Brevet FR2653230A1 — publié le 19910419

Procédé et dispositif de contrôle d'un écran électromagnétique quasi-fermé par injection de courant. L invention concerne un procédé de contrôle d'un écran électromagnétique quasi-fermé comportant l'injection de courant, à l'intérieur ou à l'extérieur de l'écran, et la mesure par au moins un ensemble de réception disposé de l'autre côté de l'écran de la densité surfacique de courant transmise à travers l'écran, ainsi qu un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les écrans électromagnétiques quasi-fermés tel que les armoires faradisées et les cages de Faraday, sont largement utilisés pour limiter l'émission électromagnétique indésirable de certains équipements, ou encore pour protéger des appareils vis à vis de perturbations électromagnétiques d'origine externe. Cependant, cette protection n'est assurée correctement que si les contacts mobiles destinés à assurer l'étanchéité électromagnétique au niveau des ouvertures, telles que les portes et les fenêtres, sont en bon état. Le vieillissement inévitable de ces contacts rend nécessaire une vérification périodique des performances d'un écran électromagnétique. Il est connu, (premier procédé) de déterminer l'efficacité d'un écran électromagnétique quasifermé en mesurant à l'extérieur de celui-ci, à l'aide d'un dispositif sélectif de mesure, le champ électromagnétique produit par un générateur de courant alternatif de fréquence prédéterminée dont la sortie est reliée à une antenne, l'antenne et le générateur étant disposés à l'intérieur de l'écran. Un dispositif similaire dans lequel le dispositif sélectif de mesure est à l'intérieur de l'écran, et le générateur et l'antenne à l'extérieur de l'écran, est également connu (deuxième procédé). L'invention a pour but un procédé et un dispositif de contrôle continu permettant de détecter tout fonctionnement défectueux de l'écran électromagnétique. L'utilisation en continu du premier ou du second procédé connu n'est pas souhaitable car elle implique d'une part un champ considérable près de l'antenne d'émission, et d'autre part un rayonnement électromagnétique important vers l'extérieur, en cas de défaut de l'écran pour le premier procédé, et dans tous les cas pour le second procédé. Ceci est à écarter pour des raisons de pollution électromagnétique et, pour certaines applications, notamment pour les applications militaires, pour des raisons de sécurité. Le rayonnement électromagnétique produit par le dispositif selon l'invention doit donc être indétectable par tout équipement situé hors de l'écran autre que l'ensemble de réception du dispositif de contrôle. De plus il est préférable que ce rayonnement soit le plus faible possible de manière à ne pas perturber les appareils à protéger, disposés à l'intérieur de l'écran. Selon un autre procédé connu (troisième procédé), ce but est atteint par l'émission, par un ensemble d'émission disposé à l'intérieur de l'écran, de signaux électromagnétiques de faible puissance, à variation aléatoire de fréquence, ces signaux étant transmis à travers l'écran à chaque ensemble de réception par une première voie de transmission, de type électromagnétique, une seconde voie de transmission séparée, insensible à la présence de l'écran électromagnétique et ne produisant pas de perturbations électromagnétiques, reliant les ensembles d'émission et de réception, de manière à permettre une détection synchrone des signaux transmis par voie électromagnétique à travers l'écran. L'utilisation de ce troisième procédé permet bien d'éviter les inconvénients des deux premiers procédés, car la technique de détection synchrone permet d'utiliser une bande passante très faible dans les ensembles de réception, mais il présente l'inconvénient de nécessiter que des antennes soient installées à l'intérieur et à l'extérieur de l'écran, ce qui occupe un espace important à l'intérieur comme à l'extérieur de l'écran à surveiller, et coûte donc très cher. Selon l'invention, le but de contrôler le bon fonctionnement d'un écran électromagnétique est atteint par l'injection dans l'écran, par un ou plusieurs ensembles d'injection de courant disposés soit tous à l'intérieur de l'écran soit tous à l'extérieur de l'écran, de courants de faible intensité à variation aléatoire ou pseudo-aléatoire de fréquence, et par la mesure de la densité surfacique de courant apparaissant de l'autre côté de la paroi de l'écran par au moins un ensemble de réception utilisant une technique de détection synchrone, les informations concernant la fréquence et la phase des courants injectés étant transmises à travers l'écran depuis les ensembles d'injection de courant jusqu'aux ensembles de réception par une voie de transmission séparée, insensible à la présence de l'écran électromagnétique et ne produisant pas elle-même de perturbations électromagnétiques, de manière à fournir aux ensembles de réception le signal de référence nécessaire à la détection synchrone. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comportant au moins un ensemble d'injection de courant disposé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'écran et au moins un ensemble de réception disposé de l'autre côté de la paroi de l'écran, un ensemble de réception étant destiné à réaliser une mesure sélective de la densité surfacique de courant sur la paroi de l'écran du côté opposé à celui où se trouvent le ou les ensembles d'injection de courant, est caractérisé en ce qu'un ensemble d'injection de courant comporte un générateur de signaux à variation aléatoire ou pseudo-aléatoire de fréquence, de faible puissance, dont les signaux de sortie sont transmis à chaque ensemble de réception par une première voie de transmission, passant par un ou plusieurs injecteurs de courant de l'ensemble d'injection de courant, puis traversant l'écran jusqu a un ou plusieurs capteurs de courant surfacique de l'ensemble de réception, connectés soit directement soit via un sommateur à l'entrée de mesure d'un récepteur à détection synchrone , et par une seconde voie de transmission, insensible à la présence de l'écran électromagnétique et ne produisant pas elle-même de perturbation électromagnétique, reliant les ensembles d'injection de courant et de réception de manière à fournir un signal de référence permettant une détection synchrone des courants transmis à travers l'écran. Chaque injecteur de courant ne peut produire de courant d'amplitude et d'homogénéité suffisante pour contrôler le bon fonctionnement de l'écran, que dans une région limitée de l'écran, localisée autour de l'injecteur de courant, l'étendue de cette région dépendant de la structure de l'injecteur de courant. C'est pour cette raison qu'il est utile de prévoir plusieurs injecteurs de courant, de façon à ce que l'ensemble de l'écran soit parcouru par des courants appropriés à sa caractérisation. De la même façon, les capteurs de courants doivent être disposés en nombre suffisant et à des emplacements appropriés à la mesure des courants surfaciques qui résultent des imperfections de l'écran. Selon un mode de réalisation de l'invention, la seconde voie de transmission est une voie de transmission optique traversant l'écran, par exemple comportant une fibre optique. Selon un développement de l'invention, un ensemble d'émission comporte une pluralité de sorties respectivement reliées par une fibre optique associée à un ensemble de réception correspondant. Lorsqu'un ensemble de réception ne comporte qu'un seul capteur de courant surfacique celui-ci peut être connecté directement à l'entrée signal du récepteur à détection synchrone. Lorsqu'un ensemble de réception comporte plusieurs capteurs de courant surfacique ceux-ci sont connectés aux entrées d'un sommateur, dont la sortie est connectée à l'entrée signal du récepteur à détection synchrone , le signal disponible à cette sortie étant représentatif de la somme des signaux appliqués à chacune des entrées du sommateur. La fréquence des courants injectés par un dispositif d'injection peut varier dans une plage de fréquences incluse dans l'intervalle compris entre 10 kHz et 100 MHz. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté sur la figure unique, représentant schématiquement un dispositif de contrôle selon l'invention. A l'intérieur d'un écran électromagnétique quasi-fermé (10) à contrôler, est disposé un ensemble d'injection de courant (20), Ce dispositif comporte un générateur (22) de signaux électriques à variation aléatoire de fréquence, la fréquence instantanée variant dans une plage de fréquence contenue dans la bande de fréquence 10 kHz-100 MHz. La sortie du générateur est connectée à plusieurs injecteurs de courant (24), ainsi qu'à un dispositif de conversion électro-optique (26) fournissant en sortie, sur une ou plusieurs voies, des signaux optiques représentatifs des signaux électriques qui lui sont appliqués. Chaque sortie du dispositif de conversion (26) est connectée à une fibre optique (28) traversant l'écran (10) et reliée à un ensemble de réception (30) associé. Il est évident que l'ensemble d'injection de courant est représenté à une échelle très agrandie sur la figure, celui-ci ne remplissant en fait qu'une petite partie du volume interne à l'écran qui contient les divers appareils (non représentés) à protéger vis à vis de perturbations électromagnétiques externes. Chaque ensemble de réception (30) comporte au moins un capteur de courant surfacique (32), un récepteur à détection synchrone (36), et un dispositif (34) de réception de signaux optiques, connecté