Brevet FR2493529A1 — publié le 19820507

Télémètre électronique. L'invention concerne un télémètre électronique, pour la détermination de la distance d'un objectif, avec le- quel un émetteur envoie une succession d'impulsions d'émis- sion optiques ou acoustiques qui, après réflexion sur l'objec- tif reviennent sur un amplificateur récepteur dont on fait croître le coefficient d'amplification en fonction du temps, au cours de l'intervalle qui sépare deux impulsions d'émission successives. Avec les télémètres qui mesurent le temps mis par une impulsion d'émission pour atteindre l'objectif et pour en revenir, les valeurs du niveau des signaux couvrent à la réception une plage dynamique extrêmement étendue. Par suite, de la relation quadratique entre l'atténuation et la distance, l'intensité des signaux reçus décroît avec le carré de la distance parcourue par lesdits signaux, de sorte que si l'on prévoit le télémètre pour des distances dont les valeurs extrêmes sont dans un rapport de cent, il faut déjà que l'amplificateur récepteur puisse traiter des signaux de récep- tions couvrant une plage dynamique de 104 entre ses valeurs extrêmes. Un réglage de l'amplificateur récepteur, directement par l'intensité du signal reçu, serait possible si le rapport de manipulation était faible. Habituellement, cependant, les télémètres mesurant le temps de propagation des impul- sions fonctionnent avec des rapports de manipulation élevée, de sorte qu'en raison des constantes de temps élevées qui sont nécessaires dans les circuits de réglage, une telle régulation (pouvant être assimilée à un système "antifading") n'est pratiquement pas possible. Dans le brevet U.S. no 3.725.925 (publication allemande DE-O.S. 20 55 250) ,on mentionne qu'il est possible de régler l'amplificateur récepteur en fonction du temps, de manière à faire croître son coefficient d'amplification durant l'intervalle de temps qui s'écoule entre deux impulsions d'émission successives. L'objet de la présente invention est de proposer un télémètre du genre décrit dans le préambule, qui permette, avec des impulsions d'émission brèves séparées par des pauses prolongées, de mesurer les temps de parcours des impulsions dans un domaine étendu de valeurs de distances à déterminer. Selon la présente invention ce problème se trouve résolu par le fait que chaque impulsion d'émission provoque l'application à l'entrée d'un compteur d'une autre suite d'impulsions, dont la fréquence de succession est plus élevée que celle des impulsions d'émission, que le résultat du comptage est appliqué à l'entrée d'un circuit d'exploita- tion, qu'à partir de l'indication du compteur un circuit de commande élabore une grandeur de réglage qui comprend un terme proportionnel au carré de l'indication du compteur et, le cas échéant, un facteur de correction qui tient compte de la relation pouvant exister entre le coefficient d'amplifi- cation et la valeur de la tension d'entrée de l'amplificateur récepteur, que l'on convertit la grandeur de réglage en une tension de commande qui règle l'amplification de l'amplifi- cateur récepteur, qu'à la réception d'une impulsion en retour l'amplificateur récepteur arrête le compteur d'impulsions sur la valeur atteinte à cet instant et qu'au départ de chaque impulsion d'émission le compteur d'impulsions se trouve remis à zéro. Ainsi, simultanément avec le départ d'une impulsion à l'émission, on déclenche le compteur d'impulsions.Suivant la progression du comptage, on augmente le coefficient d'amplification de l'amplificateur de manière qu'à tout moment ce coefficient soit proportionnel au carré de l'indication du compteur à l'instant considéré. Dans le cas ou la relation entre la tension d'entrée et le coefficient d'amplification n'est pas linéaire, on tient compte également de cette non linéarité pour l'élévation du coefficient d'amplification. Ainsi, lorsqu'arrive une impulsion de réception, le récepteur est-il déjà réglé avec le coefficient d'amplifi- cation convenable, qui assure l'amplification nécessaire de l'impulsion que l'on reçoit. A la réception de l'impulsion en retour, le compteur s'arrête. La valeur atteinte par le compteur est une mesure de la distance parcourue par le signal pour aller jusqu'à l'objectif et pour en revenir. La fréquence de succession des impulsions qui com- mandent la progression du compteur peut être choisie de manière pour que chaque unité de la distance à l'objectif le compteur avance d'un cran, par exemple que chaque unité affichée par le compteur corresponde à un décimètre. L'indication du compteur est traitée par le circuit d'exploitation. Si le télémètre doit fournir une indication visuelle, on raccorde en sortie un dispositif d'affichage numérique. Si le télémètre est disposé dans un dispositif de commande à distance de mise à feu, on compare l'indication du compteur avec une valeur de consigne mise en mémoire et on commande la mise à feu à la concordance des deux