Brevet FR2533321A1 — publié le 19840323

Dispositif de détection d'intrus par câbles rayonnants entourés d'une enveloppe de protection La présente invention se rapporte aux dispositifs de détection d'intrus au moyen de deux câbles rayonnants coaxiaux, entourés d'une enveloppe de protection, et qui sont enterrés à une faible profondeur. Ces câbles sont reliés l'un à un émetteur généralement du type générateur d'impulsions à haute fréquence et l'autre à un récepteur et sont disposés dans le sol selon deux parcours sensiblement parallèles.Lorsqu'un intrus passe au-dessus de ces deux câbles il modifie le couplage entre les câbles et il en résulte une modification du signal reçu par le récepteur et donc une détection de l'intrus il est même possible de savoir à quel endroit est l'intrus en mesurant le temps écoulé entre l'envoi d'une impulsion par l'émetteur et la réception du signal modifié. Les câbles rayonnants sont des câbles coaxiaux dont le conducteur extérieur est ajouré. Comme ces câbles sont enterrés, une enveloppe de protection, généralement en caoutchouc synthétique, les entoure; dans les câbles connus cette enveloppe a une épaisseur de l'ordre de 1 à 5 mm et un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur du conducteur extérieur du câble coaxial. Avec ces câbles connus le couplage entre les deux câbles dépend fortement de la conductibilité et de la permittivité du sol, si bien que selon que le terrain est sec ou humide le signal reçu par le récepteur n'est pas le même. La présente invention a pour but de rendre le signal reçu par le récepteur pratiquement indépendant du fait que le terrain soit sec ou humide. Ceci est obtenu en créant artificiellement une forte résistance et une faible capacitance entre les deux câbles; ainsi le couplage entre les deux câbles est pratiquement uniquement un couplage magnétique, or il est à remarquer que la perméabilité du sol n'est pratiquement pas dépendante de la teneur en eau de ce sol. Selon l'invention, un dispositif de détection d'intrus, comportant un câble émetteur et un câble récepteur disposés dans le sol selon deux parcours sensiblement parallèles et deux enveloppes de protection entourant respectivement les deux câbles, est caractérisé en ce que la matière et les dimensions des enveloppes sont choisies de manière que, comparées à la conductibilité et à la permittivité du sol, la conductibilité et la permittivité moyennes de la zone séparant les deux câbles soient, du fait de la présence des enveloppes, respectivement au moins N fois plus grande et N fois plus petite afin de rendre les couplages résistif et capacitif entre les deux câbles négligeable par rapport au couplage magnétique, 1 étant, en l'absence des enveloppes, la fraction de l'énergie totale échangée par couplage entre les deux câbles qui serait due à celles des lignes du champ magnétique produit par le câble émetteur qui ont une partie de leur trajet hors du sol. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: - la figure 1, une vue schématique du couplage entre deux câbles d'un dispositif de détection, - la figure 2, un schéma d'un dispositif de détection selon l'invention, - la figure 3, une vue partielle d'un élément d'un dispositif de détection selon l'invention, - la figure 4, une vue détaillée d'une partie de l'élément selon la figure 3. Sur les différentes figures les éléments correspondants portent les mêmes numéros. La figure 1 est une vue schématique, en coupe, montrant deux câbles coaxiaux, rayonnants, 2, 4, d'un dispositif de détection d'intrus. Ces câbles sont enterrés. Dans l'exemple pratique dont seront tirées les valeurs de mesures données dans la présente description, les câbles étaient disposés dans le sol, S, selon deux parcours parallèles, distants l'un de l'autre d'environ quatre mètres et la profondeur d'enfoncement était d'environ 25 centimètres; la longueur de chacun de ces câbles était de 140 mètres. La figure I montre, par des lignes de couplage, A, B, C, D, E, différents trajets suivis par l'énergie provenant du câble 2 et captée par le câble 4. Une première partie de ce couplage se fait avec passage hors du sol (lignes A et B) B > ; il s'agit d'un couplage purement