Dispositif de détection et de mesure de déplacements de faible amplitude
La présente invention a pour objet un dispositif de détection et de mesure de déplacements de faible amplitude. Un tel dispositif peut être utilisé pour mesurer des déplacements continus ou vibratoires, sonores ou infrasonores.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif différentiel qui permette de sélectionner les vibrations ou les déplacements continus utiles et d'éliminer les déplacements parasites. Pour cela, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs de déplacements transformant chacun les déplacements détectés en signaux électriques deux amplificateurs amplifiant chacun les signaux reçus par l'un des capteurs et deux appareils producteurs de sons actionnés chacun à partir de l'un des amplificateurs.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution et diverses variantes du dispositif selon l'invention.
La fig. 1 est un schéma de principe de ladite forme d'exécution;
La fig. 2, une vue en coupe partielle d'un capteur de déplacements ;
La fig. 3, une vue en coupe partielle d'une variante du capteur;
Les fig. 4 et 5 sont des schémas de principe mon trant le fonctionnement t des capteurs et des amplifi- cateurs.
La fig. 1 représente un appareil de détection et localisation de bruits dans le sol, par une méthode d'écoute stéréophonique.
Chaque capteur 1 recueille les vibrations transmises par le sol avec des intensités variables suivant l'éloignement de la source sonore. La faible énergie recueillie par chaque capteur est amplifiée par un amplificateur 10 séparé excitant des écouteurs 18 ou un haut-parleur indépendant reproduisant auditivement par stéréophonie dans leur rapport de puissance d'émission les signaux originaux, ce qui permet d'indiquer avec précision la direction de ladite émission. La détection des bruits avant t la localisation (ainsi que le tarage des deux ampli- ficateurs) est possible avec une sensibilité accrue par la mise en parallèle de deux capteurs et de deux canaux à l'entrée par un commutateur 7.
L'équilibrage de la sensibilité des deux amplificateurs 10 est possible par la balance constituée du potentiomètre linéaire 6. L'écoute avec les deux capteurs et amplificateurs équilibrés, produit un effet pseudo-stéréophonique.
Lorsque les deux capteurs 1 et les deux amplificateurs 10 sont indépendants par l'ouverture du commutateur 7 et si l'écoute est effectuée sur les écouteurs 20 montés en série aux bornes de chaque écouteur 18 toutes émissions de vibrations en phases ne sont pas perçues. Seules sont perçues les différences de tension ou d'amplitude provenant des deux capteurs et amplifiés par chaque amplificateur. La direction des bruits d'amplitude supérieure est indiquée par l'aiguille d'un galvanomètre 14 monté en pont sur l'alimentation négative (par exemple) des deux amplificateurs à partir de la source 19. L'équilibrage des débits d'alimentation des deux amplis est fait (capteurs débranchés) par le potentiomètre linéaire 15. L'indication 0 doit être recherchée sur le galvanomètre 14.
I1 est évident que la symétrie doit être recherchée dans le montage électrique ou électronique comprenant les résistances 1 1 et les condensateurs 12 et 23, et que les éléments capteurs amplificateurs ou écouteurs, seront appairés.
Avantageusement, les amplificateurs seront munis de transformateurs adapteurs d'impédances et de filtres correcteurs de fréquences suivant l'utiliisation et les résultats désirés.
Le dispositif décrit ci-dessus permet l'écoute simultanée et par deux opérateurs différents l'un en 20 en stéréophonie avec bruits ambiants et indication de direction, l'autre en 18, en différentielle, sans bruits ambiants.
La fig. 2 représente un mode d'exécution d'un capteur électrodynamique constitué d'un boîtier support 1 fermé par un couvercle 29, en matière métallique, non magnétique de préférence, de poids et d'épaisseur relativement forts, constituant un boîtier étanche insonore, un contre-poids inerte et un blindage. L'étanchéité et la suspension souple sont assurés par des tamponsbouchons coniques 2. La tige centrale 3 de conduction des bruits du soi ou autre les transmet à l'organe sensible constitué d'un support 13, d'un aimant 26, d'une membranwsouple 25, d'une bobine 24 se déplaçant dans l'entre-fer du circuit magnétique, et d'un contre-poids 22 de forme, poids et volume appropriés à l'utilisation désirée, à la gamme de fréquences utiles.