à la fibre optique associée (28) et convertissant les signaux optiques qu'il reçoit en signaux électriques. Lorsqu'un ensemble de réception ne comporte qu'un seul capteur de courant surfacique (32), celui-ci est connecté à une entrée signal du récepteur à détection synchrone (36) dont l'entrée de référence de phase est connectée à la sortie du dispositif (34) de réception de signaux optiques. Lorsqu'un ensemble de réception comporte plusieurs capteurs de courant surfacique (32), ceux-ci sont connectés aux entrées d'un sommateur (38), dont la sortie est connectée à l'entrée signal du récepteur à détection synchrone (36). On a représenté sur la figure un seul ensemble d'injection de courant (20) et deux ensembles de réception (30). Un dispositif de contrôle selon l'invention doit comporter au moins un de chacun de ces ensembles, mais on peut également prévoir un plus grand nombre d'ensembles d'injection de courant ou de réception identiques, chaque ensemble de réception étant connecté à l'un quelconque des ensembles d'injection de courant disposés à l'intérieur de l'écran par une fibre optique associée (28), les injecteurs de courant (24) et les capteurs de courant (32) devant être disposés à des emplacements appropriés autour de l'écran afin de pouvoir localiser toutes les imperfections de cet écran. On a choisi de représenter sur la figure l'ensemble d'injection à l'intérieur de l'écran à contrôler, et l'ensemble de réception à l'extérieur de l'écran. Selon l'invention, il est également possible de disposer l'ensemble d'injection de courant à l'extérieur de l'écran, et l'ensemble de réception à l'intérieur de l'écran. Selon un mode de réalisation, un injecteur de courant (24) peut être réalisé de la même façon qu'un capteur de courant surfacique (32), du fait de la propriété de réciprocité de ce type d'instrument. De tels capteurs de courant surfaciques existent en de nombreux types bien connus des spécialistes. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation d'un injecteur de courant, et tout dispositif capable d'induire des courants dans l'écran à tester peut constituer un injecteur de courant approprié. Le dispositif de contrôle décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Le générateur (22) et les injecteurs de courant (24) produisent en permanence dans l'écran des courants de faible intensité à variation de fréquence aléatoire. Ces signaux sont assimilables à un bruit et produisent sur la partie opposée de l'écran des courants surfaciques d'une amplitude suffisamment faible pour ne pas rayonner de champs électromagnétiques d'amplitude supérieure à celle du bruit électromagnétique ambiant. Ces champs électromagnétiques sont donc indétectables de l'extérieur de l'écran, sauf par un ensemble de réception (30). Les courants injectés dans l'écran sont suffisamment faibles pour que les champs qu'ils produisent ne risquent pas de perturber les appareils à protéger disposés à l'intérieur de l'écran. Il est utile d'utiliser un récepteur à détection synchrone (36), car ces appareils permettent de mesurer des signaux extrêmement faible, tandis que tout autre dispositif de détection, ne disposant pas des informations transmises par les fibres optiques (28), ne peut distinguer ces signaux des signaux de bruits produits soit par d'autres sources, soit par des phénomènes naturels. L'utilisation de la technique de détection synchrone permet également de très fortement réduire le risque de mesure incorrecte qui pourrait sinon résulter de la présence à proximité de l'écran d'une source puissante de perturbation électromagnétiques. Selon d'autres modes de réalisation (non représentés), il est possible de disposer un injecteur de courant et un capteur de courant surfacique de part et d'autre de l'écran d'un câble avec écran, puisque ce type d'écran constitue un cas particulier d'écran quasi-fermé. Les injecteurs de courant et capteurs de courant doivent alors prendre des formes et dimensions compatibles avec celles de l'écran de câble. En particulier, il est possible de contrôler un écran de câble lorsque celui-ci est connecté à un autre écran quasi-fermé (tel que l'enveloppe métallique d'un tiroir électronique ou d'une cage de Faraday), puisque cette connexion réunit les deux écrans en un écran unique. Il est ainsi possible de contrôler de manière efficace, en permanence, la qualité de l'écran, sans que les courants injectés dans l'écran ne risquent de perturber, directement ou indirectement, les appareils à protéger disposés à l'intérieur de l'écran, et sans que ces courants ne soient détectables de l'extérieur par d'autres moyens que les ensembles de réception du dispositif de contrôle. Les signaux de sortie des récepteurs à détection synchrone (36), qui sont représentatifs de la