Brevet FR2626076A1 — publié le 19890721

Le brouillard est un phénomène météorologique qui, dans Le domaine des transports, engendre une gêne qui résulte de l'affaiblissement de la visibilité des objets qui constituent habituellement Les repères des déplacements en véhicule. L'état du brouillard peut être traduit par un paramètre très commode : la distance de visibilité, bien que celui-ci soit complexe du fait qu'il intègre, outre L'état proprement dit de l'atmosphere, la taille et La luminosité de L'objet servant de cible et L'état de l'oeil de l'observateur essentiellement dépendant des seuils de contraste ou d'éclaireaent. Il est donc intéressant de disposer d'appareils permettant de déterminer cette distance de visibilité notamment dans une plage de l'ordre de 10 à 300 mètres, contrairement aux dispositifs connus, essentiellement dans le domaine aéronautique où les distances explorées sont beaucoup pLus importantes (150 à 1500 mètres). En outre, ces appareils doivent être d'emploi aisé pour pouvoir être rapidement mis en service dans la nature, être facilement transportés, et ne pas demander de nombreux réglages et alignements préalables à Leur Mise en oeuvre. Dans ce but, t'appareil selon l'invention utilise Le principe de la détermination de la visibilité par analyse de la diffusion arrière d'une lumière émise en direction de L'atmosphère à observer. On dispose ainsi d'une source lumineuse et d'un capteur ou récepteur de mesure de la fraction de lumière faisant retour, sur un même support, compact et facile à installer sur te terrain. Dans ce cadre, l'invention a plus précisément pour objet un dispositif destiné à la mesure de la visibilité dans une atmosphère à controler, comportant une source lumineuse, emettant au moins une impulsion en direction du milieu atmosphérique à contrôler, un récepteur de la lumière diffusée par le milieu, émettant en réponse un signal en reLation avec le coefficient d'atténuation atmosphérique et un calculateur déterminant la valeur de la visibilité en fonction de la valeur dudit signal. Conformément à l'invention, ce dispositif comporte, entre la sortie du récepteur et L'entrée du calculateur, un moyen d'étalonnage du signal susdit constitué par un récepteur secondaire directement exposé à l'émission de la source lumineuse dont le signal de sortie est utilisé comme diviseur du signal émis par le récepteur principal. Le second récepteur qui, comme le premier, peut être constitué par une photodiode, est avantageusement disposé à la sortie d'un guide de lumière dont l'entrée est située en regard de la source lumineuse. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-apres à titre d'exemple purement indi catit et non Limitatif, qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence au dessin annexé qui représente par une figure schématique unique un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. En se reportant à cette figure qui est une vue schématique de dessus d'un mode de réalisation de l'invention, on voit une source lumineuse 1 constituée par exemple par une lampe xénon la placée devant un miroir parabolique lb (au foyer de celui-ci) et susceptible d'être alimentée par un générateur d'impulsions. ,Dans l'expérimentation réalisée chaque impulsion dure environ 0,2 ms et la fréquence de l'émission est de L'ordre du 1/3 Herz. Ce générateur n'est pas représenté ; seule une liaison 2 indique qu'il existe'une information de synchronisation entre La source lumineuse 1 et une unité de calcul de l'appareil. Le faisceau 3 pulsé, émis par la lampe, traverse un hublot 4 disposé å l'extrémité d'un tube de capotage 4a de l'appareil pour pénétrer dans l'atmosphère environnante. Si celle-ci comprend des gouttelettes d'eau qui forment un broui t- lard, La Lumière émise est diffusée par ces gouttelettes. Un faisceau 5 de cette lumière diffusée est capté par un récep teur 6 qui est lui-même situé au voisinage de la lampe 1, à L'extrémité d'un second tube de capotage 4b. Ce récepteur peut ainsi reposer sur le support de l'émetteur. Il est orienté avec le tube de capotage 4b de manière que l'axe 5a de ce faisceau 5 soit convergeant vers l'axe 3a du faisceau 3 sous un angle A compris entre 10 et 20. degrés.Les tubes 4a et 4b sont destinés a éviter les couplages entre émission et récep tion et seront de preférence peints en noir. Le récepteur 6 comporte, de manière connue, une optique 6a qui concentre la lumière reçue sur une photodiode 6b. Cette photodiode émet en sortie un signal analogique qui est proportionnel a l'énergie lumineuse reçue. Ce signal par L'intermédiaire d'un amplificateur 7,aboutit à un convertis seur anaLogique-nuxérique 8 au travers d'un système capacitif 7a d'éLimination du fond Lumineux. Une valeur de référence est engendrée sous la forme d un signal anaLogique issu d'un second récepteur 9 de lumière et amplifié dans l'amplificateur 10. Ce récepteur 9 (qui peut avantageusement être une photodiode identique à celte utilisée dans le récepteur 6) est placé à la sortie 11b d'un guide de Lumière 11 dont l'entrée lla est placée en face de ta lampe 1. Ce guide de Lumière sera de préférence une fibre optique ou dans une variante de réalisation un jeu de miroirs