Brevet FR2512591A1 — publié le 19830311

La présente invention se rapporte aux détec- teurs de rayonnement, par exemple des détecteurs destinés à détecter du rayonnement infrarouge. Des détecteurs de rayonnement infrarouge sont déjà connus, sous la forme d'éléments pyro-électriques, par exemple en matière céramique pyro-électrique, en pel- licule de matière plastique pyro-électrique ou en matière cristalline, par exemple en tantalate de lithium, ou sous la forme de thermocouplesou de thermistances, réagissant au rayonnement infrarouge en produisant un signal élec- trique de sortie, par exemple une tension électrique. Ces détecteurs peuvent être utilisés pour différents buts; par exemple, ils peuvent servir à détecter l'intrusion, en détectant un raionnement infrarouge ou un changement de rayonnement infrarouge résultant d'une intrusion Un problème posé par ces détecteurs d'infrarouge est qu'ils sont sensibles aux variations de paramètres d'environne- ment, comme la température ambiante, la pression, l'humi- dité et autres et que ces variations de paramètres deen- vironnement peuvent être telles que le dispositif produit un signal de sortie parasite ou un changement parasite du signal de sortie. Il est connu de disposer ces éléments de manière qu'ils fonctionnent par paires, connectés Électriquement en opposition de manière que les variations de paramètres d'environnement affectent également les deux éléments de sorte que les signaux de sortie et les variations de sig- naux de sortie résultants s'annulent entz euex Les élé- ments restent capables de détecter le rayonnement infra- rouge (résultant par exemple d'un intrus) car la disposi- tion est telle que ce rayonnement ne tombe pas simultané- ment sur les deux éléments, mais d'abord sur l'un et en- suite sur l'autre 'lais un inconvénient de cette disposi- tion est qu'elle s'est avérée avoir une sensibilité ro- lativement faible au rayonnement infrarouge à détecter, particulièrement en raison de la disposition geométrique des détecteurs Par exemple, si un intrus se trouve dans le "champ" des deux détecteurs en mime temps, les sig- naux de sortie de ces détecteurs s'annulent entre eux et sa présence n'est pas détectée. L'invention concerne donc un dispositif de détection de rayonnement comprenant deux éléments sen- sibles au rayonnement produisant chacun un signal élec- trique de sortie d'une polarité prédéterminée en réponse à la réception du rayonnement à détecter, les deux élé- ments sensibles au rayonnement étant connectés éledtri- quement en opposition; ce dispositif se caractérise en ce que les éléments sensibles au rayonnement sont montés de manière que L'un d'entre eux puisse recevoir librement le rayonnement à détecter tandis que l'autre ne peut pas recevoir ce rayonnement alors que les deux peuvent réagir librement aux variations d'autres paramètres extérieurs d'environnement, la connexion électrique des éléments sen- sibles aux rayonnement étant telle qu'elle produit un sig- nal électrique de sortie en réponse à la réception de rayonnements à détecter mais sans produire de signal élec- trique de sortie sensible sousl'effet des variations des paramètres d'environnement. L'invention concerne également un dispositif sensible aux infrarouges, constitué par deux éléments pyro- électriques sensibles aux infrarouges connectés électrique- ment en opposition, une fenêtre d'une matière transmettant le rayonnement infrarouge sur les deux éléments; ce dispo- sitif se caractérise par le fait qu'il comporte en outre un dispositif de blocage pratiquement opaque aux rayonnements infrarouges, placé sur la fenttre de manière à bloquer la transmission du rayonnement infrarouge vers l'un des éléments mais non vers l'autre, de manière que lorsque l'autre élément reçoit un rayonnement infrarouge à travers la fenêtre, l'ensemble produit un' signal électrique de sortie résultant, bien que les variations des autres para- mètres d'environnement extérieur affectent ensemble les éléments de manière qu'ils produisent des signaux 4 lectri- ques de sortie qui sont opposés et tendent à s'annuler. 