Brevet FR2460009A1 — publié le 19810116

La présente invention concerne un procédé de marquage et d'i- dentification d'objets normalement non-conducteurs de l'électricité et marqués par des éléments conducteurs; elle est plus particulièrement destinée à titre d'exemple à reconnaître l'authenticité de documents ainsi préalablement marqués et codés. On sait actuellement détecter la présence d'un corps métalli- que conducteur de l'électricité dans une masse ou une zone ne renfermant normalement que des éléments non conducteurs. On utilise pour cela un générateur d'ondes électromagnétiques à haute fréquence présentant nor- malement une certaine impédance. Lorsqu'une masse conductrice, métalli- que par exemple, entre dans le champ d'émission, les courants de Fou- cault engendrés dans la masse absorbent une partie de l'énergie émise par le générateur et donnent lieu à l'émission d'une énergie réfléchie. La détection d'un tel signal de réponse, ou de la modification de l'im- pédance du système, décèle la présence d'une masse conductrice. De tels dispositifs sont par exemple utilisés pour la détection des mines en- fouies dans le sol, ou encore pour des contrôles de sécurité dans les aéroports. Dans tous ces cas, o l'objectif visé est purement qualita- tif, on ne cherche pas à mesurer les perturbations enregistrées. La présente invention concerne une application nouvelle de ces moyens de détection, en vue de réaliser un marquage codé d'objets pour pouvoir ensuite les détecter et identifier le code apposé. L'invention s'applique donc à un procédé de marquage et d'i- dentification d'objets normalement non conducteurs de l'électricité, par inclusion préalable de masses conductrices et détection ultérieure de ces masses en faisant passer l'objet dans un champ électromagnéti- que produit par un générateur à haute fréquence, et mise en évidence de la variation de réponse du système, variation due aux courants de Foucault prenant alors naissance dans la masse conductrice, Selon l'invention, on utilise comme éléments de marquage au moins un fil métallique choisi chacun parmi une gamme prédéterminée d'échantillons de conductibilités électriques différentes, une valeur de code étant attribuée à chaque échantillon; on amène successivement chacune des zones de l'objet contenant un fil à être, selon la même orientation, dans le champ électromagnétique, et on mesure chaque réponse enregis- trée, chacune étant caractéristique d'un échantillon et d'une valeur de code, le code complet de l'objet étant alors constitué par la succes- sion des valeurs de code élémentaires détectées pour chaque fil. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on uti- lise des échantillons-de fil dont la résistivité est variable radialement, et pour la détection on amène successivement chacune des zones a contenant un fil/être dans au moins deux champs électromagnétiques de fréquences différentes, et on compare les réponses enregistrées pour chaque fréquence. L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réa- lisation particulier donné à titre d'exemple et représenté par les des- sins annexés. La figure 1 représente schématiquement une "étiquette" réalisée selon l'invention. La figure 2 est un schéma de réalisation d'une cellule de détec- tion utilisant une antenne di'8le. Les figures 3 et 4 donnent des schémas de cellules de détection utilisant un système tri-plaques. Le dispositif de la figure 3 est con- çu pour analyser l'étiquette traversant les plaques perpendiculairement. Dans la figure 4, le passage de l'étiquette est parallèle aux plaques. La figure 1 représente ce que nous appellerons par la suite une "étiquette" d'identification 1, étant entendu qu'il s'agit là d'un ter- me très général pour désigner aussi bien une étiquette proprement dite en papier ou en carton, destinée à être attachée à un objet plus volu- mineux, ou encore constituer l'objet en soi comme par exemple une carte en matière plastique. L'étiquette 1 comporte dans sa masse des fils métalliques 2, 3 et 4, introduits lors de son élaboration, qui peuvent être identiques entre eux ou différents mais toujours choisis dans un échantillonnage prédéterminé. On trouvera dans cet échantillonnage des fils de résis- tivité électrique différente, et par exemple des fils de même diamètre mais élaborés à partir de métaux ou alliages différents. Ainsi le fil 2 