Brevet FR2280089A1 — publié le 19760220

La présente invention est relative à la mesure d'une distance à l'aide d'un compteur rapide et à un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. Dans les équipements de détection qu'ils soient électromagnétiques ou optiques, la mesure d'une distance qui se ramène à celle d'un temps, celui écoulé entre le moment où une impulsion a été émise et celui où une impulsion écho est reçue en réponse, peut se faire à l'aide d'un compteur. Cette mesure doit entre faite avec précision et plus la précision demandée est grande, plus la fréquence de comptage du compteur doit autre élevée. Toutefois la fréquence de fonctionnement d'un compteur dépend de la technologie qui en fixe la limite supérieure qui peut autre obtenue actuellement. Dans une réalisation connue utilisant un compteur rapide déclenché par un signal de départ coïncidant avec l'émission dans l'espace d'une impulsion, celui-ci est arrêté par le signal écho reçu en réponse et son contenu, résultat de la mesure est transféré à un compteur auxiliaire par un système de ddcomptage. toutefois le comptage décomptage à la fréquence élevée considérée, pouvant être de l'ordre de 200 mégacycles par seconds i pose des problèmes tenant principalement à l'apparition, au moment du passage du comptage au décomptage et vice versa, de transitions aléatoires auxquelles il est difficile de remédier. Le but de l'invention est de définir un procédé de détermination d'une distance par comptage rapide qui supprime en particulier l'opération de décomptage lors de la lecture du résultat. Suivant l'invention la mesure de la distance se fait à l'aide d'un compteur rapide qui, pour chaque cycle de mesure est declenché par un signal de départ et arzEté par le signal de reponse ou signal écho, avec transfert du résultat du comptage dans un registre auxiliaire et accumulation dans ledit compteur rapide des résultats de mesures faites pour plusieurs cycles due mesure successifs, ledit compteur étant remis à zéro si le signal écho tombe en dehors d'une fenêtre dite de validation de la distance, ladite remise à zéro déclenchant le transfert du contenu du registre au compteur rapide pour le cycle de mesure suivant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparai- tront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à l'aide des figures qui représentent - les figures 1 et 2, un diagramme schématique du dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et - la figure 7, un diagramme schématique de la fenêtre de validation en distance. Ainsi que cela a été expliqué dans l'introduction, on cherche dans une mesure de distance effectuée à l'aide d'un compteur rapide c'est-à-dire fonctionnant à fréquence élevée, à s'affranchir des inconvénients produits par l'utilisation d'un compteur décompteur rapide qui introduit des transitions aléatoires lors du passage du compteur au décompteur et vice versa. la figure 1 représente un dispositif mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention dans lequel le compteur rapide n'est utilisé qu'en compteur pour éviter les inconvénients signalés ci-dessus. Le dispositif de la figure 1 comprend essentiellement un compteur rapide 1 constitué par un certain nombre de bascules capables de travailler à une fréquence élevée. Actuellement et à titre d'exemple, certaines de ces bascules sont capables de travailler aux environs de 200à 300 KHz. Dans l'exemple décrit, qui ne constitue pas une limitation à la portée de l'invention certaines de ces bascules forment ce que lton peut appeler la partie rapide du compteur. Les autres bascules peuvent fonctionner à des fréquences plus basses. Dans la figure, on a fait ainsi figurer quatre bascules rapides repérées 2 à 5 et un certain nombre d'autres 6, 7, 8 séparées des premières par un translateur 9. Le dispositif de la figure 1 comporte en outre un registre auxiliaire 10 ayant un nombre de bascules identique à celui du compteur rapide. Ce registre est connecté en parallèle avec le compteur à travers toutefois un translateur 11 pour la partie rapide du compteur pour adapter les niveaux de fonctionnement différents des bascules rapides et des bascules moins rapides. Les sorties parallèles de ce registre sont connectées d'une part aux entrées parallèles du compteur rapide par le câble 12 pour Transférer dans des conditions qui seront explicitées ultérieurement