Brevet FR2888337A1 — publié le 20070112

TELEMETRE A ULTRASONS POUR DETERMINER UNE DISTANCE MESUREE La présente invention concerne un télémètre, et plus particulièrement, un télémètre à ultrasons qui détermine une distance mesurée à travers la détection d'un temps de propagation d'ultrasons dans la distance mesurée. A l'heure actuelle, les télémètres à ultrasons sont largement utilisés dans de nombreux domaines tels que la télémétrie d'ingénierie et similaire. Généralement, les télémètres à ultrasons détectent un temps de propagation des ultrasons dans une distance mesurée, puis la distance mesurée peut être obtenue en multipliant le temps de propagation des ultrasons par une vitesse de propagation des ultrasons. Mais la vitesse de propagation des ultrasons dans divers environnements n'est pas une valeur constante, elle varie souvent par rapport aux changements d'environnement. Les facteurs d'environnement affectant la vitesse de propagation des ultrasons sont principalement la température, l'humidité, la pression d'air de l'atmosphère, les composants d'atmosphère, etc., la température et l'humidité étant les principaux. Le brevet chinois n ZL 02248586.4 décrit un télémètre à ultrasons avec un circuit de compensation de température, dans lequel une résistance sensible à la température du circuit de compensation de température détecte la température d'environnement de sorte que la vitesse de propagation des ultrasons peut être compensée. Cependant, un tel télémètre ne compense pas en considérant les autres facteurs d'environnement, de sorte que la précision de la mesure ne peut pas être garantie. Le brevet US n 4 581 726 décrit en détail un télémètre à ultrasons avec un capteur qui détecte un grand nombre de caractéristiques atmosphériques. Mais ce capteur est si coûteux que le coût de fabrication du télémètre est certainement augmenté. En particulier, lorsque le télémètre est déplacé d'un environnement à un autre, le capteur susmentionné mesure les caractéristiques atmosphériques de façon précise uniquement après un temps long (peut-être plusieurs à plusieurs dizaines de minutes dans différentes conditions) si les caractéristiques atmosphériques d'un environnement diffèrent considérablement de celles de l'autre, avec pour résultat que le temps de mesure est allongé. Il est évident que cela limite l'utilisation du télémètre à ultrasons. Un objet de la présente invention est de proposer un télémètre à ultrasons pour mesurer une distance de façon rapide et précise dans différents environnements. Le télémètre à ultrasons détecte un temps de propagation d'ultrasons produits par le télémètre dans une distance de référence constante pour déterminer une vitesse de propagation des ultrasons dans l'environnement courant. De cette manière, la détermination de la vitesse de propagation des ultrasons n'est pas affectée par les caractéristiques atmosphériques et la vitesse de propagation des ultrasons peut être déterminée de façon rapide et précise dans un quelconque environnement de manière à réaliser la mesure de la distance de façon rapide et précise. Un autre objet de la présente invention est de proposer un télémètre à ultrasons qui peut produire une marque visible sur une surface cible à une distance devant être mesurée de sorte que l'utilisateur peut aligner les ultrasons avec la surface cible. Un autre objet de la présente invention est de proposer un télémètre à ultrasons avec une cible objet de mesure de sorte que la mesure de la distance peut encore être réalisée lorsqu'il n'existe aucune surface cible naturelle au niveau de la distance à mesurer. Pour atteindre les objets susmentionnés, dans un mode de réalisation préféré selon la présente invention, un télémètre à ultrasons comprend un boîtier, une unité d'émission/réception d'ultrasons, un circuit de traitement du signal qui est monté dans le boîtier et est raccordé à l'unité d'émission/réception d'ultrasons, un groupe de boutons d'actionnement sur le boîtier et une unité d'affichage. Le télémètre à ultrasons comprend en outre une tige de calibrage qui comprend une première extrémité raccordée au boîtier. La tige de calibrage peut comprendre également une deuxième extrémité extensible dans une direction dans laquelle l'unité