détournant une partie de la Lumière émise par la lampe 1 en direction de ta photodiode 9. Cette valeur de référence1 qui est généralement une tension, est appliquée comme tension de référence au convertisseur analogique-nuiéri que 8 si bien que La valeur numé rique de sortie de ce convertisseur est proportionnelle au rap port des deux signaux (tensions). Ainsi les variations de quantitis de Lumière doues aux variations de puissance lumineuse de ta lampe 1 (qui peuvent atteindre 30 X entre deux signaux pour des lampes au xénon qui sont très bon marché) sont-elles- prises en compte puisque cette puissance lumineuse intervient à chaque mesure comme valeur d'étalonnage du signaL utile. Toute méthode permettant d'obtenir Le rapport des deux signaux pourrait bien entendu convenir. Celle décrite permet une utilisation judicieuse d'un convertisseur analogique-numérique. Le convertisseur analogique-numérique 8 transmet donc cette valeur étalonnée a l'unité de calcul 12. Cette dernière à partir de cette valeur qui est significative du coefficient d'atténuation atmosphérique du milieu sur lequel s'opère la mesure, calcule la distance de visibilité. Les formules mises en oeuvre pour obtenir cette distance en fonction de l'atténuation atmosphérique sont bien connues des spécialistes en météorologie (relations de Koschmieder ou d'AI lard). L'unité de calcul 12 peut procéder à divers traitements du coefficient d'atténuation selon la fréquence des spots de mesure et peut calculer des valeurs instantanées ou des valeurs moyennes. Ces val-eurs moyennes peuvent être de deux types ; les unes sur une période de la dizaine de secondes, ce qui permet de disposer d'une valeur de la distance de visibilité correspondant sensiblement å l'appréciation réalisée par l'oeil humain, les autres sur une période beaucoup plus longue (plusieurs minutes) qui rend compte d'une situation générale, et de son évolution. L'un des principaux avantages de l'invention réside dans le fait qu'elle concerne un visibili- mètre très fiable tout en étant d'un coOt très bas et de maintenance aisée. Elle permet alors d'équiper de nombreux centres d'observation routière sans grand investissement. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de L'observation des phénomènes météorologiques. Cet appareil peut également fonctionner comme détecteur de fumées dans un espace déterminé. A cet usage, il suffit de mettre en place, au lieu d'une unité de calcul, un comparateur du signal issu du convertisseur analogique-numérique 8 avec une valeur de consigne et une alarme en sortie de ce comparateur, ou tout autre dispositif d'alerte. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection des variations de transparence d'une atmosphère à contrôler, comportant une source lumineuse (1) émettant au moins une impulsion en direction du miLieu à contrôler, un récepteur (6) de la lumière diffusée par le milieu, émettant en réponse un signal en relation avec Le coefficient d'atténuation atmosphérique, et un dispositif d'interprétation (12) du signal, caractérisé en ce qu'iL comporte entre la sortie du récepteur (6) et l'entrée du dispositif d'interprétation (12) un moyen d'étalonnage du signal susdit constitué par un récepteur secondaire (9) direc tersent exposé à t'émission de la source lumineuse (1) dont Le signal de sortie est utilisé comme diviseur du signaL émis par le récepteur principal (6). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que Le signal de sortie du récepteur secondaire (9) est une tension qui est appliquée comme tension de référence d'un convertisseur anaLogique-numérique (8) recevant en entrée La tension issue du récepteur principal (6). 3. Dispositif selon La revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le premier (6) et le second (9) récepteurs comprennent des photodiodes, celle du second récepteur étant disposée à la sortie (11b) d'un guide (T1) de Lumière dont L'entrée (lita) est située en regard de la source lumineuse (1). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le guide (11) de lumière est une fibre optique. 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le guide (11) de Lumière est un jeu de miroirs. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse 11) et au moins le recepteur principal (6) sont situés sur un même support et possèdent des axes optiques (3a, 5a) convergeant sous un angle compris entre 10 et 20 degrés. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que La source lumineuse (1) et le récepteur principal (6) sont situés aux extrémités divergentes de tubes de capotage parallèles aux axes optiques (3a, 5a). 8. Dispositif seLon l'une quelconque des revendications précédentes, appliqué à la mesure de la visibilité par temps de brouillard, caractérisé en ce que le dispositif d'interprétation (12) susdit est une unité de calcul de la distance de visibilité en fonction du signal étalonné qu'elle reçoit en entrée. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 appliqué à la détection des fumées, caracterisé en ce que le dispositif d'interprétation (12) susdit est un comparateur du signal étalonné avec une valeur de consigne relié en sortie à un circuit d'alerte, d'alarme ou de surveiL- lance.