Appareil électrique pour détecter et repérer des masses conductrices de l'électricité.
La présente invention a pour objet un appareil électrique pour détecter et repérer des masses conductrices de l'é]ectricité. Cette invention concerne en particulier la détection ou le repérage de masses difficiles, si ce n'est impossible, à détecter ou repérer de manière directe, c'est-à-dire par l'observation visuelle ou par contact. Ces masses conductrices de l'électricité peuvent être des masses métalliques quelconques, magnétiques ou non, ou encore des masses semi-conductrices, telles que du charbon ou ]e minerai d'un métal.
L'appareil selon l'invention est utilisé en particulier dans la détection et le repérage de dispositifs tels que des mines terrestres, des mines-piège explosives, d'autres types de mines de guerre et des engins analogues. Ces dispositifs peuvent être cachés et placés à des endroits où leur explosion peut facilement être provoquée, à moins qu'ils n'aient été rendus inoffensifs, par exemple en enlevant ml détonateur.
L'appareil selon l'invention peut également être utilisé dans d'autres buts, tels que, par exemple, le repérage et le relevé de l'emplacement d'une conduite enfouie dans ]e sol, le repérage d'objets immergés dans l'eau ou la localisation d'objets métalliques se trouvant accidentellement dans ie corps humain.
L'appareil selon l'invention est caractérisé par un dispositif susceptible de produire des oscillations électriques et qui comprend au moins deux inductances couplées entre elles, la disposition étant telle que la présence d'au moins une masse conductrice de l'électricité dans le voisinage d'une de ces inductances modifie leur couplage et provoque le fonctionnement du dispositif susdit.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, trois formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention et deux variantes de la troisième forme d'exécution.
Fi g. 1 est le schéma de a première forme d'exécution.
Fig. 2 montre deux inductances juxtaposées.
Fig. 3 montre plusieurs positions de ces inductances.
Fig. 4 est le schéma de la seconde forme d'exécution.
Fig. 5 est le schéma de la troisième forme d'exécution.
Fig. 6 et 7 sont des variantes du schéma de l'appareil représenté à la fig. 5.
L'appareil représenté à la fig. 1 comprend deux inductances plates 1 et 2 juxtaposées comme représenté à la fig. 2 et ne se recouvrant que très partiellement. Ces inductances sont ainsi disposées dans une position critique dans laquelle le couplage inductif entre elles est pratiquement nul. Une extrémité de l'inductance 1 est conneetée à l'anode d'un tube électronique 3, son autre extrémité étant connectée à une borne positive Il T + par l'intermédiaire d'une résistanee variable 4 et d'un écouteur 5. Un condensateur 6 est bran ché en parallèle avec. l'inductance 1 et la résistance 4 branchées en série.
Une extrémité de l'inductance 2 est connectée à la grille du tube 3, son autre extrémité étant connectée à la borne négative H T T - par l'intermé- diaire d'une résistance variable 7. Un condensateur 8 est branché en parallèle avec l'inductance 2 et la résistance 7 branchées en série. L'appareil fonctionne de la manière suivante:
La position des inductances 1 et 2 l'une par rapport à l'autre et les valeurs des résistances 4 et 7 et des condensateurs 6 et 8 sont telles que, dans des conditions normales, c'est-à-dire lorsque la quantité de matière magnétique ou conductrice de l'électricité se trouvant à proximité des inductances est suffisamment petite pour qu'il ne soit pas nécessaire que l'appareil fournisse une indication, le tube 3 est sur le point de se mettre à osciller.
Cette condition est obtenue de fanon suffisamment précise par le réglage de la position relative des deux inductances (ou, de préférence, par le réglage de la position relative d'une paire de petites induetances additionnelles branchées en série avec les inductances principales) ou par le réglage d'un petit condensateur connecté entre la grille et l'anode du tube. Lorsque les induetances sont approchées d'un objet métallique, le couplage inductif des inductances 1 et 2 est modifié par la présence de cet objet dans leur champ.
Si, par exemple, l'objet est en matière magnétique, le flux magnétique des inductances le traverse et la réluctance magnétiqUe du circuit magnétique des inductanees est diminuée. Le couplage inductif augmente et le tube 3 se met à osciller. De même, si l'objet est en matière conductrice non magnétique, des courants sont induits dans cet objet par le flux magnétique des inductances, si bien qu'il constitue une charge pour ces iiiduc- tances et modifie la phase de la réaction entre le circuit de grille et le circuit d'anode du tube. Selon la valeur et la phase du cou- plage initial, le tube peut alors également se mettre à osciller.
L'amplitude de ces oscillations augmente rapidement et n'est pratiquement limitée que par les caractéristiques da tube. Si ces oseillations sont de fréquence audible, elles produisent un son dans l éeon- teur. Les résistances comprises dans le circuit de chacune des inductances peuvent être réglées de telle sorte que la constante de temps de ces circuits soit adéquate aux usages aux- quels l'appareil est destine.
Il y a plusieurs moyens d'assembler les inductances. Elles peuvent, par exemple, être assemblées de. manière à être juxtaposées dans une des positions a, b, c représentées à la fig. 3, dans laquelle ellcs sont représentées en coupe et s'étendent dans des plans perpendiculaires au plan de la feuille.
L'aire balayée par les ensembles d'indue- tances d'exploration représentés en a et b à la fig. 3, est parallèle au plan de l'inductanee 10 et est à 450 par rapport au plan des in inductances de l'ensemble d'exploration représenté en c à la fig. 3. Les formes des induetances peuvent être adaptées aux différentes conditions à satisfaire. Dans des buts généraux, elles sont de préférence de forme circulaire, mais des inductances de forme allongée, telles que celles représentées en d à la fig. 3, conviennent dans le cas particulier où l'on désire que l'appareil soit sensible à de petits objets répartis sur une plus grande largeur que celle qu'on peut esplorer avec des inductanees circulaires.
La direction du déplaeement des inductances pour l'explora- tion est indiquée par une flèche, en d à la fig. 3. La largeur de l'aire balayée s'étend entre les points X.
L'appareil ne comprend pas obligatoire- ment une paire d'inductances présentant une inductance mutuelle pratiquement nulle, mais il est possible d'utiliser un ensenible d'induc- tances présentant un couplage inductif on capacitif, ces couplages étant neutralisés par des moyens appropriés quelconques.
L'appareil pourrait, par exemple, col - prendre deux inductances respeetivement disposées dans le circuit de sortie et dans le circuit d'entrée d'un amplificateur à tulles électroniques, ces inductances étant couplées par juxtaposition et l'amplificateur étant éta bli de telle façon qu'une petite modification du couplage des inductanees suffise pour qu'il se mette à osciller. Une telle modification de ce couplage se produit lorsque les incluctanees sont approchées d'un objet métallique. L'intensité de cette oscillation augmente très rapidement jusqu'à sa limite d'amplitude, en fonction dc petits accroissements de couplage, de sorte que le signal produit dans les écouteurs augmente rapidement d'intensité.
Il peut être avantageux d'utiliser des circuits pour le réglage de phase ou d'obtenir les conditions de phase correctes dans l'appareil par d'autres moyens, par esemple en plaçant à proximité des inductances un objet simulant le type d'objet que l'appareil doit détecter ou repérer. On remarquera que, dans les deux cas, la sensibilité peut être considérablement augmentée en amenant l'appareil dans des conditions telles qu'il est sur le point d'osciller. Il en résulte une simplification des moyens de réglage initial. Ces moyens peuvent être agencés de façon à permettre d'obtenir des condit ions initiales de phase favorisant un angle de phase caractéristique pour l'objet métallique que l'on désire détecter.
L'appareil représenté à la fig. 4 comprend deux inductances d'exploration 12 et 13 shuntées par des condensateurs 14 et 15 et respectivement reliées aux bornes de sortie et d'entrée d'un amplificateur 16, présentant une amplification suffisante pour le genre d'utilisation auquel il est destiné. Cet amplificateur peut présenter un déphasage pratiquement nul à la fréquence de fonctionnement, celle-ci étant déterminée par des circuits accordés comprenant les inductances 12 et 13.
E peut aussi présenter un certain déphasage, de façon à convenir pour une application particulière déterminée queleonque. Les induetanees 12 et 13 sont couplées de telle ma- nière que leur inductance mutuelle soit pratiquement nulle. Dans ce eas, les conditions de phase sont telles que lorsqu'un objet mé- tallique est proche des inductances, cet objet étant caractérisé, au point de vite électrique, par un certain angle de phase à la fréquence de fonctionnement, la relation de phase résultante se rapproche de celle qui est nécessaire pour faire apparaître une réaction positive dans l'amplificateur.
Si un dispositif compre- nant un potentiomètre 17 et un élément 18 présentant une réaction ou une impédance appropriée est utilisé conjointement avec un circuit présentant une prise médiane (non représenté) pour l'induetanee exploratrice 13, des réglages appropriés du potentiomètre 17 et/ou de l'élément 18 permettent le choix du couplage et le réglage de la phase de la réaction.
La prise médiane pourrait être constituée par une prise médiane du transformateur d'entrée 19 ou par un point médian d'un double condensateur 15. Cette prise serait reliée à la masse de l'appareii.
Au lieu du dispositif 17 et 18, un échantillon du type d'objet à détecter peut être disposé à proximité de l'ensemble des indue- tances d'exploration, de sorte que le couplage désiré et la phase correcte de la réaction sont facilement obtenus. Le couplage final, atteint dès que l'ensemble des inductances d'exploration s'approche de l'objet à détecter, déclenche alors les oscillations dans l'appa- reil.
La forme d'exécution représentée à la fig. 5 est particulièrement avantageuse. Dans cette figure, des condensateurs 28 et 29 sont respeetivement branchés en parallèle avec des inductances 20 et 21. Un circuit d'entrée 25 présentant une prise médiane est utilisé pour des raisons qu'on expliquera par la suite. On s'arrange pour que le couplage entre les inductances 20 et 21 soit pratiquement nul. Le couplage inductif est rendu à peu près nul par la juxtaposition des bobines principales, comme décrit plus haut. I1 est encore diminué au moyen de quelques spires de fil 22, bran chées en série avec l'induetanee 20 et mécainiquement reliées à l'induetanee 21.
Ces spires sont branchées dans le sens voulu pour réduire le couplage résidueI existant entre les inductanceJ 20 et 21. Un réglage final servant à obtenir un couplage exactement nul est ensuite effectué par déplacement d'un noyau en poudre de fer agglomérée 23, qui est disposé de telle manière que son déplacement dans un sens ou dans l'autre par rapport aux bobines 20 et 21 produise un couplage d'un sens ou de l'autre. Semblablement, et dans le même but, on pourrait aussi utiliser un noyau aggloméré fait d'une matière pulvérnlente conductrice de l'électricité et non magnétique. Ainsi, l'ensemble des inductances ne présente plus aucun couplage inductif.
Tout couplage capacitif, par capacités réparties entre les deux inductances principales, est rendu minimum en reliant à la masse une des extrémités de l'inductance 20 et des spires 22 reliées en série, de façon à protéger l'appareil contre les effets capacitifs indésirables.
Un circuit ohmique de réaction 24, 26, 27 est connecté entre les deux inductances de l'appareil dans le sens voulu pour fournir une réaction positive. Etant donné que l'amplificateur ne présente qu'un faible ou aucun déphasage à la fréquence à laquelle chacun des circuits des inductances est accordé, cet amplificateur peut être amené à osciller ou peut être réglé de façon à ne pas osciller, au moyen d'un potentiomètre réglable 24.
Dans ces conditions, la sensibilité de détection est maximum pour des objets dont l'effet est principalement ohmique, c'est-à-dire dont le Leu coefficient de qualité Q = est pratiquement égal à l'unité à la fréquence de fonctionnement. Dans cette expression, L représente l'inductivité de l'objet, R sa résistance ohmique et w est la pulsation de la fréquence de fonctionnement f, c'est-à-dire 2 z f. En même temps, une sensibilité adéquate est obtenue pour des objets présentant un caractère ferro- ou paramagnétique.
Ces objets recherchés étant de grandes dimensions, leur pré sence dans le voisinage des inductances modifie le couplage de celles-ci de façon suffisante pour provoquer le fonctionnement du dispositif et pour le faire osciller. Pour cette disposition, la sensibilité est ainsi maximum pour des objets présentant un angle de phase caractéristique nul et elle est moindre, mais suffisante pour des objets présentant des angles de phase caractéristiques de + 900 ou de - 908 indifféremment.
Dans l'appareil décrit en référence à la fig. 5, on peut supprimer l'un des condensateurs d'accord branché en parallèle avec une des inductances d'exploration. Tandis que l'appareil susdit présente une sensibilité maximum pour des objets présentant un angle de phase caractéristique nul, l'appareil ainsi modifié présente une sensibilité maximum pour des objets présentant des angles de phase caractéristiques de +900 ou de - 900, suivant le sens de la connexion électrique des inductances d'exploration.
Si l'on suppose que les connexions électriques sont telles que l'appateil soit sensible pour un objet ayant un angle de phase de - 900, le couplage dû à un autre objet ayant un angle de phase de + 908 fournit une contre-réaction, c'est-à-dire que le couplage est déphasé de 1800 et que les oscillations ne s'amorcent pas.
Cet effet de discrimination peut être obtenu à un degré variable pour des objets donnant lieu à des conditions de phase intermédiaires et l'on peut obtenir une discrimination entre des objets dont les angles de phase diffèrent entre eux d'une autre valeur que 1800.
A la fig. 6, on a représenté un appareil similaire à celui de la fig. 5. La seule modification qui a été apportée est la suppression du condensateur 29 et de la résistance 27 que comprend l'appareil de la fig. 5, et le remplacement de la résistance 27 par un condensateur 30. Le reste de l'appareil est identique à celui de la fig. 5 et les signes de référence sont les mêmes.
Il est évident que si le degré de réaction fourni par le potentiomètre variable 24 et par le condensateur 30 renipla- çant la résistance 27 est suffisant pour provoquer des oscillations, la fréquence de ces oscillations est essentiellement déterminée par le circuit résonnant accordé comprenant l'in duetance 20 et le condensateur 28. En supposant que les valeurs de l'inductance 20 e'c du condensateur 28 sont les mêmes que celles de l'appareil non modifié, la fréquence des oscillations est donc la même que dans ce dernier.
Si on le désire, une capacité peut être branchée en parallèle avec l'inductance 21 pour favoriser des angles de phase inférieurs à 90 .
Pour obtenir un appareil répondant à tons les besoins de la pratique, on effectue les modifications décrites ci-dessus par commntation.
Avec. un tel appareil, si l'on désire passer de la détection normale correspondant au schéma de la fig. 5 à la détection avec discrimination correspondant au schéma de la fig. 6, il suffit d'actionner un comnuffateur et de réajuster la réaction au moyen du potentiomètre 24.
La fig. 7 représente une autre variante de l'appareil, dans laquelle les conditions de con- plage entre des inductances 31 et 81' sont pratiquement celles décrites plus haut en réfé rence à la fig. 5, excepté que deux potentiomètres de commande 32 et 33 sont prévus.
L'un de ces potentiomètres, 33, sert à obtenir un couplage ohmique dans un sens ou dans
L'autre par I'intermédiaire d une résistance 37, et J 'autre, 32, sert à obtenir un cou- plage capacitif dans ml sens on dans l'antre par l'intermédiaire d'un condensateur 38.
Ceci est possible grâce an dispositif d'entrée à prise médiane 34--35. Ainsi, une sensibilité maximum peut être obtenue pour chaque objet particulier. S'il est impossible de réduire suffisamment la capacité créée entre les in- duetanees 31 et 31' en connectant une extrémité de l'une d'entre elles à la masse, une neutralisation très efficace dn couplage capacitif entre ces indnetanees peut être obtenue en branchant un condensateur 36 d'une valeur appropriée entre lenrs extrémités opposées.
On neutralise ainsi des effets de déséquilibre capacitif par rapport aux extrémités de ces inductances. Cette disposition (fig. 7) est particulièrement avantageuse lorsqu'on désire favoriser la détection d'un objet déterminé quelconque et, en particulier, si l'on désire discriminer un objet particulier, tout en conservant une sensibilité de détection élevée pour un autre objet. On remarquera cependant que ceci n'est possible que si les effets produits par les objets qu'ou désire détecter et par ceux qu'on ne désire pas détecter sont électriquement de phases opposées ou presque.
Par exemple, il est fréquemment nécessaire de rechercher des mines disposées sous la surface de routes métalliques. Si J 'effet électrique de la surface de la route diffère modérément de celui de la mine, on obtient automatiquement une discm.niination par rapport à des signaux non désirés dus à la surface de la route, par un réglage destiné à favoriser la détection de la mine. C'est pour ce type d'application que I 'appareil de la fig. r comprend un circuit d'entrée à prise médiane. Cette prise permet d'effectuer facillement de simples niodifica- tions, pour généraliser l'application de l'appareil.
Dans quelques cas, il peut être avanta gueux de prévoir ull circuit de sortie à prise médiane; le fonctionnement est toutefois pratiquement le même. On notera également qu'une discrimination semblable vis-à-vis d'objets indésirés peut également être obtenue en favorisant l'objet désiré par le réglage de la position d'un noyau de pondre de fer agglomérée, lorsque l appareil comprend nn tel noyau réglable.
Selon nne variante, l'appareil peut comprendre un circuit dont les caractéristiques de phase changent rapidement en fonction de la proximité d'objets métalliques, permettant ainsi d'obtenir une réaction positive dans des conditions de phase déterminées produites par de tels objets.
On a remarqué que, lorsque l'appareil se met à osciller on cesse d'osciller, le courant d'anode dn ou des tubes de l'amplificateur est brusquement modifié, spécialement dans le cas où, pour le tube d'non oseillateur, on utilise une polarisation automatique de grille par courant de grille. Cette modification du courant d'anode peut être employée de différentes manières, par exemple pour actionner illi relais. Elle peut aussi servir à enclencher un second oscillateur ou à provoquer le fonctionnement d'un amplifieateur. De cette fanon, la fréquence d'exploration peut être plus élevée que les fréquences audibles, un signal audible étant fourni par le second oscillateur ou par l'amplificateur.
Electrical apparatus for detecting and locating electrically conductive masses.
The present invention relates to an electrical apparatus for detecting and locating electrically conductive masses. This invention relates in particular to the detection or location of masses which are difficult, if not impossible, to detect or locate directly, that is to say by visual observation or by contact. These electrically conductive masses can be any metallic masses, magnetic or not, or else semiconductor masses, such as coal or ore of a metal.
The apparatus according to the invention is used in particular in the detection and location of devices such as land mines, explosive trap mines, other types of war mines and similar devices. These devices may be concealed and placed in places where their explosion can easily be caused, unless they have been rendered harmless, for example by removing the detonator.
The apparatus according to the invention can also be used for other purposes, such as, for example, locating and recording the location of a pipe buried in the ground, locating objects submerged in the soil. water or the location of metallic objects accidentally in the human body.
The apparatus according to the invention is characterized by a device capable of producing electrical oscillations and which comprises at least two inductors coupled together, the arrangement being such that the presence of at least one electrically conductive mass in the vicinity one of these inductors modifies their coupling and causes the operation of the aforesaid device.
The appended drawing represents, by way of examples, three embodiments of the apparatus which is the subject of the invention and two variants of the third embodiment.
Fi g. 1 is the diagram of the first embodiment.
Fig. 2 shows two juxtaposed inductors.
Fig. 3 shows several positions of these inductors.
Fig. 4 is the diagram of the second embodiment.
Fig. 5 is the diagram of the third embodiment.
Fig. 6 and 7 are variants of the diagram of the apparatus shown in FIG. 5.
The apparatus shown in FIG. 1 comprises two flat inductors 1 and 2 juxtaposed as shown in FIG. 2 and overlapping only very partially. These inductors are thus arranged in a critical position in which the inductive coupling between them is practically zero. One end of inductor 1 is connected to the anode of an electron tube 3, its other end being connected to a positive terminal II T + via a variable resistor 4 and a receiver 5. A capacitor 6 is connected in parallel with. inductance 1 and resistor 4 connected in series.
One end of inductor 2 is connected to the grid of tube 3, its other end being connected to negative terminal HTT - through the intermediary of a variable resistor 7. A capacitor 8 is connected in parallel with the. inductor 2 and resistor 7 connected in series. The device works as follows:
The position of inductors 1 and 2 relative to each other and the values of resistors 4 and 7 and capacitors 6 and 8 are such that under normal conditions, that is, when the amount of magnetic or electrically conductive material in the vicinity of the inductors is small enough that the device does not need to provide an indication, the tube 3 is about to oscillate.
This condition is obtained from sufficiently precise dewlap by adjusting the relative position of the two inductors (or, preferably, by adjusting the relative position of a pair of additional small inductors connected in series with the main inductors) or by the setting of a small capacitor connected between the grid and the anode of the tube. When the induetances are approached to a metallic object, the inductive coupling of inductors 1 and 2 is modified by the presence of this object in their field.
If, for example, the object is made of magnetic material, the magnetic flux of the inductors passes through it and the magnetic reluctance of the magnetic circuit of the inductors is reduced. The inductive coupling increases and tube 3 begins to oscillate. Likewise, if the object is made of a non-magnetic conductive material, currents are induced in this object by the magnetic flux of the inductors, so that it constitutes a charge for these iiiductances and modifies the phase of the reaction between the inductors. grid circuit and tube anode circuit. Depending on the value and phase of the initial coupling, the tube may then also start to oscillate.
The amplitude of these oscillations increases rapidly and is practically limited only by the characteristics of the tube. If these vibrations are of audible frequency, they produce a sound in the loudspeaker. The resistances included in the circuit of each of the inductors can be adjusted so that the time constant of these circuits is adequate for the uses for which the apparatus is intended.
There are several ways to assemble the inductors. They can, for example, be assembled from. so as to be juxtaposed in one of the positions a, b, c shown in FIG. 3, in which ellcs are shown in section and extend in planes perpendicular to the plane of the sheet.
The area scanned by the sets of exploration induences represented in a and b in FIG. 3, is parallel to the plane of the inductance 10 and is at 450 with respect to the plane of the inductors of the exploration assembly shown at c in FIG. 3. The forms of induetances can be adapted to the different conditions to be satisfied. For general purposes, they are preferably circular in shape, but elongated inductors, such as those shown at d in FIG. 3, are suitable in the particular case where it is desired that the device be sensitive to small objects distributed over a greater width than that which can be hoped for with circular inductances.
The direction of displacement of the inductors for exploration is indicated by an arrow, at d in fig. 3. The width of the swept area extends between the X points.
The apparatus does not necessarily include a pair of inductors having practically zero mutual inductance, but it is possible to use a set of inductors having inductive or capacitive coupling, these couplings being neutralized by appropriate means. any.
The apparatus could, for example, col - take two inductors respectively arranged in the output circuit and in the input circuit of an electronic tulle amplifier, these inductors being coupled by juxtaposition and the amplifier being established in such a way. so that a small modification of the coupling of the inductances is enough for it to start to oscillate. Such a modification of this coupling occurs when the incluctanes are approached to a metallic object. The intensity of this oscillation increases very rapidly to its amplitude limit, as a function of small increases in coupling, so that the signal produced in the headphones increases rapidly in intensity.
It may be advantageous to use circuits for phase adjustment or to obtain the correct phase conditions in the device by other means, for example by placing near the inductors an object simulating the type of object that the device should detect or spot. It will be noted that, in both cases, the sensitivity can be considerably increased by bringing the apparatus to conditions such that it is about to oscillate. This results in a simplification of the initial adjustment means. These means can be arranged so as to make it possible to obtain initial phase conditions favoring a characteristic phase angle for the metallic object that is to be detected.
The apparatus shown in FIG. 4 comprises two exploration inductors 12 and 13 shunted by capacitors 14 and 15 and respectively connected to the output and input terminals of an amplifier 16, having sufficient amplification for the type of use for which it is intended. This amplifier may have a virtually zero phase shift at the operating frequency, the latter being determined by tuned circuits comprising the inductors 12 and 13.
E can also have a certain phase shift, so as to be suitable for a particular specific application determined whatever. Inductances 12 and 13 are coupled in such a way that their mutual inductance is practically zero. In this eas, the phase conditions are such that when a metallic object is close to the inductors, this object being characterized, at the electrical speed point, by a certain phase angle at the operating frequency, the phase relation result is close to that which is necessary to cause a positive reaction to appear in the amplifier.
If a device comprising a potentiometer 17 and an element 18 exhibiting an appropriate feedback or impedance is used in conjunction with a circuit having a mid-tap (not shown) for the probe 13, appropriate settings of the potentiometer 17 and / or of element 18 allow the choice of coupling and adjustment of the reaction phase.
The middle tap could be constituted by a middle tap of the input transformer 19 or by a midpoint of a double capacitor 15. This tap would be connected to the ground of the apparatus.
Instead of the device 17 and 18, a sample of the type of object to be detected can be placed near all of the scanning inductances, so that the desired coupling and the correct phase of the reaction are easily obtained. . The final coupling, reached as soon as all of the exploration inductances approach the object to be detected, then triggers the oscillations in the device.
The embodiment shown in FIG. 5 is particularly advantageous. In this figure, capacitors 28 and 29 are respectively connected in parallel with inductors 20 and 21. An input circuit 25 having a center tap is used for reasons which will be explained later. It is arranged so that the coupling between the inductors 20 and 21 is practically zero. The inductive coupling is made almost zero by the juxtaposition of the main coils, as described above. It is further reduced by means of a few turns of wire 22, connected in series with the induetanee 20 and mechanically connected to the induetanee 21.
These turns are connected in the desired direction to reduce the residual coupling existing between the inductors J 20 and 21. A final adjustment serving to obtain a coupling exactly zero is then carried out by displacement of a core of agglomerated iron powder 23, which is arranged. such that its displacement in one direction or the other relative to the coils 20 and 21 produces a coupling in one direction or the other. Similarly, and for the same purpose, one could also use an agglomerated core made of an electrically conductive and non-magnetic powder material. Thus, all of the inductors no longer have any inductive coupling.
Any capacitive coupling, by capacitances distributed between the two main inductors, is minimized by connecting to the ground one of the ends of the inductor 20 and of the turns 22 connected in series, so as to protect the device against undesirable capacitive effects.
An ohmic feedback circuit 24, 26, 27 is connected between the two inductors of the device in the desired direction to provide a positive feedback. Since the amplifier has little or no phase shift at the frequency to which each of the circuits of the inductors is tuned, this amplifier can be made to oscillate or can be adjusted so as not to oscillate, by means of an adjustable potentiometer 24.
Under these conditions, the detection sensitivity is maximum for objects whose effect is mainly ohmic, that is to say whose Leu quality coefficient Q = is practically equal to unity at the operating frequency. In this expression, L represents the inductivity of the object, R its ohmic resistance and w is the pulsation of the operating frequency f, i.e. 2 z f. At the same time, adequate sensitivity is obtained for objects exhibiting a ferro- or paramagnetic character.
These desired objects being of large dimensions, their presence in the vicinity of the inductors modifies the coupling of the latter sufficiently to cause the device to operate and to make it oscillate. For this arrangement, the sensitivity is thus maximum for objects exhibiting a characteristic phase angle of zero and it is less, but sufficient for objects exhibiting characteristic phase angles of + 900 or - 908 indifferently.
In the apparatus described with reference to FIG. 5, one can eliminate one of the tuning capacitors connected in parallel with one of the exploration inductors. While the aforementioned apparatus exhibits maximum sensitivity for objects exhibiting a characteristic phase angle of zero, the apparatus thus modified exhibits maximum sensitivity for objects exhibiting characteristic phase angles of +900 or - 900, depending on the direction. of the electrical connection of the exploration inductors.
Assuming that the electrical connections are such that the apparatus is sensitive to an object with a phase angle of - 900, coupling due to another object with a phase angle of +908 provides feedback, that is to say that the coupling is out of phase by 1800 and that the oscillations do not start.
This discrimination effect can be obtained to a varying degree for objects giving rise to intermediate phase conditions, and discrimination can be obtained between objects whose phase angles differ from each other by other than 1800.
In fig. 6, there is shown an apparatus similar to that of FIG. 5. The only modification which has been made is the elimination of the capacitor 29 and of the resistor 27 which the apparatus of FIG. 5, and the replacement of resistor 27 by a capacitor 30. The rest of the device is identical to that of FIG. 5 and the reference signs are the same.
It is evident that if the degree of reaction provided by the variable potentiometer 24 and by the capacitor 30 boosting the resistance 27 is sufficient to cause oscillations, the frequency of these oscillations is essentially determined by the tuned resonant circuit comprising the in. duetance 20 and capacitor 28. Assuming that the values of inductance 20 e'c of capacitor 28 are the same as those of the unmodified apparatus, the frequency of the oscillations is therefore the same as in the latter.
If desired, a capacitor can be connected in parallel with inductor 21 to promote phase angles less than 90.
To obtain an apparatus meeting all the requirements of the practice, the modifications described above are carried out by commntation.
With. such an apparatus, if one wishes to switch from the normal detection corresponding to the diagram of FIG. 5 to detection with discrimination corresponding to the diagram of FIG. 6, it suffices to actuate a comnuffator and to readjust the reaction by means of potentiometer 24.
Fig. 7 shows another variant of the apparatus, in which the conditions of comparison between inductors 31 and 81 'are practically those described above with reference to FIG. 5, except that two control potentiometers 32 and 33 are provided.
One of these potentiometers, 33, is used to obtain an ohmic coupling in one direction or in
The other through resistor 37, and the other, 32, serves to achieve capacitive coupling back and forth through the other through capacitor 38.
This is made possible by the mid-tap input device 34--35. Thus, maximum sensitivity can be obtained for each particular object. If it is not possible to sufficiently reduce the capacitance created between the inductances 31 and 31 'by connecting one end of one of them to ground, a very efficient neutralization of the capacitive coupling between these indentanes can be obtained by connecting a capacitor 36 of an appropriate value between the opposite ends.
The effects of capacitive imbalance with respect to the ends of these inductors are thus neutralized. This arrangement (fig. 7) is particularly advantageous when it is desired to promote the detection of any given object and, in particular, if it is desired to discriminate a particular object, while maintaining a high detection sensitivity for another object. . It will be noted, however, that this is only possible if the effects produced by the objects which or wish to detect and by those which one does not wish to detect are electrically of opposite phases or almost.
For example, it is frequently necessary to search for mines located under the surface of metal roads. If the electrical effect of the road surface differs moderately from that of the mine, discrimination against unwanted signals due to the road surface is automatically obtained by adjustment to aid detection of the road surface. the mine. It is for this type of application that the apparatus of FIG. r includes a mid-tap input circuit. This socket makes it possible to easily perform simple nodifications, to generalize the application of the device.
In some cases it may be advantageous to provide a mid-tap output circuit; however, the operation is practically the same. It will also be appreciated that similar discrimination against unwanted objects can also be achieved by promoting the desired object by adjusting the position of an agglomerated iron laying core, when the apparatus comprises such a core. adjustable.
According to a variant, the apparatus may comprise a circuit whose phase characteristics change rapidly depending on the proximity of metallic objects, thus making it possible to obtain a positive reaction under determined phase conditions produced by such objects.
It has been noticed that, when the apparatus starts to oscillate, it stops oscillating, the anode current dn or tubes of the amplifier is suddenly modified, especially in the case where, for the tube of non-osillator, automatic gate polarization by gate current is used. This modification of the anode current can be employed in various ways, for example to actuate the relay. It can also be used to trigger a second oscillator or to trigger the operation of an amplifier. From this dewlap, the scanning frequency may be higher than the audible frequencies, an audible signal being provided by the second oscillator or by the amplifier.