d'émission/réception émet des ultrasons par rapport au boîtier, et un corps entre la première extrémité et la deuxième extrémité. Un parmi la tige de calibrage et le boîtier peut comprendre au moins un élément de butée pour limiter le corps de la tige de calibrage dans une longueur fixe. Le corps de la tige de calibrage peut être télescopique ou pliable. Le télémètre à ultrasons peut comprendre en outre une unité d'émission laser qui est raccordée au boîtier et peut produire une marque visible sur la surface cible au niveau d'une distance à mesurer. Le télémètre à ultrasons peut comprendre en outre une cible objet comprenant un boîtier. Le boîtier de la cible objet peut comprendre une rainure de positionnement correspondant à la deuxième extrémité de la tige de calibrage. La cible objet peut comprendre en outre une unité d'émission/réception d'ultrasons dans le boîtier et un circuit de commande raccordé électriquement à celle-ci et un voyant de signalisation raccordé électriquement au circuit de commande et monté sur le boîtier. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins annoncés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un télémètre à ultrasons selon un mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective du télémètre à ultrasons de la figure 1 avec un boîtier droit retiré pour montrer une configuration intérieure; - la figure 3 est une vue en perspective d'une tige de calibrage du télémètre à ultrasons représenté sur la figure 2; -la figure 4 est une vue en coupe le long de la ligne A-A représenté sur la figure 3 d'une partie de connexion d'un premier tube et d'un deuxième tube de la tige de calibrage; - la figure 5 est une vue en perspective du télémètre à ultrasons représenté sur la figure 2, la tige de calibrage étant partiellement extraite; - la figure 6 est une vue en perspective d'une cible objet du télémètre à ultrasons du mode de réalisation préféré. Comme cela est représenté sur les figures 1 et 2, un mode de réalisation préféré prévoit un télémètre à ultrasons 1 qui comprend un boîtier comprenant un boîtier droit 11 et un boîtier gauche 12, une unité d'émission/réception d'ultrasons 20, un circuit de traitement du signal (non représenté sur les figures), un groupe de boutons d'actionnement 13, une unité d'affichage 14 destinée à afficher le résultat d'une mesure de distance, et une tige de calibrage 30. Une bride 206 et une bride 208 sont en saillie respectivement depuis deux côtés d'une extrémité de l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20. Des trous 202 et 204 sont prévus sur les brides 206 et 208, respectivement. Deux boulons (non représentés) pénètrent dans les trous 202 et 204 pour fixer l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20 dans le boîtier, respectivement. Le circuit de traitement du signal est monté dans le boîtier et est raccordé électriquement à l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20. Lorsque l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20 émet un signal à ultrasons vers l'avant, le circuit de traitement de signal commence un comptage, et lorsque l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20 reçoit le signal à ultrasons réfléchi en retour depuis une surface cible au niveau d'une distance à mesurer, le circuit de traitement de signal finit le comptage. Le temps mesuré par le circuit de traitement du signal est un temps de propagation en boucle du signal à ultrasons dans la distance mesurée. De ce fait, la distance mesurée est calculée tant qu'une vitesse de propagation des ultrasons est connue. Le groupe de boutons d'actionnement 13 comprend au moins un bouton de calibrage. La tige de calibrage 30 comprend une première extrémité 302, une deuxième extrémité 304 et un corps entre les première et deuxième extrémités. Dans le mode de réalisation préféré, la première extrémité 302 est pourvue d'un trou 303. Un côté intérieur du boîtier gauche 12 est pourvu d'une saillie en forme de gradin 112 avec un trou de boulon 113. Une partie supérieure de la saillie en forme de gradin 112 avec un rayon inférieur passe partiellement à travers le trou 303. En couplant un boulon (non représenté) au trou de boulon 113 de la saillie 112, la première extrémité 302 de la