Brevet FR2508210A1 — publié le 19821224

Détecteur d'intrusion à ultrasons La présente invention a pour objet un détecteur d'intrusion à ultrasons autoadaptatif pour usage intérieur. La détection d'intrusion à l'intérieur d'un local au moyen d'ultrasons est classiquement basée sur la surveillance des signaux réfléchis par les obstacles situés dans le local après émission d'un signal ultrasonore de durée limitée par un émetteur approprié. L'introduction d'un individu dans le local entraîne une variation des caractéristiques surveillées des signaux reçus et cette variation est utilisée pour déclencher une signalisation. L'un des inconvénients apparaissant avec les détecteurs connus, qui analysent la forme des signaux reçus après réflexion et cheminement dans l'air ambiant, est que cet air peut être perturbé d'une manière suffisante pour déclencher une signalisation en l'absence de toute intrusion. On essaye générablement de s'affranchir de cet inconvénient par un système d'intégration, mais comme l'opération d'intégration diminue la sensibilité de détection, il y a un équilibre assez difficile à-obtenir en toutes conditions. Un autre inconvénient des détecteurs connus est du au fait qu'ils sont sensibles aux modifications des locaux dans lesquels ils sont placés et qu'une modification intervenue à l'intérieur du local peut exiger une intervention manuelle d'adaptation sur le détecteur pour que cette modification soit prise en compte et que l'alarme ne soit pas déclenchée inutilement. Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention propose donc un détecteur d'intrusion à ultrasons qui est autoadaptatif. Le détecteur d'intrusion est composé d'un émetteur travaillant en régime impulsionnel et d'un récepteur accordé sur la même fréquence que l'émetteur, l'un et l'autre sont reliés à au moins un transducteur d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores, le récepteur est relié à un dispositif de signalisation par l'intermédiaire d'un circuit de traitement des signaux d'écho reçus. Selon une caractéristique de l'invention, le circuit de traitement comporte un agencement de détection autoadaptatif, apte à comparer les temps d'apparition des signaux d'écho reçus suite à des émissions ultrasonores successives et à produire une commande de signalisation à détection d'au moins une disparité entre temps d'apparition relatifs à des émissions successives. Un agencement de mise en forme des signaux d'écho reçus et inséré entre la sortie du récepteur et l'entrée de l'agencement de détection pour générer des impulsions à l'apparition du ou des signaux obtenues après chaque émission. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement de détection autoadaptatif comporte une unité d'analyse, reliée en sortie de l'agencement de mise en forme, apte à mémoriser les temps d'apparition de signaux d'écho d'au moins deux émissions successives et à fournir un signal de disparité à détection d'au moins un espacement différent entre impulsions correspondantes d'émission successives. Une logique séquentielle est reliée aux entrées eS sorties de l'unité de comparaison, ainsi qu'à l'émetteur et au dispositif de signalisation. D'autres caractérisitiques et avantages de l'invention seront mentionnés au cours de la description et en relation avec les figures mentionnées ci-dessous. La figure 1 présente un schéma de principe d'un détecteur d'intrusion selon l'invention. La figure 2 présente un schéma détaillé des éléments caractéristiques de l'invention. Les courbes de la figure 3 présentent un diagramme théorique des signaux mis en oeuvre dans le détecteur présenté en relation avec la figure 2. Le détecteur d'intrusion à ultrasons présenté à la figure 1 comporte classiquement un émetteur 1 et un récepteur 2, accordé sur la même fréquence ultrasonique ainsi que le symbolise le circuit d'accord 3 de type LC. Un transducteur 4 assure la conversion des signaux électriques à fréquence ultrasonique qui sont produite par l'émetteur 1 en ondes ultrasonores et il assure aussi la conversion des ondes ultrasonores en signaux électriques pour le récepteur 2 à partir du moment où celles-ci dépassent une valeur minimale fonction des caractéris tiques du transducteur. Le récepteur 2 est classiquement employé pour recueillir les signaux d'écho obtenus par réflexion des ondes ultrasonores, ce qui implique que la puissance de l'émetteur, que le coefficient de réflexion des cibles potentielles, que le coefficient d'absorption du milieu de transmission et que la sensibilité du transducteur soient choisis de manière appropriée pour obtenir des signaux d'écho qui puissent