12591 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et on se référant au dessin annexé sur leque L. La Figure unique représente un exemple de réa- lisation d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif 8 comporte un bottier 10 qui con- tient deux éléments 12 et 14 de détection d'infrarouge pratiquement identiques Chaque élément 12, 14 peut avoir 1 une surface d'environ 2 x 1 mm et ces éléments sont sépa- rés par exemple d'une; distance d'un millimètre Dans l'exemple présent, chaque élément consiste en une matière céramique pyro-électrique avec deux électrodes qui lui sont connectées Chaque élément réagit aux variations de rayonnement infrarouge en produisant une tension élec- trique d'une polarité prédéterminée;lorsque la variation du rayonnement est terminée, la tension de sortie dé- croit jusqu'à zéro. Au-dessus des éléments 12 et 14 se trouve une "fenêtre" 16, par exemple faite en germanium ou en sili- cium, rendue opaque à la lumière visible mais transparente au rayonnement infrarouge Miais la partie de la fenêtre 16 au-dessus du détecteur 12 est rendue opaque au rayonne- ment infrarouge par un couvercle ou un revêtement 18 ap- proprié, par exemple une bande qui est placée en bon con- tact thermique avec la fenêtre. Chaque élément 12, 14 peut être considéré comme une source de tension et les deux éléments 12 et 14 sont connectés électriquement en opposition (par des connexions non représentées) de manière que les tensions de sortie qu'ils produisent en réponse à un rayonnement infrarouge soient en opposition Le dispositif comporte des bornes de sortie 20, 22. En fonctionnement, le dispositif 8 est posi- tionné de manière que la fenttre 16 soit tournée vers la région dans laquelle peut appara tre un rayonnement infra- rouge à détecter Ce rayonnement infrarouge traverse la partie non bloquée de la fenêtre 16 pour tomber sur l'élément 14 Le couvercle 18 empêche que ce rayonne- ment tombe sur L'élément 12 Par conséquent, l'élément 14 produit un signal électrique de sortie en réponse à toute variation du rayonnement reçu et, étant donné que 1 Vélément 12 ne produit pas un signal de sortie correspondant dans le sens opposé, il en résulte la pro- duction d'un signal entre les bornes 20, 22. Toute variation de paramètres d'environnement telle que la température ambiante, La pression, l'hhmi- dité et autres qui sont d'un type à modifier la sortie des éléments 12, 14 n'affecte pas également ces deux éléments Il en est ainsi car le blocage produit par la bande 18 empêche seulement la transmission du rayonnement infrarouge vers l'élément 12 mais pas la transmission vers ce dernier des effets des paramètres d'environnement qui pourraient par ailleurs passer par la fenttre 16 Par conséquent, les variations des paramètres d'environnement qui affectent la sortie des éléments 12 et 14 entra nent la production par ces éléments de signaux électriques de mime valeur mais de polarité opposée et le signal total de sortie entre les bornes 20 et 22 n'est pas modifié. Il en résulte que le dispositif représenté sur la Figure 1 a une grande sensibilité au rayonnement infra- rouge à détecter mais une faible sensibilité aux pertur- bations par des variations des paramètres d'environnement. Si un seul élément é-tait utilisé, les variations des paramètres d'environnement ne seraient pas corrigées et apparaîtraient immédiatement à la sortie Par ailleurs, les dispositions dans lesquelles deux détecteurs sont con- nectés électriquement en opposition, disposés pour recevoir le rayonnement infrarouge à détecter, présentent une faible sensibilité Il en est ainsi car, bien que ces dispositifs soient agencés pour fonctionner de manière que le rayonne- ment à détecter n'affecte qu'un seul des deux détecteurs à la fois (d'abord un détecteur, puis l'autre) normalement quand la source de rayonnement infrarouge passe devant le dispositif, il est inévitable qu'en pratique, une partie de rayonnement qui tombe sur l'un des détec- teurs ne tombe sur l'autre; et étant donné que les deux éléments sont connectés électriquement en oppo- sition, il appara t une réduction du signal d'étage de sortie. Il s'est avéré que les avantages obtenus par la disposition illustrée ne sont pas obtenus si l'élément 12 est obturé par un blocage interposé en- tre lui et la fenêtre 1 U, ou par un blocage aur sa surface Un blocage positionné de cette manière ré- duit leffet sur ce détecteur des variations dtenviren- nement qui se produisent à l'extérieur du bottier 10, par rapport à leur effet sur l'autre d 4 tecteur Par conséquent, l'ensemble devient sensible aux variations d'environnement Le blocage doit donc être positionné de manière qu'il n'affecte pas de façon sensible la transmission vers l'élément des variations d'environ- nement se produisant à l'extérieur et dans le voisina- go du bottier 10 Ce blocage peut être appliqué sur la surface inférieure de la fenêtre 16. Le dispositif décrit ci-dessus comporte des éléments