Brevet FR2331848A1 — publié le 19770610

La présente invention se réfère à la surveillance automatique des parois en général et plus particulièrement des vitres ou glaces, par exemple en vue de détecter toute tentative d'effraction impliquant leur bris, rupture ou enfoncement. A l'heure actuelle on utilise à cet effet diverses méthodes dont la plus répandue consiste à établir dans la paroi un système de conducteurs électriques noyés branchés dans un circuit approprié. Ltinconvénient est que dans le cas des vitres ou glaces de tels conducteurs restent visibles et que d'autre part leur présence implique une fabrication spéciale et relativement coûteuse. D'autres méthodes consistent à détecter les vibrations ou déplacements dûs aux intetventions sur la paroi intéressée. Elles ont 1' inconvénient d'être également sensibles aux bruits ou sons provenant de sources extérieures. L'invention vise au contraire à permettre de surveiller les parois vitrées et analogues sans exiger une modification quelconque à leur fabrication, et cela par des moyens simples et économiques. Conformément à l'invention l'on applique à la paroi une onde ultra-sonore, on reçoit cette onde à partir d'un point de ladite paroi éloigné de celui correspondant à son application, et l'pn prévoit des moyens pour détecter toute variation anormale d'amplitude apparaissant à la réception. L'onde ultra-sonore peut être obtenue en excitant un transducteur générateur par un circuit électrique oscillant. Mais on peut encore prévoir à cet effet une boucle de réaction positive entre un tel transducteur et un transducteur récepteur. Dans ce dernier cas il est possible de régler l'amplitude de l'onde ultra-sonore en utilisant un amplificateur à gain réglable qu'on commande à partir d'une tension déduite de l'amplitude de l'onde reçue. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est un schéma montrant la mise en oeuvre de l'invention avec un transducteur générateur excité par un circuit oscillant. Fig. 2 indique une variante dans laquelle le transducteur générateur est excité par une boucle de réaction positive venant d'un transducteur récepteur. Fig. 3 représente une variante similaire à celle de fig. 2, mais comportant application d'un amplificateur à gain réglable. Fig. 4 est un schéma électrique correspondant à la varian te de fig. 4. Dans la disposition de fig. 1 on a représenté en i une vitre ou glace a surveiller. Pour ce faire on a appliqué sur elle au voisinage d'un de ses angles un transducteur générateur ultra-sonore 2 excité par un oscillateur électrique 3 auquel il est relié par un conducteur 4. Dans l'angle opposé est placé un transducteur récepteur 5 qu'un conducteur 6 relie à l'entrée d'un amplificateur 7. La sortie de ce dernier aboutit par un conducteur 8 à un démodulateur par détection de crête 9 qu'un autre conducteur 10 relie a un circuit de mise en forme 11 dont la sortie 12 va à l'appareil d'alarme, tel par exemple qu'un relais électromécanique ou électrique commandant une sonnerie, une signalisation optique, un appel téléphonique, etc..., voire même un mécanisme automatique de protection. On comprend que les ondes ultra-sonores que le générateur 2 applique à la vitre ou glace 1 se propagent dans celle-ci et atteignent le récepteur 5, lequel émet un signal électrique correspondant. Ce dernier est amplifié en 7 et il arrive au détecteur démodulateur 9, lequel donne un niveau constant en l'absence de perturbations. Lorsqu'il s'en présente une, il fournit un signal variable qui finit par se stabiliser lorsque la perturbation a disparu. Le signal du détecteur, mis en forme par le circuit 11 (par exemple intégré, filtré, etc...), actionne alors l'alarme prévue. La sensibilité peut être telle que le simple contact d'une main sur la vitre détermine l'émission de l'alarme. La fréquence des ondes peut être très élevée (plus de 100 kHz), de sorte que le rayonnement émis par la vitre est pratiquement nul. La vitre ou glace n'a pas à être établie de façon particulière. Les deux transducteurs, prévus très petits, peuvent être dissimulés