Brevet FR2753538A1 — publié le 19980320

La présente invention se rapporte à un dispositif de détection de mines. La dépollution de zones minées (déminage) est un problème mondial sans cesse croissant. On estime qu'environ cent millions de mines sont actuellement réparties dans 62 pays, et ce chiffre ne cesse de croître. Avec les techniques actuelles et au rythme actuel de dépollution, le déminage total des mines déjà posées prendrait. un temps extrêmement long (plusieurs milliers d'années). Les champs de mines occasionnent un nombre considérable de morts (une dizaine de milliers par an dans le monde) et de blessés (environ deux fois plus que de tués). Ces chiffres montrent de façon éloquente l'importance du problème de la dépollution. Le problème de la détection des mines et de leur enlèvement est très complexe pour les raisons suivantes - la menace est très diversifiée : on distingue généralement les mines antichar enfouies, les mines antichar posées, les mines antipersonnel enfouies, posées à effet dirigé ou à effet de zone, les mines bondissantes, .... De plus, dans chacune de ces catégories, la mine peut prendre des centaines de formes et de types différents. - L'environnement de camouflage de la menace est extrêmement varié suivant le climat du pays en question (sable, taillis, végétation de type tropical, ...) - Les méthodes de pose des mines sont variées et peuvent, dans certains cas, être particulièrement perverses (pièges divers). Du fait de la complexité de ce problème, et malgré la prise de conscience des états et des organisations humanitaires, les moyens mis en oeuvre actuellement pour le déminage sont très peu adaptés et extrêmement lents. Ces moyens sont essentiellement :-des moyens mécaniques. Ils ont été développés par les militaires pour permettre de faire franchir à tout prix un champ de mines à un régiment blindé (technique dite "ouverture de brèche"). Les moyens employés sont des équipements très lourds poussés par les blindés et destinés à être utilisés sur des terrains dégagés de toute végétation dense ou d'obstacles importants (appareils agricoles par exemple). - des moyens pyrotechniques. Ils ont des buts similaires à ceux des mines précitées. Ce sont en particulier des mousses explosives ou des détonations gazeuses massives visant soit à exercer une pression sur les allumeurs des mines pour les déclencher, soit à les disloquer. Ces deux moyens sont destinés à produire un effet rapide sur une surface de terrain juste nécessaire au passage des blindés. Ils sont, bien entendu, inexploitables dans le cadre de la réhabilitation de vastes terrains. - des moyens portatifs. Ils ont été employés depuis la seconde guerre mondiale pour aider à localiser les mines. Ces moyens sont essentiellement des détecteurs électromagnétiques portables et des sondes mécaniques. Les détecteurs électromagnétiques utilisent divers procédés liés à l'induction électromagnétique pour détecter la présence de métal dans le sol à quelques dizaines de centimètres de profondeur. Ils sont généralement relativement onéreux et ne sont utilisables que dans des conditions bien précises (mines connues contenant suffisamment de métal, terrain relativement dégagé de résidus métalliques ou non ferrugineux...). Lorsqu'il peut être employé, ce moyen de détection permet de gagner du temps et d'accroître la sécurité de I'opérateur (détection sans contact). Les sondes se présentent sous forme d'épées à longue lame rigide. Elles permettent de détecter la présence de corps durs enterrés. Leur utilisation requiert de s'agenouiller et de les piquer dans le sol à 450 environ, tous les 5 cm. Une telle opération est, bien entendu, très fastidieuse. Un homme entraîné, relevé toutes les 30 mn, explore en moyenne 20 m2 à l'heure. Néanmoins, cette méthode est encore considérée actuellement par certaines armées comme la seule permettant un déminage exhaustif d'un terrain. Des moyens sophistiqués et onéreux, encore à l'étude. Ces moyens mettent en oeuvre divers principes physiques et/ou chimiques d'analyse directe des terrains ou de prélèvements de terrain, d'imagerie, de rayonnements électromagnétiques, ... De toute façon, il apparaît qu'un moyen unique ne pourra pas suffire à cause de la trop grande diversité des mines utilisées. La présente invention a pour objet un dispositif de détection de mines très peu onéreux qui permette de détecter différents types de mines sans nécessiter de formation spéciale de ltopérateur, avec une bonne précision de localisation et le maximum possible de sécurité, et une vitesse de travail acceptable. Le dispositif de détection conforme à l'invention comporte une sonde à lame près de l'extrémité antérieure de laquelle est disposé au moins un capteur de détection qui est relié à un circuit de traitement fixé sur la sonde ce circuit de traitement étant relié à un dispositif de signalisation. Ce capteur est du type détectant des métaux et/ou des explosifs. De façon avantageuse, la lame de la sonde est munie de moyens de prélèvement de particules de terrain. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en plan simplifiée d'une sonde de déminage conforme à l'invention, et - la figure 2 est un bloc-diagramme d'un exemple de circuit de traitement relié au capteur de la sonde de la figure 1. La sonde "électronique" de l'invention met en oeuvre une sonde classique de type épée qui est combinée avec des moyens électroniques de détection. Ces moyens de détection sont légers, peu encombrants et bon marché. Ainsi, on ne modifie pratiquement pas l'ergonomie de la sonde connue, qui est enfoncée de façon habituelle dans le sol, les moyens de détection de métaux et/ou d'explosifs améliorant la sécurité, la précision et la rapidité de détection. La sonde 1 représentée en figure 1 a la forme générale d'une épée et comporte, de façon connue en soi, une lame 2 maintenue par un manche 3. La lame 2 est rigide et a une longueur d'environ 300 mm par exemple. La lame 2 peut etre en matériau métallique, mais, de préférence, elle est en céramique ou en matériau composite non métallique ou faiblement chargé en matériau métallique. Cette lame a, de préférence, la même forme effilée que celle des sondes purement mécaniques connues. Selon l'invention, on dispose près de l'extrémité pointue de la lame 2 un capteur 4. Selon un mode de réalisation, ce capteur est une bobine d'induction. Cette bobine peut être bobinée à plat sur l'une des faces de la lame ou autour de l'extrémité de la lame. Dans ce cas, on peut pratiquer une gorge peu profonde (de profondeur légèrement supérieure au diamètre du fil de bobinage) dans laquelle on enroule le fil de bobinage. Cette bobine est ensuite recouverte d'une couche de revêtement de protection appropriée ou d'une bague de protection, pour la protéger lors de l'utilisation de la sonde contre les agressions diverses (érosion, attaques chimiques, ...). En variante, lorsque la lame 2 est réalisée en matériau composite, cette bobine est intégrée à la lame lors du moulage de celle-ci. Selon une autre variante, on dispose deux ou plusieurs bobines près de l'extrémité de la lame, pour réaliser un système différentiel et/ou pour obtenir un capteur à plusieurs fréquences de travail différentes. Selon d'autres modes de réalisation, le capteur 4 peut être un capteur magnéto-résistif ou un capteur d'activité électrique (antenne radioélectrique ou un capteur chimique, ou de tout autre type approprié, à condition qu'il soit de faible encombrement et compatible avec l'usage de la sonde. Bien entendu, des capteurs de types différents peuvent être disposés sur la même sonde. La bobine constituant le capteur 4 est reliée à un dispositif 5 d'alimentation en énergie haute fréquence de la bobine et de traitement de signaux. Le dispositif 5 est schématiquement représenté en figure 2. II peut être fixé à la lame (ou incorporé à celle-ci) près du manche 3, comme représenté sur le dessin, ou bien être disposé dans le manche. Le dispositif 5 est relié à un dispositif 6 de signalisation de détection. Le dispositif 6 peut être de type acoustique et/ou visuel (dispositif de visualisation à diodes électroluminescentes ou à mini écran, par exemple. Le dispositif 6 peut être fixé sur le manche si c'est un hautparleur ou un dispositif de visualisation, ou bien être porté par l'utilisateur s'il s'agit d'un casque d'écouteurs). Dans ce dernier cas, la partie du dispositif 6 fixée sur le manche se réduit à un connecteur (auquel on relie le connecteur correspondant du fil de liaison des écouteurs). Bien entendu, les conducteurs de liaison des éléments 4 à 6 sont fixés sur la sonde de façon à ne pas être endommagés lors de l'utilisation de celle-ci. On a représenté en figure 2 le bloc-diagramme simplifié d'un exemple de réalisation du dispositif 5 dans le cas où le capteur de détection est du type à induction. La bobine 4 est reliée à un oscillateur haute fréquence 7 dont elle constitue un partie du circuit résonant. La sortie de l'oscillateur 7 est reliée à un mélangeur 8 qui est par ailleurs relié à un autre oscillateur 9 de référence. La sortie du mélangeur 8 est reliée par un filtre passe-bas 10 à la sortie il du dispositif 5. De facon avantageuse, la fréquence nominale F1 (lorsque la sonde est éloignée de tout corps métallique) d'oscillation de l'oscillateur 7 est relativement élevée, par exemple d'environ i MHz. La fréquence stable F2 d'oscillation de l'oscillateur 9 est proche de Fi. A la sortie du mélangeur 8, on recueille la somme et la différence de Fi et F2. Le filtre passe-bas 10 permet de ne transmettre à la sortie 11 que la différence D. Lorsque la sonde i est approchée d'un corps métallique, Fi devient F'1 = F1 + AF. A la sortie 11, on recueille D + AF. Par