Brevet FR2534698A1 — publié le 19840420

Procédé de recherche et d'identification d'une cible placee au-delà d'un ecran opaque, et appareil correspondant, L'invention concerne un procédé de recherche et d'iden- tification d'une cible placée au-delà d'un écran opaque, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé Pour la détection d'objets interdits dans les bagages des passagers d'avion, par exemple, il est connu d'utiliser des appareils à rayons X qui révèlent sur un écran la forme des objets contenus dans les- bagages. Ces appareils sont tres lourds et ne peuvent être que fixes. En outre, s'ils permettent d'apprecier visuellement la forme des objets, surtout des objets métalliques, ils ne peuvent donner aucune indication sur la nature chimique des objets.Par ailleurs, l'examen des bagages ne peut être effectué qu'apres presentation-par leur titulaire. L'un des buts de l'invention est de proposer un appareil susceptible de détecter la présence, derriere un écran opaque tel qu'une paroi de valise ou une cloison par exemple, d'un corps chimique déterminé. Selon un autre but de l'invention, cet appareil doit assurer la représenstation du contour de la cible contenant ce corps chimique. L'invention a pour objet un procéde de recherche et d'identification d'une cible placée au-delà d'un écran opaque, mettant en oeuvre un rayonnement électromagnétique, caractérise en ce que - on utilise un émetteur et un récepteur de rayonne- ment électromagnétique travaillant dans la bande de 1MHz à 100Hz, - on définit parmi les composants caractéristiques de la cible recherchée un atome ou une molécule ayant une fréquence d'absorption par résonance située dans cette bande, - on procède à un balayage d'une zone de l'écran, en surface et en profondeur, et - on détecte au cours de ce balayage l'absence d'écho correspondant à l'absorption du rayonnement par la cible Selon d'autres caractéristiques de l'invention - on visualise sur un cran videlle résultat de la détection afin d'y faire apparaître la forme de la cible; - on commande le balayage de la zone par un micro- ordinateur qui contrôle l'écran vidéo. L'invention a également pour objet un appareil de recherche et d'identification d'une cible placée au-dela d'un ecran opaque, utilisant un rayonnement électromagnetique, caractérisé en ce qu'il comporte - un émetteur et un récepteur de rayonnement électromagnétique travaillant dans la bande de 1MHz à 100GHz, munis chacun d'un aérien tres directif, les aeriens etant susceptibles de mouvements coordonnés pour assurer un balayage d'une zone de l'écran opaque, - un circuit de traitement du signal de réception assurant la détection de l'absence d'écho en provenance de la cible, et - un circuit de balayage commandant un écran vidéo. Selon d'autres caractéristiques de l'invention ; - un micro-ordinateur commande les mouvements des aériens, et corrélativement le circuit de balayage ; - le micro-ordinateur commande l'émetteur et le récepteur pour assurer un balayage de la gamme de fréquences; - l'émetteur et le récepteur assurent tous deux simultanement les fonctions d'émission et de réception en étant calés sur des fréquences différentes de façon à définir une fréquence intermediaire de mesure ; - pour assurer le balayage de zone, des miroirs- métal- liques oscillants sont montés sur le trajet du rayonnement électromagnétique issu de l'émetteur, et sont commandes par le micro-ordinateur. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui suit faite avec référence au dessin annexe sur lequel on peut voir Figure 1 un -schéma symbolique simplifié d'un mode de réalisation d'un appareil de recherche et d'identification selon l'invention ; Figure 2 un schéma symbolique expliquant le fonctionnement de l'appareil de la figure 1, les angles d'incidence ayant été exagérément agrandis pour la clarté de l'exposé. En se reportant au dessin, on voit que l'appareil selon l'invention comporte essentiellement une alimentation 1 pour le circuit émetteur 2 et le circuit récepteur 3 de l'appareil, L'émetteur est couplé à un aérien 4, et le récepteur à' un aérien 5. Ces aériens sont par exemple des cavités résonnantes ou des antennes de type