dans l'enca- drement. Il est d'ailleurs à signaler à ce sujet qu'au lieu d'agir sur la vitre ou glace perpendiculairement à son plan, ils pourraient lui appliquer des vibrations ultra-sonore situées dans ce plan lui-même. Il est également possible de mettre en oeuvre ce qu'on appelle des ondes de surface, qui n'intéressent que la couche superficielle de la vitre ou glace. L'oscillateur 4 peut être commun à plusieurs vitres ou glaces à surveiller, comme l'indique la flèche en traits mixtes 13 qu'on peut considérer comme un conducteur aboutissant à un autre trains du teur générateur ultra-sonore. Toutefois en contre-partie de cet avantage et de sa grande simplicité, le montage de fig. 1 comporte l'inconvénient qu'il est difficile, voire même impossible dans le cas de plusieurs vitres associées à un même oscillateur, de régler ce dernier de manière que sa fréquence corresponde à une fréquence de résonance de la vitre. Il en résulte que les perturbations éventuelles peuvent n'avoir qu'une faible influence sur la transmission des ondes entre les deux transducteurs si elles n'affectent pas la masse de la vitre à un degré suffisant.La variation à la réception est donc également faible et la sensibilité est réduite aussi longtemps que la structure de la vitre n'est pas fortement modifiée -(par exemple par rupture). On peut noter à cet égard que le système d'ondes de surface présente l'avantage d'une bonne réponse à toute atteinte superficielle, telle par exemple que 7e tracé d'un trait au diamant. Fig. 2 montre un montage qui remédie à l'inconvénient précité. Ici la sortie de l'amplificateur 7 est mise à la masse à travers un potentiomètre 14 et c'est le curseur 15 de ce dernier qui est relié au détecteur démodulateur 9 par un conducteur 16. De ce curseur 15 part encore un autre conducteur 17 qui aboutit à l'entrée d'un second amplificateur 18 dont la sortie est reliée-au transducteur générateur 2 par un conducteur 19. On comprend que le système ainsi établi comporte une réaction positive qui aboutit à son auto-oscillation à une fréquence pour laquelle il y a transmission maximale entre le transducteur générateur et celui qui joue le rôle de récepteur Cette fréquence correspond automatiquement à une résonance de la vitre ou glace. Il en résulte une plus forte sensibilité de la variation d'amplitude de l'onde reçue quand la vitre est soumise à une perturbation. Quent à I'amplitude de l'onde émise, elle est déterminée par la saturation de l'amplificateur. On s'arrange pour que cette saturation n'affecte que l'amplificateur 18 de manière que l'amplificateur 7 reste linéaire et par conséquent aussi sensible que possible aux variations de réception. Le potentiomètre 14 permet de régler le niveau du signal appliqué au détecteur démodulateur 9 en situation normale. Fig. 3 représente une variante du montage de fig. 2. Dans cette variante l'amplificateur 7 est à gain variable et sa sortie est directement appliquée au générateur 2 par un conducteur 20 à partir de la sortie 8 de l'amplificateur 7, l'amplificateur 18 de fig. 2 étant supprimé. Une dérivation 21 part du conducteur 20 pour aboutir à un détecteur-intégrateur 22 dont la sortie parvient par un conducteur 23 à l'entrée de commande de gain de l'amplificateur 7. On comprend que du fait de la boucle de réaction positive que réalise le conducteur 20, l'amplificateur 7 tend à aller jusqu'3 la saturation. Mais son signal de sortie est détecté et intégré en 22 et les choses sont prévues de telle manière que la tension engendrée par le circuit 22 agisse pour diminuer le gain de l'amplificateur précité. De ce fait il s'établit un équilibre et l'amplificateur 7 demeure dans son domaine linéaire, le système peut ainsi être rendu excessivement sensible.Si l'on suppose en effet qu'une perturbation vienne diminuer l'amplitude de l'onde reçue, cela entraîne d'abord une diminution de celle de l'onde émise par le transducteur générateur, puisque la tension électrique qui lui est appliquée a diminué. Ce e éduction d'amplitude se poursuit jusqu'à ce que la commande de gain ait eu