un choix judicieux de D (donc de F1 et F2), cette fréquence ainsi que D + AF sont audibles ; par conséquent l'opérateur décèle facilement la présence du corps métallique lorsque AF est suffisamment élevée (par exemple supérieure à quelques dizaines de Hz). La valeur de AF augmente ou décroît avec la proximité d'un corps métallique, selon sa nature. Le choix dtune fréquence F1 élevée (1 MHz ou plus, par exemple) permet de restreindre le phénomène physique d'induction à une profondeur très faible du corps métallique détecté, c'est-à-dire d'assurer une certaine indépendance vis-à-vis de sa nature. De manière générale, AF augmente rapidement en fonction de la diminution de ia distance d entre la bobine 4 et le corps métallique détecté (selon une loi de la forme i/d3). Bien entendu, comme précisé ci-dessus, on peut disposer sur la sonde plusieurs bobines d'induction afin d'améliorer la détection. Ces bobines peuvent être de caractéristiques différentes et/ou être orientées différemment. Elles peuvent, par exemple, faire partie d'oscillateurs différents ou être montées en montage différentiel (par exemple pour diminuer l'influence défavorable de la lame 2 lorsqu'elle est métallique). Il est également bien entendu que l'on peut associer au capteur inductif des capteurs fonctionnant selon un autre principe physique, par exemple des capteurs magnéto-résistifs, des capteurs chimiques, des détecteurs d'activité électromagnétique, (antennes...) des capteurs à ultrasons, des capteurs de résistivité des capteurs d ' imagerie, . . . Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on fixe sur la lame 2 au moins un dispositif 12 de prélèvement de particules du terrain sondé. Ce dispositif 12 peut par exemple être un simple petit tube parallèle à l'axe de la lame et fermé à une extrémité. Les particules de terrain recueillies par ce dispositif 12 lors de l'utilisation de la sonde sont analysées aussitôt après dans un appareil portatif approprié. Cette analyse est par exemple du type IMS (" lon mobility spectrometry" ou spectrométrie par analyse de la mobilité des ions) qui permet de détecter en particulier des traces de produits entrant dans la composition des explosifs de mines. En effet, il arrive souvent que de tels produits subsistent à la surface des mines ou migrent à travers leur enveloppe (qui est généralement en matière plastique) et se répandent (en très faibles quantités, bien entendu) dans le sol autour des mines. La sonde de l'invention est un outil suffisamment discret, c'est-à-dire que le niveau de l'induction électromagnétique qu'il engendre est suffisamment faible pour ne pas déclencher la plupart des mines connues, tout en présentant une sensibilité acceptable permettant de détecter des masses métalliques de faible surface (perpendiculairement à la direction du flux d'induction). Le dispositif de l'invention n'augmente pratiquement pas le poids ou l'encombrement de la sonde mécanique classique, est de faible prix de revient et a une bonne précision de localisation des mines. Il peut même permettre d'en déterminer les contours, ce qui en facilite le dégagement. Il permet d'accroître la vitesse de détection si la présence de parties métalliques dans les mines est un critère fiable, car dans la plupart des cas les opérateurs connaissent le type des mines recherchées, et de plus, il n'y a alors pas besoin d'effectuer un double passage de la sonde. Du fait que la partie mécanique de cette sonde peut être la même que celle des sondes classiques, et que l'utilisation de l'alarme sonore ou visuelle est très simple, le détecteur de l'invention ne nécessite pas de formation particulière de l'opérateur. REVENDICATIONS i - Dispositif de détection de mines, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde (1) à lame (2) près de l'extrémité antérieure de laquelle est disposé au moins un capteur de détection (4) qui est relié à un circuit de traitement (5) fixé sur la sonde, ce circuit de traitement étant relié à un dispositif de signalisation (6). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est du type détectant les métaux. 3- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur est du type détectant les explosifs. 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de signalisation est du type sonore. 5 - Dispositif selon l'un des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de signalisation est du type visuel. 6- Dispositif selon l'un des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame de la sonde est munie de moyens (12) de prélèvement de particules de terrain. 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes qu'il comporte au moins un capteur de l'un des types suivants : capteur à induction, capteur magnétorésistif, capteur d'activité électromagnétique, capteur de résistivité, capteur d'imagerie, capteur par ultrasons, capteur chimique.