Brevet FR3075397A1 — publié le 20190621

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de la detection d'objets cibles, et plus particulierement de la detection de charges explosives tels que des mines terrestres enfouies dans le sol. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Afin de detecter des charges explosives, it est connu d'utiliser des detecteurs double technologies (« dual detector » en anglais) comprenant une tete de detection logeant un capteur inductif et un radar a penetration de 10 sol, dans la mesure ou ces technologies sont complementaires quant aux types de materiaux detectes (motaux pour le capteur inductif vs. differences de constantes dielectriques des materiaux et position relative pour le radar). A ('usage, le Demandeur s'est cependant apercu du fait que le sol n'etait pas neutre du point de vue electromagnotique et peut donc perturber 15 le couplage entre les bobinages. En outre, le sol est rarement uniformement magnotique, de sorte que, pendant le balayage du sol avec le detecteur par un operateur, le signal detecter peut ne varier qu'en raison de la presence de debris metalliques ou de la composition meme du sol, voire meme declencher de fausses alarmes. 20 Par ailleurs, les operateurs utilisant ces detecteurs peuvent etre insuffisamment formes et ne pas tenir correctement le detecteur ou d'effectuer un mouvement de balayage inapproprie. La tete de detection peut alors former un angle lateral avec le sol, de sorte que l'une des bobines se trouve plus proche du sol que l'autre des bobines, ce qui croe une forte 25 modulation du signal et risque donc de declencher de fausses alarmes. Et quand bien meme l'operateur serait bien forme et essayerait de maintenir la tete de detection sensiblement parallele au sol en tout point du mouvement de balayage, it ne peut modifier localement son inclinaison pour tenir compte des irregularites du sol. 30 Afin de pallier ces difficultos, les fabricants ont tendance a roduire la sensibilito de ces detecteurs. Le risque cependant est de ne plus pouvoir 2 detecter des cibles enfouies dans le sol et donc de mettre en peril la vie des operateurs. RESUME DE L'INVENTION 5 Un objectif de l'invention est donc de proposer un detecteur double technologie comprenant une tete de detection logeant un capteur inductif et un autre capteur, tel qu'un radar a penetration de sol, qui soit capable de roduire les fausses alarmes susceptibles d'être generees lors du balayage d'un sol avec le detecteur tout prosentant une sensibilito plus elevee. Pour cela, l'invention propose un detecteur double technologie comprenant une tete de detection fixoe sur un manche par l'intermediaire d'une liaison mocanique, la tete de detection comportant : - un boltier comportant un couvercle, sur lequel est fixoe la liaison 15 mocanique, et un socle oppose au couvercle et configure pour venir en regard d'un sol a sonder, - un capteur inductif, monte fixement dans le boltier, - un radar a penetration de sol, monte fixement dans le boltier, le detecteur otant caracterise en ce que le radar est positionne dans le boltier 20 de sorte a s'etendre entre le capteur inductif et le socle. Certaines caracteristiques preforees mais non limitatives du detecteur double technologie docrit ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : 25 - une plus courte distance entre le radar et le socle est inferieure ou egale a un centimetre, de preference entre environ entre environ un millimetre et environ cinq millimetres. - une plus distance entre le capteur inductif et le socle est comprise entre environ 15 millimetres et environ 30 millimetres. 30 - le detecteur comprend en outre un adaptateur d'impodance connecto au radar. 3 - l'adaptateur d'impodance est loge dans le boltier, entre le capteur inductif et le couvercle. - le capteur inductif comprend une bobine omettrice et une bobine receptrice distinctes formant chacune une boucle. 