le temps d'agir et de ramener la sortie au niveau prévu en l'absence de perturbation. On obtient donc finalement une variation momentanée, mais très marquée, de l'amplitude de sortie,,variation qui est aisément décelée par le circuit de mise en forme. Bien entendu le détecteur-intégrateur 22 peut comporter tous moyens appropriés de réglage. On peut notamment lui incorporer un élément à seuil, tel qu'un Zéner, de manière qu'il n'intervienne qu'à partir d'une amplitude d'oscillation appropriée, ce qui améliore la sensibilité de l'auto-réglage, toutes conditions égales d'ailleurs. Il va de soi que dans la disposition suivant fig. 3 la tension de centrale de gain pourrait être prise à la sortie du modulateur détecteur 9 par l'intermédiaire d'un circuit intégrateur approprié. Dans le schéma détaillé de fig. 4 le transducteur récepteur 5 est relié par un câble co-axial 23 à un condensateur 24 relié d'autre part à la base d'un premier transistor T1 de typeNPN, cette base étant polarisée par deux résistances potentiométriques 25, 26 branchées entre les lignes positive et négative 27, 28 à la façon usuelle (la ligne 8 étant à la masse). Une self 29 compense la capacité des transducteur 5. Le collecteur du transistor T1 est relié dlune part à la ligne positive par une résistance de charge R et d'autre part à la base d'un second transistor T2, de type PNP dont le collecteur est relié au transducteur générateur 2 par un câble co-axial 30. L'émetteur de T2 est relié à la masse (ligne négative 28) à travers une self 31 et une résistance de polarisation 32 shuntée par un condensateur 33.Du point de jonction de 31, 32 et 33 part une résistance 34 qui aboutit à l'émetteur de T1, lequel est mis à la masse en ce que concerne l'alternatif par un condensateur 35. On conçoit que ce montage assure la polarisation de T1 et T2 à travers 34 et 32, tout en réalisant par la self 31 la compensation de la capacité du transducteur 2. Le collecteur de T2 est également relié à un potentiomètre 36 lui-même relié à la masse ou ligne négative. Le curseur de ce potentiomètre est à son tour relié par un condensateur 37 à la base d'un troisième transistor T3 de type NPN dont l'émetteur est directement relié à la ligne positive 27, tandis que son collecteur est mis à la masse (ligne négative 28) à travers une résistance 39 shuntée par un condensateur 40. De la jonction de 39 et 40 part le conducteur de sortie 41 qui va au circuit de mise en forme 11 de fig 3 éventuellement à travers un condensateur 42, si ce circuit Il n'en comporte pas un à son entrée.Du point de jonction précité part en outre un conducteur sur lequel sont monté en série deux résistances 44, 45, puis un condensateur 46, ce conducteur aboutissant à la sortie du transducteur récepteur 5, c'est-à-dire au conducteur qui relie le câble 23 au condensateur 24. D'autre part entre le point de jonction des résistances 44, 45 et la masse est branché un fort condensateur 47, tandis qu'entre le point de jonction de la résistance 45 précitée et du condensateur 46 d'une part et la masse d'autre part est disposée une diode 48 orientée vers cette dernière. On aperçoit en 49 une résistance en série avec la ligne positive et en 50 un condensateur 50 branché entre cette ligne et la masse pour former cellule de filtrage avec la résistance précitée. Le fonctionnement est le suivant Les signaux du transducteur récepteur 5 amplifiés par Ti et T2, sont envoyés au transducteur générateur 2, ce qui réalise la réaction positive assurant l'auto-amorçage et l'entretien des ondes ultra-sonores. Bien entendu la tension de sortie de 5 est également envoyée au conducteur 43 et traverse le condensateur 46. Mais la diode 48 comporte un seuil tel qu'elle ne laisse pas passer cette tension, la résistance 45 intervenant d'autre part pour limiter l'im- portance de la dérivation ainsi créée par le conducteur 43. Mais une fraction de la tension amplifiée appliquée à 2 est prélevée par le potentiomètre 36 et envoyée à la base de T3. Comme cette base est "en l'air", elle se polarise positivement en maintenant T3 à l'état