Brevet FR2625307A1 — publié le 19890630

La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'allumeur de mines, notamment pour mines antichars, du type comprenant un capteur électromagnétique sensible au passage d'une masse métallique dans son voisinage, et capable d'engendrer un signal électrique alternatif de détection pendant la durée du passage d'une telle masse métallique, un amplificateur auquel est appliqué le.signal engendré par le capteur, et un détecteur de seuil, pour ne délivrer un signal de sortie que lorsque le signal fourni par le capteur dépasse un seuil de declenchement prédéterminé. De tels dispositifs qui, pris en combinaison avec l'allumeur de mine associe, sont souvent appelés allumeurs a influence, utilisent la variation de champ magnétique qui est produite lors du passage d'un véhicule lourd métallique, tel qu'un engin blindé ou chenillé, au voisinage de l'allumeur. Le capteur utilisé est généralement un solenoide d'induction a grand nombre de spires qui produit un signal électrique d'induction lors du passage d'une cible ou masse métallique a proximité du capteur. Un tel capteur n'est sensible qu'aux variations du champ magnetique et non à sa valeur absolue. Par ailleurs, le signal électrique engendré, dont la dynamique est assez complexe, présente des caractéristiques qui dépendent de la vitesse de la cible et de la distance entre la cible et le capteur. D'une façon générale, l'amplitude du signa est d'autant plus grande que la vitesse de déplacement de la cible est élevée, et que la distance capteur-cible est reduite.Un tel capteur est relié à un amplificateur lui-r.leme relié a un détecteur de seuil qui permet le déclenchement de l'allumeur lorsque le signal émis par le capteur dépasse une amplitude prédéterminée. Du fait qu'un capteur du type précité délivre un signal dont l'amplitude est fonction à la fois de la vitesse de la cible et de la distance cible-capteur, les dispositifs connus sont réglés pour une valeur moyenne permettant un déclenchement de l'allumeur pour des cibles dont la vitesse est comprise a l'intérieur d'une certaine plage prédéterminée de valeurs dont l'éloignement par rapport a 1 l'allumeur est également compris dans une plage prédéterminée de valeurs.-Toutefois, l'inconvénient majeur des dispositifs de commande de type connu réside dans le fait que ceux-ci prennent exclusivement en compte, en dehors de la vitesse de la cible1 la valeur de l'écartement de cette dernière par rapport à l'allumeur, sans qu'il soit possible de discriminer si cet écartement est ventral ou latéral, c'est-a-dire si, à un écartement donné de la cible par rapport à l'allumeur correspond un passage de la cible à l'aplomb de l'allumeur, l'écartement étant alors constitué par la distance entre l'allumeur disposé dans le sol et le fond du véhicule constituant la cible, ou un passage de la cible en débordement par rapport à l'allumeur, l'écartement étant alors constitué par la distance entre l'allumeur disposé dans le sol et la paroi latérale de la cible située du côté de l'allumeur.Or, il s'avère qu'une mine placée en position de débordement est la plupart du temps pratiquement inefficace tandis qu'une mine placée à la même distance sous la cible a une excellente efficacité. C'est pourquoi il est essentiel de pouvoir disposer d'un dispositif de commande d'allumeur de mine qui ne délivre une information de mise à feu que lorsque la mine se trouve à une distance comprise dans une plage de valeurs prédéterminée, sous la cible et non en débordement par rapport à cette dernière. La présente invention vise précisément à remédier aux inconvénients précités et à atteindre le but énoncé cidessus. Ce but est atteint grace à un dispositif de commande d'allumeurs de mines du type mentionné au début dans lequel, conformément a l'invention, pour une bande de fréquences prédéterminée, le seuil de déclenchement du dispositif varie selon une fonction prédéterminée avec la fréquence du signal délivré par le capteur. De façon plus particulière, le seuil de déclenchement du dispositif dans ladite bande de fréquences prédéterminée augmente avec la fréquence du signal délivré par le capteur, et varie en fonction de la fréquence de préférence selon une pente de 6dB par octave. Le dispositif selon l'invention du type mentionné ci-dessus