CA1101958A - Dispositif de detection des impacts sur une cible - Google Patents
Dispositif de detection des impacts sur une cibleInfo
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- CA1101958A CA1101958A CA297,375A CA297375A CA1101958A CA 1101958 A CA1101958 A CA 1101958A CA 297375 A CA297375 A CA 297375A CA 1101958 A CA1101958 A CA 1101958A
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- F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
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Abstract
Dispositif de détection des impacts sur une cible comprenant un capteur de vibration fournissant un signal amplifié, filtré, élevé au carré et intégré, l'intégration étant commandée par un détecteur à seuil.
Description
, L'invention concerne un dispositif de déte¢tion d'une quantitéd'énergie transmise à un corps en phase solide.
Plus particulièrement, mais non limitativement l'invention s'applique à un dispositif de détection deq impaots ~rappant une cible -dan~ une installation d 7 entra~nement au tir.
DanQ toute la suite du texte, c'e~lt cette application qui est décrite.
On a déjà proposé d'installer sur la cible un capteur des ; ;;
v~brations mécaniques auxquelles la cible est sol~ise lsrsqu'elle est frappée par un pro~ectile, de manière à obtenir un 3ignal électrique qui, après passage dans un amplificateur et un dispositif à seuil, agit sur une bascule reliée à un compteur. On distingue les coups au but par rapport aux passages de proJectiles à proximité de la cible, grâce au dispositif à seuil qui laisse agir sur le compteur seulement les vibrations d'une anplitude qupérieure à une certains limlte. Mais la pratique montre ~ue cette di~tinction est illusoire oar un pro~ectile frôlant la cible produit parfois une vibration d'amplitude supérieure à celle d'une vibration due à un ooup au but.
Il a été remarqué que les impacts sur la cible produisent, toutes choses égales par ailleurs, des vibrations de freguences plus élevées que les simples passages de projeotiles à proximité. Certains dispositifs connuq ont donc été améliorés, par l'introduction dan3 le circuit du capteur, d'un filtrs passe-haut.
La demanderesse a remarqué toutefois qu'une discrimination entre les coup~ au but et les passages à proximité de la oible utilisant la seule caractéristique d'amplitude dans une bande de fréquence du signal issu d'un capteur de vibrations ne permet pas dlutiliser l'appa-reil avec des résultat3 qatisfaisant~. Afin d'arqsurer une détection avec un taux d'erreurs très faible9 on a trouvé qu'il fallait calculer l'énergie du signal donné par le capteur de vibrations, dan3 une bande de fréquences élevées.
L`'invention propose ain i tout d'abord l'installation, après ~ ;
, ~
amplification du sienal électrique, d'un filtre passe-haut (la limite de passage dans le filtre dépend du matériau de la cible. Elle peut être de l'ordre de 10 ~Iz pour du contre-plaqué en okoumé), suivi d'un multiplieur monté en élévateur au carré, suivi d'un intégrateur commandé, suivi d'un détecteur à seuil. L'intégrateur est commandé
afin d'intégrer seulement durant le temps d'amortissement de la vibra-tion de la cible.
Avec cette invention, le seuil considéré est ainsi un seuil d'énergie dans une bande de fréquence et non pas d'amplitude dans une bande de fréquence, ce qui permet d'obtenir une excellente discrimi-nation des vibrations dues aux impacts et des vibrations dues aux passages des pro~ectiles à proximité immédiate de la cible.
L'invention a donc pour objet un dispositif de détection d'une quantité d'énergie transmise à un corps en phase solide comprenant au moins un capteur transformant les vibrations mécaniques auxquelles le corps est soumis en un ~ignal électrique et, en série, un amplifica-teur recevant ce signal, un Piltre passe-haut, un multiplieura un intégrateur à mode de fonctionnement contrôlé, un détecteur à seuil ~;
et un monostable de mise en forme9 caractérisé en ce que le fonctionne-ment de l'intégrateur est commandé par un circuit comprenant un dispo-~itif à seuil détectant les crêtes du signal électrique, suivi d'un monostable dont le signal logique de sortie pilote ledit intégrateur.