cornet, en .raison de la gamme des fréquences utilises qui est comprise entre environ 1MHz et environ 100 GHz. Le récepteur 3 est relié à un circuit 6 de traitement des signaux reçus qui alimente un circuit 7 de balayage. Ce circuit 7 de balayage alimente un écran vidéo 8 pour la visualisation immédiate du résultat, et une mémoire 9 d'enregistrement,par exemple, pour la visualisation différée. Avantageusement, les aérie-ns 4 et 5 sont montés sur une platine 10 et soumis à des mouvements, coordonnés par tout moyen approprié, pour assurer un balayage de la zone à interroger-le cas échéant, On peut par exemple prévoir un balayage en 20 lignes environ, chaque ligne étant par exemple décomposée en 20 points. Dans un tel cas, il est-avantageux- de commander simultanément les mouvements des aeriens 4, 5 et le circuit de balayage d'image 7 au moyen d'un micro-ordinateur 11. La commande des mouvements est assurée par la ligne symbolisée en 12 (les organes électriques et mécaniques imposant les mouvements aux aériens 4 et 5 étant de type classique ne sont pas représentés) et la commande du circuit de balayage 7 est assurée par la ligne symbolisée en 13. Dans le cadre d'une application de l'appareil imposant une variation de frequence de l'émetteur 2 et du récepteur 3, il est souhaitable de commander les variations de fréquence de travail, par exemple par balayage de la gamme de fréquences, au moyen du même microordinateur 11, la commande étant transmise par la ligne symbolisée en 14. Le fonctionnement de l'appareil s'analyse de la manie- re suivante (figure 2) : l'émetteur 2 engendre une onde électromagnétique dont la frequence est comprise dans la gamme des 1MHz à 100 GHz. Cette onde est rayonnee par l'aérien 4 suivant une direction bien définie .15, Elle renco-ntre un premier obstacle diélectrique 16 tel qu'un mur par exemple, qu'elle franchit, mais une partie du rayonnement émis est réfléchie par l'obstacle suivant la direction 17. Ce rayonnement réfléchi est capté par l'aérien 5 du récepteur et le circuit de réception perçoit donc un écho. De même, le rayonnement émis, qui a franchi le premier obstacle 16, rencontre un deuxieme obstacle 18 et une partie du rayonnement est réfléchie selon 19 vers l'aérien 5 du récepteur qui perçoit également un écho. Après le deuxième obstacle 18, le rayonnement emis rencontre une cible 20 qui comporte des atomes ou des molecules ayant une fréquence d'absorption par résonance, égale à la fréquence de l'onde émise. Dans ce cas, il n'y a plus de signal renvoyé en écho vers le récepteur. Le circuit de traitement de signal 6 assure la détection de l'absence d'echo et commande la visualisation d'un point sur 1 'écran vidéo 8. Au cours du balayage de la zone observée, on peut ainsi déterminer une représentation de la cible sur l'écran vidéo 8. L'appareil selon l'invention doit remplir un certain nombre de conditions. 11 doit engendrer une onde électro- magnétique capable de traverser un écran diélectrique, tout en renvoyant un écho vers le récepteur. Cette onde doit avoir une frequence élevée pour avoir une directivite acceptabie, et cette fréquence doit correspondre à une fréquence caractéristique d'absorption par résonance d'un corps chimique de la cible recherchée. Au-delà de 1'écran, la portée de l'appareil est de l'ordre d'une dizaine de mètres, et il émet une puissance électromagnétique non nuisible pour le corps humain. Les applications d cet appareil sont assez nombreuses et on peut retenir notamment celles qui sont en relation avec la sécurité. Tout d'abord, en cas de séisme par exemple, on peut rechercher les victimes emmurées Le corps humain comportant une forte proportion d'eau, dont la fréquence d'absorption par résonance est .1OCHz, on peut caler ltémetteur sur cette fréquence et on voit sur l'écran vidéo 8 la silhouette des victimes, ce qui permet leur localisation précise avant le commencement des travaux de déblaiement : il en résulte un gain de temps précieux. flans le cas où la zone est imprégnée d'eau, on peut prendre comme fréquence d'absorption par résonance celle du potassium des globules rouges (3,75 MHz ou 471 MHz), celle du calcium des os (5,4 MHz), ou celle