tige de calibrage 30 est solidement ajustée par pression sur la saillie 112. Comme cela est représenté sur les figures 3 et 4, le corps de la tige de calibrage 30 est formé en raccordant trois tubes 3061, 3062 et 3063 un par un. Un diamètre intérieur du premier tube 3061 est supérieur à un diamètre extérieur du deuxième tube 3062. Une extrémité 3064 du premier tube 3061 est raccordée solidement à la première extrémité 302 de la tige de calibrage 30, et l'autre extrémité 3065 de celui-ci est fixée dans un trou 102 au niveau de l'extrémité avant du boîtier. Et l'autre extrémité 3065 du premier tube 3061 comprend encore un trou 3066 dont le diamètre intérieur est égal au diamètre extérieur du deuxième tube 3062. Le deuxième tube 3062 passe à travers le trou 3066 au niveau de l'extrémité 3065 du premier tube 3061, et une extrémité 3067 du deuxième tube 3062 qui est placée dans le premier tube 3061 comprend un cylindre court 3068 dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur du premier tube 3061 de sorte que l'extrémité 3067 du deuxième tube peut toujours être maintenu dans le premier tube 3061. Avec le trou 3066 au niveau de l'extrémité 3065 du premier tube 3061 qui sert d'élément de butée pour le cylindre court 3068 du deuxième tube 3062, le deuxième tube 3062 est limité dans une plus grande longueur d'extension lorsqu'il est extrait du premier tube 3061. De même, le troisième tube 3063 est raccordé au deuxième tube 3062. Une extrémité 3069 du troisième tube 3063 exposée hors du deuxième tube 3062 est raccordée solidement à la deuxième extrémité 304 de la tige de calibrage 30. La figure 5 représente un état où la tige de calibrage 30 du télémètre à ultrasons 1 est extraite. Pendant le fonctionnement, l'utilisateur tire tous les tubes à la plus grande longueur d'extension en tirant la deuxième extrémité 304 de la tige de calibrage et met la deuxième extrémité 304 de la tige de calibrage 30 en butée contre une surface plate pour déterminer une distance de référence constante, puis enfonce le bouton de calibrage, de sorte qu'un temps de propagation en boucle d'un signal à ultrasons dans la distance de référence constante est obtenue par le télémètre à ultrasons. De ce fait, la vitesse de propagation précise du signal à ultrasons est calculée dans l'environnement courant. Il doit être apprécié par l'homme du métier que la tige de calibrage peut présenter d'autres structures. Dans d'autres modes de réalisation, la tige de calibrage peut être une bande ayant une longueur fixe et flexible par rapport au boîtier. Dans ce cas, l'extrémité de la bande la raccordant au boîtier est un élément de butée limitant la tige de calibrage dans une longueur fixe. Certainement, la tige de calibrage peut également être une bande commune montée dans le boîtier, et le boîtier ou la bande est pourvu(e) d'un élément de blocage destiné à bloquer la bande dans une longueur d'extension prédéterminée, puis l'élément de verrouillage est un élément de butée pour la tige de calibrage. Le corps de la tige de calibrage peut être encore d'autres structures télescopiques ou pliées. Dans ce mode de réalisation préféré selon la présente invention, le télémètre à ultrasons 1 comprend en outre une unité d'émission laser 22, comme cela est représenté sur la figure 2. L'unité d'émission laser 22 est fixée dans le boîtier et peut émettre un faisceau laser visible parallèle à la direction d'émission des ultrasons vers l'extérieur du boîtier et, de ce fait, former une marque visible sur une surface cible au niveau d'une distance à mesurer. Comme cela est représenté sur la figure 6, dans ce mode de réalisation préféré selon la présente invention, le télémètre à ultrasons 1 peut comprendre en outre une cible objet 40. La cible objet 40 comprend un boîtier comprenant un boîtier avant 402 et un boîtier arrière 401. Sur la surface du boîtier avant 402 est prévue une rainure de positionnement 403 qui correspond en forme avec celle de la deuxième extrémité 304 de la tige de calibrage 30. L'utilisateur peut mettre en butée la deuxième extrémité 304 de la tige de calibrage 30 directement contre la rainure de positionnement 403 du boîtier avant 402 de la cible objet 40 pour un calibrage sans que soit requise une autre