Brevet FR2724015A1 — publié le 19960301

Les appareils de contrôle utilisant l'induction électromagnétique sont constitués d'un ou plusieurs émetteurs d'ondes électromagnétiques et d'un ou plusieurs récepteurs accordés sur la fréquence de ces ondes, destinés soit au contrôle de défauts, soit à la détection de particules inclues dans les bois, soit la détection des objets métalliques camouflés tels que les armes, les mines ou les métaux et alliages précieux ou stratégiques. Ils ont une résolution limitée par les bruits électromagnétiques provenant des orages, des parasites industriels ou urbains, des bruits telluriques provenant du sous-sol. L'invention a pour but de réduire dans de très grandes proportions l'effet de ces bruits, ce qui accroît grandement la résolution et la précision et le coût des appareils énumérés cidessus Actuellement l'accroissement de la résolution est obtenue en augmentant les puissances émises, ce qui augmente d'autant le rapport signal sur bruit. Cette méthode est limitée cependant aux petits appareils, pour lesquels cette augmentation n'est pas coûteuse, mais s'avère anti-économique et dangereuse pour la santé des utilisateurs lorsque l'appareil est de grande taille. Le dispositif selon l'invention consiste à adjoindre un récepteur supplémentaire suivi d'une chaîne électronique de traitement, en tous points semblables au récepteur et à la chaîne électronique de l'appareil de contrôle, mais placé en un lieu géographique non soumis (ou peu soumis) au rayonnement de l'émetteur. Ce nouveau récepteur est placé selon une orientation identique à l'orientation du (ou des) récepteur (s) de l'appareil de contrôle, si celui-çi est sensible à la direction du champ. Cet ensemble constitué du récepteur et de la chaîne électronique de traitement est appelé par la suite la chaîne de correction des bruits. Le dispositif selon l'invention comporte un traitement de signal approprié à la détection désirée, dont la transmittance globale s'ajuste pour rester identique à la transmittance de l'appareil de contrôle. Le signal résultant issu de la chaîne de correction des bruits ainsi traîté est alors soustrait du signal provenant de la chaîne électronique de traitement. L'exemple non limitatif suivant décrit une réalisation conforme à l'invention. La figure 1 montre un schéma d'un appareil de contrôle traditionnel tel, par exemple, que l'appareil de contrôle décrit dans le brevet français NO 7926116. Cet appareil utilise un émetteur directif (1) et un récepteur directif (2) à flux croisés. Tout autre configuration est évidemment possible. Cette disposition a été choisie parce qu'elle est industriellement très utilisée. Les lignes courbes fléchées indiquent les sens de l'induction magnétique générée par l'émetteur et le récepteur lorsqu'ils sont parcourus par des courants électriques, indiquant bien la perpendicularité des flux. La figure 2 décrit une chaîne de traitement très utilisée par ce type d'appareil de contrôle. Le signal reçu par le récepteur (2) (figure 1) qui en réalité est constitué d'une bobine (3) et d'un condensateur (4) accordés sur la fréquence émise par l'émetteur (1) (figure 1) est ensuite amplifié puis démodulé par deux multiplicateurs analogiques ou numériques (5) et (6) montés en démodulateurs synchrones et donc alimentés par une tension sinusoïdale de même fréquence que le courant traversant l'émetteur (1) (figure 1), qui est, dans cet exemple constitué d'une bobine (7), d'un condensateur (8), d'un amplificateur de puissance (9) et d'un oscillateur (10). Cette tension sinusoïdale est par exemple celle délivrée par l'oscillateur (10) et prise aux bornes de la résistance (11) et ensuite dédoublée, d'une part en une tension sinusoïdale de phase nulle VA, et appliquée au démodulateur (5) et une tension sinusoïdale déphasé de 90 , VB, obtenue par le déphaseur (12) et appliquée au démodulateur (6). Les deux signaux émis par les deux multiplicateurs sont ensuite filtrés par deux filtres passe-bas (13) et (14), puis après être amplifiés par les amplificateurs (15) et (16) sont disponibles pour le traitement de signal de décision, effectué de manière soit analogique ou soit numérique. Selon l'invention, la chaîne de correction des bruits est constituée d'une suite de fonctions identiques en tout point aux éléments décrits précédemment et comportant (figure3) - un capteur (17) identique au capteur (2), - deux multiplicateurs analogiques ou numériques (18) et (19) montés en démodula teurs synchrones, et donc alimentés par les tensions sinusoïdales VA et VB ci dessus, - deux filtres passe-bas (20) et (21) identiques aux filtres passe-bas (13) et (14) - deux amplificateurs (22) et (23) identiques aux amplificateurs (15) et (16). Selon l'invention le capteur (17) est situé dans un lieu proche de l'appareil mais non ou peu soumis au champ émis par cet appareil. Le procédé de compensation utilisé ci-dessous s'applique, à titre d'exemple non limitatif, à un contrôle utilisant une projection des signaux issus des amplificateurs (15) et (16) de l'appareil de contrôle selon un angle a correspondant à, par exemple, une sélection plus précise des défauts ou objets que ron désire détecter et inversement moins sensibles aux objets que l'on accepte, c'est à dire plus sensible au rayonnement des objets ou défauts à détecter, et moins