pourrait être en cuivre de résistivité spécifique 1,8,MS- cm, le fil 3 en nickel de résistivité spécifique 7,2, et le fil 4 en alliage fer- nickel à 42 % de nickel dont la résistivité est de 63. La figure 2 représente schématiquement un dispositif de détec- tion et d'identification de telles étiquettes. Ce dispositif est cons- titué par un oscillateur à balayage 6, par exemple un générateur Feri- sol GH 300, suivi d'un isolateur 7 destiné à empêcher un retour vers le générateur 6. L'ensemble est connecté à une antenne dip8le quart d'onde 8 à travers un coupleur directif 9 auquel aboutit également un détecteur d'énergie 10. L'antenne 8 est incluse dans une cellule anécholde 12 ta- pissée intérieurement d'un matériau 13 absorbant les hyperfréquences, par exemple un matériau à base de graphite vendu sous la marque commer- ciale ECOSORB. La cellule 12 est munie de deux ouvertures 14 alignées qui peu- vent laisser passage à l'étiquette 1. Les dimensions relatives de la cellule 12 et de l'étiquette 1 sont telles qu'un seul fil 2, 3 ou 4 puisse se trouver à la fois dans la cellule lorsque l'étiquette traver- se la cellule de part en part. En l'absence d'étiquettes dans la cellule, ou bien si la zone de l'étiquette comprise dans la cellule ne comporte pas de fil métalli- que, une grande partie de l'énergie rayonnée sous forme d'ondes électro- magnétiques à haute fréquence par l'antenne 8 est absorbée par le gar- nissage de la cellule, et l'antenne 8 ne capte en retour cJun très fai- ble signal. Si, au contraire, un fil 3 est à l'intérieur de la cellule, le champ électromagnétique donne naissance à des courants de Foucault dans le fil qui émettra à nouveau, et l'antenne captera un signal dif- férent qui sera dirigé par le coupleur directif 9 vers le détecteur 10. On pourra ainsi déceler la présence ou l'absence d'un fil métallique dans la zone considérée de l'étiquette. Mais en outre l'intensité de l'énergie réfléchie sera d'autant plus importante que les courants de Foucault seront de plus forte intensité, cette intensité étant elle- même une fonction inverse de la résistivité du métal utilisé. Par mesure de l'énergie réfléchie, équivalant à une mesure d'impédance de l'ensemble du système, ou par référence à des mesures faites avec des fils témoins d'étalonnage, on pourra donc identifier la nature du fil. On voit que si l'on donne par exemple des valeurs de codes respectivement 1, 2 et 3aux trois nuances de filscitées plus haut, on pourra ainsi détecter le code 123 préalablement attribué ici à l'étiquette 1. Le marquage préalable d'une étiquette au moyen de m fils choisis parmi un échantillonnage de n types de résistivité différente, permettra donc de composer if combinaisons. Les figures 3 et 4 montrent des variantes de réalisation de cellules de détection. Dans les deux cas le champ haute fréquence est localisé dans le diélectrique 19 (ou 29) entre une plaque centrale 18 (ou 28) et les plaques extérieures 20 (ou 30). Dans le cas de la figure 3, le bloc ainsi formé est percé par une fente 24 permettant le passage d'une étiquette 1 à travers les plaques et le diélectrique. Dans le cas de la figure 4, l'étiquette se déplace parallèlement aux plaques, dans une fente 34 entièrement formée dans le diélectrique. Bien entendu, les dimensions relatives de l'étiquette et de la cellule sont encore ici choisies de telle sorte qu'un seul fil puisse se présenter à la fois entre les plaques. On pourra aussi accroître la puissance de codage sans avoir be- soin de faire appel à un nombre accru de nuances de métaux ou d'allia- ges de résistivités électriques suffisamment différentes pour pouvoir être détectées sans ambiguité. On pourra par exemple utiliser des fils hétérogènes constitués par une âme d'une certaine nuance, entourée par un placage d'une nuan- ce différente; on sait facilement obtenir actuellement de tels fils. On procèdera ensuite à la détection en utilisant successivement ou si- multanément le passage dans deux champs électromagnétiques à haute fré- quence, mais à des fréquences différentes et par exemple 3000 et 9000 MHz. On connaît en effet le phénomène de pénétration variableet dé- croissante avec la fréquencedes ondes électromagnétiques dans un mi- lieu conducteur, phénomène connu sous l'appellation "effet de peau". Ainsi un fil à âme en nickel de résistivité 7,2 e Q cm, plaqué par une zone extérieure