Brevet FR2329008A1 — publié le 19770520

La présente invention concerne un système de guidage d'un mobile à partir d'un conducteur linéaire et, plus précisément, un équipement de guidage porté par un mobile d'altitude prédéterminée au long d'un conducteur linéaire, non visible, au moins approximativement horizontal et parcouru par un courant alternatif à basse fréquence, système utilisant au moins une ligne de mesure comprenant successivement un circuit accordé sur ladite basse fréquence dont l'organe capteur est un solénotde à noyau, d'axe horizontal, perlez diculaire à la trajectoire du mobile, un filtre actif passe-bande et un détecteur donnant en sortie une tension continue de valeur proportionnelle à celle de l'amplitude de la composante horizontale du champ magnétique en chaque point de mesure0 On connatt déjà un équipement de la sorte pourvu d'une seule ligne de mesure qu'on déplace à la surface du sol ou non loin du niveau de la mer, immergé ou non, et qui permet dans un premier temps de localiser avec précision le tracé d'un conducteur enterré ou imr51erge, par exemple une conduite de fluide ou un cabale, gracie à une méthode de maximum (solénoïde horizontal) ou de minimum (sol4- noise vertical ou incliné), puis dans un second temps d' analyser finement l'information recueillie pour en déduire d'éventuelles modifications de l'état de la structure du conducteur (coupures, corrosions, contraintes mécaniques, etc.). Mais ltemploi d'un tel équipement se limite à des inspections sur des tronçons de conducteur (conduite ou cÂble) de faible longueur en raison de la lenteur du cheminement. D'un autre c8té, la localisation du conducteur devient laborieuse lorsque celui-ci se trouve dans une zone d'accès difficile. C'est pourquoi la présente invention se propose de concevoir un équipement qui soit affranchi de ces difficultés, c'est-à-dire qui permette une exploitation relativement rapide du conducteur, donc au premier chef un guidage d'un mobile d'une certaine vitesse, navire ou mieux aéronef tel qu'hélicoptère, surtout dans une zone d'accès difficile. A cette fin, un équipement de guidage du type défini initialement se caractérise suivant l'invention en ce qu'il comporte deux lignes de mesure de la constitution indiquée, dont les solénoïdes sont disposés coaxlalement et horizontalement, leur axe commun étant perpendiculaire à la trajectoire du mobile, à une distance mutuelle prédéterminée ainsi que, successivement, des premiers moyens en eux-m8mes connus permettant d'établir la différence et la somme des signaux de sortie des deux lignes, le signal différence étant représentatif en grandeur et en signe de la déviation latérale du mobile par rapport à la verticale du point du conducteur situé dans le plan vertical défini par les solénoïdes, et le signal/de la valeur de l'amplitude moyenne des champs horizontaux captés par les deux solénoides, enfin des second moyens en eux-mêmes connus d'-exploiter ces signaux, différence pour le guidage du mobile. et somme pour l'analyse des signaux. on Un tel équipement peut être utilisé, comme/le verra plus clairement par la suite, soit au simple guidage d'un mobile relativement rapide, soit à un guidage de mobile en vue d'une recherche et localisation de défauts du conducteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une forme de réalisation ainsi qu'à l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 est un schéma permettant l'exposé de la théorie de l'équipement - les Figs. 2A, 2B, 2C sont des diagrammes représentatifs des variations du signal différence (I1-I2) en fonction de la déviation latérale, du paramètre 2e d'écartement des solénoldes, et de la distance verticale a entre sondes et conducteur, soit 10 m, 20 in et 30 m respectivement pour les trois figures la la Fig. 3 est un schéma de blocs d'un équipement suivant l'inven- tion. Soit un conducteur 0 perpendiculaire au plan de la Fig. 1 et parcouru par un courant alternatif de basse fréquence donné et am- plitude donnée I. Le champ magnétique créé en un point A d'altitude a par rapport au conducteur 0 et à la verticale de celui-ci, a une composante horizontale d'amplitude HA = I/2ta= K/a où K est une constante. En un point B1 de même altitude a, mais écarté de A d'une distance horizontale e en direction perpendiculaire au conducteur, la composante horizontale du champ prend l'amplitude 2 2 K a a a HB1 = dsin#=H4d=H4 a+# désigne la distance OB1 et # l'angle sous lequel Bt voit OA. En un point B2, symétrique du point B1 par rapport à A, on a évidemment une composante horizontale de champ de même direction, de même sens et de même valeur d'amplitude H132 que 11310 Donc, si l'on dispose en B1 et B2, comme l'indique la Fig. 1, des capteurs de champs horizontaux constitués par des solénoïdes horizontaux coaxiaux faisant partie de circuits identiques de détection vus plus loin, les signaux de sortie d'intensités I1 et 12 respectivement proportionnelles à H31 et 11132 sont les mêmes, leur différence I1-I2 est nulle. Mais si les deux solénoldes, tout en conservant la même altitude a, sont déplacés dans leur ensemble d'une distance horizontale E en direction B1 B2, par exemple vers la gauche de la Fig. 1, la différence des courant de détection I1-I2 devient proportionnelle à c'est-à-dire à 4a2HA e# (a+e+#)-4## Il en résulte tout d'abord que la différence des courants de detection est de même signe que l'écart #1, ici positif pour un écart vers la gauche (de la Fig On a représente aux Figs. 2A, 2B, 2G les familles de courbes représentatives des variations de (I1-I2) en fonction de , chaque courbe correspondant à une valeur particulière du paramètre 2e (écartement des solénotdes) et cela pour les trois altitudes de 10 m (Fig. 2A), 20 m (Fig. 2B) et 30 m (Fig. 2C)o Il en résulte qu'à chaque altitude (I1-I2) est une fonction croissante de 8 dans une limite qu'on peut approximativement fixer à