Brevet FR2700615A1 — publié le 19940722

L'invention concerne un procédé pour la détermination de l'origine dans le temps d'un signal d'impulsion présentant un flanc avant montant, à croissance non discontinue, dans le signal de réception d'une installation de repérage, notamment une installation à sondeur acoustique, ainsi qu'un circuit pour la mise en oeuvre de ce procédé, comportant un premier et un second amplificateur opérationnel ainsi qu'une source de tension de valeur de seuil dont la sortie est raccordée à une entrée inverseuse du second amplificateur opérationnel. Dans le domaine technique du repérage, des impulsions haute-fréquence ou des impulsions d'ultrasons rayonnées par une source de signaux, sont captées par plusieurs récepteurs disposés en étant espacés physiquement les uns des autres, et à partir des durées de propagation de l'impulsion jusqu'aux récepteurs individuels, on détermine l'éloignement de la source de signaux, et le lieu ou la direction dans lesquels elle se trouve. L'impulsion reçue présente dans la plupart des cas, par rapport à l'impulsion d'émission, un flanc avant aplati ou lissé, et pour cette raison il n'est pas possible, jusqu'à présent, de définir sans équivoque, à quel instant au cours du flanc avant, l'impulsion peut être admise comme étant reçue. Si l'on compare uniquement l'amplitude de l'impulsion à une valeur de seuil définie à l'avance, des décalages dans le temps de l'instant de réception peuvent se produire, en raison d'une atténuation différente des impulsions de repérage et donc en raison de leur amplitude variable Cela est également le cas, lorsque l'impulsion est convertie en une impulsion rectangulaire par un convertisseur d'impulsions, parce qu'au cours de cette conversion, c'est également un seuil d'amplitude qui est est déterminant pour le déclenchement de l'impulsion rectangulaire. Pour réaliser un repérage fiable de la source de signaux à l'aide de plusieurs récepteurs, il est important de détecter et d'exploiter toujours le même instant de la courbe du signal de l'impulsion reçue, en guise d'origine dans le temps du signal, indépendamment de l'amplitude des impulsions arrivant aux récepteurs individuels. Le but de l'invention consiste à permettre, à l'aide de moyens simples, de définir de manière reproductible l'instant de réception d'une impulsion présentant, le cas échéant, un flanc avant à croissance de faible pen te, en vue de pouvoir ainsi mesurer de manière précise, le début de l'impulsion et ainsi la durée de propagation de l'impulsion, mais également la durée de l'impulsion. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé du type de celui mentionné en introduction et caractérisé par les étapes suivantes: a) le signal de réception et un signal correspondant à la dérivée par rapport au temps du signal de réception, sont comparés l'un à l'autre quant à leur amplitude, et de cette comparaison est engendré un premier signal de sortie, dès que le signal de réception dépasse le signal dérivé; b) le signal de réception et un signal de valeur de seuil donné préalablement sont comparés l'un à l'autre quant à leur amplitude, et de cette comparaison est engendré un second signal de sortie, dès que le signal de réception dépasse le signal de valeur de seuil; c) l'instant d'origine du signal de réception est déterminé par la première apparition simultanée des deux signaux de sortie. Par ailleurs, la mise en oeuvre de ce procédé est effectuée conformément à l'invention, grâce à un circuit du type de celui mentionné en introduction, et caractérisé par a) le raccordement des deux amplificateurs opérationnels chacun avec son entrée de l'autre polarité (+), à la ligne conduisant le signal d'entrée; b) un circuit différentiateur qui, côté entrée, est raccordé à la ligne conduisant le signal d'entrée, et côté sortie, à l'entrée (-) de polarité opposée du premier amplificateur opérationnel; ainsi que par c) une porte de circuit logique "ET" raccordé par ses deux entrées aux sorties des deux amplificateurs opérationnels, et dont le signal de sortie indique avec son flanc montant, l'instant d'origine du signal de réception. Toutefois, ce procédé ne peut pas uniquement être mis en oeuvre par le circuit cité, composé de composants analogiques, mais également de manière numérique, au moyen d'un microprocesseur, délivrant à sa sortie un signal de commande ou d'indication approprié Une définition précise de l'origine dans le temps de l'impulsion, n'est pas uniquement d'une grande importance dans le cas décrit d'une réception à l'aide de plusieurs antennes ou hydrophones, mais en particulier également dans le cas de parcours de propagation très courts, aussi bien dans le cas du repérage passif que dans le cas du repérage actif. L'invention va être explicitée dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig 1 un circuit conforme à l'invention, et Fig 2 les courbes de tension associées. Le signal d'impulsion S reçu est par exemple un signal haute-fréquence, ou dans le cas d'une installation de repérage par ultrasons, à savoir un sondeur acoustique, un signal de réception d'une fréquence entre 10 et 100 k Hz Ce signal parvient à un redresseur à courbe enveloppe GI à intégration, et forme, à sa sortie E, une tension continue Ul dont l'allure est visible sur la figure 2 Elle présente un flanc avant à croissance relativement lente, et décroît également de manière lente à la fin de l'impulsion Tout d'abord, il est incertain à quel instant, pendant le flanc montant, l'impulsion peut être admise comme étant reçue Il serait possible de la comparer à une valeur de seuil fixe