comprend avantageusement un amplificateur, à bande passante limitée, qui est du type sélectif et présente, dans ladite bande de fréquences prédéterminée, un gain qui varie en fonction de la fréquence du signal d'entrée, tandis que le détecteur de seuil associé présente un seuil de déclenchement qui reste constant, La fréquence inférieure de la bande de fréquences prédéterminée qui correspond à la fréquence supérieure de la bande passante limitée de l'amplificateur est avantageusement comprise entre environ 0,3 et 0,8 Hz tandis que la fréquence inférieure de la bande passante limitée de l'amplificateur peut ellemême être inférieure à environ 0,04 Hz. Ainsi, le dispositif de commande selon la présente invention permet, à partir d'uncapteur de type classique, un traitement de l'information électrique issue du capteur qui est tel que les possibilités de mise à feu de mines en position de débordement sont considérablement diminuées. Le dispositif selon l'invention a pu être réalisé à partir de la mise en évidence de caractéristiques du signal issu du capteur qui sont variables en fonction de la situation de la mine par rapport à la cible, et met en oeuvre des moyens de traitement du signal adaptés pour tenir compte de telles caractéristiques distinctives. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui fait suite d'un mode de réalisation de l'invention, donné uniquement à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, sur lequel - les figures 1 à 3 représentent trois cas possibles de localisation de l'allumeur de mine par rapport à une cible passant a proximité de ce dernier; - la figure 4 représente pour un type de capteur donné la courbe représentative de la fréquence du signal issu du capteur, en fonction de la vitesse de la cible, pour un passage "ventraln de la cible; - la figure 5 représente, pour un type de capteur donné, les courbes représentatives de l'amplitude du signal issu du capteur en fonction de la fréquence de ce signal d'une part pour un passage "ventral" de la cible et d'autre part pour un passage en débordement; ; - la figure 6 représente le schéma électrique d'un exemple de dispositif conforme à l'invention; et - la figure 7 représente la courbe du gain de l'amplificateur du schéma de la figure 6 en fonction de la fréquence, ainsi que les courbes donnant, en fonction de la fréquence, les positions relatives du seuil de éclenchement du dispositif de la figure 6 et de l'amplitude du signal émis par le capteur pour respectivement un passage ventral et un passage en débordement de la cible. Si l'on se réfère aux figures 1 à 3, on voit trois configurations possibles pour les positions relatives d'une mine 2 enfouie dans le sol 1 et d'un véhicule 3 constituant une cible et passant au voisinage de la mine 2. La figure 1 représente un passage ventral de la cible 3 par rapport à la mine 2, c'est-à-dire que la cible 3 passe au-dessus de la mine 2 et que la distance dl entre la mine 2 et la cible 3 eot constituée par la distance entre la mine 2 et le fond 33 du véhicule 3, qui repose sur le sol de part et d'autre de la mine 2 par des chenilles ou roues 31, 32. La figure 2 représente un passage de la cible tel que l'un des éléments de roulement 31, 32,par exemple la chenille 31, se trouve à l'aplomb de la mine 2.Dans ce cas, la distance d2 entre la mine 2 et la cible 3 est constituée simplemer par la profondeur d'enfouissement de la mine 2 dans le sol 1, c'est-a-dire par l'écartement entre la mine 2 et la partie 31 du véhicule 3 la plus proche.Ce cas est assimilable à celui d'un passage ventral avec toutefois une distance cible-mine minimum. La figure 3 représente le cas d'un passage en débordement du véhicule 3 par rapport à la mine 2, c'est-à-dire que la mine 2 ne se trouve plus située sous la cible 3, mais un peu à l'écart de celle-ci. La distance d3 entre la mine 2 et la cible 3 est alors constituée par l'écartement entre la mine et la partie du véhicule 3 la plus proche de la mine, c'est-à-dire l'élément de roulement 32 le plus proche. Les caractéristiques et avantages du dispositif de commande d'allumeur de mine conforme a l'invention ressortiront de façon particulierement claire si l'on prend en compte les caractéristiques du signal émis par le capteur asF- 1é à la mine 2 et à son allumeur, en fonction des