etre exploités. Ceci explique pourquoi le détecteur selon l'invention est destiné à un usage intérieur, c'est-à-dire à l'emploi dans des locaux fermés permettant la réflexion des ondes ultrasonores, tant sur les parois, les objets contenus que sur les individus susceptibles de s'y introduire. Etant donné la disproportion entre le niveau des signaux émis et le niveau des signaux d'écho reçus, l'émetteur et le récepteur fonctionnent alternativement ce que symbolise le contact 5 qui permet de relier alternativement, le circuit d'accord 3 au récepteur 2 puis à l'émetteur 1. Les signaux d'écho reçus sont transmis à un circuit de traitement 6 afin de déclencher une commande à destination d'un équipement de signalisation 7 à détection d'une intrusion, celle-ci se traduisant par une variation du signal de sortie du récepteur par rapport à ce qu'il était avant intrusion. Selon l'invention le circuit de traitement comporte essentiellement un agencement de détection 8 relié à la sortie du récepteur 2 par l'intermédiaire d'un agencement de mise en forme 9. L'agencement de mise en forme 9 a pour but de fixer un seuil minimal de prise en compte des signaux d'écho reçus et de fournir des signaux exploitables par l'agencement de détection, sachant que l'on désire comparer les temps d'apparition des signaux d'écho reçus suite à des émissions ultrasonores successives afin de signaler les éventuelles disparités caractéristiques des variations de conditions de réflexion dans le local, et notamment des intrusions d'individus. Dans une variante de réalisation l'agencement de mise en forme est un classique circuit à seuil inférieur qui fournit un signal rectangulaire d'amplitude constante dès réception d'un signal d'écho de niveau supérieur au seuil minimal fixé. Bien entendu des dispositifs de réglage de gain du récepteur et/ou d'amplification de l'émetteur de manière manuelle ou automatique qui ne sont pas représentés, permettent d'adapter le détecteur aux conditions d'exploitation. L'agencement de détection 8 reçoit donc au moins une impulsion de l'agencement de mise en forme 9 suite à chaque émission ultrasonore, en conditions normales chaque émission est réfléchie par plusieurs échos et le signal issu de l'agencement de mise en forme comporte plusieurs impulsions éventuellement chevauchantes, suite à chaque émission. Les impulsions issues de l'agencement de mise en forme 9 sont reçues par une unité d'analyse 80 qui mémorise les temps d'apparition d'écho, c'est-à-dire les impulsions, étant entendu que la durée du signal en retour produit par un écho est identique pour tous les échos. La comparaison des temps d'apparition des signaux d'écho reçus au cours d'émissions successives permet de. détecter les disparités se traduisant par un espacement différent entre impulsions correspondantes d'émissions successives. Une logique séquentielle 81, activée par des signaux d'horloge qui peuvent être déduits des signaux de l'oscillateur 10 de l'émet- teur 1 par division, permet de commander les phases alternatives d'émission et de réception, les phases de mémorisation des signaux d'écho reçus après leur mise en forme et les phases de comparaison en vue de la détection des disparités et de leur signalisation. Selon une variante préférée de l'invention présentée en relation avec la figure 2, l'unité d'analyse 80 comporte deux étages de mémoire 82A et 82B qui sont reliées en parallèle à la sortie de l'agencement de mise en forme par une entrée série et qui son alternativement accessibles au cours des phases de réception successives. Ces étages de mémoire 82A et 82B peuvent être des lignes d'une même mémoire, dans l'exemple de réalisation présenté ils sont constitués par deux registres à décalage à sorties parallèles, qui sont de constitution identique. Un comparateur 83 permet de vérifier l'identité entre les signaux d'écho reçus à travers l'agencement de mise en forme au fur et à mesure des émissions successives. En ce but, ce comparateur 83 est ici relié aux sorties des registres 82A et 82B de manière à assurer une comparaison deux à deux des signaux fournis par les sorties de même rang de ces registres. L'ensemble des opérations de mémorisation et de comparaison est contrôlé par la logique séquentielle qui est composée à l'aide d'un compteur binaire 84 et de portes 85 de type ET dans l'illustration présentée. Le compteur binaire 84 est actionné par des signaux d'horloge obtenus de l'oscillateur 10 par division et il comporte un nombre d'étages qui est fonction du nombre d'étages des registres c'est-àdire du nombre maximal de signaux d'écho que l'on peut vouloir enregistrer