Brevet FR2692035A1 — publié le 19931210

La présente invention concerne un dispositif détecteur de proximité pour engin volant, sensible au rayonnement infrarouge émis par une cible et destiné à commander l'ex- plosion de l'engin lorsque celui-ci arrive à proximité de la cible. Le dispositif détecteur de proximité selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un objectif placé à l'avant de l'engin, deux détecteurs infrarouge circulaires de rayons différents centrés sur l'axe optique de l'objectif et disposés dans son plan focal, et un cir- cuit électronique relié aux sorties des détecteurs et dé- livrant un signal de proximité lorsque l'intervalle de temps sépararant deux impulsions émises respectivement par les deux détecteurs est inférieur à un seuil déterminé. Chacun des détecteurs circulaires reçoit le rayonnement émanant d'une portion de champ de forme généralement coni- que Le passage, dans cette portion de champ, d'un objet émettant un rayonnement correspondant à la bande spectrale du détecteur provoque l'émission d'une impulsion Il est clair qu'un faible décalage temporel entre les impulsions émises par les deux détecteurs signifie que l'objet est a proximité de l'engin, pour autant que les champs des détecteurs aient des angles d'ouverture convenables. De par-la symétrie de révolution des détecteurs, le dispositif selon l'invention convient particulièrement dans le cas des engins tournant autour de leur axe, tels que des obus, lequel axe est confondu avec l'axe optique. Dans le cas d'un engin en autorotation, on peut en outre, de façon avantageuse, utiliser la zone centrale délimitée par le détecteur de plus faible rayon et y pla- cer un dispositif détecteur d'écartométrie servant au guidage de l'engin dont la bande spectrale correspond également à la bande de transmission de l'objectif Le dispositif détecteur d'écartométrie sera conçu de telle manière que le mouvement de rotation de l'engin autour de son axe soit utilisé en tant que mouvement de balayage du champ. P L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés. Dans les dessins, la figure 1 est une vue schématique de la tête d'un obus; la figure 2 est une vue à plus grande échelle des détecteurs infrarouge; la figure 3 est le schéma du circuit relié aux dé- tecteurs de proximité. La figure 1 montre la tête d'un obus dont l'axe d'auto- rotation A-A' est représenté en trait mixte A l'avant de latête est placé un objectif 1 dont l'axe optique est con- fondu avec l'axe de rotation A-A'. Dans le plan focal de l'objectif 1 est disposé un ensemble de détecteurs infrarouge 2 décrit plus en détail ci-après Les détecteurs d'écartométrie, dont il sera ques- tion ci-après, sont refroidis par un dispositif refroidis- seur 3 utilisant de l'azote liquide contenu dans une bou- teille 4. Les blocs 5, 6 désignent des bottiers pré-amplifica- teurs reliés aux détecteurs, le bloc 7 désigne un bottier contenant différents circuits de traitement élaborant les informations souhaitées à partir des signaux de sortie des détecteurs pré-amplifiés en 5, 6 et le repère 8 désigne une pile pour l'alimentation électrique des différents composants. La figure 2 montre à plus grande échelle l'ensemble de détecteurs, qui comprend, d'une part, des détecteurs de proximité 10, 11 et d'autre part, des détecteurs d'écar- tométrie 12, 12 ' servant au guidage de l'obus vers sa cible. Les détecteurs de proximité sont deux détecteurs in- frarouge 10, Il circulaires concentriques, centrés sur l'axe optique A- A' et qui sont séparés par une distance d faible par rapport aux rayons des détecteurs. Les détecteurs 10, 11 reçoivent les rayonnements émis dans des champs en forme de volume conique De façon appropriée, l'angle au sommet moyen du cône de chemps pour le détecteur intérieur 10 est d'environ 350, et d'en- viron 40 pour le détecteur extérieur 11. Les détecteurs 10, 11 sont de-façon appropriée sensi- bles dans une bande spectrale 2,6 à 3 pm correspondant à l'émission thermique des gaz de réacteurs On peut utiliser pour cela des détecteurs en Pb S. Le circuit permettant de produire un