positions relatives de la mine 2 et de la cible 3. On considère naturellement d'une manière générale que la mine 2, son allumeur et le dispositif de commande de l'allumeur associé au capteur de détection de la présence d'une cible 3 sont localisés en un point unique. Dans le cas d'un passage ventral (figure 1), un véhicule lourd chenillé 3 provoque l'apparition, aux bornes d'un capteur constitué par un solEnoIde ayant un grand nombre de spires en fil de cuivre, d'un signal ayant pour forme quelques alternances de sinusoSde, Selon la loi de LENZ, l'amplitude de ce signal est proportionnelle à la vitesse de la yariation du champ magnétique, donc à la vitesse de déplacement de la cible inter ceptée 3, soit : SV = k.VB. (1) où VB = vitesse du véhicule désigné comme cible. SV = amplitude du signal aux bornes du capteur en passage ventral. k = facteur dépendant des caractéristiques électriques du capteur et de la masse du véhicule 3, pour une distance cible-capteur donnée. D'autre part, la fréquence du signal est liée à la 2 VB. vitesse de la cible par FV = (2) L où FV = fréquence du signal issu du capteur en passage ventral. L = longueur du char 3. La longueur des véhicules lourds chenillés à détruire ou a endommager se situe généralement dans une plage de valeurs comprises entre 5 et 6 m, de sorte que la relation entre la fréquence du signal issu du capteur et la vitesse du véhicule formant cible est généralement la suivante, pour un passage ventral Fv 0,36 VB (m/s) (2'). La courbe 4 représentant la relation ci-dessus est représentée sur la figure 4. Naturellement, le coefficient de proportionnalité, qui 'dépend du type de cible a détruire, peut être de valeur quelconque sans que l'on sorte du cadre de la présente invention. Dans le cas d'un passage sous chenille (figure 2), les effets provoqués par la cible sont identiques aux effets précités', seule l'amplitude du signal électrique émis par le capteur est beaucoup plus grande, du fait que la distance ciblecapteur d2 correspond uniquement a la profondeur d'enfouissement de la mine. Dans le cas d'un passage en débordement (figure 3), l'expérience montre que par l'influence prépondérante du train de roulement 32, la fréquence du signal issu du capteur est approximativement le double de celle due à un passage ventral et que, par exemple, pour une distance de débordement de 40 cm (limite maximale au-delà de laquelle l'efficacité de la mine est considérablement réduite) l'amplitude du signal est 1,5 fois inferieure à celle obtenue dans le cas d'un passage ventral à une vitesse identique, d'où SD = k VB (3) 1,5 4 VB et FD = (4) L D = amplitude du signal aux bornes du capteur en passage débordement. FD = fréquence du signal en passage en débordement. Pour l'exemple précité (L2i5,5 m), on a ainsi FD(Iiz) = 0,72 VB (m/s) (4') Lafigure 5 représente, en fonction de la fréquence, pour l'exemple précité (L#5,5m), les amplitudes SV et SD des signaux issus du capteur respectivement pour un passage ventral et un passage en débordement (courbes 5 et 6 correspondant aux relations (5') et (6')),dans le cas particulier précité (Lu5,5m) et pour un coefficient k donné. La forme des courbes 5 et 6, ainsi que leurs positions relatives resteraient bien entendu les mêmes pour d'autres valeurs de k et de L. On déduit des relations (1) a (4) SV = kLFv (5) 2 SD = (6) 6 soit pour L ~ 5,5m et k ~ 0,35 V/s/m, valeurs correspondant à un exemple de capteur connu et à des caractéristiques de cibles (masse et distance moyenne cible-capteur, c'est-à-dire masse et hauteur de plancher du véhicule par rapport au sol) habituelles, les relations suivantes SV (volts) = 0,97 FV (Hz) (5') SD (volts) = 0,32 FD (Hz) (6') Dans un dispositif classique de commande d'allumeur de mine fonctionnant à partir d'un capteur électromagnétique traditionnel, on détermine d'abord les paramètres relatifs au véhicule à détruire (longueur L, masse t1, hauteur du plancher par rapport au sol) et au capteur utilisé, de manière à fixer, compte tenu du gain de l'amplificateur utilisé, la valeur du seuil à partir duquel le déclenchement de l'allumeur est autorisé. Cette valeur de seuil est déterminée à partir d'une vitesse limite de la cible au-delà de laquelle le déclenchement est autorisé. Si,à titre d'exemple, on considère le cas précité où la longueur, la