5 - l'antenne omettrice et l'antenne receptrice sont chacune logees au centre de l'une des boucles des bobines omettrice et receptrice. - la bobine omettrice et la bobine receptrice sont homopolaires. - la bobine omettrice et la bobine receptrice comprennent des fils enroulos, la bobine omettrice prosentant un plus grand nombre de spires que 10 la bobine receptrice. - la bobine omettrice et la bobine receptrice sont imprimees directement sur la plateforme, la plateforme formant alors un circuit imprime. - le radar comprend une antenne omettrice et une antenne receptrice de l'un des types suivants : antenne radio a cornet a quadruple nervures, antenne papillon, antenne papillon rectangulaire, antenne spirale d'Archimede, antenne spirale logarithmique, antenne Vivaldi, antenne spirale logarithm ique allongoe. - l'antenne omettrice et l'antenne receptrice sont realisees au moins en partie en nickel ou en chrome. - une partie centrale de l'antenne omettrice et de l'antenne receptrice est realisee en cuivre et comprend, en surface, une couche de protection realisee en or. - l'antenne omettrice et l'antenne receptrice prosentent une opaisseur comprise entre cent nanometres et un micron, par exemple ogale a environ 25 200 nm. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caracteristiques, buts et avantages de la prosente invention apparaltront mieux a la lecture de la description detainee qui va suivre, et au 30 regard des dessins annexes donnos a titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : 4 La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de realisation d'un detecteur conforme a l'invention. La figure 2 est une vue du dessus, oclatee et en perspective de la tete de detection du detecteur de la figure 1. 5 La figure 3 est une vue du dessous, oclatee et en perspective, de la tete de detection du detecteur de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe suivant le plan P1 de la tete de detection du detecteur de la figure 1. 10 DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION Un detecteur 1 double technologie conforme a l'invention comprend une tete de detection 10 fixoe sur un manche 20 par l'intermediaire d'une liaison mocanique 21. La tete de detection 10 correspond a la partie destinoe a venir pres du 15 sol afin de detecter des produits cibles. Elle comprend a cet effet : - un boltier 18 comportant un couvercle 15 sur lequel est fixoe la liaison mocanique et un socle 16, oppose au couvercle 15 et configure pour venir en regard d'un sol a sonder, un capteur inductif 12, 13, monte fixement dans le boltier 18, et 20 un radar a penetration de sol 60, monte fixement dans le boltier 18. Par « monte fixement », on comprendra ici que, en conditions d'utilisation normales, le capteur inductif 12, 13 et le radar 60 sont immobiles par rapport au boltier 18. Le capteur inductif 12, 13 et le radar 60 peuvent soit etre demontes sans etre endommagos, par exemple pour des operations de maintenance, soit au contraire etre fixes de maniere definitive dans le boltier 18. Le capteur inductif 12, 13 comprend soit une bobine unique formant l'emetteur et le recepteur, soit une bobine omettrice 12 et une bobine receptrice 13 distinctes. La bobine omettrice 12 et la bobine receptrice forment alors chacune une boucle et sont conformees de sorte que la boucle de la bobine omettrice 12 chevauche au moins partiellement la boucle de la 5 bobine receptrice 13 de maniere a former une zone de couplage 14. Cette configuration permet d'obtenir un capteur inductif dans lequel ('inductance mutuelle est minimale. A titre de comparaison, par rapport a un capteur inductif comprenant 5 une unique bobine constituant l'emetteur et le recepteur et formoe de deux boucles en serie de sens inverses afin de neutraliser les effets de parasites externes, ('utilisation de deux bobines 12, 13 distinctes pour la bobine omettrice 12 et la bobine receptrice 13 permet d'amplifier le signal, et ne nocessite donc pas de diminuer le seuil de detection pour oviter les risques 10 de fausses alarmes. Dans ce qui suit, ('invention sera plus particulierement docrite dans le cas ou le capteur inductif comprend une bobine omettrice 12 et une bobine receptrice 13 distinctes. Ceci n'est cependant pas limitatif, ('invention s'appliquant ogalement dans le cas d'un capteur inductif comprenant une 15 unique bobine. La bobine omettrice 12 et la bobine receptrice 13 sont des bobinages homopolaires. De maniere connue en soi, la bobine omettrice 12 et la bobine receptrice 13 sont configurees pour omettre et recevoir des ondes ayant