magnétique alors que la seconde partie du couplage (lignes C, D, E) est magnétique, mais, aussi et surtout, résistive et capacitive.Dans le cas de l'exemple décrit et pour des câbles de type connu entourés d'une enveloppe en caoutchouc synthétique de 2 mm d'épaisseur, plaquée sur le conducteur extérieur du câble coaxial, les mesures ont montré que la seconde partie du couplage (lignes C, D, E) concernait 90% de l'énergie échangée entre les câbles et la première partie 10%; or seule la première partie présente de l'intérêt puisque c'est grâce à elle que peut être détecté le passage d'un intrus tel que l'intrus, H, de la figure 1. L'idée de base de la présente invention a été de réduire fortement le couplage résistif et capacitif entre les deux câbles de manière à minimiser, sur le signal reçu par un récepteur relié au câble 4, les variations dues aux modifications de la conductibilité et de la permittivité du sol. La figure 2 montre comment le couplage résistif et capacitif entre deux câbles rayonnants, enterrés, 2, 4, peut être fortement réduit. Les câbles coaxiaux 2 et 4 de la figure 1 sont placés dans des enveloppes cylindriques 1-2, 14 d'un diamètre extérieur nettement supérieur au diamètre extérieur des câbles coaxiaux 2, 4 ; comme cela apparaîtra à l'aide des figures 3 et 4 les câbles coaxiaux 2, 4 sont maintenus sensiblement selon l'axe longitudinal, non représenté, des enveloppes par des éléments de centrage. -De plus la figure 2 montre, dans son ensemble, le dispositif de détection d'intrus selon l'invention. Le conducteur intérieur du câble 2 est réuni, à l'une de ses extrémités, à la sortie d'un générateur 1 qui fournit des trains d'impulsions à haute fréquence; dans le cas de l'exemple décrit le générateur est un générateur d'une puissance de 700 mW, les impulsions qu'il fournit sont à une fréquence de 60 MHz, et les trains d'impulsions ont une longueur de 400 ns et une fréquence de 60 kHz. A l'autre extrémité du câble coaxial 2, une résistance R1, de valeur égale à l'impédance caractéristique Zc = 50 ohms de ce câble, réunit le conducteur intérieur au conducteur extérieur. Le conducteur intérieur du câble 4 est réuni, à l'une de ses extrémités, à l'entrée d'un récepteur 3.Ce récepteur reçoit des impulsions dont le niveau est fonction du couplage entre les câbles 2 et 4; un intrus, en modifiant ce couplage, perturbe le niveau du signal reçu par le récepteur; le temps écoulé entre l'envoi de l'impulsion par le générateur et la réception de la perturbation par le récepteur permet de déterminer à proximité de quel endroit des câbles 2, 4 se trouve l'intrus qui a causé la perturbation. A l'autre extrémité du câble coaxial 4, une résistance R2, de valeur égale à l'impédance caractéristique Zc = 50 ohms de ce câble, réunit le conducteur intérieur au conducteur extérieur. Sur la figure 2 ont également été représentées les liaisons à une masse commune du générateur 1, du récepteur 3 et des conducteurs extérieurs des câbles 2 et 4; par contre la liaison permettant la synchronisation entre le générateur 1 et le récepteur 3 n'a pas été représentée pour ne pas charger la figure et parce qu'elle n'apporte rien à la compréhension de l'invention. Dans la réalisation selon la figure 2, par rapport à la même réalisation mais sans les enveloppes 12, 14, la valeur de la résistance entre les deux câbles est passée de quelques centaines d'ohms à plusieurs megohms et la capacité de quelques microfarads à quelques picofarads. En pratique il faut considérer que si, en l'absence des enveloppes 12, 14, une fraction N de l'énergie totale échangée par couplage entre les deux câbles provient des lignes du champ magnétique produit par le câble 2 qui ont une partie de leur trajet hors du sol (lignes A, B de la figure 1) la conductibilité et la permittivité moyennes de la zone séparant les deux câbles doivent être respectivement multipliée et divisée par N pour réduire très sensiblement l'influence de l'état du sol. La figure 3 est une vue détaillée d'une portion du câble 2 avec son enveloppe 12; le câble 4 avec son enveloppe 14 (voir figure 2) étant réalisés de façon identique ne seront pas représentés dans une vue détaillée. Le câble 