Lorsqu'une vibration est transmise du sol ou d'une machine, par la tige 3 à l'organe sensible, la membrane 25 et le contre-poids 22 sont animés et animent la bobine mobile 24 solidaire d'une vibration égaie. Cel3e- ci se déplaçant dans le champ magnétique, détermine l'apparition aux bornes de sortie, dont l'une est solidaire du couvercle 29 et dont l'autre 28 traverse ce der- nier dans un tube isolé 27, d'une force électromotrice ou différence de potentiel, qui est appliquée aux bornes d'entrée du ou des amplificateurs. La méthode de loca lisation des bruits est basée sur la différence des effets produits sur les deux oreilles d'un opérateur par les ondes sonores provenant d'une même source.
Si la source sonore est à égale distance des - deux capteurs et sur un matériau homogène, le son arrive simultanément aux deux oreilles, sinon il y a une différence d'intensité.
Suivant la distance des deux capteurs, on peut apprécier pour chaque direction le décalage résultant de cette différence d'intensité et en définir la direction d'émission du son.
Les capteurs utilisés comme organe sensible pourront être électromagnétiques à reluctance variable, différentiels ou non, dynamiques, piézo-électriques, photoélectriques ou au charbon.
La fig. 3 représente une autre forme d'exécution du capteur dans laquelle l'organe sensible est constitué par deux couronnes 34 en caoutchouc souple conducteur.
Ce capteur présente l'intérêt de détecter ou contrôler tous phénomènes vibratoires ou continus. I1 pourra être relié à tout système d'amplificateur continu ou alternatif.
L'organe sensible 34 en caoutchouc conducteur se présente sous forme de pastilles ou bagues cylindriques serrées entre des électrodes métalliques 35, elles-mêmes serrées dans un bât rigide 8, isolé de l'organe sensible par des isolants souples 37 et du bâti par l'élément 7.
Une vis 32 fixée sur le couvercle 39 qui ferme le bâti 31 du capteur permet le réglage Ide la sensibilité du pont de Wheatstone. L'électrode médiane 35 reçoit les vibrations extérieures par l'intermédiaire d'une liaison centrale 6 et de la tige 3. La liaison mécanique entre l'ólé- ment 6 et l'électrode 5 peut se faire par ressort, clips, aimant ou autre.
Les fig. 4 et 5 représentent schématiquement le principe différentiel du capteur de la figure 3 et d'une autre forme d'exécution encore.
Les éléments sensibles 34 et 44 se comportent comme deux résistances variables travaillant en opposition.
A la fig. 4, l'électrode médiane 35 est reliée à un point de la tige 3 qui forme un ventre lorsque cette tige est soumise à des vibrations stationnaires. Ces vibrations peuvent être transmises à ladite prise médiane par le moyen d'un levier central ou latéral.
A la fig. 5, les résistances 44 sont modifiées selon la position de la liaison mobile 45 qui pivote autour d'un axe fiixe en regard des résistances 44. La tige 3 est directement reliée par une articulation à l'équipage mobile 45 de façon à le faire pivoter. Cet équipage est relié lui-même au pôle négatif de la source de courant.
Le dispositif décrit peut trouver un emploi en mécanique, dans le contrôle et la mesure de microdéplacements, le réglage de positions, la mesure d'épaisseur, de vibrations, de torsions ou de pressions, ainsi que dans les recherches sismiques, gravimétriques, telluriques, magnétiques. m peut trouver également un emploi pour la recherche de victimes enfermées dans des décombres lors de catastrophes telles que tremblements de terre, ainsi que pour la détection de fuite d'eau, l'auscultation et la mesure de vibrations anormales dans les sondages souterrains ou la construction des bâtiments.
Il présente les avantages suivants:
1. Elimination de toutes vibrations parasites et bruits indésirables, émis en phase.
2. Détection et amplification des bruits utiles après différentiation.
3. Contrôle différentiel par galvanomètre des oisoillations ou vibrations même de très faibles amplitudes. Le galvanomètre indique la direction des bruits captés.
4. Ecoute en stéréophonie par écouteurs ou hautparleurs.
5. Circuits limiteurs automatiques de puissance et de consommation sur signaux d'amplitudes plus fortes par réduction de tension de l'alimentation et par réglage automatique de dyamique.
6. Ecoute simultanée par deux opérateurs.
7. capteurs étanches à grande sensibilité, pas fragile, à partiie sensible isolée et suspendue.