En se référant aux figures schématiques ci-Jointes, on va décrire un exemple, donné à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention. La description de cet exemple permettra de faire res-sortir d'autres éléments caractéristiques de l'invention.
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un disposltif de comptage comportant l'ensemble des perfectionnements énumérés ci-dessus.
La figure 2 repré~ente un schéma détaillé d'un tel dispositif.
Sur la figure 1, un capteur 1, qui peut etre de type quelconque ayant une bonne sensibilité aux vibrations ultra sonQres (par exemple a élé-5~3 .
ment piézoélectrique), est di~posé ~ur une cible non représentée et peut être, 90it entièrement installé sur cette cible, soit na compor-ter sur la cible que certains éléments, mécaniques par exemple.
Ce capteur 1 produit un signal électrique qui est une image des vibration~ de la cible et qui est transmis par une llaison 2 à
un amplificateur 3 à la sortie 4 duquel le signal électrique passe clans un filtre passe-haut 5 du deuxième ordre ou d'un ordre supérieur.
La fonction de transfert de ce ~iltre peut être de la forme :
p2 ~ ~2 p2 ~ 2 ~ ~ P + 1 où p e9t l'opérateur de Laplace, ~ est inférieur ou égal à une-millise-conde et ~ est égal à 0,5 environ. On peut utiliser un seul filtre ou plusieur~ filtres en série.
Après le filtre 5, le signal électrique est élevé au carré dans -~
un multiplicateur 6, puis intégré pendant une durée de 50 ms environ dans un intégrateur 7, aprè3 quoi il passe dans un di3positif à seuil 8 qui fournit, lorsqu'une valeur déterminée est dépassée, un signal qui est ensuite envoyé sur un compteur-d'impacts 9.
L'intégrateur 7 a un mode de fonctionnement dé~ini par un monostable 10. Ce monostable bascule en état instable durant 50 ms ~ ~ ;
environ aprè3 chaque impulsion fournie par un dispositif à qeuil 11.
Durant cet état instable l'intégrateur 7 peut intégrer le signal de sortie ~u multlplicateur ~. Ce dispositif à qeuil 11 donne un signal lorsque l'amplitude de la vibration de la cible est suffisamment élevée pour qu'il y ait possibilité d'un impact. L'état stable du monostable 10 bloque l'intégrateur 7 à une tension de sortie nulle.
Dans la fi~lre 2, on a reporté les mêmes références que sur la figure 1 pour clésigner les mêmes organes, la réalisation de ceux-ci étant détailléej lorsqu'il y a lieu, à l'intérieu~ d'un rectan- ;
gle en traits interrompus délimitant chaque organe.
L'amplificateur 3 de mi~e en for~e du 3ignal est constitué
par un ampli~icateur différentiel dont le gain est rendu variable 3 ; `*
par un ensemble de réqistances en contre-réaotion que l'on choi~it grâce à un sélecteur 12, en fonction du type d'arme utilisé et de la di3tance à laquelle le tir est effectué.
Le filtre 5 se compose, de manière classique, d'un ou plu-sleurs amplificateurs 13, avec deux condensateurq en ~érie 14, un condensateur 15 et une résistance réglable 16 montés en réaction alnsi qu'une résistance réglable 17 reliée à la masse.
Le multipllc~teur6peutêtxe sLmplementcOnstitué~ d'une part par un dispositir redresseur de signal comprenant en parallèle une diode 18, et le montage en série d'un amplificateur 19 de gain égal à un, grâce aux résistances 20, et d'une diode 21, d'autre part par un dispositif non linéaire comprenant un diviseur potentiométrique 22 constitué de résistances différentes telles que Rl, R2, R3, R4 et R5 en série entre elles avec diodes telles que D1, D2, D3, D4 en para- -- llèle, et par un amplificateur 23 bouclé par una résistance R.
L'intégrateur 7 se compose d'un amplificateur opérationnel 24 contre-réactionné par un condensateur 25 et un transistor à effet de champ 26.