le contenu du registre 10 au compteur 1 et d'autre part à un amplifica tueur dit de visualisation 13 alimentant un dispositif d'affichage 14. rotera ^ue 'a sortie série du registre 10 est rebouclée sur son entrée série, et alimente également un calculateur 15 à travers un amplificateur 16. Le dispositif de la figure 1 comporte également une partie logique 17 de commande qui sera décrite lors de la description du fonctionnement de tout l'ensemble. La figure 2 représente la fenêtre dite de validation de la distance à mesurer. Le dispositif de mesure de la figure 1 est associé comme cela a été déjà dit à un équipement de détection soit électromagnétique, soit optique, et est destiné à évaluer avec une grande précision la distance à laquelle se trouve un écho détecté. Pour éviter des erreurs provenant d'un faux écho par exemple, on crée une fenêtre de validation de la distance présumée d'un écho qui est considéré comme valable et donc pris en compte par le dispositif de mesure lorsqutil se trouve dans la fenêtre qui a été élaborée. la figure 2 donne précisément un exemple de réalisation de cette fenêtre. Elle est constituée par un compteur comprenant dans l'exemple décrit trois bascules 18, 19, 20 associé à deux portes à coMncidence 21, 22 dont les sorties inversées alimentent une bascule 23. L'alimentation du compteur est faite à partir d'une porte NI 24 recevant sur ses entrées d'une part des impulsions d'horloge à une fréquence déterminée F3 et d'autre part une impulsion Qo indiquant que l'on se trouve dans un cycle de mesure. Les portes 21 et 22 sont alimentées de façon telle à partir des bascules du compteur que la porte 21 est active pour l'instant t1 d'ouverture de la entre et la porte 22 est active pour l'instant t2 de fermeture de la fenêtre de distance. Les impulsions tl et t2 agissent sur le bistable 23 délivrant le créneau correspondant à la entre de validation de la distance à mesurer. le fonctionnement du dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est le suivant. Au ment de la mise sous tension de l'équipement auquel le dispositif de mesure est associé, un signal CE dit de contrôle émission apparaît à l'entrée 25. Ce signal passe à travers un transformateur 26 et un circuit 27 de mise en forme et attaque deux bascules 28 et 29. La bascule 29 est connectée à une bascule 30 quelle prépositionne, celle-ci délivrant ensuite un signal logique 1, sous la commande d'un signal dit de départ D apparaissant sur l'entrée 31 et appliqué à la bascule 30 à travers le transformateur 72 et le circuit de mise en forme 33.Ce signal D coïncide avec l'émission d'une impulsion dans l'espace et définit le début du comptage pour la détermination de la distance à mesurer. De fait la sortie Qo de la bascule 30 est connectée à une entrée d'une porte 34 dite de comptage recevant sur une autre entrée des impulsions d'horloge à la fréquence élevée Fo qui définit la fréquence de comptage du compteur 1. La sortie Qo de la bascule 30 declenche ainsi le comptage des impulsions a la fréquence Fo par le compteur rapide ainsi que celui des impulsions à la fréquence F3 (figure 2) qui alimentent le compteur utilisé pour la détermination de la fenêtre de validation de la distance à mesurer Le compteur rapide 1 est ainsi déclenché et compte jusqu'à ce que le signal écho reçu en réponse du signal départ soit capté. On suppose cue le signal écho se trouve dans la fenêtre de distance. Il est donc validé. Ce signal écho E apparaît sur la même entrée 31 que le signal de départ.Passant à travers le transformateur 72 et le circuit de mise en forme 33, il fait basculer la bascule bistable 30 qui. ferme I-: torte 34 et bloque le compteur 1 en son état. La sortie Qo de la bassule applique un signal sur une entrée de la porte NI 35 dont lautre enTree est connectée à la so@tie QCn de la bascule 27 délivrant la entre de validation de la distance (figure 2). La présence simultanée de a fenêtre distance et du signal écho rend la porte 35 passante ; celle-ci commande le transfert du résultat affiché par le compteur rapide 1 dans le registre 10.La sortie de la porte 35 étant connectée aux entrées R des bascules 28 et 29, celles-ci sont remises à zéro par le signal de transfert issu de la porte 35 et dirigé sur la connexion 36 ; elles pourront à nouveau autre sollicitées par un nouveau signal de contrôle émission. On notera que ces bascules