Brevet FR2462720A1 — publié le 19810213

L'invention se rapporte à un dispositif émetteur récepteur multifréquenciel pour appareils de prospection électromagnétiques et notamment pour des appareils de prospection utilisant soit des fréquences propres émises par l'appareil soit des très basses frequences disponibles au lieu considéré. Quelles que soient les méthodes particulières de détermir.a- tion des paramètres caractéristiques du sol obtenus au moyen de rayonnements électromagnétiques on est amené soit à émettre des rayonnements électromagnétiques de fréquences prédéterminées selon un programme donné soit à sélectionner parmi les rayonnements existants ceux qui seront utilisés pour les mesures des paramètres choisis. Cependant les appareils existants sont mal adaptés à ce type de réception multiple. En outre on constate généralement que les appareils pourvus d'émetteurs sont encombrants et que les appareils accordés sur des très basses fréquences ne fournissent d'excellents résultats que pour des gammes de fréquences particulières très restreintes. L'objet de l'invention est un dispositif émetteur récepteur multifréquenciel pour appareils de prospection électromagnétique caractérisé en ce que le circuit de sélection du filtre de fréquence ce utilisé est placé sous le contrôle d'un microprocesseur contrôle lant l'amplification du signal reçu. Ainsi contrairement aux appareils antérieurs adaptés seulement à un nombre restreint de fréquences ce qui rendait impossible leur usage en des lieux où de telles fréquences n'étaient pas disponibles, l'appareil permet d'utiliser un capteur à large bande de fréquences et un nombre de filtres suffisant pour rendre l'appareil apte à la prospection quelles que soient les conditions rencontrées. Un autre objet de l'invention est de faciliter la sélection de la fréquence adoptée, par l'adjonction au microprocesseur de contrôle des filtres de fréquences et de l'amplitude des signaux, d'un clavier d'enregistrement de la fréquence choisie dans le microprocesseur ainsi que de toutes données permettant de déterminer les caractéristiques du terrain prospecté. Un autre objet de l'invention est d'accroître en outre les gammes de fréquences disponibles tout en assurant un excellent rejet des signaux parasites et une grande rapidité d'exécution par l'adjonction d'un second ensemble de filtres en cascade avec les premiers, le microprocesseur assurant le contrôle de l'ampli fication des signaux résultants. Cette configuration permet de réduire au minimum le gain des préamplificateurs et par conséquent évite l'amplification du bruit, le gain portant essentiellement sur le signal filtré. En outre, la commutation des voies d'entrées s'effectuant par les impulsions du microprocesseur, le changement automatique de gamme de fréquences peut s'effectuer très rapidement, accroissant ainsi la vitesse d'exécution des mesures tout en assurant la précision des'résultats par le rejet des parasites. D'autres avarrtages et caractéristiques ressortiront de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation du dispositif récepteur multifréquenciel. Sur les dessins La figure 1 est une représentation schématique des circuits d'entrée et d'une partie des filtres-et La figure 2 la représentation schématique du microprocesseur et des circuits se raccordant à ceux de la figure 1. Les méthodes de prospection électromagnétiques faisant génie ralement appel à deux ou trois capteurs de champs et ces capteurs pouvant être de type quelconque, seules leurs sorties 1, 2 et 3 ont été représentées figure 1. Le dispositif récepteur ayant été conçu pour pouvoir traiter rapidement des signaux résultant d'une série de fréquences notamment dans la gamme de très basses fréquences de 10 H2 à 40 fiz, on peut utiliser des capteurs du commerce à large bande de fréquences. Les sorties 1, 2 et 3 sont connectées respectivement à l'en- trée des amplificateurs 4, 5 et -6 dont la commande sélective est assurée par la commutation d'un des commutateurs électroniques, portes par exemple, représentés schématiquement en 7, 8 et 9. Les circuits assurant la sélection par la mise sous tension +V de l'un oul'autre de ces amplificateurs sont représentés schématiquement en 10, ces circuits étant contrôlés par le câble 11 faisant partie du cable géneral 12 relié à tout dispositif de commande programmé 13 d'un microprocesseur 14. Le dispositif 13 qui peut être quelconque assure la sélection du capteur 1, 2 ou 3, la sélection de la gamme de fréquence et la fréquence choisie. Un dispositif d'affichage 15, utilisant de préférence des afficheurs à cristaux liquides, permet de suivre et de contrôler le déroulement des opérations. Il va de soi que le microprocesseur 14 peut être de tout type. La liaison schématique de la commande programmée 13 au dispositif de commande 17 d'un convertisseur analogique numérique 18,a été représentée en 16, l'ensemble des circuits commandés par clavier ainsi que les circuits d'affichage et de traitement des signaux permettant d'accéder aux paramètres physiques recherchés étant représentés schématiquement en 20 et l'affichage des résultats en 21. Le câble 22 provenant du microprocesseur 14 par les