valeurs. D'autres particularités avantageuses de l'invention ressortent de la description ci-dessous d'un exemple de réalisation de l'invention. Les différentes figures du dessin montrent respectivement: Figure 1 un schéma de télémètre selon l'invention avec un dispositif d'affichage en tant que circuit d'exploitation; Figure 2 un autre exemple de circuit d'exploitation de l'indication du télémètre; et Figure 3 un diagramme illustrant la succession des impulsions. Un générateur 1 élabore une suite d'impulsions d'émission, la durée de ces impulsions étant courte, par exemple du domaine des nanosecondes, séparées par des pauses prolongées dont la durée est par exemple du domaine de la seconde. Dans la figure 3a, on a représenté une telle suite d'impulsions. Le générateur 1 est suivi d'un amplificateur émetteur 2 qui commande un module émetteur optoélectronique 2'. Au lieu du module émetteur optoélectronique, on peut aussi prévoir un module émetteur électroacoustique travail- lant dans le domaine des ultrasons. La sortie du générateur 1 est aussi raccordée à un circuit porte 3, qui est inséré entre un autre générateur d'impulsions 4 et un compteur numérique 5. Le générateur 4 élabore une suite d'impulsions dont la fréquence de répéti- tion est beaucoup plus élevée que celle des impulsions d'émission (voir la figure 3b). Au départ d'une impulsion d'émission, ce circuit porte 3 est activé de sorte que le générateur d'impulsions 4 est mis en liaison avec le compteur 5. Le compteur 5 est suivi d'un module de mémoire morte programmable 6 (PROM). Un tel module est commercialisé par exemple par la firme Hughes, sous la référence CDP 1833 C. La mémoire PROM 6 est suivie d'un convertisseur numérique/ analogique 7, dont la sortie analogique est raccordée à l'entrée de réglage du coefficient d'amplification de l'amplificateur récepteur 8. L'entrée de l'amplificateur récepteur 8 est reliée à un module récepteur 9 dont les caractéristiques sont déterminées d'après celles du module émetteur 2'. La sortie de l'amplificateur récepteur est reliée au circuit porte 3 par l'intermédiaire d'un étage de mise en forme 10 des impulsions de telle manière, qu'une impulsion de sortie de l'étage de mise en forme 10 interrompt la liai- son entre le générateur 4 et le compteur 5 à travers le circuit porte 3. Le module mémoire morte programmable 6 est programmé de manière à élaborer à partir de l'indication du compteur à l'instant considéré, une grandeur de réglage proportion- nelle au carré de ladite indication du compteur. La program- mation permet en outre de compenser, le cas échéant, une dépendance éventuelle entre le coefficient d'amplification de l'amplificateur 8 et la tension du signal reçu. Une telle dépendance apparaît dans les feuilles de caractéris- tiques d'un tel amplificateur récepteur 8 (du type TBA 400 Siemens ou MC 3340 Motorola, par exemple). La grandeur de réglage élaborée par le module 6 est une grandeur numérique; on la transforme en une grandeur analogique correspondante au moyen du convertisseur 7. Au cours de la progression du compteur 5 (voir la figure 3d), c'est-à-dire durant la propagation de l'impul- sion émise du module émetteur 2t à l'objectif et son retour jusqu'au module récepteur 9, on fait donc croître d'une manière continue le coefficient d'amplification de l'amplificateur récepteur 8. Lorsque la distance est grande entre le télémètre et l'objectif, le signal en retour arrive donc sur un amplificateur 8 dont l'amplification est réglée à une valeur plus élevée que lorsque cette distance est petite, et pour cela il est tenu compte de la décrois- sance de l'intensité de l'impulsion reçue, qui est fonction du carré de la distance parcourue. Pour arriver à une structure aussi simple que possi- ble du dispositif d'affichage 11, on choisit la fréquence du générateur 4 de manière que, compte tenu de la vitesse de propagation du signal (vitesse du son ou vitesse de la lumière), une demi-période des impulsions de comptage corres- ponde à une unité du rang le plus bas du dispositif d'affi- chage (dm, m). Avec des impulsions acoustiques, compte tenu de la vitesse de propagation du son de 330 m/s et si au rang le plus bas, on veut afficher des décimètres, on obtient ainsi pour le générateur 4 une fréquence de succession des impul- sions de quelque 1,66 kHz. Avec des impulsions lumineuses, compte tenu d'une vitesse de propagation de 3. 