Brevet FR2080953A1 — publié le 19711126

Qa présente invention se rapporte à an appareil capable de mesurer le rayonnement d'un objet à l'aide d'un système optique à travers lequel le rayomlement est transmis à un détecteur ce système optique comprenant un découpeur ntercalé sur le parcours du rayonnement et qui occulte périodiquement le rayonnement issu de l'objet et raits intervenir une source de rayonnement de référence. Dans-un apparéil demeure de ce type, il est avantageux d'obtenir une relation univoque entre le signal de sortie issu du détecteur et le rayonnement de l'objet indépendamment de tout autre rayonnement indesirable qui serait capable d'atteindre le détecteur0 Si le decoupeur d'un appareil de ce type est placé en avant de ltensemble du système optique, il doit occulter périodiquement un faisceau de rayonnement relativement large, ce qui nécessite l'utilisation d'un découpeur de dimension relativement grande. Par contre, il est souhaitable que ce découpeur soit placé aussi près que possible ae l'objet, et n'occulte le rayonnement qui émane de l'objet sans occulter le rayonnement pertubateur qui émane de l'appareil de mesure, par exemple du système optique, du boîtier etc. Suivant l'invention, on obtient ce résultat en agençant le découpeur de telle façon que, pendant les intervalles d'occultation, le détecteur reçoive en supplément du rayonnement de la source de rayonnement de référencé, également un rayonnement compensateur possédant sensiblement la même valeur que le rayonnement émis par la partie du système optique qui se trouve en avant du découpeur. La description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnée surtout à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, La figure I représente une forme de réalisation de l'invent ion, La figure 2 représente une variante d'une partie de l'appareil de la figure I, La figure 5 représente une autre variante, La figure 4 montre un exemple de la construction du volet découpeur. L'appareil représenté sur la figure I est constitué par une caméra à infrarouges équipée d'un système optique qui com- prend une première partie OI et une deuxième partie 02 entre lesquelles est agencée un découpeur CH qui,' pendant les intervalles d'occultation place le rayonnement d'une source RS de rayonnement de référence sur le trajet du faisceau au lieu du rayonnement émis par La figure 2 représente un volet découpeur CH' qui peut être utilisé dans un appareil représenté sur la figure I.Le volet CH' est monté obliquement et il peut entre constitué par une ou plusieurs palettes qui occultent périodiquement le rayon- nement provenant de la première partie OI du système optique et renvoie par réflexion vers la deuxième partie 02 de ce système optique le rayonnement émis par une source de référence RS. Ainsi qu'on le voit sur la figure 1, le rayonnement sortant de la deuxième partie 02 du système optique tombe sur un détecteur DT dont le courant dé sortie Id est transmis à un circuit additionneur S. Le courant de sortie de ce circuit additionneur est transmis a un amplificateur AM dont le courant de sortie 1a est transmis à un dispositif de mesure MA qui peut être cons titué par un instrument de mesure qu par un dispositif reproducteur d'images. Les éléments connectés à cet, instrument ou ce dispositif n'ont pas été représentés car ils peuvent être d'une construction classique et qu'ils ne Sont pas nécessaires pour l'explication de l'invention. A la sortie de l'amplificateur AM est connecté un circuit de réaction négative, qui peut être d'un type connu en soi et êtreconstitué par une porte G et un circuit intégrateur IN. La porte G est normalement non conductrice et elle est rendue conduc triee par une'impulsion fournie par un rythmeur TU. Cette impulsion apparaît pendant la période d'occultation du découpeur et elle est synchronisé avec le découpeur CH. Pendant l'intervalle d'occultation, le signal de sortie de la porte G est transmis au circuit- intégrateur IN dont le courant d s'ortie 15 est transmis au circuit additionneur S.Sous l'influence du circuit intégrateur IN,' ce courant conserve également une valeur constante pendant l'intervalle de mesure jusqu'à l'intervalle d'occultation suivant. '3 On décrira maintenant le fonctionnement de l'installation représentée sur la figure I. Dans la description du fonctionnement qui est donnée ci-après, tous les paramètres contribuant au rayonnement sont réduits à des intensités équivalentes du détecteur, comme on l'a indiqué ci-après. Indications. Ir = courant engendré par le rayonnement émis par la source de référence ; courant engendré par le rayonnement émis par l'objet Ic = courant engendré par le rayonnement émis par le volet découpeur I1 ^ courant engendré par le rayonnement émis par la partie OI du système optique I2 = courant engendré par le rayonnement non modulé émis par l'environnement du détecteur, notamment par le rayonnement émis par la deuxième partie 02- du système optique. Pour les courants Id et Ia, on ajoute un deuxième indice m et c pour indiquer respectivement l'intervalle de mesure et l'intervalle d'occultation du découpeur. On obtient les équations suivantes Idm = Is + Il + I2 (I) Iam = Is + Il + I2 - I3 (2) Idc = Ir + Ic + I2 (3) Iac = Ir + Ic + I2 - I3 = o (4) La relation donnée par l'équation (4) est le résultat de la construction du circuit de réaction mentionné plus haut qui est calculé de manière que le circuit engendre un courant I3 d'une valeur propre à ramener à O le courant de sortie de l'amplificateur AM pendant l'intervalle d'occultation. I1 ressort des équations (2) et (4) Iam = Is - Ir + Il - Ic (5) En calculant convenablement 1 t installation, on peut faire en sorte que 1c = Iî (6) Et on obtient alors le résultat suivant Iam = Is - Ir (7) ce qui signifie que le signal de mesure est devenu indépendant de Il. Etant donné