signal de proxi- mité à partir des signaux émis par les détecteurs 10, 11 sera décrit plus loin en référence à la figure 3. Dans la zone centrale située à l'intérieur du détecteur 10, sont prévus deux détecteurs d'écartométrie filiformes 12, 12 ', symétriques par rapport à l'axe de rotation A-A' de l'engin, et comportant, chacun une section de spirale d'Archimede 12 a> 12,a, dont le pâle est situé sur l'axe de rotation A-A', et qui est prolongée, depuis ce pâle, par une demi-droite 12 b, 12,b Il est clair que ces deux détecteurs pourraient être remplacés par au moins un détecteur formé de deux sections de courbes d'équationsp = f( &) et p = f'(e), respectivement, f(G) et f'(e) étant des fonc- tions monotones, ou plus généralement, par un détecteur conformé pour être coupé au moins deux fois par des cercles centrés sur l'axe de rotation de l'engin. Du fait du mouvement d'autorotation de l'obus, tout se passe comme si l'image de la cible dans le plan focal tournait autour de l'axe optique A-A' à la vitesse d'auto- rotation W en décrivant un cercle C A chaque fois que l'image de la cible tombe sur l'une des sections de détec- teur d'écartométrie, un signal est émis L'intervalle de temps séparant l'émission de deux signaux successifs est fonction du rayon du cercle C, donc de l'écart a entre l'axe optique A-A' et la direction de la droite reliant l'obus à la cible On peut ainsi déterminer l'écart a ou sa dérivée en fonction du temps da/dt, à l'aide de circuits appropriés qui ne font pas l'objet de la présente demande et qui doi- vent être adaptés aux courbes choisies pour les détecteurs. Les détecteurs d'écartométrie 12, 12, ont de préférence une bande spectrale de 3-5 um, ce qui coïncide avec une fenêtre atmosphérique On utilise de préférence des détec- teurs en In Sb. 4. Compte tenu des bandes spectrales des détecteurs de proximité, d'une part, et des détecteurs d'écartométrie, d'autre part, l'objectif 1 doit avoir une bande de trans- mission s'étendant de 2,6 à 5 pm Ceci ne présente pas de difficultés particulières On utilise comme matériau pour l'objectif 1 du silicium combiné avec du germanium. La figure 3 représente le circuit de génération de l'impulsion de proximité Le principe consiste à mesurer l'écart temporel entre les impulsions fournies par les deux détecteurs 10, 11 et à le comparer à un seuil donné, une impulsion étant produite si l'écart est inférieur au seuil. Pour cela, les signaux de sortie pré-amplifiés A et B des détecteurs 10, 11, après passage dans des ampli- ficateurs 14, 15, sont appliqués à une bascule 16 dont la sortie Q autorise une porte ET 17 reliée d'autre part à un oscillateur 18 La sortie de la porte 17 est appliquée à un compteur 19 dont le contenu, représentant l'écart entre les impulsions, est comparé dans un comparateur 20 à un seuil S déterminé Une impulsion de proximité IP est émise par le comparateur 20 si l'écart entre les impulsions est inférieur au seuil De façon connue, cette impulsion de proximité commande l'explosion de l'obus par l'intermé- diaire d'un détonateur. Revendications 1. Dispositif détecteur de proximité pour engin volant dirigé sur une cible, sensible au rayonnement infrarouge émis par la cible, caractérisé par le fait qu'il comprend un objectif placé à l'avant de l'engin, deux détecteurs infrarouge circulaires de rayons différents centrés sur l'axe optique de l'objectif et disposés dans son plan fo- cal, et un circuit électronique relié aux sorties des dé- tecteurs et délivrant un signal de proximité lorsque l'in- tervalle de temps séparant deux impulsions émises respec- tivement par les deux détecteurs est inférieur à un seuil déterminé. 2. Ensemble détecteur pour engin volant en autoro- tation, caractérisé par le fait qu'il comprend un disposi- tif détecteur de proximité selon la revendication 1 et un dispositif détecteur d'écartométrie comportant au moins un détecteur infrarouge placé dans la zone centrale délimitée par le détecteur de proximité de plus faible rayon, et conformé pour être coupé au moins deux fois par des cercles centrés sur l'axe de rotation de l'engin.