qualité du blindage, peuvent être utilisés de toute manière appropriée pour fournir une indication, par exemple visuelle ou auditive, lorsquune intervention de maintenance est nécessaire sur l'écran à contrôler. Ces signaux peuvent être retransmis à un dispositif de traitement disposé à l'intérieur de l'écran au moyen de liaisons par fibres optiques (non représentées). L'invention n'est pas limitée à une seconde voie de transmission utilisant une transmission par fibre optique comme décrit ci-dessus. Tout moyen permettant de transmettre des signaux de l'intérieur d'un écran électromagnétique vers l'extérieur ou inversement sans être influencé par cet écran et sans émettre de perturbations électromagnétiques peut être utilisé. A titre d'exemple, on peut citer la transmission par infrarouge, par un faisceau optique, par ultrasons, par rayons X, ou même par un câble électrique très soigneusement écranté traversant l'écran. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un écran électromagnétique quasi-fermé comportant l'injection dans l'écran, par un ou plusieurs ensembles d'injection de courant disposés soit tous à l'intérieur de l'écran soit tous à l'extérieur de l'écran, et la mesure de la densité surfacique de courant apparaissant de l'autre côté de la paroi de l'écran par au moins un ensemble de réception, caractérisé premièrement en ce qu'il consiste à injecter dans l'écran par l'ensemble d'injection des courants de faible intensité et à variation aléatoire ou pseudoaléatoire de fréquence, deuxièmement en ce qu'il emploie une technique de détection synchrone dans chaque ensemble de réception, troisièmement en ce qu'il consiste à transmettre les informations concernant la fréquence et la phase des courants injectés, à travers l'écran depuis les ensembles d'injection de courant jusqu'aux ensembles de réception par une voie de transmission séparée, insensible à la présence de l'écran électromagnétique et ne produisant pas elle-même de perturbations électromagnétiques, de manière à fournir aux ensembles de réception le signal de référence nécessaire à la détection synchrone 2.Dispositif de contrôle d'un écran électromagnétique quasifermé pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant au moins un ensemble d'injection de courant disposé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'écran et au moins un ensemble de réception disposé de l'autre côté de la paroi de l'écran, un ensemble de réception étant destiné à réaliser une mesure sélective de la densité surfacique de courant sur la paroi de l'écran du côté opposé à celui où se trouvent le ou les ensembles d'injection de courant, dispositif caractérisé en ce qu'un ensemble d'injection de courant comporte un générateur de signaux à variation aléatoire ou pseudo-aléatoire de fréquence, de faible puissance, dont les signaux de sortie sont transmis à chaque ensemble de réception par une première voie de transmission, passant par un ou plusieurs injecteurs de courant de l'ensemble d'injection de courant, puis traversant l'écran jusqu'à un ou plusieurs capteurs de courant surfacique de l'ensemble de réception connectés soit directement soit via un sommateur à l'entrée de mesure d'un récepteur à détection synchrone , et par une seconde voie de transmission, insensible à la présence de l'écran électromagnétique et ne produisant pas elle-même de perturbation électromagnétique, reliant les ensembles d'injection de courant et de réception de manière à fournir un signal de référence permettant une détection synchrone des courants transmis à travers l'écran. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde voie de transmission est une voie de transmission optique traversant l'écran. 4. Dispositif selon la revendication 3, caratérisé en ce que la voie de transmission optique comporte une fibre optique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu un ensemble d'émission comporte une pluralité de sorties respectivement reliées par une fibre optique associée à un ensemble de réception correspondant. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu un ensemble de réception ne comporte qu un seul capteur de courant surfacique, celui-ci étant connecté à l'entrée signal du récepteur à détection synchrone. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'un ensemble de réception comporte plusieurs capteurs de courant surfacique, ceux-ci étant connectés aux entrées d'un sommateur, dont la sortie est connectée à l'entrée signal du récepteur à détection synchrone, le signal disponible à cette sortie étant représentatif de la somme des signaux appliqués à chacune des entrées du sommateur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la fréquence des courants injectés dans l'écran est comprise entre 10 kHz et 100 MHz.