Brevet FR2505508A1 — publié le 19821112

La présente invention concerne un dispositif de détection d'objets métalliques comprenant un ensemble d'enroulements,ayant un enroulement émetteur destiné à créer un champ électromagnétique et un enroulement récep- teur disposé de manière qu'une force électromotrice soit induite dans l'enroulement lorsque celui-ci est affecté par le champ créé par un objet métallique et le champ créé directement par l'enroulement émetteuret plus préci- sément l'invention concerne un dispositif destiné à main- tenir l'amplitude du champ électromagnétique créé par l'enroulement émetteur, à une valeur constante. Un dispositif de détection d'objets métalliques de ce type peut par exemple être utilisé dans des appareils de détection d'objets métalliquesqui se trouvent dans la terre, lors de la prospection géophysique, mais il peut aussi être utilisé dans les fusées électromagnétiques de proximité pour l'amorçage de la charge d'un organe de trans- port d'une charge, par exemple un missile, un projectile, un obus ou analogue, lorsqu'il passe à proximité d'un objet métallique se trouvant à une certaine distance Dans ces deux types d'application, un dispositif de traitement de signaux est destiné à émettre un signal actif de sortie en fonction de la force électromotrice d'interférence in- duite dans l'enroulement récepteur du fait de la présence de l'objet métallique. Le demande de brevet suédois N O 77 06 158-8 re- présente un détecteur d'objets métalliques du type précité, utilisé dans une fusée électromagnétique de proximité afin qu'il amorce la charge d'un organe de transport de charge lorsqu'un objet métallique se trouve à une distance bien déterminée de cet organe de transport, de préférence une faible distance comprise entre 0,5 et 1,5 m L'avantage de la création d'un champ électromagnétique destiné à être utilisé dans une fusée de proximité est que cette fusée agit indépendamment du champ magnétique terrestre et aussi indépendamment du fait que la cible est formée de fer ou non, contrairement aux fusées connues de proximité de type magnétique. La fusée de proximité décrite dans cette demande de brevet suédois se caractérise essentiellement par la disposition de l'enroulement récepteur en avant de l'en- roulement émetteur et à une certaine de celui-ci, de pré- férence dans le nez de l'organe de transport de la charge, si bien que, en plus de la force électromotrice d'inter- férence, une force électromotrice est induite dans l'en- roulement récepteur directement sous l'influence du champ électromagnétique créé par l'enroulement émetteur, et le dispositif de traitement de signaux est destiné à séparer la force électromotrice d'interférence de la force élec- tromotrice induite directement, et à émettre un signal actif de sortie vers un dispositif d'amorçage de la charge. Au cours de la prospection géophysique comme dans les fusées de proximité, il est souhaitable que l'am- plitude du champ électromagnétique créé reste constante, c'est-à-dire soit indépendante de la fréquence, de la tem- pérature et de divers facteurs perturbateurs qui peuvent affecter le détecteur Il est donc souhaitable que l'en- semble émetteur soit réalisé afin que le critère d'ampli- tude constante du champ puisse être mieux satisfait que précédemment Il s'agit aussi d'un avantage en ce qui con- cerne la fabrication du détecteur car les plages de tolé- rances portant par exemple sur l'enroulement émetteur, peuvent être élargies. L'invention concerne un dispositif de détection dans lequel l'amplitude du champ électromagnétique créé par l'enroulement émetteur peut être facilement maintenue cons- tante Elle se caractérise par la mise en oeuvre d'un os- cillateur destiné à créer un signal sinusoïdal transmis à l'enroulement émetteur, un dispositif de réglage de l'am- plitude du signal sinusoïdal, un circuit de réaction com- prenant un dispositif de redressement d'un signal émis par l'ensemble à enroulements, et un dispositif de comparaison du signal redressé à une tension de référence et, en fonc- tion de la comparaison, de transmission d'un signal de sortie au dispositif de réglage de l'amplitude du signal sinu- soldal Dans un mode de réalisation, le signal émis par l'enroulement récepteur, sous l'action de la force élec- tromotrice induite directement dans l'enroulement, est utilisé pour la réaction mais, dans un autre mode de réa- lisation, c'est le signal émis par l'enroulement émetteur qui est utilisé pour la réaction. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un pre- mier mode de réalisation de dispositif selon l'invention; et la figure 2 est un diagramme synoptique d'un se- cond mode de réalisation de l'invention. Le diagramme synoptique de la figure 1 représente le fonctionnement fondamental du dispositif de détection selon l'invention Ce dispositif peut être utilisé par exemple dans un détecteur de métaux au cours d'une pros- pection géophysique ou dans une fusée de proximité afin qu'il amorce une charge à proximité d'un objet métallique (la cible) Ces deux applications mettent en oeuvre des enroulements qui forment un ensemble émetteur sous forme d'un enroulement émetteur destiné à créer un champ magné- tique réparti dans l'espace d'après les lois physiques bien connues et un ensemble récepteur sous forme d'un enroulement récepteur disposé de manière qu'il soit affecté par le champ électromagnétique créé par l'objet métallique, et dans ce cas, une force électromotrice d'interférence est induite dans l'enroulement L'enroulement récepteur est aussi dis- posé de manière qu'une partie du champ électromagnétique créé par l'enroulement