masse, la hauteur par rapport au sol du véhicule à neutraliser, et les caractéristiques du capteur sont telles que k = 0,35 V/s/m et L = 5,5 m, c'est-à-dire au cas de la figure 5, et Si le seuil de déclenchement est choisi, en tenant compte des relations (1) et (2), c'est-à-dire d'un passage ventral de la cible, pour correspondre à une vitesse minimale de la cible, par exemple de 1 m/s (soit donc une fréquence FV - 0,36 Hz), le seuil de déclenchement S sera situé à une valeur d'environ 0,33 V (figure 5). Par suite, tout signal émis par le capteur qui présentera une amplitude supérieure à 0,33 V donnera lieu au déclenchement de l'allumeur.Ce sera le cas de tous les passages de cibles mobiles du type prescrit en position "ventrale" lorsque leur vitesse sera supérieure ou égale à environ 1 m/s soit F > 0,36 Hz (courbe 5 de la figure 5). Mais l'expérience montre que ce sera également le cas de tous les passages de cible en débordement à une distance inférieure ou équivalente à celle de la hauteur plancher-sol de la cible du type prescrit lorsque la vitesse de la cible sera supérieure ou égale à environ 1,5 m/s, soit pour F > 1 Hz (courbe 6 de la figure 5). Ainsi, il ressort de cet exemple qu'un dispositif de type classique est incapable d'empêcher une mise a feu intempestiye pour des passages de cible en débordement. La présente invention exploite la mise en évidence du fait que les courbes donnant l'amplitude du signal émis par le capteur en fonction de sa fréquence (déduite de la période des quelques oscillations émises pendant le passage de la cible) et correspondant respectivement au cas d'un passage ventral et d'un passage en débordement par rapport au capteur, ne sont pas confondues. Un exemple de dispositif permettant de ne pas prendre en compte les signaux émis par le capteur lors de passages en débordement, est représenté sur la figure 6. Ce dispositif de commande d'allumeur de mine associé à un capteur électromagnétique 10 de type classique comprend essentieilenent un amplificateur qui, par sa bande passante, impose un seuil de déclenchement croissant avec la fréquence du signal d'entrée. Compte tenu de la relation directe qui lie l'amplitude du signal issu du capteur avec la fréquence, il est prévu pour l'amplificateur une pente d'atténuation de 6dB par octave. Si l'on considère le schéma de la figure 6, on voit, associé au capteur électromagnétique 10, un amplificateur sélectif dont la sortie est reliée à un détecteur de 1 30 luimême prévu pour être relié à un allumeur de mine, non représenté. L'amplificateur sélectif représenté sur la figure 6 comprend un amplificateur opérationnel 20 muni d'une cellule R parallèle en contre-réaction. La cellule RC comprend une résistance 40 et un condensateur 50 montés en parallèle entre une entrée et la sortie de l'amplificateur 20 et présentant respectivement des valeurs R1 et C1 qui déterminent la fréquence de coupure haute F H de l'amplificateur, selon la relation 1 FH 2XR1C1 (7). Le capteur 10 est connecté entre deux résistan- ces 80 et 90 de valeur R3 et R4 respectivement e . nt les bornes non reliées au capteur 10 sont connectées respectivement aux entrées - et + de l'amplificateur 20. Une cellule RC composée d'un condensateur 70 de valeur C2 connecté entre la sortie de l'ensemble amplificateur 20 et cellule RC 40,50 et l'entrée du détecteur de seuil 30, et d'une résistance 60 de valeur R2 connectée entre l'entrée du détecteur de seuil 30 et l'extrémité du capteur 10 reliée à la résistance 90, permet de supprimer la composante continue en sortie de l'amplificateur 20. La cellule RC 60,70 assure une coupure vers les basses fréquences pour une fréquence de coupure F B donnée par la relation 1 F B = (8) 2 R2C2 Le gain Gy de l'amplificateur sélectif est donné, pour la bande de fréquences comprise entre FB et F H par la R1 relation GV = (9). R3 En dehors de la bande passante FB, FH, l'amplificateur présente une atténuation de 6dB par octave, notamment pour les fréquences supérieures a FH, (voir les courbes de gain réel 7 et théorique 8 de l'amplificateur sur la figure 7), l'atténuation du gain étant produite par la présence de la cellule RC 40, 50 et de la résistance d'entrée 80. Selon un mode de réalisation, correspondant à l'exemple illustré sr la figure 7, la fréquence FH, déterminée