peuvent également être remise à zéro par le front arrière du créneau représentant la fenêtre de validation par la connexion 37. Le meme cycle d'opération se répète pour chaque signal de départ c'est-à-dire en fait pour chaque période de répétition. Tant que le signal écho se trouve dans la fenêtre de validation distance, les résultats successifs des mesures s'accumulent dans le compteur rapide 1 et ensuite dans le registre 10. Le dispositif de comptage est déterminé pour fonctionner pendant un certain nombre de périodes de répétition pouvant être dans un exemple de Tordre de 64. Lorsque l'ensemble des cycles de mesure est terminé, un signal dit de synchronisation générale SG apparaissant en 38 et mis en forme en 39 déclenche une bascule bistable 40 qui alimente un circuit NI 41 connecté par une deuxième entrée à la bascule 28. Cette porte NI 41 délivre un signal SG3 qui déclenche dans le circuit 42 la séquence de prise en compte des résultats de mesures par le calculateur et l'affichage de ces derniers à travers l'amplificateur 13. Ce dispositif 42 détermine l'ouverture d'une porte 55 qui transmet vers le registre 10 à fin de lecture, un certain nombre d'impulsions ED1 provenant du calculateur non dessiné, et appliquées à la borne 56. L'affichage étant effectué, un signal de remise à zéro RAZ du dispositif est appliqué au compteur à travers le circuit OU 44. la commande d'affichage n'est pas plus détaillée, ne faisant pas partie de l'invention. On a indiqué dans ce qui précède que le fonctionnement du dispositif de mesure se poursuivait sans interruption pour autant que le signal écho reçu se trouvait das le créneau représentant ce qui a été appelé la.fen(stre de validation en distance. Au cas où cet écho est extérieur à la fenêtre, il est, suivant l'invention, considéré comme aberrant et le résultat de la mesure faite sur un tel écho doit autre rejeté. Le créneau issu du dispositif de la figure 2, apparat dans la figure 1, sur l'entrée 45 et est appliqué à travers un circuit de mise en forme 46 à une entrée d'un circuit NI 47. Cette porte reçoit également le signal issu de la bascule 30, soit Qo (entrée 48) qui indique qu'une impulsion a été envoyée dans itespace, csest-à-dire en fait que le dispositif considéré de mesure est en fonctionnement. Un autre signal Q1 apparaissant sur la borne 49 est également appliqué à une troisième entrée de la porte 47. Ce signal représente une commande de fin de comptage à l'apparition d'un écho situé au dehors de la fenêtre. Dans ces conditions la porte 47 laisse passer un signal à travers le circuit OU 44, qui remet à zéro le compteur 1. Simultanément ce signal de remise à zéro est appliqué à travers le circuit de mise en forme 50 à une commande de transfert vers le compteur 1 à travers une série de circuits porte 51 à 54 pour ce qui concerne la partie rapide du compteur. Cette commande de transfert permet d'afficher à cet instant, dans le compteur rapide 1, le résultat cumulé des mesures faites précédemment et qui était enregistré dans le registre 10. Ainsi, après une mesure qui aurait tété aberrante et qui a donc été rejetée, le compteur 1 se retrouve, avant une nouvelle mesure, dans l'état dans lequel il doit normalement se trouver. On a ainsi décrit un procédé de mesure d'une distance à l'aide d'un compteur rapide et un dispositif pour sa mise en oeuvre. REVENDlC AT iONS t. Procédé de mesure d'une distance à l'aide d'un compteur rapide déclenché par un signal de départ correspondant à l'émission d'une impulsion dans l'espace et arrêts par un signal écho reçu en réponse au signal de départ, avec transfert du résultat dans un autre compteur, caractérisé par le fait que l'apparition d'un signal écho à l'intérieur d'une fenêtre de validation en distance bloque le compteur rapide (1) sur le résultat acquis de la mesure, et détermine le transfert dudit résultat directement dans un registre (10) connecté en parallèle sur le compteur, cette opération se renouvellant pour chaque cycle de mesure avec accumulation successive des résultats successifs dans le compteur (1) et dans le registre (10) pendant un nombre prédéterminé de périodes de répétition, déterminant la capacité dudit compteur, ltFffichage dudit résultat cumulé étant commandé à la fin de ce nombre de période qui déclenche la remise à zéro dudit compteur. 