suite à une émission ultrasonore. Dans l'exemple de réalisation présenté le nombre maximal de signaux d'écho est égal à huit, et le compteur binaire 84 comporte cinq étages pour tenir compte du nombre de registres et du fonctionnement alterné de l'émetteur et du récepteur. Les portes 85 sont sélectivement reliées aux sorties des étages du compteur binaire 84 pour permettre l'émission de signaux de commande aux registres 82, à l'émetteur 1 et au dispositif de signalisation 7 selon un programme précis. Ainsi à la mise sous tension du détecteur d'intrusion selon l'invention, l'oscillateur 10 de l'émetteur 1 fournit un signal à la fréquence ultrasonique choisie à un modulateur il ainsi qu'un signal de type rectangulaire obtenu après division, ce signal (a) présenté figure 3 attaque l'entrée du compteur 84 de manière à fournir des signaux (b à f) dont la période double à chaque étage. Le signal (f) du dernier étage est fourni au modulateur 11 sous forme complémentée par la sortie Q4 de manière à autoriser l'émission de signaux ultrasonores par un transducteur 40. Ce transducteur 40 est ici réservé à l'émission pour éliminer l'influence des phénomènes d'inertie du transducteur sur la réception.De manière usuelle le modulateur 11 est relié à un amplificateur d'émission 12 qui alimente le transducteur 40, pendant les phases d'émission définies par le dernier étage du compteur 84. Les ondes ultrasonores émises sont réfléchies dans le local où le détecteur d'intrusion est situé et sont recueillies par un transducteur 41 qui alimente le premier étage 21 du récepteur 2. Un organe de réglage de gain 22 manuel ou automatique permet de fournir un signal de niveau approprié au second étage 23 du récepteur qui fournit une tension représentative des signaux d'écho reçus à destination de l'agencement de mise en forme 9. Le signal présent en sortie de l'agencement de mise en forme 9 est échantillonné au rythme des signaux (g) et (h) obtenus par combinaison dans deux portes 85A et 85B du signal rectangulaire (a) fourni par l'oscillateur et des signaux (e) et (f) fournis par l'avant-dernier et le dernier étage du compteur 84 respectivement au registre 82A et au registre 82B. Le signal (g) d'horloge du registre (82A) est actif pendant une phase de réception sur deux telle que déterminée par le compteur 84 et le signal (h) d'horloge du registre (82B) est actif pendant les autres phases de réception de telle sorte que les deux registres contiennent toujours les signaux représentatifs de deux phases de réception successives pendant les phases d'émission qui s'entrelacent avec elles. En conséquence les fronts des impulsions enregistrées dans chaque registre 82 sont représentatifs des temps d'apparition des signaux d'écho qui les ont générés. Bien entendu on choisit le nombre d'étages du registre en relation avec la durée des échos pour pouvoir détecter deux échos dont les signaux se chevaucheraient partiellement. Au cours de chaque phase d'émission, aucun signal d'horloge (g, h) n'est fourni aux registres 82A et 82B par les portes 85A et 85B et les signaux fournis pour les sorties des registres restent identiques à eux-memes ce qui permet de détecter les disparités éventuelles entre sorties de même rang des deux registres - deux exemples de signaux de sortie (i, j) des registres 82 ont été présentés ici. Le comparateur 83 fournit un signal caractéristique de disparité à détection d'au moins une disparité et ce signal est appliqué à l'entrée d'une porte 85C qui est activée pendant un intervalle de chaque phase d'émission sous le contrôle du compteur 84. Dans l'exemple choisi ceci est obtenu par une combinaison des signaux des sorties complémentées Q1. Q2. Q3 du deuxième du troisième et du quatrième étage du compteur (signal k), ce qui assure l'activation de la porte 85C (signal m) à partir du moment où il y a une disparité et ce dès la fin de chaque phase de réception. On profite également de chaque phase d'émission pour remettre à zéro le registre 82 qui contient les données les plus anciennes ceci est obtenu à l'aide de deux portes 85D et 85E convenablement reliées chacune aux sorties du compteur 84 ainsi qu'à l'entrée de remise à zéro de l'un des registres 82. Dans l'exemple choisi cette remise à zéro s'effectue au cours de la fin de chaque phase d'émission à l'aide des signaux (n, p) obtenus par combinaison des signaux Q1. Q2. Q3. Q4 des étages deux à cinq du compteur 82 pour l'un des signaux Q1. Q2. Q3. Q4 des mêmes étages pour l'autre. La sortie de la porte 85C commande le dispositif de signalisation 7 qui peut être de tout type connu lumineux, sonore, électrique