sensible au rayonnement des objets acceptables. La figure 4 montre d'une part les tensions Vxm et Vym issues des amplificateurs (15) et (16). L'axe (24) dit de sensibilité maximale faisant un angle a avec l'axe des abcisses, est l'axe de projection des tensions Vxm et Vym qui sont les deux tensions Wxm et Wym. Ces tensions s'ajoutent pour former le vecteur de détection Wm = Wxm + Wym La figure 5 montre le déroulement temporel d'un signal Wp, résultante projetée sur l'axe (24), dûe à un parasite incontrôlé, tel que bruits atmosphérique, tellurique, sidéral, urbain ou industriel. la figure 6 montre les signaux Vxp et Vyp reçus par la chaîne de correction des bruits, issus des amplificateurs (22) et (23). L'angle de projection d'angle a i de ces deux signaux, Vxp et Vyp (figure 7), qui correspond à l'angle oc de l'axe de sensibilité n'est souvent pas connu car il dépend de la précision des composants constituant la chaîne de mesure et la chaîne de compensation, elle même dépendante des caractéristiques et du vieillissement des composants sensibles tels, par exemple, que les condensateurs d'accord. Selon l'invention, le traitement du signal de ce bruit parasite utilise un procédé numérique, qui est décrit ci-après : les signaux provenant des diverses sorties des amplificateurs (15) et (16), (22) et (23) sont échantillonnés et mémorisés à des intervalles de temps constants et soumis à un traitement numérique décrit çi-après.. Selon l'invention, l'algorithme numérique le plus efficace et le moins coûteux en temps de calcul utilise une méthode statistique. I1 consiste, lorsque l'appareil n'est pas dans une étape de contrôle: dans un premier temps, à mémoriser -lorsqu'un parasite est détecté c'est à dire lorsqu'un bruit d'amplitude significative survient- les tensions Wp, Vxp et Vyp pendant toute la durée de présence de ce bruit, dans un deuxième temps, pour des axes de valeurs d'angle allant de O à 360 , par bond de 5 degrés ou moins, à projeter sur ces divers axes, les valeurs Vxp et Vyp, qui deviennent les composantes d'un vecteur Wpc , tel que Wpc = Wxp + Wyp à chaque intervalle de temps d'échantillonnage. Wxp et Wyp- sont les valeurs projetées de Vxp et Vyp sur l'axe de calcul, dans un troisième temps, à effectuer les rapports en valeur absolues l'indice i correspond aux échantillons d'ordre i mesurés simultanément sur la chaine de l'appareil et sur la chaîne de correction des bruits, dans un quatrième temps, à calculer, pour chaque axe d'angle différent d'indice 1, une estimation de la valeur moyenne m(l) et de la variance s(l) sur les n échantillons prélevés au cours du temps et présentant un signal significatif, dépassant nettement le bruit propre et la limite de résolution de l'appareil lui même, L'estimation de la valeur moyenne s'écrit conventionnellement et l'estimation de la variance s'écrit conventionnellement dans un cinquième temps, lorsque l'ensemble des calculs des valeurs m(l) et de s(l) est effectué pour tous les axes d'angles différents, l'axe optimum d'indice k est déterminé en choisissant l'axe présentant la plus petite vanance. Selon Invention dès que l'appareil est dans une phase de contrôle, le signal réel utile est donné par une des 2 relations Wutile = Wm - m(k).Wp Wutile = Wm +m(k).Wp m(k) étant le coefficient de correction optimal. Le signe dépend des polarités réelles des câblages internes aux 2 chaînes. Les calculs çi-dessus sont éffectués chaque fois que l'appareil est à nouveau hors d'une période de contrôle et que un bruit significatif est détecté. Le nouveau coefficient m(k) calculé remplace l'ancien dans le calcul du signal réél utile. La correction est donc évolutive et tient ainsi compte de toutes les dérives temporelles des composants. L'invention est utilisable partout où un accroissement de sensibilité et d'efficacité des détecteurs électromagnétiques est nécessaire, en particulier pour les détecteurs industriels de grandes tailles tels que les détecteurs de particules incluses dans les bois mitraillés ou pour les détecteurs de particules dangereuses ou précieuses transportées par des individus. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à réduire les effets des parasites utilisant une chaîne de correction des bruits semblables au(x) récepteur(s) et à la chaîne électronique de l'appareil, le récepteur de cette chaîne de correction des bruits étant situé en un lieu géographique non soumis (ou peu soumis) au rayonnement de l'émetteur mais proche de celui-ci, et dont le signal est après un traitement approprié soustrait du signal émis par la chaîne électronique de l'appareil.. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le procédé de compensation utilise le signal parasite provenant de la chaîne électronique de l'appareil et le signal mesuré par la chaîne de correction des bruits , chaque fois que l'appareil n'est pas utilisé et qu'un parasite est détecté, pour, par une suite de calculs numériques statistiques, rechercher l'optimum de compensation. 3) Dispositif selon la revendication 1 et 2 , caractérisé, pour les appareils de contrôle utilisant une projection des signaux sur un axe de sensibilité maximale, par l'utilisation d'une projection de signaux similaire dont l'angle et le coefficient de correction sont recherchés par une méthode numérique statistique selon revendication 2.