une frequence comprise entre 300 Hz et 180 kHz. 20 Le radar a penetration de sol 60 comprend une antenne omettrice 61 et une antenne receptrice 62 configurees pour omettre et recevoir des ondes electromagnotiques dans le sol, par exemple a une frequence comprise entre 100 MHz et 8 GHz. Lorsque ces ondes rencontrent des changements de 25 milieux, une partie est renvoyoe vers la surface et enregistroe par ('antenne receptrice 62. Afin d'optimiser le couplage entre le radar 60 et le sol, le radar 60 est positionne dans le boltier 18 de sorte a s'etendre entre le capteur inductif 12, 30 13 et le socle 16. En effet, pour les frequences elevoes des ondes electromagnotiques emises et revues par le radar 60 (1 GHz et plus), les longueurs d'onde correspondantes sont de l'ordre d'une dizaine de 6 centimetres, de sorte que les ventres des ondes electromagnotiques se succedent globalement tous les deux a cinq centimetres. Ainsi, en placant le radar 60 a proximito du socle 16, le radar 60 se trouve pres du sol lors de son balayage par un operateur et donc dans la position dans laquelle sa 5 sensibilito est maximale. En outre, en placant le capteur inductif 12, 13 a distance du socle 16, ce dernier est oloigne du sol lors du balayage, ce qui roduit sa sensibilito aux debris magnotiques presents sur le sol ou au sol magnotique. En effet, la cible otant plus grande que les debris, son signal diminue plus lentement 10 lorsque le capteur inductif 11, 12 est oloigne. Le rapport entre l'amplitude du signal de la cible et l'amplitude du signal du debris est donc meilleur. Enfin, cette configuration spatiale du capteur inductif 12, 13 et du radar 60 permet de mieux les decoupler et de limiter voire d'eviter les risques d' interference. 15 La position respective du radar 60 et du capteur inductif 12, 13 par rapport a le socle 16 assure ainsi un couplage optimal et permet, par consequent, d'augmenter la sensibilito de detection du detecteur 1. De preference, le radar 60 est place le plus proche possible du socle 20 16, voire en contact avec le socle 16. Par exemple, le radar 60 est positionne dans le boltier 18 de sorte que la distance d la plus courte entre le radar 60 et le socle 16 soit inferieure a un centimetre, de preference entre environ un millimetre et environ cinq millimetres (a 10% pres). L'antenne omettrice 61 et l'antenne receptrice sont de preference 25 positionnees de maniere a s'etendre parallelement au sol lors de la detection. Une telle configuration spatiale permet en effet d'optimiser la detection de changements de milieux par le radar 60. Pour cela, l'antenne omettrice 61 et l'antenne receptrice 62 sont de preference placees dans le boltier 18 de sorte a s'etendre dans un plan qui est parallele au socle 16 du boltier 18. La plus 30 courte distance entre le radar 60 et le socle 16 du boltier 18 est donc egale a l'opaisseur de la lame d'air les separant. 7 Le capteur inductif 12, 13 peut etre place a proximito du couvercle 15, et notamment de la partie du couvercle 15 qui comporte la liaison mecanique, afin d'eloigner le capteur inductif 12, 13 du sol lors de ('utilisation du detecteur 1. Par exemple, le capteur inductif 12, 13 peut etre place a une distance D de 5 quelques centimetres du socle 16, typiquement entre environ quinze millimetres et environ trente millimetre (a 10% pres). Les circuits du detecteur 1 ayant une resistance electrique elevee (c'est-a-dire de l'ordre d'une cinquantaine d'Ohm), le detecteur 1 comprend 10 en outre un adaptateur d'impodance 30 connecto aux antennes omettrice 61 et receptrice 62. De preference, ('adaptateur d'impodance 30 est relio a une partie centrale de chaque antenne 61, 62. L'adaptateur d'impodance 30 peut notamment etre loge dans le boltier 18, entre le couvercle 15 et le capteur inductif 12, 13. 