de l'adrénaline (133,8 MHz). Ce cas est celui de la recherche des victimes d'avalanches par exemple.On peut de cette manière rechercher des personnes égarées ou disparues sans qu'elles aient elles-m8mes à porter un équipement émetteur ou un appareil particulier de signalisation. Si l'on ne peut utiliser la fréquence d'absorption par résonance d'un constituant du corps humain, pour des raisons dues à l'environnement par exemple, on peut munir les personnes qui devront éventuellement être recherchées, d'une pastille d'un corps chimique particulier, placée par exemple dans un vêtement ou une chaussure. En utilisant la fréquence d'absorption par résonance d'un corps chimique inclus dans un badge d'identification de.personne, ou dans une marque portée par un article vendu en magasin, on peut assurer respectivement un contrôle d'accès dans certains locaux, ou un contrôle de sortie après paiement. On peut utiliser l'appareil pour exercer une surveillance non destructive d'un processus chimique, en identifiant à distance un composé sans la nécessité de prélever un echantillon. On peut contrôler ainsi la disparition d'un composé, ou son apparition, dans un processus de transformation, en industrie agro-alimentaire, par exemple. On peut également surveiller en continu et sans- prélèvement d'échantillons, une chaîne de préparation de produits alimentaires, conditionnés ou non, en cherchant à détecter la présence de produits toxiques ou dangereux tels que le mercure (5,27 MHz et 14,3 MHz), le plomb (16,75 MHz), ou l'arsenic (13,72 MHz) par exemple. Par ailleurs, on peut chercher à identifier un corps chimique contenu dans une valise ou un sac, sans l'accord du voyageur. Dans ce cas, il est préférable, si l'on n'a pas déjà déterminé le corps en question, de procéder par balayage de la gamme de frequences, de façon à identifier un ou plusieurs corps. On peut ainsi detecter la présence d'explosifs ou de stupéfiants, par exemple au cours d'un examen très discret réalisé à l'aide d'un appareil portatif de faible encombrement. Dans la présente description, on appelle ecran la première surface rencontre par le rayonnement émis par l'appareil. De ce fait si l'obstacle devant l'appareil est un mur par exemple, l'écran est constitué par la face avant de ce mur et la cible peut être située à n'importe quel endroit audelà de cette face du mur, y compris dans l'épaisseur du mur. L'écran peut être constitué par exemple par l'enveloppe d'un tube dans lequel circule le sang d'un patient en cours d'opération ou de traitement. L'appareil peut alors permettre d'assurer une surveillance médicale. Il faut remarquer que l'émetteur, et le récepteur sont tous les deux du même côté de l'écran et à proximité immédiate l'un de l'autre, l'appareil étant dans son ensemble, portatif. Afin de faciliter l'emploi de l'appareil, on peut faire fonctionner l'émetteur et le récepteur à des fréquences voisines, par exemple 10 CHz et 10,4 GHz. Chacun des deux (émetteur et récepteur) assure alors la fonction d'emis- sion et la fonction de reception en automélange, en utilisant la fréquence intermédiaire (0,4 GHz) résultant de la différence des fréquences. Cette disposition est parfaitement réalisa- ble grâce aux diodes à'effet Gunn par exemple. Il faut remarquer que l'examen d'une zone d'un écran opaque implique un balayage en surface et en profondeur. Au-delà de l'écran, en effet, il faut assurer l'examen de plusieurs plans parallèles, situés à des distances de plus en plus grandes de l'appareil. Pour chacun de ces plans en profondeur, il faut réaliser un balayage de la zone observée. Ce balayage se fait par lignes, chaque ligne étant assimilée à une suite de points, pour la représentation sur l'écran vidéo. Ces différents balayages peuvent être réalisés par déplacement des aériens sous commande d'un micro-ordinateur de préférence. On peut également les assurer à l'aide d'un jeu de deux miroirs métalliques placés sur le chemin du rayonnement émis. L'un de ces miroirs est monté oscillant sur un axe horizontal, il sert à assurer le balayage de la zone dans le sens vertical. L'autre miroir est monté oscillant sur un axe vertical et il sert à assurer le balayage