La tension de comparaison du dispositif à seuil 8 est fournie ~i par un potentiomètre 27. La sortie du dispositif à seuil 8 est reliée au compteur 9 par l'intermédiaire d'une porte ET 28 et d'une bascule monostable 29 dont la durée de maintien peut être par exemple de l'ordre - d'une milliseconde.
La durée de l'intégration ef~ectuée par l'intégrateur 7 est déterminée par une bascule monostable 10 dont la durée de maintien est par exemple de 50 millisecondes et qui agit sur un amplificateur 30 délivrant en sortie un signal capable de bloquer ou de rendre conducteur le transi~tor 26.
Le point de départ de l'intégration est définl par un compara-30 teur 11 qui reçoit une tension de référence d'un potentiomètre 31 i ~i et détecte les crêteq du signal fourni par l'amplificateur 3, ou à
la sortie du ~iltre 5, ou à la sortie du multiplicateur 6~ Ainsi, lorsqu'une vibration de la cible se produit 80US l~e~et d'un impact, la première crête du signal électrique généré est détectée, et cette détection déclenche la bascule 10 grâoe au signal 32 et, par suite, libère 1'inté-grateur 7 pendant la durée choisie de maintien du mono~table 10.
On a ajouté à ce système des moyens permettant d'éviter ~;
de compter oomme des impacts les vibrations auxquelle~ peut être soumise la cible lorsqu~elle est relevée ou abaissée (chocs contre le châssis support par exemple). C'est la porte ET 28 qui bloque alors le système de comptage grâce au signal logique adressé par la connexion 33. Ce signal est issu d'un monostable 34 qui commande la ~ermeture de la porte 28 durant un temps déterminé (qui peut être voisin du temps d'amortissement des ~ibrations de la cible consécutives à un choc).
Le monostable 34 est excité par un signal élabore sur une connexion 35 -et qui détermine les instants où l'on veut aveugler le dispo3iti~ de détection. La figure 2 montre une utilisation particulière de ce dispo-siti~ afin d'éviter de prendre en oompte les chocs auxquels est soumise une cible automatique basculante 40 lor~ des fins de course. Des contacts de fin de course 36 sont fermés ou ouverts, selon la position de la cible, et provoquent les variations du signal 35 qui ~ait basculer le monostable 34 en position instable.
Le signal de détection d'impacts, qui est constitué d'une impulsion calibrée apparaissant après chaque impact, peut être utilisé
pour diverses ~onctions, soit pour incrémenter le compteur 9, soit pour tout autre usage. Il est disponible sur une connexion 37.
-.'' , ~ .
Plus particulièrement, mais non limitativement l'invention s'applique à un dispositif de détection deq impaots ~rappant une cible -dan~ une installation d 7 entra~nement au tir.
DanQ toute la suite du texte, c'e~lt cette application qui est décrite.
On a déjà proposé d'installer sur la cible un capteur des ; ;;
v~brations mécaniques auxquelles la cible est sol~ise lsrsqu'elle est frappée par un pro~ectile, de manière à obtenir un 3ignal électrique qui, après passage dans un amplificateur et un dispositif à seuil, agit sur une bascule reliée à un compteur. On distingue les coups au but par rapport aux passages de proJectiles à proximité de la cible, grâce au dispositif à seuil qui laisse agir sur le compteur seulement les vibrations d'une anplitude qupérieure à une certains limlte. Mais la pratique montre ~ue cette di~tinction est illusoire oar un pro~ectile frôlant la cible produit parfois une vibration d'amplitude supérieure à celle d'une vibration due à un ooup au but.
Il a été remarqué que les impacts sur la cible produisent, toutes choses égales par ailleurs, des vibrations de freguences plus élevées que les simples passages de projeotiles à proximité. Certains dispositifs connuq ont donc été améliorés, par l'introduction dan3 le circuit du capteur, d'un filtrs passe-haut.
La demanderesse a remarqué toutefois qu'une discrimination entre les coup~ au but et les passages à proximité de la oible utilisant la seule caractéristique d'amplitude dans une bande de fréquence du signal issu d'un capteur de vibrations ne permet pas dlutiliser l'appa-reil avec des résultat3 qatisfaisant~. Afin d'arqsurer une détection avec un taux d'erreurs très faible9 on a trouvé qu'il fallait calculer l'énergie du signal donné par le capteur de vibrations, dan3 une bande de fréquences élevées.
L`'invention propose ain i tout d'abord l'installation, après ~ ;
, ~
amplification du sienal électrique, d'un filtre passe-haut (la limite de passage dans le filtre dépend du matériau de la cible. Elle peut être de l'ordre de 10 ~Iz pour du contre-plaqué en okoumé), suivi d'un multiplieur monté en élévateur au carré, suivi d'un intégrateur commandé, suivi d'un détecteur à seuil. L'intégrateur est commandé
afin d'intégrer seulement durant le temps d'amortissement de la vibra-tion de la cible.
Avec cette invention, le seuil considéré est ainsi un seuil d'énergie dans une bande de fréquence et non pas d'amplitude dans une bande de fréquence, ce qui permet d'obtenir une excellente discrimi-nation des vibrations dues aux impacts et des vibrations dues aux passages des pro~ectiles à proximité immédiate de la cible.
L'invention a donc pour objet un dispositif de détection d'une quantité d'énergie transmise à un corps en phase solide comprenant au moins un capteur transformant les vibrations mécaniques auxquelles le corps est soumis en un ~ignal électrique et, en série, un amplifica-teur recevant ce signal, un Piltre passe-haut, un multiplieura un intégrateur à mode de fonctionnement contrôlé, un détecteur à seuil ~;
et un monostable de mise en forme9 caractérisé en ce que le fonctionne-ment de l'intégrateur est commandé par un circuit comprenant un dispo-~itif à seuil détectant les crêtes du signal électrique, suivi d'un monostable dont le signal logique de sortie pilote ledit intégrateur.
En se référant aux figures schématiques ci-Jointes, on va décrire un exemple, donné à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention. La description de cet exemple permettra de faire res-sortir d'autres éléments caractéristiques de l'invention.
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un disposltif de comptage comportant l'ensemble des perfectionnements énumérés ci-dessus.
La figure 2 repré~ente un schéma détaillé d'un tel dispositif.
Sur la figure 1, un capteur 1, qui peut etre de type quelconque ayant une bonne sensibilité aux vibrations ultra sonQres (par exemple a élé-5~3 .
ment piézoélectrique), est di~posé ~ur une cible non représentée et peut être, 90it entièrement installé sur cette cible, soit na compor-ter sur la cible que certains éléments, mécaniques par exemple.
Ce capteur 1 produit un signal électrique qui est une image des vibration~ de la cible et qui est transmis par une llaison 2 à
un amplificateur 3 à la sortie 4 duquel le signal électrique passe clans un filtre passe-haut 5 du deuxième ordre ou d'un ordre supérieur.
La fonction de transfert de ce ~iltre peut être de la forme :
p2 ~ ~2 p2 ~ 2 ~ ~ P + 1 où p e9t l'opérateur de Laplace, ~ est inférieur ou égal à une-millise-conde et ~ est égal à 0,5 environ. On peut utiliser un seul filtre ou plusieur~ filtres en série.
Après le filtre 5, le signal électrique est élevé au carré dans -~
un multiplicateur 6, puis intégré pendant une durée de 50 ms environ dans un intégrateur 7, aprè3 quoi il passe dans un di3positif à seuil 8 qui fournit, lorsqu'une valeur déterminée est dépassée, un signal qui est ensuite envoyé sur un compteur-d'impacts 9.
L'intégrateur 7 a un mode de fonctionnement dé~ini par un monostable 10. Ce monostable bascule en état instable durant 50 ms ~ ~ ;
environ aprè3 chaque impulsion fournie par un dispositif à qeuil 11.
Durant cet état instable l'intégrateur 7 peut intégrer le signal de sortie ~u multlplicateur ~. Ce dispositif à qeuil 11 donne un signal lorsque l'amplitude de la vibration de la cible est suffisamment élevée pour qu'il y ait possibilité d'un impact. L'état stable du monostable 10 bloque l'intégrateur 7 à une tension de sortie nulle.
Dans la fi~lre 2, on a reporté les mêmes références que sur la figure 1 pour clésigner les mêmes organes, la réalisation de ceux-ci étant détailléej lorsqu'il y a lieu, à l'intérieu~ d'un rectan- ;
gle en traits interrompus délimitant chaque organe.
L'amplificateur 3 de mi~e en for~e du 3ignal est constitué
par un ampli~icateur différentiel dont le gain est rendu variable 3 ; `*
par un ensemble de réqistances en contre-réaotion que l'on choi~it grâce à un sélecteur 12, en fonction du type d'arme utilisé et de la di3tance à laquelle le tir est effectué.
Le filtre 5 se compose, de manière classique, d'un ou plu-sleurs amplificateurs 13, avec deux condensateurq en ~érie 14, un condensateur 15 et une résistance réglable 16 montés en réaction alnsi qu'une résistance réglable 17 reliée à la masse.
Le multipllc~teur6peutêtxe sLmplementcOnstitué~ d'une part par un dispositir redresseur de signal comprenant en parallèle une diode 18, et le montage en série d'un amplificateur 19 de gain égal à un, grâce aux résistances 20, et d'une diode 21, d'autre part par un dispositif non linéaire comprenant un diviseur potentiométrique 22 constitué de résistances différentes telles que Rl, R2, R3, R4 et R5 en série entre elles avec diodes telles que D1, D2, D3, D4 en para- -- llèle, et par un amplificateur 23 bouclé par una résistance R.
L'intégrateur 7 se compose d'un amplificateur opérationnel 24 contre-réactionné par un condensateur 25 et un transistor à effet de champ 26.
La tension de comparaison du dispositif à seuil 8 est fournie ~i par un potentiomètre 27. La sortie du dispositif à seuil 8 est reliée au compteur 9 par l'intermédiaire d'une porte ET 28 et d'une bascule monostable 29 dont la durée de maintien peut être par exemple de l'ordre - d'une milliseconde.
La durée de l'intégration ef~ectuée par l'intégrateur 7 est déterminée par une bascule monostable 10 dont la durée de maintien est par exemple de 50 millisecondes et qui agit sur un amplificateur 30 délivrant en sortie un signal capable de bloquer ou de rendre conducteur le transi~tor 26.
Le point de départ de l'intégration est définl par un compara-30 teur 11 qui reçoit une tension de référence d'un potentiomètre 31 i ~i et détecte les crêteq du signal fourni par l'amplificateur 3, ou à
la sortie du ~iltre 5, ou à la sortie du multiplicateur 6~ Ainsi, lorsqu'une vibration de la cible se produit 80US l~e~et d'un impact, la première crête du signal électrique généré est détectée, et cette détection déclenche la bascule 10 grâoe au signal 32 et, par suite, libère 1'inté-grateur 7 pendant la durée choisie de maintien du mono~table 10.
On a ajouté à ce système des moyens permettant d'éviter ~;
de compter oomme des impacts les vibrations auxquelle~ peut être soumise la cible lorsqu~elle est relevée ou abaissée (chocs contre le châssis support par exemple). C'est la porte ET 28 qui bloque alors le système de comptage grâce au signal logique adressé par la connexion 33. Ce signal est issu d'un monostable 34 qui commande la ~ermeture de la porte 28 durant un temps déterminé (qui peut être voisin du temps d'amortissement des ~ibrations de la cible consécutives à un choc).
Le monostable 34 est excité par un signal élabore sur une connexion 35 -et qui détermine les instants où l'on veut aveugler le dispo3iti~ de détection. La figure 2 montre une utilisation particulière de ce dispo-siti~ afin d'éviter de prendre en oompte les chocs auxquels est soumise une cible automatique basculante 40 lor~ des fins de course. Des contacts de fin de course 36 sont fermés ou ouverts, selon la position de la cible, et provoquent les variations du signal 35 qui ~ait basculer le monostable 34 en position instable.
Le signal de détection d'impacts, qui est constitué d'une impulsion calibrée apparaissant après chaque impact, peut être utilisé
pour diverses ~onctions, soit pour incrémenter le compteur 9, soit pour tout autre usage. Il est disponible sur une connexion 37.
-.'' , ~ .
Claims (4)
ou un privilège exclusif est revendiqué sont définies comme suit :
1/ Dispositif de détection d'une quantité d'énergie transmise à un corps en phase solide, comprenant au moins un capteur transformant les vibrations mécaniques auxquelles le corps est soumis en un signal électrique et, en série, un amplificateur recevant ce signal, un filtre passe-haut,un multiplieur, un intégrateur à mode de fonction-nement contrôlé, un détecteur à seuil et un monostable de mise en forme, caractérisé en ce que le fonctionnement de l'intégrateur est commandé par un circuit comprenant un dispositif à seuil détectant les crêtes du signal électrique, suivi d'un monostable dont le signal logique de sortie pilote ledit intégrateur.
2/ Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée du dispositif à seuil est reliée à la sortie de l'am-plificateur ou du filtre passe-haut, ou du multiplieur.
3/ Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ledit corps est une cible recevant des impacts.
en ce que ledit corps est une cible recevant des impacts.
4/ Dispositif de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une porte logique et un monostable permettent de bloquer l'émission d'impulsions durant un temps où la cible est susceptible de vibrer pour des raisons autres que des impacts.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7705156A FR2381270A1 (fr) | 1977-02-22 | 1977-02-22 | Dispositif de detection des impacts sur une cible |
FREN.7705156 | 1977-02-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CA1101958A true CA1101958A (fr) | 1981-05-26 |
Family
ID=9187074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA297,375A Expired CA1101958A (fr) | 1977-02-22 | 1978-02-21 | Dispositif de detection des impacts sur une cible |
Country Status (14)
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AT (1) | AT353658B (fr) |
BE (1) | BE863605A (fr) |
CA (1) | CA1101958A (fr) |
CH (1) | CH628432A5 (fr) |
DE (1) | DE2806251A1 (fr) |
DK (1) | DK143577C (fr) |
ES (1) | ES467040A1 (fr) |
FR (1) | FR2381270A1 (fr) |
GB (1) | GB1583416A (fr) |
IT (1) | IT1093844B (fr) |
NL (1) | NL7801891A (fr) |
SE (1) | SE428248B (fr) |
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US4249411A (en) * | 1979-05-31 | 1981-02-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Zero-g massmeter |
DE3012786A1 (de) * | 1980-04-02 | 1981-10-08 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Anzeige- und warnvorrichtung fuer die belastung von viskositaetsschwindungsdaempfern |
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IL131832A (en) * | 1997-03-10 | 2002-05-23 | Imperial College | Method and apparatus for assessing the ripeness or firmness of fruit and vegetables |
US6367800B1 (en) | 1999-06-07 | 2002-04-09 | Air-Monic Llc | Projectile impact location determination system and method |
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US6769287B2 (en) * | 2002-12-17 | 2004-08-03 | Haag Engineering Co. | Apparatus for testing structural component samples by impacting with ice balls |
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JP6072457B2 (ja) * | 2012-07-30 | 2017-02-01 | 株式会社エイテック | 標的システム |
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1977
- 1977-02-22 FR FR7705156A patent/FR2381270A1/fr active Granted
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1978
- 1978-02-02 CH CH112778A patent/CH628432A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1978-02-03 BE BE1008697A patent/BE863605A/fr not_active IP Right Cessation
- 1978-02-06 GB GB4636/78A patent/GB1583416A/en not_active Expired
- 1978-02-10 US US05/876,802 patent/US4131012A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-02-13 AT AT102878A patent/AT353658B/de not_active IP Right Cessation
- 1978-02-15 DE DE19782806251 patent/DE2806251A1/de not_active Withdrawn
- 1978-02-16 ES ES467040A patent/ES467040A1/es not_active Expired
- 1978-02-16 JP JP1600678A patent/JPS53105895A/ja active Pending
- 1978-02-20 NL NL7801891A patent/NL7801891A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-02-21 CA CA297,375A patent/CA1101958A/fr not_active Expired
- 1978-02-21 DK DK77078A patent/DK143577C/da active
- 1978-02-21 IT IT20430/78A patent/IT1093844B/it active
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