B Cela conduirait toutefois à des imprécisions, lorsque l'amplitude de l'impulsion est modifiée, par exemple en raison d'un éloignement de la cible, qui augmente ou qui varie La pente et l'allure de la courbe du flanc montant ont, dans un tel cas, également une influence sur le début d'impulsion alors déterminé. Aussi, l'invention utilise-t-elle une autre voie, en transmettant le signal de courbe enveloppe d'entrée Ul appliqué à la ligne E, à un organe différentiateur DI, qui délivre à sa sortie, une tension U 2 = d Ul/dt Les tensions Ul et U 2 sont comparées l'une à l'autre dans un premier amplificateur opérationnel VI, et cet amplificateur opérationnel délivre à sa sortie, une tension U 3, dès qu'à l'instant t 2, le signal de réception Ul dépasse le signal U 2 correspondant à sa dérivée par rapport au temps Ce critère Ul > U 2 ne tient toutefois pas compte du fait que des imprécisions peuvent apparaître, notamment dans le cas d'interférences parasites et d'un faible signal de réception. De ce fait, on effectue en supplément, dans un second amplificateur opérationnel V 2, une seconde comparaison de signaux, entre le signal de réception Ul et une tension de référence B prélevée sur une source de signaux de valeur de seuil SW Comme le laisse entrevoir la figure 2, le signal de réception Ul dépasse la valeur de seuil B, à l'instant tl A cet instant, le second amplificateur opérationnel V 2 délivre un signal de sortie U 4 Celui-ci est combiné au signal de sortie U 3 du premier amplificateur opérationnel Vl, dans une porte de circuit logique "ET" GA, dont le signal de sortie U 5 parvient, en aval, à un organe de mémorisation ou d'entretien FF, sous la forme d'une bascule bistable, qui délivre à sa sortie A, un signal d'état U 6 démarrant à l'instant t 2 et définissant ainsi le début de l'impulsion Le circuit d'entretien FF peut être ramené dans son état initial par un signal de remise à zéro RS. Dans le cas du circuit selon la figure 1, chacune des entrées non inverseuses des deux amplificateurs Vl et V 2, ainsi que l'élément différentiateur DI sont raccordés à la ligne E conduisant le signal d'entrée, tandis que la sortie de l'élément différentiateur est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur Vl L'entrée inverseuse de l'amplificateur V 2 est reliée à la source de signaux de valeur de seuil Sw, de préférence réglable La porte de circuit logique "ET" GA se trouve avec ses deux entrées, aux sorties des deux amplificateurs, et commande, par son signal de sortie, le circuit d'entretien FF. Comme le circuit est essentiellement réalisé à partir de composants pour la différentiation du signal d'entrée, la comparaison de signaux et la combinaison de signaux, l'invention peut, sans problème, également être réalisée par un microprocesseur effectuant ces fonctions En outre, l'invention n'est pas uniquement adaptée à la définition du début du signal dans le cas de signaux d'écho, mais également dans le cas d'autres signaux quelconques en forme d'impulsion, présentant un flanc avant montant non vertical Si dans une installation de repérage comportant plusieurs récepteurs, chacun de ces récepteurs est équipé d'un circuit conforme à l'invention, alors tous les récepteurs détermineront le même instant du signal d'impulsion, en tant que début de signal, même lorsque les signaux d'impulsion arrivent aux récepteurs individuels, avec une amplitude différente. REVENDICAT IONS 1 Procédé pour la détermination de l'origine dans le temps d'un signal d'impulsion présentant un flanc avant montant, à croissance non discontinue, dans le signal de réception d'une installation de repérage, notamment une installation à sondeur acoustique, caractérisé par les étapes suivantes: a) le signal de réception (Ul) et un signal (U 2) correspondant à la dérivée par rapport au temps (d Ul/dt) du signal de réception, sont comparés l'un à l'autre quant à leur amplitude, et de cette comparaison est engendré un premier signal de sortie (u 3), dès que le signal de réceptp-n (Ul) dépasse le signal dérivé (U 2); b) le signal de réception (Ul) et un signal de valeur de seuil (B) donné préalablement sont comparés l'un à l'autre quant à leur amplitude, et de cette comparaison est engendré un second signal de sortie (u 4), dès que le signal de réception (Ul) dépasse le signal de valeur de seuil (B); c) l'instant d'origine (t 2) du signal de réception est déterminé par la première apparition simultanée des deux signaux de sortie (U 3, U 4). 2 Circuit pour la détermination de l'oriaine dans le temps d'un signal d'impulsion présentant un flanc avant montant à croissance non discontinue dans le signal de réception d'une installation de repérage, notamment une installation à sondeur acoustique, comportant un prem:,-er et un second amplificateur opérationnel (Vl, V 2) ainsi qu'une source de tension de valeur de seuil (Sw), dont la sortie (B) est raccordée à une entrée (-) du second amplificateur opérationnel (v 2), caractérisé par a) le raccordement des deux amplificateurs opérationnels (VI, V 2) chacun avec son entrée de l'autre polarité (+), à la ligne (E) conduisant le signal d'entrée (Ul); b) un circuit différentiateur (DI) qui, côté entrée, est raccordé à la ligne (E) conduisant le signal d'entrée, et côté sortie, à l'entrée (-) de polarité opposée du premier amplificateur opérationnel (Vl); ainsi que par c) une porte de circuit logique "ET" (GA) raccordée par ses deux entrées aux sorties des deux amplificateurs opérationnels (Vl, V 2), et dont le signal de sortie (U 5) indique avec son flanc montant, l'instant d'origine (t 2) du signal de réception (U 1).