2. Procédé de mesure suivant la revendication I, caractérisé par le fait que l'apparition d'un signal écho à l'extérieur de la fenêtre de validation en distance, provoque la remise à zéro du compteur (1) rapide et le transfert dans ledit compteur dudit résultat cumulé jusqu'alors dans ledit registre (10). 3. Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant les reyendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un compteur rapide (1); un registre (10) connecté en parallèle sur ledit compteur, les sorties en parallèle dudit registre étant connectée (12) d'une part sur les entrées en parallèle dudit compteur rapide (1) à travers un dispositif de commande de transfert, et d'autre part à un dispositif d'affichage (43), une fenêtre de validation en distance (figure 2) sous la forme d'unoeéneau dont la longueur détermine la période de temps de réception d'un signal écho et une commande de transfert du résultat affiché dans le compteur (1) du registre (to) constituée par une porte (35) recevant d'une part ledit créneau et d'autre part le signal écho. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qutji comporte une porte (34) dont une entrée reçoit -des impulsions d'horloge à cadence rapide et une autre entrée reçoit un signal dit de départ (D) à travers une bascule bistablé (30) qu'il fait changer d'état, le signal délivré par ladite porte (34) déclenchant l'opération de comptage du compteur (1). 5. Dispositif suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fa t Que le signal écho ramène la bascule bistable (30) à son état li repos, déconnectant une des entrées de la porte (34) qui annule la commande de comptage du compteur (1) et appliquant ledit signai écho ur la porte (35) de commande de transfert du résultat d compteur au au registre (10). 6. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit de remise à zéro du compteur (1) constitué par un circuit OU (44), un circuit ET (47) dont la sortie est cornec- tée à une entrée dudit circuit OU (44) et dont une première entrée reçoit le créneau (QCn) constituant la fenêtre distance, une seconde entrée reçoit le signal (Qo) déclenchant l'opération de comptage du compteur et une troisième entrée reçoit un signal (Q1) marquant l'apparition du signal écho en dehors de la fenêtre distance. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la sortie de la porte (47) est connectée à un circuit de commande de transfert d résultat cumulé dans le registre (10) au compteur (1), cette opération ayant lieu dès la remise à zéro du compteur rapide (1) 8, Dispositif suivant l'une des revendications 3 ou 4 ou 5 ou 6, caractérisé Jar le fait qu'il comporte un circuit de commande de transfert du résultat cumulé dans le registre (10) au dispositif d'affichage (43), ledit circuit de commande étant constitué par une porte (41) recevant sur une de ses entrées un signal dit de synchronisation générale (SO) à travers une bascule bistable (40) et sur une autre entrée un signal indiquant le retour à zéro de la bascule (28) commandee par le signal de contrôle émission (CE), ledit retour à zéro étant commandé par la porte (35) commandant le transfert du résultat du compteur (1) au registre à l'apparition d'un signal écho, ladite porte (41) étant connectée à. un circuit (42) déclenchant d'une part la séquence de prise en compte par un calculateur et l'affichage (14) des résultats et d1 autre part délivrant un certain nombre dtimpulsions (HD1) agissant sur le registre (10), ledit circuit de commande agissant au bout du nombre prédéterminé de périodes de répétition considéré. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé par le fait qui comporte une entre de validation en distance constituée par un compteur (18, 19, 20) commandé par une porte (24) recevant sur une entrée des impulsions de comptage (y3) et sur une autre entrée un signal (Qo) marquant le début du comptage du compteur rapide (1) et deux portes (21, 22) couplées de façon telle aux bascules (18, 19, 20) constituant le compteur, que la porte (21) délivre une impulsion (ti) à un instant donné commandant le basculement d'une bascule bistable (23) et que la porte (22) délivre une impulsion (t2) à un instant ultérieur, oemmandant le retour au repos de ladite bascule (23) qui délivre de ce fait un créneau s'étendant entre les instants tl et t2. 10. Equipement de détection de la distance d'un écho, comportant le dispositif suivant l'ensemble des revendications 3 à 8.