en alliage fer-nickel de résistivité 63, offrira le même signal de réponse qu'un fil homogène en fer-nickel lorsque la fréquence sera suffisamment élevée pour que seule la partie périphé- rique extérieure du fil soit concernée par les courants induits; par contre, à plus basse fréquence,les réponses seront différentes. On introduit donc ici un moyen supplémentaire d'identification en procédant deux fois, à des fréquences différentes, aux comparai- sons des réponses avec celles produits par des fils étalons de réfé- rence. On pourra aussi procéder à de telles opérations en faisant varier les fréquences de façon continue dans une plage donnée au lieu de se limiter à deux fréquences fixes. Toujours en vue d'augmenter la capacité de codage, on pourrait aussi faire varier le comportement d'un même fil dans un champ élec- tromagnétique à huute fréquence. En soumettant par exemple le fil à une polarisation magnétique en même temps qu'au champ électromagné- tique, on modifiera sa perméabilité et la profondeur de pénétration des ondes, entrainant une modification des réponses. La comparaison des réponses, avec ou sans polarisation dans un champ de fréquence fixe, ou bien dans des champs de fréquences différentes, constituera un nouveau moyen d'identification. On pourra aussi modifier la perméabilité du fil ou élevant sa tempé- rature pendant les mesures, juste au dessus de son point de Curie. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple, mais elle couvre aussi les réalisations qui n'en diffèrent que par des détails, par des variantes d'exécution ou l'utilisation de moyens équivalents. C'est ainsi que ce qui importe est le mouvement relatif de l'étiquette et de la cellule de détection pour que chaque fil soit analysé séparément, si bien que l'on pourrait aussi imaginer de faire déplacer la cellule devant ou autour de l'éti- quette fixe. REVENDICATIONS 1.- Procédé de marquage et d'identification d'objets normale- ment non conducteursde l'électricité, par inclusion préalable de masses conductrices et détection ultérieure de ces masses en faisant passer l'ob- jet dans un champ électromagnétique produit par un générateur.à haute fré- quence, et mise en évidence de la variation de réponse du système, varia- tion due aux courants de Foucault prenant alors naissance dans la masse conductrice,. caractérisé par le fait qu'on utilise comme éléments de marquage au moins un fil métallique choisi chacun parmi une gamme prédéterminée d'échantil- lons de conductibilités électriques différentes, une valeur de code étant attribuée à chaque échantillon, et par le fait qu'on amène successivement chacune des zones de l'objet contenant un fil à être, selon la même orientation, dans le champ élec- tromagnétique et on mesure chaque réponse enregistrée, chacune étant ca- ractéristique d'un échantillon et d'une valeur de code, le code complet de l'objet étant alors constitué par la succession des valeurs de code élémentaires détectées pour chaque fil. 2.- Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que pour le marquage on utilise des échantil- lons de filsdont la résistivité est variable radialement, et par le fait que pour laàdétection on amène successivement chacune des zones contenant un fil/être dans au moins deux champs électromagné- tiques de fréquences différentes, et on compare les réponses enregis- trées pour chaque fréquence 3.- Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que pour le marquage on utilise des échantil- lons de fils dont la résistivité est variable radialement, et par le fait que pour la détection on soumet successivement chacune des zones contenant un fil à un champ électromagnétique de fréquence variable, et on compare les réponses enregistrées sur la plage de va- riation des fréquences. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'on utilise des fils hétérogènes avec une âme et un placage extérieur en métaux différents. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que, pendant leur passage dans le ou les champs électromagnétiques, on soumet en outre les zones contenant les fils à une polarisation magnétique. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que, pendant leur passage dans le ou les champs électromagnétiques, on soumet en outre les zones contenant les fils à un échauffement au-dessus du point de Curie de certaines nuances de l'échantillonnage.