108 m/s pour la lumière, si au rang le plus bas on veut afficher des mètres, on arrive à une fréquence de 150 MHz. Afin que dès le début de chaque impulsion d'émission le compteur recommence à compter à partir de zéro, on ramène ledit compteur à zéro au cours du temps qui s'écoule entre l'arrivée de l'impulsion reçue et le départ de l'impulsion émise suivante. On peut utiliser pour cela le flanc descendant de l'impulsion reçue, apparaissant à la sortie de l'étage de mise en forme 10. On peut dans ce cas, à l'aide d'une mémoire intermédiaire, maintenir l'affichage du comptage obtenu jusqu'à l'arrivée de l'impulsion de réception sui- vante. Si pour la remise à zéro du compteur 5, on utilise le flanc ascendant de l'impulsion à l'émission, à la sortie du générateur 1, pour activer le circuit porte 3, on utilise le flanc descendant de ladite impulsion. On peut utiliser le schéma de la figure 2 au lieu du dispositif d'affichage 11, lorsqu'il ne s'agit pas de déterminer et d'indiquer la distance de l'objectif, mais de commander un processus de mise à feu pour une distance déterminée de l'objectif. On a prévu pour cela un étage comparateur 12, qui est raccordé au compteur 5 ainsi qu'à un générateur de valeur de consigne 13. L'étage comparateur 12 est suivi d'un circuit de mise à feu 14. A la concor- dance de l'indication du compteur avec la valeur de consi- gne, on active le circuit de mise à feu 14, Dans la figure 3a, on a représenté une suite d'impul- sions à l'émission, l'intervalle de temps entre les impul- sions émises étant d'environ 2 secondes, Si l'on admet que la fréquence de succession des impulsions du générateur 4 (figure 3b) est de 1,65 kHz, pour une impulsion arrivant sur le récepteur après 1 s (figure 3c - 1) le compteur 5 aura compté à ce moment là 1650 impulsions de comptage (voir figure 3d1). Le dispositif d'affichage indique par conséquent "165,0 m". Cette indication correspond à la dis- tance entre le télémètre et l'objectif, puisqu'en une secon- de, l'impulsion acoustique à couvert la distance entre l'émet- teur et l'objectif et retour à une vitesse de 330 m/s. Dans les figures 3c1, 3d1, on a représenté les conditions pour un objectif qui se rapproche. Dans les figures 3c2, 3d2, on a représenté les conditions pour un objectif qui s'éloigne. Avec l'espacement de deux secondes, adopté ci-dessus entre deux impulsions acoustiques succes- sives, la limite supérieure de la distance mesurable est théoriquement de 330 m. Avec l'utilisation d'impulsions lumineuses, les conditions changent, compte tenu de la vitesse de propaga- tion de la lumière et de la valeur que l'on choisit alors pour la fréquence de succession des impulsions élaborées par le générateur 4. Il apparaît aussi, comme élément favorable avec le montage qui a été décrit ci-dessus, que du fait de l'utili- sation d'un comptage numérique, on ne constate pratiquement- pas de dérive en fonction de la température. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Télémètre électronique pour la détermination de la distance d'un objectif avec lequel un émetteur rayonne une suite d'impulsions optiques ou acoustiques qui, après réflexion sur l'objectif, revient sur un amplificateur récepteur dont on fait croître le coefficient d'amplification en fonction du temps au cours de l'intervalle qui sépare les impulsions d'émission successives, caractérisé par le fait que chaque impulsion d'émission commande l'application à l'entrée d'un compteur (5) d'une autre suite d'impulsions, dont la fréquence de succession des impulsions est plus élevée que celle des impulsions d'émission, que le résultat du comptage est appliqué à un dispositif d'exploitation (11, 12) qu'un circuit de commande (6, 7) élabore à partir de l'indication du compteur une grandeur de réglage qui comprend un terme proportionnel au carré de l'indication du compteur et, le cas échéant, un facteur de correction qui tient compte de la relation pouvant exister entre le coefficient d'ampli- fication et la tension d'entrée de l'amplificateur récepteur, que l'on convertit la grandeur de réglage en une tension de commande qui règle le coefficient d'amplification de l'ampli- ficateur récepteur (8), qu'à l'arrivée d'une impulsion l'amplificateur récepteur (8) arrête le compteur (5) et que ledit compteur d'impulsions (5) est remis à zéro au départ d'une impulsion à l'émission. 2. Télémètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fréquence des impulsions de ladite autre suite d'impulsions est choisie de manière que le compteur d'impulsions (5) progresse d'un pas "1" par unité de la dis- tance à l'objectif. 3. Télémètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif d'exploitation est constitué par un système d'affichage numérique (11). 4. Télémètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif d'exploita- tion (11) comprend un étage comparateur (12), un générateur de valeur de consigne (13) et un circuit de commande de mise à feu (14). 5. Télémètre selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé par le fait que le circuit de commande est constitué par un module mémoire morte pro- grammable (6) et par un convertisseur numérique/analogique (7). 6. Télémètre selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé par le fait qu'entre le générateur (4) qui élabore ladite autre suite d'impulsions et le compteur d'impulsions (5), il est prévu un circuit porte (3) qui est commandé d'une part par l'impulsion d'émission et d'autre part par l'impulsion reçue à la réception.