15 Dans une premiere forme de realisation, la bobine omettrice 12 et la bobine receptrice 13 sont imprimees directement sur la face de la plateforme 11. La plateforme 11 et les bobines omettrice et receptrice 12, 13 forment donc un circuit imprime. Cette forme de realisation prosente l'avantage de 20 roduire l'encombrement du capteur inductif dans la tete de detection 10 ainsi que le poids global du detecteur 1. Son coOt n'est cependant pas negligeable. Par consequent, dans une deuxieme forme de realisation, qui est illustroe sur les figures 2 et 3, la bobine omettrice 12 et la bobine receptrice 13 peuvent comprendre des fils enroulos, la bobine omettrice 12 prosentant un plus 25 grand nombre de spires que la bobine receptrice 13. La liaison mocanique 21 peut comprendre une liaison du type encastrement, pivot ou rotule. De preference, comme illustre sur les figures, la liaison mocanique 21 comprend un pivot. 30 De maniere optionnelle, le detecteur 1 comprend en outre des moyens 40 pour la prehension du detecteur 1 par un operateur. De maniere habituelle, 8 les moyens de prehension 40 peuvent comprendre un arceau 41 configure pour recevoir a coulissement le bras de l'operateur ainsi qu'une poignee 42 configuroe pour etre saisie par l'operateur. Le manche 20 peut etre telescopique et/ou comprendre plusieurs 5 parties distinctes configurees pour etre assemblees les unes avec les autres avant d'être fixoes ensemble, par exemple par vissage. De maniere connue en soi, le detecteur 1 comprend ogalement des moyens de traitement 50 comprenant notamment un microprocesseur configure pour traiter le signal detecto par le capteur inductif 12, 13, tel qu'une ou plusieurs cartes electroniques, une memoire et le cas ed.-leant des moyens d'alerte et/ou un dispositif d'affichage 51. Les moyens de traitement 50 peuvent etre logos en tout ou partie au niveau des moyens de prehension 40. 15 Les boucles de la bobine omettrice 12 et de la bobine receptrice 13 peuvent etre de forme allongoe, c'est-a-dire qu'elles prosentent une dimension dans le plan de la plateforme 11 qui est plus grande devant l'autre dimension. Lorsque l'antenne omettrice 61 et l'antenne receptrice 62 sont 20 chacune logoes au centre de l'une des boucles des bobines omettrice 12 et receptrice 13, les antennes 61, 62 omettrice et receptrice 12, 13 sont alors ogalement de forme allongoe suivant la plus grande dimension des boucles des bobines omettrice 12 et receptrice 13 afin de maximiser leur surface de rayonnement et donc leur capacito de transmission. Par exemple, l'antenne 25 omettrice 61 et l'antenne receptrice 62 peuvent avoir la forme d'une spirale logarithm ique qui a oto allongoe afin de maxim iser la surface de rayonnement et le gain des antennes tout en minimisant la longueur de chaque brin 63 formant la spirale des antennes 61, 62 afin de ne pas augmenter ('impulsion. Dans une antenne a spirale logarithmique allongoe, l'ocartement entre les 30 brins 63 de la spirale est en effet plus grand et croit de maniere logarithm ique. Par exemple, la spirale logarithmique allongoe formant les antennes 61, 62 peut presenter une hauteur d'environ 150 cm pour 80 cm. En variante, 9 l'antenne omettrice 61 et l'antenne receptrice 62 du radar 60 peuvent etre de l'un des types suivants : antenne radio a cornet a quadruple nervures, antenne papillon (generalement connue sous sa denomination anglaise « bow tie »), antenne papillon rectangulaire, antenne spirale d'Archimede, 5 antenne spirale logarithm ique, antenne Vivaldi. De maniere connue en soi, l'antenne omettrice 61 et l'antenne receptrice 62 peuvent etre realisees en cuivre, qui est un bon conducteur électrique. 10 Toutefois, afin roduire les risques d'oxydation des antennes, les antennes 61, 62 omettrice et receptrice 12, 13 peuvent etre en partie realisees en nickel et/ou en chrome et en partie realisees en cuivre. Le nickel et le chrome prosentent en effet l'avantage de ne pas s'oxyder dans le temps tout en otant conducteur electriquement. 15 Par exemple, le centre 64 de chaque antenne 61, 62 peut etre realise en cuivre et protégé par une couche comprenant de l'or, tandis que le reste 65 des antennes 61, 26 est realise en nickel et/ou en chrome. La zone s'etendant entre le centre 64 de chaque antenne 61, 62 et le reste de l'antenne 61, 62 peut etre realisee en cuivre et recouverte d'une couche de 20 nickel (et/ou de chrome). Par ailleurs, afin de limiter les interactions avec les bobines omettrice et receptrice 12, 13, une opaisseur de l'antenne omettrice 61 et de l'antenne receptrice 62 est inferieure a l'effet de peau des bobines 12, 13. De la sorte, les antennes 61, 62 deviennent invisibles pour le champ magnotique du 25 capteur inductif. On notera toutefois que l'opaisseur des antennes omettrice et receptrice 12, 13 doit rester superieure a une opaisseur limite pour garantir une robustesse mocanique suffisante des antennes 61, 62 et oviter tout risque de casse. L'opaisseur des antennes omettrice et receptrice 61, 62 est donc choisie de maniere a etre comprise entre une centaine de nanometres 30 et un micron. Par exemple, l'antenne omettrice 61 et l'antenne receptrice 62 peuvent presenter une opaisseur de l'ordre de 200 nm (a 10% pres). 