par R1 et C1, vaut 0,5. Hz tandis que la fréquence FB, déterminée par R2 et C2,et qui doit être la plus faible possible, est de l'ordre de 0,03 Hz. Le détecteur de seuil 30exploite le signal de sortie e l'amplificateur 20 et fournit une impulsion de déclenchement nuque fois que ce signal de sortie dépasse le seuil imposé par ce détecteur. Le gain de l'amplificateur 20 dans la bande passante FB,FH est imposé par le seuil du détecteur de seuil 30 et par l'amplitude 5 du signal minimal en sortie du capteur 10 devant donner lieu a un déclenchement (figure 5). Compte tenu de la caractéristique 7 du gain de l'amplificateur, le seuil de déclenchement réel du dispositif 20, 30 en fonction de la fréquence pour un signal émis par le capteur 10 est conforme à la courbe 9,tandis que la courbe 11 représente le seuil de déclenchement théorique. Les courbes 12 et 13 de la figure 7 représentent les valeurs de l'amplitude du signal émis par le capteur 13 respectivement pour un passage ventral de la cible et pour un passage en débordement de la cible, pour des distances dl et d3 équivalentes.On peut remarquer que les pentes es trois courbes 9, 12, 13 sont identiques, de sorte que, pour des fréquence supérieures à FH correspondant à la vitesse limite de déclenchement précitée, la courbe 12 qui représente un signal engendré par un passage dit "ventral" se situe toujours au-dessus du seuil de déclenchement 9 tandis que la courbe 13 qui représente le signal engendré par un passage dit en "déborde- ment" se situe toujours en dessous de ce nême seuil. Ainsi, les déclenchements inefficaces de l'allumeur pour des passages en débordement sont supprimés. I1 est à noter que, pour une mine donnée, la profondeur d'enfouissement reste la même, quel que soit le type de passage de la cible. Par suite, la profondeur d'enfouissement intervient à peu près à parts égales dans la détermination des distances dl et d3 (figures 1 et 3) et les facteurs intervenant réellement pour la détermination de la distance capteur-cible restent la hauteur du plancher du char ou ltécartement latéral de la cible par rapport à la mine. Par ailleurs, il est bien évident que les valeurs du gain et des fréquences de coupure de l'amplificateur peuvent être variées selon les applications envisagées. Bien entendu, diverses modifications et/ou adjonctions peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'allumeurs de mines, notamment pour mines anti-chars, du type comprenant un capteur électromagnétique sensible au passage d'une masse métallique dans son voisinage,et capable d'engendrer un signal électrique alternatif de détection pendant la durée du passage d'une telle masse métallique, un amplificateur auquel est applique le signal engendré par le capteur, et un détecteur de seuil, pour ne délivrer un signal de sortie que lorsque le signal fourni par le capteur dépasse un seuil de déclenchement prédéterminé, caractérisé en ce que, pour une bande de fréquences prédéterminée, le seuil de déclenchement du dispositif varie selon une fonction prédéterminée avec la fréquence du signal délivré par le capteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil de déclenchement du dispositif dans ladite bande de fréquences prédéterminée, augmente avec la fréquence du signal délivré par le capteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé'en ce que le seuil de déclenchement du dispositif varie en fonction de la fréquence selon une pente de 6dB par octave. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que l'amplificateur, à bande passante limitée, est du type sélectif et présente, dans ladite bande de fréquences prédéterminée, un gain qui varie en fonction de la fréquence du signal d'entrée, tandis que le détecteur de seuil présente un seuil de déclenchement qui reste constant. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gain de l'amplificateur présente, dans ladite bande de fréquences predéterminée, une atténuation de 6dB par octave. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fréquence inférieure de ladite bande de fréquences prédéterminée est comprise entre environ 0,3 et 0,8 Hz. 7. Dispositif selon ltune quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la fréquence inférieure de la bande passante limitée de l'amplificateur est inférieure à environ 0,04 Hz.