émetteur tombe directement sur l'enroulement récepteur et provoque la création dans celui- ci d'une force électromotrice induite directement Un trai- tement des signaux permet la séparation de la force élec- tromotrice d'interférence d'une part et de la force élec- tromotrice induite directement d'autre part, et un signal actif de sortie est transmis en fonction de la seule force électromotrice d'interférence. Le traitement de la force électromotrice d'in- terférence n'entre pas dans le cadre de l'invention et on ne le décrit donc pas, mais il est décrit en détail dans la demande précitée de brevet suédois N O 77 06 158-8 L'in- vention concerne l'ensemble émetteur du détecteur et no- tamment un circuit de réaction qui rend possible le main- tien de l'amplitude du champ électromagnétique créé par l'enroulement émetteur à une valeur constante. Le diagramme synoptique de la figure 1 comprend un oscillateur 1 destiné à former un signal sinusoïdal X ayant une fréquence et une amplitude particulières Ce signal est transmis par un circuit 2 d'atténuation ou d'amplification variable à un circuit accordé comprenant un amplificateur 3 de réaction de courant, un condensateur C, un ensemble 4 de pilotage et un enroulement émetteur 5. L'amplificateur 3 et l'ensemble 4 de pilotage transmettent le courant Is nécessaire à l'enroulement émetteur 5 Ce dernier crée alors un champ électromagnétique ayant la même fréquence que le signal sinusoïdal X Le champ se répartit dans l'espace suivant les lois physiques bien connues et une partie du champ est dirigée vers l'enroulement récepteur 6 placé près de l'enroulement émetteur 5 ou à une certaine distance de celui-ci, suivant le domaine d'application Une force électromotrice est alors induite dans l'enroulement récepteur 6 et provoque la création d'un signal Im de ré- cepteur qui est transmis à un intégrateur 7 et à un redres- seur 8 dans lequel le signal est intégré et est redressé respectivement Le signal est alors comparéen 10 à une tension de référence Uref et, lorsque la somme du signal redressé et de la tension de référence n'est pas égale à 0, un signal d'erreur est formé et il est intégré dans un intégrateur 9 et le signal Y commande alors le circuit 2 à atténuation ou amplification variable du signal sinusoïdal X. Le diagramme synoptique de la figure 2 est ana- logue à celui de la figure 1 mais, dans ce second mode de réalisation, le signal I; de l'enroulement émetteur est renvoyé et redressé par un redresseur 8 Le signal de réac- tion est ensuite relié à la borne il entre le condensateur C et l'enroulement émetteur 5, dans le circuit accordé. L'enroulement récepteur n'est pas représenté dans ce cas. Une autre différence entre les deux modes de réa- lisation porte sur le circuit 2 à atténuation ou amplifica- tion variable Dans le second mode de réalisation, ce cir- cuit comprend un circuit de réaction d'oscillateur mais, comme dans le premier mode de réalisation, le signal inté- gré d'erreur Y règle aussi le circuit 9 d'atténuation ou d'amplification variable. Il n'est pas toujours nécessaire que l'intégrateur 7 soit incorporé au circuit de réaction, et la figure 2 re- présente un exemple dans lequel cet intégrateur n'est pas incorporé à la boucle. Les avantages des circuits précités sont notamment un élargissement des plages de tolérances pour les fréquences de l'oscillateur 1 et du circuit accordé En outre, les va- riations possibles des résistance de fuite de l'enroulement émetteur ou les variations du condensateur C du circuit accordé en fonction de la température n'ont pas d'influence sur l'amplitude du champ créé par l'enroulement émetteur 5. Le redressement du signal du récepteur rend aussi insensible le dispositif de détection aux déphasages dans les enroule- ments et dans l'ensemble 4 de pilotage L'amplitude du champ électromagnétique peut être facilement réglée à l'aide de la tension continue de référence Uref. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection d'objets métalliques, comprenant un ensemble à enroulements comprenant un enrou- lement émetteur destiné à créer un champ électromagnétique et un enroulement récepteur disposé de manière qu'une force électromagnétique soit induite dans cet enroulement lorsque celui-ci est affecté par le champ créé par un objet métal- lique et le champ créé directement par l'enroulement émet- teur, l'amplitude du champ magnétique créé par l'enroulement d'émetteur étant maintenue constante, caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur ( 1) destiné à former un signal sinusoïdal destiné à l'enroulement émetteur ( 5), un dispo- sitif ( 2) de réglage de l'amplitude du signal sinusoïdal, un circuit de réaction comprenant un dispositif ( 8) de re- dressement d'un signal (Im' Is) provenant de l'ensemble à enroulements, et un dispositif ( 10) de comparaison du signal redressé à une tension de référence (Uref) et qui, en fonc- tion du résultat de la comparaison, transmet un signal de sortie vers le dispositif ( 2) de réglage de l'amplitude du signal sinusoïdal. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un intégrateur ( 7) et un redresseur ( 8) destinés à intégrer et redresser respectivement le signal 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un intégrateur supplémentaire ( 9) destiné à intégrer le signal transmis par le dispositif de comparaison ( 10). 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal provenant du dispositif capteur est le signal (I dans l'enroulement. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal provenant du dispositif capteur est un signal (Is) provenant de l'enroulement émetteur ( 5).