circuits de liaison 12 commande sélectivement, en fonction du capteur choisi et de la fréquence adoptée les commutateurs 23 et 24 reliés respectivement aux résistances 25 et 26 jouant le rôle d'atténuateurs lorsqu'elles sont connectées à la masse 27. Les circuits de commutation de l'atténuateur ont été représentés en 28. Ainsi toutes les sorties des amplificateurs d'entrées 4, 5 et 6 étant reliées à l'amplificateur 29 par l'intermédiaire de la résistance 30, le dispositif de commutation 28 permet d'adapter automatiquement au signal de sortie de la voie choisie 1, 2 ou 3, l'amplification programmée fonction du signal d'entrée, le signal ainsi amplifié étant transmis à un ensemble de n filtres disposés en parallèle 31-1, 31-2 à-31 n. Chacun de ces filtres est mis en fonction par la liaison 32 contrôlant la commutation sélective des commutateurs 33-1 à 33-n affectés respectivement aux filtres 31-1 à 31-n, l'ensemble des circuits de commutation étant schématisé en 34. Chaque filtre correspond à une fréquence prédéterminée et toutes les sorties sont connectées en 35 à l'entrée de l'amplificateur 36 cablé en sommateur. Un seul filtre étant alimenté pour une fréquence donnée, on réduit la consommation au moyen de cettesélection des filtres. Ainsi qu'il a été exposé en ce qui concerne les circuits de commutation électronique 10 et 28, les commutateurs électroniques 33-1 à 33-n peuvent aussi être de tout type et ne cor,sti- tuant pas eux-memes l'objet de l'invention n'ont été représentés queschématiquement. Le rejet du bruit est obtenu en disposant en cascade deux filtres identiques 31-1 à 31-n et 41-1 à 41-n, la liaison 37 assurant la valeur d'amplification ou d'atténuation du signal recueilli à la sortie de l'amplificateur 36 et transmis à l'ampiificateur 44 dont la sortie est reliée à l'entrée des filtres 41-1 à 41-n. Deux résistances d'atténuation 38 et 39 peuvent être sélec tionriee et commutées à la masse 40 par le circuit 4a en fonction de l'amplitude du signal d'entrée. Le rejet du bruit s'effectuant au moyeri de deux filtres identiques de gain élevé on parvient à des gains de l'ordre de 10 000 à 100 000, les gains inférieurs étant obtenus par les attér.uateurs 38 et 39. La sélection d'un filtre 41-1 à 41-n est assurée par les circuits 47 sous le contrôle de la liaison 45 provenant de la commande 13. Les sorties parallèles des filtres 41-1 à 41-n sont cz,nectées en 46 à l'entrée -de l'amplificateur 48 dont le signal ue sortie est transmis au redresseur 49 connecté au dispositif de conversion analogique numérique 18 pour traitement par les circuits 20 du microprocesseur. La transmission des interactions du dispositif de commande programmé 13 et de l'ensemble des circuits 20 a été schématisé par la liaison 50. Le clavier 51 assure l'entrée des données numériques dans le microprocesseur 14. A titre d'exemple ces entrées peuvent être la fréquence choisie, la distance entre émetteur et récepteur si l'appareil dispose d'un équipement émettant lui-même les signaux désirés, le diamètre de la boucle à partir de laquelle les signaux sont émis, ainsi que tout autre donnée nécessaire à l'exécution de fonctions prédéterminées commandées par le clavier 52, en particulier la télécommande par le dispositif émetteur 53 de l'é- quipement émetteur lorsque l'appareil le prévoit. Parmi les diverses fonctions susceptibles d'être commandées par le clavier 52 on peut par simple enfoncement d'une touche affectée à l'exécution d'une fonction donnée entraîneur successi vement - l'acquisition du signal d'entrée au moyen des circuits de sélection 10 - le filtrage du signal capté au moyen des circuits de sélection 34 et 47 - le choix automatique du gain au moyen des circuits de sélection 28, 4 & - le redressement après filtrage et gain par le redresseur 49 - la conversion analogique en numérique par le dispositif de conversion 18 - la mise en mémoire par les canaux 16 et 50 - l'exécution du programme de calcul en fonction des valeurs nu mériques mises en mémoire par le dispositif de commande program mé 13 - l'affichage des résultats par les dispositifs 20 et 21 - l'exécution des tests de validation des résultats par les dispositifs 20 et 13. Ainsi le dispositif peut être utilisé quels que soient les paramètres choisis, le dispositif de commande 13 pouvant comporter plusieurs types de suites de commandes selon les mesures désirées et r.otamment pour les tests de validation qui peuvent être de tous types. A titre d'exemple, ayant choisi une fréquence par enfoncement de la touche correspondante du clavier 54 les circuits du dispos i- tif 20 en liaison avec le dispositif de commande 13 entraine"t ie décodage de l'information relative à la fréquence issue du clavier 51, la recherche de l'instruction mémoire 20 correspondante, l'exé- cution de l'instruction c'est-à-dire l'envoi par le microprocesseur 14 sous le contrôle du dispositif de commande programmé 13 des signaux permettant la sélection de la fréquence choisie en agissant sur l'alimentation du filtre 31 - 41 correspondant. Si l'on désire par exemple connaltre la valeur de la composante horizontale Hx du champ magnétique ou sa composante verticale Hz ou encore la composante