de la zone dans le sens horizontal. L'orientation réciproque des deux aériens assure le balayage en profondeur au-delà de l'écran. Pour la surveillance d'un volume, par exemple d'une salle, à partir d'une niche fermée et non visible de la salle elle-même, on peut 'prévoir d'imposer à l'ensemble de la platine supportant les aériens des mouvements-permettant de balayer en plusieurs phases tout le volume à surveiller. L'alimentation de l'appareil pouvant être autonome, la surveillance est à l'abri des pannes de secteur ou- des coupures volontaires. L'appareil selon.l'invention utilise l'absence d'écho comme moyen de détection de la présence d'un corps caractéristique. De ce fait, on peut placer les aériens de l'é- metteur et du récepteur très près l'un de l'autre, et tous les deux du même côté de l'écran au-delà duquel se trouve le corps recherché. L'appareil étant dans son ensemble, portatif, cette disposition permet une facilité d'approche très avantageuse. -On peut cependant avoir intërêt à écarter l'un de l'autre l'émetteur et le récepteur, de façon à donner à l'appareil un champ de surveillance plus large en augmentant sa portée. Le cas se présente dans le cas d'une analyse d'atmosphère, dans un local vaste ou même en extérieur. Il faut remarquer que l'appareil selon lS'inven- tion ne peut donner d'indications que relativement à une cible placée derrière un écran qui fournit un écho : s'il n'y a aucun écho, l'appareil ne peut donner aucune indication. REVENDICATIONS 1. Procédé de recherche et d'identification d'une cible placée au-delà d'un écran opaque, mettant en oeuvre un rayonnement électromagnétique, caractérisé en ce que - on utilise un émetteur et un récepteur de rayonnement électromagnétique travaillant dans la bande des 1 MHz à 100GHz, - on définit parmi les composants caractéristiques de la cible recherchée un atome ou une molécule ayant une fréquence d'absorption par résonance située dans cette bande, - on procede à un balayage d'une zone de l'écran opaque, en surface et en profondeur, et - on détecte au cours de ce balayage l'absence d'écho correspondant à l'absorption du rayonnement par la cible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on visualise sur un écran vidéo le résultat de la détectionafin d'y faire apparaltre la forme de la cible. 3. Procédé selon 1 'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on commande le balayage de la zone par un micro-ordinateur qui contrôle l'écran video. 4. Appareil de recherche et d'identification d'une cible placée au-delà d'un ecran opaque, utilisant un rayonnement électromagnétique, caracterise en ce qu'il comporte: - un émetteur (2) et un recepteur (3) de rayonnement électromagnétique travaillant dans la bande des 1 MHz à 100 GHz, munis chacun d'un aérien très directif, les aériens (4, 5) étant susceptibles de mouvements coordonnés pour assurer un balayage d'une zone de l'écran opaque (16), - un circuit (6) de traitement du signal de recep- tion assurant la détection de l'absence d'écho en provenance de la cible (20), et - un circuit de balayage (7) commandant un ecran vidéo (8). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un micro-ordinateur (11) commande les mouvements des aeriens (4, 5) et, corrélativement, le circuit de balayage (7). 6, Appareil selon la reyendication 5? caracterise en ce que le micro-ordinateur (11 > commande l'émetteur (2) et le récepteur (3) pour assurer un balayage de la gamme de fréquences afin d'identifier un corps inconnu. 7. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteur (2) et le récepteur (3) assurent tous deux simultanément les fonctions d'émission et de reception en etant cales sur des fréquences différentes de façon à definir une fréquence intermédiaire de mesure. 8. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour assurer le balayage de zone, des miroirs metalliques oscillants sont montés sur le trajet du rayonnement électromagnétique issu de l'émetteur (2), et sont commandés par un micro-ord-inateur (11). 9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le micro-ordinateur commande les mouvements coordonnés des deux aériens pour assurer le balayage en profondeur.