etc... Cette commande peut être effectuée directement et l'on notera que dans ce cas on peut profiter de la disparité existant à la mise en marche du système, lorsqu'un seul registre est chargé, pour vérifier son bon fonctionnement. Cette commande peut aussi s'effectuer via un dispositif de temporisation permettant d'éliminer les fausses alarmes dues à des phénomènes de courtes durées qui ne sont pas les intrusions que l'on veut détecter. En ce but l'impulsion (m) qui apparaît en sortie de porte 85C en présence d'une disparité est appliquée à l'entrée de données d'un compteur binaire 86 dont l'entrée d'horloge est activée via une porte 85F (signal 1) au début de chaque phase d'émission lorsque la porte 85C est activée et les sorties identiques telles Q5 et Q6 des étages du compteur 86 sont reliées à une porte 85G de type ET. La porte 85G produit une commande de signalisation lorsqu'une impulsion de disparité est fourni par la porte 85C au cours de "r" phases d'émission successives sans interruption, "r" étant ici montré égal à deux. Bien entendu de nombreuses variantes de réalisation peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1/ Détecteur d'intrusion à ultrasons autoadaptatif, constitué au moyen d'un émetteur (1) travaillant en régime impulsionnel et d'un récepteur (2) accordé sur la même fréquence que l'émetteur, l'un et l'autre étant reliés à au moins un transducteur (4) d'émission et/ou de réception d'ondes ultrasonores, le récepteur étant relié de plus à un dispositif de signalisation (7) par l'intermédiaire d'un circuit (6) de traitement des signaux d'écho reçus, caractérisé en ce que ce circuit de traitement comporte - un agencement de détection (8) autoadaptàtif, apte à comparer les temps d'apparition des signaux d'écho reçus suite à des émissions ultrasonores successives et à produire une commande de signalisation à détection de toute disparité entre temps d'apparition relatifs à des émissions successives, - un agencement de mise en forme (9-) des signaux d'écho reçus inséré entre la sottie du récepteur et l'entrée de l'agencement de détection pour générer au moins une impulsion du ou des signaux d'écho obtenus après chaque émission. 2/ Détecteur d'intrusion à ultrasons, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agencement de détection (8) autoadaptatif comporte - une unité d'analyse (80), reliée en sortie de l'agencement de mise en forme et apte à mémoriser les temps d'apparition de signaux d'écho d'au moins deux émissions successives et à fournir un signal caractéristique de disparité à détection d'au moins un espacement différent entre impulsions correspondantes d'émisssions successives - une logique séquentielle (81) reliée aux entrées et sorties de l'unité d'analyse (80), ainsi qu'à l'émetteur (1) et au dispositif de signalisation (7). 3/ Détecteur d'intrusion à ultrasons selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité d'analyse comporte au moins deux étages de mémoire à entrée série et sorties parallèles, ainsi qu'un comparateur connecté aux sorties correspondantes des deux étages de mémoire par ses entrées de rang correspondant et relié au dispositif de signalisation via au moins un élément de la logique séquentielle qui contrôle sa sortie. 4/ Détecteur d'intrusion à ultrasons selon la revendication 3, caractérisé en ce que la logique séquentielle est apte à activer alternativement l'émetteur et le récepteur sous le contrôle d'un oscillateur, à activer alternativement chaque étage de mémoire pendant les phases successives de réception et à autoriser la transmission de signaux de disparité caractéristiques d'intrusion par le comparateur en dispositif de signalisation pendant au moins un temps de chaque alternance d'activation de l'émetteur. 5/ Détecteur d'intrusion à ultrasons selon la revendication 4, caractérisé en ce que la logique de séquentielle de type cablée, comporte un compteur, contrôlé par l'oscillateur, qui est relié aux entrées d'horloge et de remise à zéro de deux registres à décalage constituant les étages de mémoire et à une porte de transmission de signaux de disparité insérée entre le comaprateur réalisé en logique cablée et le dispositif de signalisation. 6/ Détecteur d'intrusion à ultrasons selon la revendication 5 caractérisé en ce que la logique séquentielle comporte de plus un compteur de signaux de disparité inséré entre la sortie de la porte de transmission et l'entrée du dispositif de signalisation, pour retarder la transmission d'un signal de détecteur d'intrusion jusqu'à détection d'un nombre prédéterminé de disparités successives au cours d'autant de réceptions successives