2 selon la figure 3 est un câble d'un diamètre extérieur de 18 mm, protégé par une première gaine cylindrique, 22, en polychlorure de vinyle d'un diamètre de30 mm et d'une épaisseur de 2 mm et qui a la même longueur que le câble, c'est-à-dire 140 mètres. Cette première gaine est elle-même protégée par une seconde gaine cylindrique formée de tronçons de tube tels que 12a, 12b, 12c mis bout à bout grâce à des manchons de raccordement collés, tels que 120 et 121. Cette seconde gaine est réalisée également en polychiorure de vinyle et a un diamètre de 200 mm et une épaisseur de 2 mm.Chacun des tronçons tels que 12a, 12b, 12c a une longueur totale de 4 mètres et est séparé de la première gaine, 22, par des cales de centrage, telles que K1 à K5, espacées les unes des autres d'environ un mètre et constituées par une plaque percée d'un trou et disposée perpendiculairement à lgaxe longitudinal de la seconde gaine avec laquelle elle est en contact à sa périphérie; ces cales, comme le montre la vue en coupe selon la figure 4, permettent de confondre les axes de la première et de la seconde gaine et donc, sensiblement, de confondre l'axe de la seconde gaine et l'axe du câble coaxial. Il est à remarquer, par ailleurs, que l'espace laissé libre par les cales entre la - première et la seconde gaine est rempli par un liant 5 constitué par une mousse de polyuréthanes injectée sous pression par des trous percés à cet effet dans les tronçons de la seconde gaine ; ces trous sont ensuite rebouchés et n'apparaissent donc pas sur les figures. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit. ll est en efi et possible d'envisager, pour les deux câbles rayonnants d'un dispositif de détection d'intruss différents types d'enveloppes qui permettent artif i- ciellement d'augmenter la résistance et de diminuer la capacité de la zone séparant ces deux câbles; c'est ainsi qu'il est possible de supprimer la gaine 22 en utilisant un nombre de cales plus important et en faisant dans ces cales un trou circulaire du diamètre du câble coaxial. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'intrus, comportant un câble émetteur (2) et un câble récepteur (4) disposés dans le sol (S) selon deux parcours sensiblement parallèles et deux enveloppes de protection (12, 14) entourant respectivement les deux câbles, caractérisé en ce que la matière et les dimensions des enveloppes sont choisies de manière que, comparées à la conductibilité et à la permittivité du sol, la conductibilité et la permittivité moyennes de la zone séparant les deux câbles soient, du fait de la présence des enveloppes, respectivement au moins N fois plus grande et N fois plus petite afin de rendre les couplages résistif et capacitif entre les deux câbles négligeable par rapport au couplage magnétique, 1 étant, en l'absence des enveloppes, la fraction de l'énergie totale échangée par couplage entre les deux câbles qui serait due à celles des lignes du champ magnétique produit par le câble émetteur qui ont une partie de leur trajet hors du sol. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque enveloppe comporte une gaine extérieure, circulaire (12a, 12b, 12c), d'un diamètre nettement supérieur à celui du câble qu'elle entoure et des éléments de centrage (Kî-K5) pour maintenir le câble sensiblement selon l'axe longitudinal de la gaine. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gaine est faite de tronçons de tubes (12 a, 12b, 12c) reliés entre eux par des manchons (120, 121) et en ce que les éléments de centrage sont des plaques (K1-K5) électriquement isolantes, percées d'un trou à travers lequel passe le câble, ces plaques étant disposées perpendiculairement au câble et étant en contact, à leur périphérie, avec la paroi interne de la gaine extérieure. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque enveloppe comporte une gaine intérieure (22) qui passe à travers les trous percés dans les plaques, et qui entoure le câble. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque enveloppe comporte un liant (5) isolant injecté dans la gaine extérieure pour remplir les espaces laissés libres, entre les gaines extérieure et intérieure, par les éléments de centrage.