Ey du champ électrique il suffit d'enfoncer les touches correspondantes du clavier 52 relatives à l'affichage de ces paramètres d'entrée. Des touches correspondant au calcul et à l'affichage du rapport Hx/Hz ou de la résistivité apparente du sol en fonction de HY ou H Hz de la résistivité apparente en fonction de Wxz permettent de même le déroulement automatique de ces calculs. Ainsi quels que soient le nombre et le type de fonctions assurées par le microprocesseur, tous les signaux fournis par les capteurs qui dans le mode de réalisation décrit sont au nombre de trois mais peuvent être en plus grand nombre, sont d'abord sélectionnés un à un pour disposer du signal reçu, le signal étant alors automatiquement amplifié selon le type de commande programmé choisi, filtré en fonction de la fréquence enregistrée par la commande du clavier 51 déclenchant la sélection par le microprocesseur des filtres et des valeurs d'amplification correspondante, le signal étant enfin redressé et converti en une donnée numérique pour être traitée par le microprocesseur en fonction de la commande déclenchée par le clavier 52, la valeur de l'amplification étant fonction de la valeur du signal filtre. bien que le dispositif de commande programmé puisse être de tout type on peut si on le désire associer une série de filtres et un dispositif de commande programmé assorti sur un même support ou un même groupe de supports, le clavier s-électionnant parmi plusieurs supports celui convenant aux types de traitement de signaux choisis. Quant au dispositif d'affichage 15 des valeurs dc-- données d'entrées, ou en mémoire, directement connecté à partir de l'ensemble des circuits 20 il va de soi qu'il pourrait être directement incorporé au dispositif de commande programmé 13. HEVENDICATIONS 1 ) Dispositif émetteur récepteur multifréquenciel pour appareil de prospection électromagnétique caractérisé en ce que chacun des filtres de fréquence utilisé est associé à un moyen de mise sous tension sélectionné et commande par un microprocesseur dont les ordres de commandes de sélection sont déclenchés par un clavier de choix de fréquences. 20) Dispositii tel que revendiqué en 1 caractérisé en ce que les entrées des filtres sont connectées en parallèle à la sortie d'un premier amplificateur pourvu de circuits d'atténuation et dont l'entrée est branchée à la sortie de tout capteur de signaux électromagnétiques, en ce que les sorties des filtres sont connec- tées en parallèle à l'entrée d'un second amplificateur pourvu de circuits d'atténuation et dont la sortie est branchée au microprocesseur, lesdits circuits d'atténuation étant sélectionnés et commandés par un dispositif de commande programmé du microprocessueur. 30) Dispositif tel que revendiqué en 2 dont le signal sortant du filtre est transmis à un redresseur dont la sortie est connectée à un convertisseur analogique numérique pourvu d'un dispositif de commande placé sous le contrôle du dispositif de commande programmé du microprocesseur de telle sorte que lesdites amplifications résultent de fonctions prédéterminées et de la valeur nwnérique du signal filtre. 40) Dispositif tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3 dont chacun des filtres est doublé d'un second filtre en cascade. 50) Dispositif tel que revendiqué en2 et en 4dont les entrées des seconds filtres sont reliées en parallèle à la sortie de l'amplificateur connecté à la sortie des premiers filtres, chacun des seconds filtres étant sélectionnés et commandés par le dispositif de commarde programmé du microprocesseur, le signal de sortie du second filtre étant amplifié, redressé et converti en données numériques par des dispositifs contrôlés par le dispositif de commande programmé du microprocesseur. 6) Dispositif tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 2 à 5 dont l'entrée de l'amplificateur d'entrée des filtres est connectée à un ensemble de circuits de sélection et de connexions individuelles de capteurs, lesdits circuits étant placés sous le contrôle du dispositif-de commande programmé du microprocesseur. 70J Dispositif tel que revendiqué dans l'une quelconque des revelldicatioris 1 à 6 dont ledit microprocesseur comporte en outre au moins un moyen d'affichage, un premier clavier d'enregistrement des données telles que les fréquences, les distances de la source des signaux utilisés au récepteur, et au moins un second clavier pour la commande des diverses fonctions choisies tels que le calcul de toutes fonctions et la1Iichage des données et des résultats. 86) Dispositif tel que revendiqué en 7 comportant deux dispositifs d'affichage l'un relatif aux données enregistrées par le clavier de données, l'autre relatif aux résultats des opérations commandées par le clavier de commande d'opération. 90) Dispositif tel que revendiqué en 8 dont le microprocesseur comporte en outre un dispositif émetteur de télécommandes de l'équipement d'émission des signaux de fréquences utilisés pour la prospection. 100) Dispositif tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 9 dont les filtres et le dispositif de commande programmé sont sur un même support ou un même groupe de supports du microprocesseur.