détecteurs 12 et 14 sous forme de céramiques pyro-électriques, mais il n'est pas nécessaire qu'ils soient de cette forme Ils peuvent être de toute autre forme appropriée produisant un signal électrique de sortie en réponse au rayonnement à détecter Par exem- ple, ils peuvent être des films de matière plastique pyro-électriques ou de forme cristalline, par exemple en tantalate de lithium Ils peuvent aussi consister en des thermocouples ou des thermistances Ils peuvent être connectés électriquement en opposition par tout moyen approprié Par exemple, ils peuvent être connec- tés aux entrées opposées d'un amplificateur ou la sor- tie de l'un peut être inversée et additionnée à la sor- tie de l'autre. L'obturation du détecteur 12 peut se faire de d'autres manières Par exemple, la fenêtre 16 elle-mfme peut 8 tre modifiée Cette fenêtre peut par exemple n'otre positionnée qu'au-dessus de l'lélment 14 dans la mesure o la matière qui recouvre l'élément 12 est susceptible de lui transmettre les variations d'en- vironnement-extérieur, pratiquement de la même manière dont elles sont transmises vers le détecteur 14, mais tans transmettre au détecteur 12 le rayonnement à détec- ter. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection de rayonnement com- prenant deux éléments sensibles au rayonnement produi- sant chacun un signal électrique de sortie d'une polari- té prédéterminée en réponse à la réception du rayonnement à détecter, les deux éléments sensibles au rayonnement étant connectés électriquement en opposition, dispositif caractérisé en ce que les éléments sensibles au rayonne- ment ( 2 p 14) sont montés de manière que l'un d'entre eux ( 14) puisse recevoir librement le rayonnement à détecter tandis que l'autre ( 12) ne peut recevoir le rayonnement mais les deux ( 12, 14) pouvant réagir librement aux va- riations d'autres paramètres d'environnement extérieur, la connexion électrique des éléments sensibles au rayonne- ment étant telle qu'elle produit un signal électrique de sortie en réponse à la réception du rayonnement à détec- ter mais sans produire un signalélectrique de sortie sen- sible en réponse aux variations desdits paramètres d'en- vironnement. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que chacun desdits éléments sensibles aux rayonnement ( 12, 14) est un élément de détection de rayon- nement infrarouge. 3 Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que chaque élément ( 12, 14) est tait d'une matière céramique pyro-électrique. 4 Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé on ce que chaque élément ( 12, 14) est fait de tantalate de lithium. Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que chaque élément ( 12, 14) est fait d'une pellicule de matière plastique pyro-électrique. 6 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce qu'i L comporte un couvercle ( 16) capable de transmettre le rayonnement à 3, détecter, les deux éléments sensibles au rayonnement ( 12 a, 14) étant montés sur un cbté du couvercleo ( 16) et R un dispositif de blocage ( 18) obturant ledit couvercle ( 16) sur l'une desdites surfaces, au-dessus de l'un ( 12) des éléments sensibles au rayonnement mais non au-dessus de l'autre ( 14) de manière que ledit premier élément sensible au rayonnement ( 12) soit rendu incapable de recevoir le rayonnement. 7 Dispositif sensible aux infrarouges, com- prenant deux éléments pyro-électriques sensibles aux infrarouges qui sont connectés électriquement en oppo- sition, une fenêtre de matière transmettant le rayonne- ment infrarouge au-dessus desdeux éléments, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de blocage ( 18) pratiquement imperméable au rayonnement infrarouge placé sur la fenttre( 16) de manière à bloquer la transmission du rayonnement infrarouge vers l' un des- dits éléments ( 12) mais non vers l'autre ( 14), de maniè- re que la réception de rayonnement infrarouge à travers la fenêtre ( 16) par ledit autre élément ( 14) entraine la production par le dispositif ( 8) d'un signal électri- que de sortie résultant mais que des variations d'autres paramètres d'environnement extérieur affectant les deux éléments ( 12, 14) entraine la production de signaux électriques de sortie résultants qui s'opposent entre eux et tendent à s'annuler. 8 Dispositif selon la revendication 7, orac- térisé en ce que la matière transmettant le rayonnement infrarouge est du germanium. 9 Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que la matière transmettant un rayonnement infrarouge est du silicium.