet un diagnostic des patients. Conformément à la présente invention une forme d'onde de signal enregistrée sur un papier d'enregistrement peut être transformée en un signal électrique de même mode que la forme d'onde d'origine de telle sorte qu'il est possible de soumettre 15 3a fréquence répétitive du signal électrique à un. balayage pour une analyse de fréquence. Le dispositif selon l'invention permet également le réglage à une fréquence désirée de telle sorte qu'il est possible de transformer la forme d'une onde de vibration enregistrée par un sismographe ou d'une onde de 20 vibration produite localement lorsqu'une structure reçoit un impact, en un signal électrique de fréquence égale à la fréquence d'origine de la vibration en vue de la reproduction de la vibration mécanique par des moyens électromagnétiques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes 25 de réalisations décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 31045 10 21051/9 REVENDICATIONS 1.Dispositif de lecture d'une forme d'onde de signal enregistrée caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de prise de vue de télévision pour prendre la forme d'onde du signal enregistrée, un circuit de déviation verticale délivrant un signal 5 de fréquence déterminée audit appareil de prise de vue, un circuit de déviation horizontale délivrant un signal ayant une fréquence suffisamment plus faible que celle du signal de déviation verticale et un démodulateur pour démoduler un signal de modulation de phase d'impulsion délivré par l'appareil de prise de vue et 10 le transformer en un signal de même mode que la forme d'onde de signal enregistrée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déviation horizontale comporte des moyens pour balayer la fréquence du signal de déviation horizontale. 15 3.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de balayage de fréquence précités comportent un circuit engendrant un signal de balayage dont la tension varie de façon continue, un circuit pour la commande de courant avec ledit signal de balayage, un condensateur qui est chargé ou 20 déchargé par le courant dudit circuit de commande de courant ; un circuit générateur d'impulsions délivrant une impulsion lorsque la tension dudit condensateur atteint un niveau prédéterminé, un élément de commutation pour charger ou décharger le condensateur instantanément par.l'impulsion dudit circuit 25 générateur d'impulsions de façon à ramener la tension du condensateur à son état initial et des moyens pour prélever un signal en dents de scie délivré par ledit condensateur. 4.Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit générateur de signal de balayage comporte un circuit 30 à courant constant, un condensateur prévu pour être chargé ou déchargé par le courant dudit circuit à courant constant, des moyens pour prélever la tension dudit condensateur comme signal de balayage et des moyens pour décharger ou charger le condensateur pour-ramener sa tension à l'état initial. 35 5.Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il 71 31045 2105179 comporte en outre un filtre de fréquence unique prévu pour ne laisser passer que les signaux électriques délivrés par le démodulateur précité ayant une fréquence prédéterminée, un détecteur pour détecter le signal traversant ledit filtre et un 5 enregistreur pour enregistrer la sortie dudit détecteur .