10 Afin de realiser des antennes 61, 62 de cette opaisseur, on pourra notamment envisager une technique de depot physique par phase vapeur (habituellement designee par son acronyme anglais PVD pour Physical Vapor Deposition). Cette technique permet en effet d'obtenir des antennes 5 61, REVENDICATIONS1. Dotecteur (1) double technologie corn prenant une tete de detection fixoe sur un manche par l'intermediaire d'une liaison mocanique, la tete de detection comportant : - un boltier (18) comportant un couvercle (16), sur lequel est fixoe la liaison mocanique, et un socle (15) oppose au couvercle (16) et configure pour venir en regard d'un sol a sonder, un capteur inductif, monto fixement dans le boltier (18), un radar a penetration de sol (60), monto fixement dans le boltier (18), le detecteur otant caracterise en ce que le radar (60) est positionne dans le boltier (18) de sorte a s'etendre entre le capteur inductif (12, 13) et le socle (15). 15 2. Dotecteur selon la revendication 1, dans lequel une plus courte distance (d) entre le radar (60) et le socle (15) est inferieure ou egale a un centimetre, de preference entre environ entre environ un millimetre et environ cinq millimetres. 20 3. Dotecteur selon la revendication 1, dans lequel une plus distance (D) entre le capteur inductif (12, 13) et le socle (15) est comprise entre environ 15 millimetres et environ 30 millimetres. 25 4. Dotecteur selon l'une des revendication 1 a 3, comprenant en outre un adaptateur d'impodance connecto au radar. 5. Dotecteur selon la revendication 4, dans lequel ('adaptateur d'impodance est loge dans le boltier (18), entre le capteur inductif (12, 13) et 30 le couvercle (16). 12 6. Dotecteur selon l'une des revendications 1 a 5, dans lequel le capteur inductif (13) comprend une bobine omettrice (12) et une bobine receptrice (13) distinctes formant chacune une boucle. 5 7. Dotecteur selon la revendication 6, dans lequel l'antenne omettrice (61) et l'antenne receptrice (62) sont chacune logoes au centre de l'une des boucles des bobines omettrice (12) et receptrice (13). 8. Dotecteur selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel la bobine omettrice (12) et la bobine receptrice (13) sont homopolaires. 9. Dotecteur selon l'une des revendications 6 a 8, dans lequel la bobine omettrice (12) et Ia bobine receptrice (13) comprennent des fils enroulos, Ia bobine omettrice (12) prosentant un plus grand nombre de spires que Ia bobine receptrice (13). 10. Dotecteur (1) selon l'une des revendications 6 a 8, dans lequel la bobine omettrice (12) et la bobine receptrice (13) sont imprimees directement sur la plateforme (11), la plateforme (11) formant alors un circuit imprime. 11. Dotecteur (1) selon l'une des revendications 1 a 10, dans lequel le radar (60) comprend une antenne omettrice (61) et une antenne receptrice (62) de l'un des types suivants : antenne radio a cornet a quadruple nervures, antenne papillon, antenne papillon rectangulaire, antenne spirale d'Archimede, antenne spirale logarithmique, antenne Vivaldi, antenne spirale logarithm ique allongoe. 12. Dotecteur (1) selon la revendication 11, dans lequel l'antenne omettrice (61) et l'antenne receptrice (62) sont realisees au moins en partie 30 en nickel ou en chrome. 13 13. Datecteur (1) selon la revendication 12, dans lequel une partie centrale de I'antenne emettrice (61) et de I'antenne receptrice (62) est realisee en cuivre et comprend, en surface, une couche de protection realisee en or. 14. Datecteur (1) selon I'une des revendications 11 a 13, dans lequel I'antenne emettrice (61) et I'antenne receptrice (62) prosentent une opaisseur comprise entre cent nanometres et un micron, par exemple egale a environ 200 nm. 5 10