surface plate pour le calibrage. De préférence, la cible objet 40 comprend en outre une unité d'émission/réception d'ultrasons 404, un circuit de commande (non représenté), un ou un groupe de voyants de signalisation DEL 405 montés sur le boîtier avant 402. L'unité d'émission/réception 404 et les voyants de signalisation 405 sont raccordés électriquement au circuit de commande. Si l'unité d'émission/réception d'ultrasons 404 de la cible objet 40 reçoit un signal à ultrasons en provenance de l'unité d'émission/réception d'ultrason 20, le circuit de commande de la cible d'objet émet un signal électrique correspondant pour commander aux voyants de signalisation 405 de clignoter, et pour commander à l'unité d'émission/réception d'ultrasons 404 d'envoyer le signal à ultrasons comme un signal de rétroaction vers l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20. De cette manière, lorsqu'il n'existe aucune surface plate comme surface cible au niveau d'une distance à mesurer ou la distance à mesurer est trop éloignée, le télémètre à ultrasons 1 réalise également la mesure de distance si l'unité d'émission/réception d'ultrasons 20 et le circuit de traitement de signal raccordé à celle-ci sert de dispositif de mesure hôte, et l'unité d'émission/réception d'ultrasons 404 de la cible objet 40 et le circuit de commande de la cible objet 40 sert de dispositif de mesure esclave. Un tel télémètre à ultrasons 1 présente deux modes de télémétrie, dont l'un est un mode de télémétrie de type réfléchi sans cible objet, et dont l'autre est un mode de télémétrie de type à rétroaction avec une cible objet. De préférence, le groupe de boutons 13 comprend en outre un bouton de commutation de mode pour commuter sélectivement les deux modes de télémétrie. REVENDICATIONS 1. Télémètre à ultrasons (1) comprenant: un boîtier (11, 12) ; une unité d'émission/réception d'ultrasons (20) ; un circuit de traitement de signal qui est monté dans le boîtier (11, 12) et est raccordé à l'unité d'émission/réception d'ultrasons (20) ; un groupe de boutons d'actionnement (13) sur le boîtier (11, 12) ; et une unité d'affichage (14), dans lequel ledit télémètre à ultrasons (1) comprend en outre une tige de calibrage (30) qui comprend une première extrémité (302) raccordée au boîtier (11, 12). 10 2. Télémètre à ultrasons (1) selon la revendication 1, dans lequel ladite tige de calibrage (30) comprend également une deuxième extrémité (304) extensible dans une direction dans laquelle ladite unité d'émission/réception d'ultrasons (20) émet des ultrasons par rapport audit boîtier (11, 12), et un corps (3061, 3062, 3063) entre la première extrémité (302) et la deuxième extrémité (304). 3. Télémètre à ultrasons (1) selon la revendication 2, dans lequel un parmi ladite tige de calibrage (30) et ledit boîtier (11, 12) comprend au moins un élément de butée pour limiter ledit corps (3061, 3062, 3063) de ladite tige de calibrage (30) dans une longueur fixe. 4. Télémètre à ultrasons (1) selon la revendication 2, dans lequel ledit corps (3061, 3062, 3063) de ladite tige de calibrage (30) est télescopique ou pliable. 5. Télémètre à ultrasons (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit télémètre (1) à ultrasons comprend en outre une unité d'émission laser (22) qui est raccordée au boîtier (11, 12) et peut produire une marque visible sur une surface cible au niveau d'une distance à mesurer. 6. Télémètre à ultrasons (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit télémètre à ultrasons (1) comprend en outre une cible objet (40) comprenant un boîtier (401, 402). 7. Télémètre à ultrasons (1) selon la revendication 6 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, dans lequel ledit boîtier (401, 402) de la cible objet (40) comprend une rainure de positionnement (403) correspondant à la deuxième extrémité (304) de ladite tige de calibrage (30). 8. Télémètre à ultrasons (1) selon la revendication 6, dans lequel ladite cible objet (40) comprend en outre une unité d'émission/réception d'ultrasons (404) dans ledit boîtier (401, 402) et un circuit de commande raccordé électriquement à celle-ci, et un voyant de signalisation (405) raccordé électriquement au circuit de commande et monté sur ledit boîtier (401, 402).