non-conducteur.Quand la tension appliquée à la base dépasse une certaine limite, il se produit un phénomène d'avalanche, la tension Zener de la jonction base-émetteur se trouvant atteinte. Le conduc teur 43 reçoit une tension positive ondulatoire, laquelle est filtrée par 44, 45, 47 et parvient ainsi à la diode 48 qu'elle polarise dans le sens direct. Lorsque cette diode arrive ainsi à conduire, la dérivation que le conducteur 43 crée à la sortie du transducteur récepteur 5 devient de plus en plus importante et réduit donc le gain du système amplificateur qui relie le récepteur au générateur. On réalise ainsi l'équivalent de la commande de gain 22, 23 de fig. 3. Comme par ailleurs en régime normal le transistor T3 doit fonctionner en régime d'avalanche, sa sortie, lissée par le condensateur 40, représente en quelque sorte l'amplitude des ondes ultra-sonores. Dès qu'il se produit une perturbation dans le régime de vibration, celle-ci est transmise au circuit 11 de fig. 3 par 41 et éventuellement 42. En d'autres termes T3 joue également le rôle du détecteur démodulateur 9. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit plus particulièrement que le circuit de fig. 4, quels qu'en soient les avantages de simplicité et de facilité de réglage, ne constitue que l'un de ceux qu'on pourrait imaginer pour détecter les perturbations dans un système établi suivant fig. 3. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la surveillance de parois en général et plus spécialement des vitres ou glaces, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer une onde ultra-sonore en un point de la paroi à surveiller, à recevoir cette onde en un autre point de ladite paroi, et-à déceler les perturbations susceptibles d'apparaître dans la trans -mission de ladite onde à travers la paroi. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique l'onde ultra-sonore à la paroi par le moyen d'un transducteur générateur excité par un oscillateur électrique. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé-en ce qu'on utilise le même oscillateur éléctrique pour exciter les transducteurs correspondant à plusieurs parois. 4. Procédé-suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique l'onde ultra-sonore à la paroi en établissant une boucle de réaction positive entre la sortie électrique d'un transducteur récepteur propre à détecter les ondes transmises par la paroi et un transducteur générateur agissant sur celle-ci. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on interpose dans la boucle de réaction positive un amplificateur à gain réglable et en ce qu'on règle le gain de celui-ci en fonction inverse de l'amplitude des ondes ultra-sonores reçues par le transducteur récepteur. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que pour déceler les perturbations apparaissant dans la transmission des ondes ultra-sonores, on détecte la sortie- du transducteur récepteur et on l'applique à un circuit de mise en forme sensible à toute variation de la tension électrique ainsi détectée. 7. Procédé suivant l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu 'on prélève une fraction de la tension amplifiée provenant du transducteur récepteur et appliquée au transducteur générateur et en ce qu'on en déduit une tension continue qu'on utilise en guise de tension de polarisation d'une diode montée en dérivation sur la sortie du transducteur émetteur, de manière à limiter la valeur de la tension appliquée à l'entrée de l'amplificateur. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que pour déduire une tension continue de la fraction de tension alternative prélevée à la sortie de l'amplificateur, on utilise un transistor à base isolée vis-à-vis du courant continu en appliquant à cette base la fraction précitée de manière à provoquer un phénomène d'avalanche unidirectionnelle équivalant à une détection de crête. 9. Appareils pour la surveillance des parois en général et plus spécialement de vitres ou glaces, caractérisés en ce qu'ils sont établis pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent.