Brevet FR2530037A1 — publié le 19840113

La présente invention concerne un dispositif pour la détection de corps métalliques présentant des propriétés magnétiques à l'intérieur d'un espace donné à l'aide de solénoldes ou analogues, associés à des moyens de mesure soit par variation d'intensité d'un signal reçu, soit par variation de fréquence d'un signal émis. On connait déjà de tels dispositifs dans lesquels un premier solénoïde est excité par un signal de fréquence donnée constituant un émetteur, tandis qu'un second solénolde adapté au premier forme un récepteur En fonction de la variation du champ magnétique dû à la présence d > un corps métallique il y a variation d'intensité du signal reçu par le second solénoide. Selon d'autres dispositifs connus le ou les solénoïdes constituent l'élément oscillant d'un émetteur dont la fréquence d'oscillation varie en fonction de la présence d'un corps métallique dans l'espace défini par les solénoldes. Ainsi, le même objet métallique, (par exemple mobile en traversant l'espace de détection), selon sa position et sa trajectoire dans ledit espace, engendre des signaux différents, ce qui est préjudiciable à la fiabilité du dispositif. En outre, selon l'orientation de l'objet métallique par rapport à sa trajectoire traversant l'espace de détection, les signaux de détection engendrés sont différents. Ce défaut est particu lièrement mis en évidence lorsque ledit objet présente une de ses dimensions nettement supérieure aux autres, comme c'est le cas pour un objet fongiforme On comprend qu'un même objet longiforme, selon qu'il présente son axe longitudinal orthogonalement ou parallèlement aux solenoides, engendre des signaux complètement différents, alors qu'il s'agit du même objet. Or la finalité de ces dispositifs est de pouvoir détecter certains objets métalliques bien précis, tout en ne réagissant pas aux autres objets métalliques susceptibles de traverser l'espace de détection. Dans le cas de Uispvrtifs destincs à la détection d'armes par exemple, portées par des personnes ou enfermées dans des bagages, il est souhaitable, voire indispensable, que les objets métalliques auxquels on ne s'intéresse pas, tels que les clés ou cadres de malettes, provoquent un signal susceptible d'être facilement distingué de celui engendré par les objets à détecter. On comprend que les dispositifs connus ne permettent pas de distinguer les objets métalliques les uns des autres par un type de signal caractéristique de chaque objet. La présente invention remédie à ces inconvénients et concerne un dispositif et un pr-océdé pour la détection d'objets métalliques présentant des propriétés magnétiques susceptibles de traverser un espace de détection, fiable, simple de mise en oeuvre et permettant d'éviter les inconvénients mentionnés précédemment des dispositifs antérieurs. A cette fin selon l'invention le dispositif pour la détection d'objets métalliques présentant des propriétés magnétiques à l'intérieur d'un espace déterminé à l'aide de solenoide ou analogues associes à des moyens de mesure soit de variation de courant, soit de fréquence est caractérisé en ce qu'il comporte six solénoïdes ou analogues associés deux à deux dans les plans parallèles dans îe cas de mesure par variation de courant et associés entre eux dans le cas de mesure par varia tion de fréquence. Chaque couple eQ-Le ou chaque ensemble de solénoïdes parallèle définissent un axe de détection orthogonal, les dits plans contenant les solénoïdes délimitant l'espace à l'intérieur duquel est effectuée la détection. Ainsi, la pluralité des axes de détection permet de recueillir plusieurs informations pour un même objet et donc de diminuer ou de s'affranchir des variations dues aux paramètres tels que la localisation de l'objet dans l'espace ou l'orientation dudit objet dans ledit espace. Selon chaque direction de détection, l'objet est en quelque sorte "vu" par chaque couple ou l'ensem ble de solénoïde et il est possible alors de déterminer par combinaison des signaux reçus un signal global caractéristique de la présence d'un objet métallique que l'on désire déceler tout en éliminant les objets auxquels on ne s'intéresse pas. De préférence, afin de définir un espace de forme simple tout en obtenant une multitude d'axes de détection, -le dispositif comporte trois couples de solénoïdes disposés en parallèlépipède, lesdits solénoïdes délimitant ainsi un espace de détection parallélépipédique. Selon un premier exemple d'utilisation, pour chaque couple, un solénolde est excité par un signal de fréquence donnée, constituant ainsi un émetteur, l'autre solénoïde formant un récepteur susceptible de recevoir un signal caractéristique dû à la présence d'un objet métallique, à propriétés magnétiques. De cette manière, on obtient, pour chaque axe de détection, un signal d'intensité dû à la variation d'un champ magnétique causé par l'objet métallique situé dans l'espace de détection. Selon un second exemple d'utilisation, les solenoldés sont disposés en série et constituent un élément oscillant dont la fréquence est susceptible de varier en présence d'un objet métallique à l'intérieur de l'espace de détection. Les moyens de mesure de fréquence permettent de déceler une variation de la fréquence d'oscillation. L'invention concerne le procédé où l'on dispose les solénoïdes en série constituant ainsi un élément oscillant émetteur, l'on effectue des mesures de la variation de la fréquence d'oscillation caractéristique due à la présence d'un objet métallique dans l'espace de détection. Afin d'éviter que, à proximité des arêtes dans l'espace de détection, les mesures soient faussées par le fait que les branches voisines des solénoïdes voisins de chaque plan par couple sont parcourues par des courants de sens contraires, on inverse successivement de façon cyclique le courant dans les solénoïdes de chaque plan par couple et l'on effectue une mesure pour chaque axe de détection et pour chaque sens de parcours du courant. Cette disposition permet d'aboutir à un espace de détection utile, quasiment équivalent à l'espace délimité par les solé zoïdes. L'invention sera bien comprise à la lumière du dessin annexé. La figure unique est un schéma montrant un exemple de disposition des solénoïdes pour détection par variation de fréquence. Les solénoïdes sont schématisés par des rectangles et groupés par couples (A, B) ; (C, D) ; (E, F). Les deux solénoïdes de chaque couple se font face et sont disposés dans des plans parallèles. L'ensemble desdits plans délimite un espace intérieur de détection, parallèlépipédique sur la figure. Chaque couple de solénoïdes définit un axe de détection sensiblement orthogonal auxdits solénoïdes. Selon l'exemple de la figure, le dispositif comporte trois axes de détection orthogonaux entre-eux.Ainsi, par exemple, l'axe de détection du couple (A, B) est vertical. Le dispositif est associe à des moyens de mesure de courant, ou des moyens de mesure de variation de fréquence d'oscillation, non représentés et connus en eux-mêmes. Les liaisons des solénoïdes entre eux et à ces moyens de mesure n'ont pas été représentés pour des raisons de clarté. Le type de dispositif selon l'invention peut être avantageusement appliqué à la détection d'objets métalliques Le dispositif peut être également appliqué à la détection de corps métalliques disposés dans des objets en bois tels que des rondins, billes de bois destinés à être coupés, rabotés ou analogues. Il est en effet important d'éviter que des corps métalliques (Clous, mitraille ou autres) puissent endommager les outils de travail. Selon un premier exemple d'utilisation, pour chaque couple, un des solénoïdes est excité par un signal de fréquence donnée constituant sinsi un émetteur, l'autre solénolde du couple correspondant jouant le rôle d'un recepteur. Tout corps métallique (à propriétés magnétiques) traversant l'espace de détection, et donc passant entre les solénoïdes de chaque couple, provoque une variation du champ magnétique et donc une modification du courant dans le solénolde récepteur. Chaque axe de détection permet de fournir une mesure. On obtient ainsi trois mesures distinctes pour un même objet métallique détecté, du fait que, selon chaque axe, ledit objet sera "vu" différemment par le solénoide récepteur correspondant. On peut réaliser par une combinaison des différentes mesures, telle qu'une moyenne pondérée par exemple. Cette combinaison des mesures permet de détecter la présence d'un type d'objets métalliques à propriétés magnétiques, pratiquement quelle que soit sa position dans l'espace de détection d'une part, et son orientation par rapport aux so'snc~des d'autre part. O n obtent ainsi une infornatian quasiment constante pour un même type d'objet. Cet avantage est important puisqu il est nécessaire, dans la plupart des applications de ce type de dispositif, de détecter certains corps métalliques, donc d'assurer une sorte de sélection des corps métalliques susceptibles de traverser l'espace de détection. Les organes d'alarme ne sont alors déclenchés que par certains signaux provenant des moyens de mesure et caractéristiques de corps métalliques bien déterminés. Un autre exemple d'utilisation consiste à disposer les solénoïdes en série afin qu'ils constituent un élément oscillant émetteur. La détection consiste à mesurer la variation de fréquence d'oscillation due à la présence de corps métalliques dans l'espace de détection. Ce procédé est plus sensible que celui décrit précédemment tout en conservant les avantages. En outre, le dispositif utilisé de cette manière est moins sensible aux perturbations extérieures (courant dtinduction, boucle magnétique ou analogue). Au voisinage des arêtes du parallélépipède défini par les solinoldes, la détection peut être rendue plus difficile, voire impossible, du fait du passage de courants de sens contraires dans les branches voisines de solénoïdes. Afin de remédier à cet état de fait, on commute les solénoïdes par couples successivement en Inversant le sens du courant les traversant tout en effectuant une mesure à chaque commutation. Par exemple, si le couple (A, B) est choisi comme référence initiale, on effectue des mesures successives en inversant le sens du courant dans le solénoïde E ; C, D et F. il a été représenté sur la fiqure un espace de détection parallélépipédique, mais il est bien entendu que tout volume peut constituer un espace de détection, tel que, par exemple, un cylindre à base polygonale avec un nombre de faces pair, dans le plan de chacune desquelles est disposé un solénoïde, les faces supérieures et inférieures étant pourvues chacune 'un solénoïde. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la détection d'objets métalliques présentant des propriétés magnétiques, à l'intérieur d'un espace déterminé, à l'aide de solénoïdes, ou analogues, associés à des moyens de mesure soit de variation de courant ou de fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois couples de solénoides (A, B) ; (C, D), (E, F) les solénoides de chaque couple étant compatibles et disposés en regard et dans des plans sensiblement parallèles, chaque couple définissant un axe de détection orthogonal aux plans des solé noises, lesdits plans contenant les solénoïdes délimitant l'espace à l'intérieur duquel est effectuée la détection. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de détection d'un des couples est sensiblement orthogonal à celui d'un au moins des autres couples. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte trois couples de solénoïdes disposés en parallélépipèdes, et dont les axes de détection sont orthogonaux deux à deux, lesdits solénoïdes délimitant ainsi un espace de détection parallélépipédique. 4 - Dispositif selon l'une des revendications i, 2 ou 3, caractérisé en ce que pour chaque couple, un solénoïde est excité par un signal de fréquence donnée, constituant ainsi un émetteur l'autre solénoïde formant un récepteur susceptible de recevoir un signal caractéristique dû à la présence d'un objet métallique à propriétés magnétiques. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les solénoïdes sont disposés en série et constituent un élément oscillant dont la fréquence est susceptible de varier en présence d'un objet métallique à l'intérieur de l'espace de détection. 6 - Procédé pour l'application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on dispose dans chaque couple. un solénoïde en fonction d'émetteur et l'autre en récepteur, et en ce que l'on effectue une mesure pour chaque axe de détection et on réalise des combinaisons desdites mesures. 7 - Procédé pour l'application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'on dispose les solénoldes en série constituant ainsi un élément oscillant émetteur, l'on effectue des mesures de la variation de la fréquence d'oscillation caractéristique de la présence d'un objet métallique dans l'espace de détection. 8 - Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on inverse successivement de façon cyclique le courant dans les solénoïdes de chaque face du parallélépipède et l'on effectue une mesure pour chaque axe de détection et pour chaque sens de parcours du courant dans les arêtes du parallélépipède.