que le signal de référence est une quantité connue, on obtient ainsi une relation univoque entre le signal de sortie et le rayonnement émis par l'objet. La condition (6) peut être réalisée de différentes façons. Le courant Ic peut être engendré par le rayonnement propre, convenablement calculé, du volet découpeur ou de l'environnement du découpeur, rayonnement qui, dans ce dernier cas, est renvoyé par réflexion par le découpeur vers le détecteur. Si l'on donne à la température du découpeur et du bottier de ce découpeur une valeur qui suint la température de la première partie OI du système optique la-condition (6) peut être réalisée pour toutes les valeurs de la température qui sont comprises dans un certain intervalle.Il est possible d'obtenir-ce résultat en faisant agir la température-de partie Ol-surla température du bottier du dé coupeur par exemple en utilisant une masse suffisante de ma tière métallique conductrice -de la chaleur pour relier ces deux éléments entre eux, de manière à assurer une tonne transmission de la- chaleur par convection entre la partie OI-et le découpeur0 On peut fixer à volonté la proportion du rayonnement émis par le bottier du découpeur et qui est réfléchie par ce découpeur en donnant à la surface du découpeur un coefficient de réflexion approprié.De même, -on peut fixer à volonté le-rayonnement propre du-dénoupeur en choisissant pour la surface du volet du découpeur un coefficient -d'émission approprié. On peut obtenir un signal de référence constant d'une façon connue en soi en utilisant une source de référence maintenue à une température constante. Si lå température du détecteur est stabilisée, il est possible d'utiliser le détecteur comme source de référence en faisant réfléchir son rayonnement par le dé coupeur de manière que le détecteur se reproduise sur lui-même. La figure 3 représente une forme de réalisation dans laquelle le volet du découpeur CH" est-intercalé dans un faisceau de rayons parallèles de manière à transmettre un rayonnement compensateur au détecteur pendant les intervalles d'occultation. La figure 4 représente une forme donnée au volet du découpeur et qui est appropriée pour cette fonction. Sur la figure 3, la première partie du système optique désignée par OI, peut recueillir le rayonnement infrarouge émis par l'objet et transmettre des rayons parallèles à l'autre partie 02 du système optique qui concentre le rayonnement sur le détecteur DT. Le détecteur est avantageusement constitué par un cristal refroidi à très blesse température. Entre les parties OI et 02 est disposé un découpeur CHA qui comprend un volet CH" intercalé sur la marche des rayons parallèles. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 3 et 4, le découpeur CH" forme en lui-mXeme la source du rayonnement de référence qui est transmis au détecteur pendant les intervalles d'occultation. On obtient ce résultat en faisant varier le rayonnement débité pendant les intervalles d'occultation de la même façon que le rayonnement émis par la première partie OI du système optique en fonction de la température. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 4, le volet du découpeur comporte une partie refléchissante SP et une partie émettrice de rayonnement EM, ces deux parties venant se placer sur le faisceau de rayons parallèles, dont la circonférence est représentée en B, pendant les intervalles d'occultation.Sur la figure 3, VL désigne une liaison de transmission de chaleur établie entre OI et CHA et qui a pour effet que la température du volet du découpeur suit la température de OI. De cette façon, et en donnant les dimensions appropriées à la partie émettrice EM du volet du découpeur, on peut faire en sorte que le rayonnement émis par le volet du découpeur pendant les intervalles d'occultation possède la meme valeur que le rayonnement émis par 01 aux différentes températures, de sorte qutil joue le ravie d'un rayonnement compensateur du rayonnement émis par OI. Le rayonnement de référence peut être fourni par une source de rayonnement de référence du même type que celle représenté sur la Fig. I et qui est maintenu à une température constante et, suivant une variante, elle peut être fournie par la surface féfléchissante SP auquel cas le détecteur DT joue le royale de la source de rayonnement de référence, pourvu que ce détecteur soit également maintenu à une température constante dans l'appareil représenté sur la figure 3. @ REVENDICATIONS . Appareil de mesure destiné à mesure le rayonnement d'un objet au moyen d'un système optique à travers lequel le rayonnement est transmis à un détecteur, et qui comprend un découpeur intercalé dans le faisceau de rayonnement, et qui occulte périodiquement le rayonnement émis par l'objet en même temps qulit met en action une source de rayonnement de référence, cet appareil étant caractérisé en ce que le découpeur est approprié pour transmettre au détecteur pendant les intervalles d'occultation en supplément du rayonnement émis par la source de rayonnement de référence un rayonnement compensateur qui possède sensiblement la même valeur que le rayonnement émis par la première partie du système optique qui est situé en avant du découpeur. 2. Appareil suivant la revendication I, caractérisé en ce que la source de rayonnement de référence constitué par le détecteur. 3. Appareil suivant la revendication Ig caractérisé en e que le découpeur est plan et intercalé dans une partie parallèle du faisceau du rayon, perpendiculairement à ce faisceau. 4. Appareil suivant l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que le détecteur est équipé de moyen de refroi pissement =,. Appareil suivant l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que la surface du découpeur qui est dirigé vers le détecteur comporte une partie fortement réfléchissante ainsi qu'une partie émétrice de rayonnement.