la moitié de l'altitude (par exemple 5 m pour une altitude de 10m, etc.). Tel qu'il est représenté à la Fig. 3, un équipement suivant l'invention comporte à son entrée deux voies identiques de mesure de champ I et II en elles-mêmes connues. La voie I comprend successivement un capteur 11 constitué par un circuit résonnant accordé sur la fréquence d'émission (solénoïde 111 d'axe horizontal à noyau de ferrite par exemple et condensateur variable ajusté 112), un amplificateur 13, un filtre actif passebande 15 ajusté sur la fréquence d'émission, un détecteur 17. La voie II comprend des éléments identiques 21 (solénoSde 211 d'axe horizontal et condensateur 212), 23, 25, 27. Les deux solénoïdes 111 et 211 sont coaxiaux et écartés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée 2e. Les commandes de réglage de gain des deux amplificateurs 11, 13 sont accouplées, de manière que les sensibilités des deux voies soient toujours identiques. Les courants continus de sortie li, 12 des deux voies I, II respectivement, sont appliques - d'une part à un amplificateur differentiel 31 donnant en sortie un signal de différence (I1I2) - dtautre part à un amplificateur opérationnel 3 > adonnant en sortie un signal e somme (I1+I2) De tels amplificateurs 31, 33 sont en eux-memes connus et ne paraissent pas nécessiter de description supplémentaire. Le signal de différence (1i 12) fourni par 31 est transmis - à un indicateur visuel de déviation 41 permettant le pilotage manuel du mobile ; - et(ou) à un système asservi 43 permettant le pilotage automatique du mobile0 On a représenté à titre d'exemple non limitatif un tel système comportant deux circuits comparateurs 431, 432 comparant le signal ( I2) à un signal de référence, deux relais 433, 434 dont les contacts de travail 4331, 4341 amènent un circuit de puissance 435 à faire tourner un moteur (de barre ou de gouverne en direction) 436 à tourner dans un sens ou dans l'autre. Le signal somme (11+12) fourni par 33 est transmis - i un voyant 51 chercheur d'un signal minimal de champ moyen permettant de retrouver le conducteur de guidage, dans le cas où il a été perdu par suite d'une variation brutale de son tracé - à un indicateur visuel de champ moyen 52 - à un enregistreur (avec base de temps) 53, qui permettra ultérieurement une analyse fine des variations de ce champ moyen en fonction du point de la route suivie, de détecter et de localiser les défauts présentés par le conducteur - éventuellement à des écouteurs de casque 54, Le courant alternatif à basse fréquence devant parcourir le conducteur linéaire peut être établi - par injection, soit entre un point accessible d'une canalisation de fluide et la terre, soit entre un point accessible de la gaine métallique d'un câble et la terre ou entre un point accessible d'un conducteur d'un câble non blindé et la terre, l'autre conducteur pouvant alors être mis-ou non à la terre - par induction au moyen d'un cadre rayonnant, lorsqu'acun point de la canalisation ou du câble n'est accessible. La basse fréquence utilisée peut être par exemple - de 1000 Hz si le conducteur d'émission est dans l'air - de 400 Hz s'il est enterré - de 25 Hz s'il est immergé. Un équipement suivant l'in-.-ention est à même de répondre à des besoins qui se font de jour en jour de plus en plus nombreux et parmi lesquels on citera simplement les suivants - recherche, localisation et caractérisation de défauts sur canalisations de fluide ol câles, enterrés ou immergés - aide à la navigation portuaire par câble immergé suivi en pilotage automatique - guidage de véhicules de charge sans conducteur à l'intérieur d'une usine, par câble enterré suivi en pilotage automatique a R s Y E N 3 I C A T I O N S 1 - Equipement de guidage porté par un mobile d'altitude prédéterminée au long d'un conducteur linéaire, non visible, au moins approxiinativement horizontal et parcouru par un courant alternatif ai' moins à basse fréquence, système utilisantXune zone de mesure comprenant successivement un circuit accordé sur ladite basse fréquence dont l'organe capteur est un solénoide à noyau, d'axe horizontal perpendiculaire à la trajectoire du mobile, un filtre actif pas::je-bande et un détecteur donnant en sortie une tension continue de valeur proportionnelle à celle de l'aEplitude de la composante horizontale du champ magnétique en chaque point de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte deux teles lignes de mesure dont les solénoïdes sont disposés coaxialement et horizontalement, leur axe commun étant perpendiculaire à la trajectoire du mobile, à une distance mutuelle prédéterminée, ainsi que successivement des premiers moyens en eux nêlnesconnus permettant d'établir la différence et la somme des signaux de sortie des deux lignes, le signal différence étant représentatif en grandeur et en signe de la déviation latérale du mobile par rapport à la verticale du point du conducteur situé dans le plan vertical défini par les solénoïdes et le signal somme,de la valeur de l'amplitude moyenne des champs horizontaux captés par les deux solénoVdesw enfin des seconds moyens en eux-mêmes connus d'exploiter ces signaux, différence pour le guidage du mobile et somme pour 1 'analyse des signaux. 2 - Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent, exploitant le signal différence, un indicateur visuel de déviation pour pilotage manuel et(ou) un système asservi de pilotage automatique et; exploitant le signal somme, un simple voyant, chercheur d'un signal minimal de champ moyen. 3 - Système de guidage selon la revendication 2, caractéris en ce que lesdits seconds moyens comportent en outre, exploitant le signal somme, un indicateur visuel de champ moyen et un enregistreur avec base de temps, permettant par l'analyse des variations du champ moyen en fonction du point de la route suivie, de détecter et de localiser les défauts présentés par le conducteur.