CH628432A5 - Dispositif de detection d'une quantite d'energie transmise a un corps en phase solide et son utilisation pour detecter des impacts frappant une cible. - Google Patents

Description

L'invention concerne un dispositif de détection d'une quantité d'énergie transmise à un corps en phase solide.

Elle concerne également l'utilisation de ce dispositif pour détecter des impacts frappant une cible dans une installation d'entraînement au tir.

Dans toute la suite du texte, c'est cette utilisation qui est décrite.

On a déjà proposé d'installer sur la cible un capteur des vibrations mécaniques auxquelles la cible est soumise lorsqu'elle est frappée par un projectile, de manière à obtenir un signal 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 amplitude supérieure à une certaine limite. Mais la pratique montre que cette distinction est illusoire car un projectile frôlant la cible produit parfois une vibration d'amplitude supérieure à celle d'une vibration due à un coup au but.

Il a été remarqué que les impacts sur la cible produisent, toutes choses égales par ailleurs, des vibrations de fréquences plus élevées que les simples passages de projectiles à proximité. Certains dispositifs connus ont donc été améliorés, par l'introduction dans le circuit du capteur, d'un filtre passe-haut.

La titulaire a remarqué toutefois qu'une discrimination entre les coups au but et les passages à proximité de la cible utilisant la seule caractéristique d'amplitude dans une bande de fréquence du signal issu d'un capteur de vibrations ne permet pas d'utiliser ces dispositifs avec des résultats satisfaisants. Afin d'assurer une détection avec un taux d'erreurs très faible, on a trouvé qu'il fallait calculer l'énergie du signal donné par le capteur de vibrations, dans une bande de fréquences élevées.

Il est donc proposé tout d'abord d'installer, après amplification du signal électrique, 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 kHz pour du contre-plaqué en okoumé), suivi d'un multiplieur, suivi d'un intégrateur commandé, suivi d'un détecteur à seuil.

Ainsi, le seuil considéré est 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 discrimination des vibrations dues aux impacts et des vibrations dues aux passages des projectiles 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 signal électrique et, en série, un amplificateur recevant ce signal, un filtre passe-haut, un multiplieur, un intégrateur à mode de fonctionnement contrôlé, et un détecteur à seuil, 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.

L'invention a également pour objet l'utilisation de ce dispositif pour détecter des impacts frappant une cible, utilisation définie par la revendication 3.

En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire un exemple, donné à titre non limitatif, du dispositif objet de l'invention. La description de cet exemple permettra de faire ressortir d'autres détails du dispositif de détection.

La fig. 1 représente un schéma synoptique d'un dispositif de détection relié à un compteur d'impacts.

La fig. 2 représente un schéma détaillé d'un tel ensemble.

Sur la fig. 1, un capteur 1, qui peut être de type quelconque ayant une bonne sensibilité aux vibrations ultra sonores (par exemple à élément piézoélectrique), est disposé sur une cible non représentée et peut être, soit entièrement installé sur cette cible, soit ne comporter sur la cible que certains éléments, mécaniques par exemple.

Ce capteur 1 produit un signal électrique qui est une image des vibrations de la cible et qui est transmis par une liaison 2 à un amplificateur 3 à la sortie 4 duquel le signal électrique passe dans un filtre passe-haut 5 du deuxième ordre ou d'un ordre supérieur. La fonction de transfert de ce filtre peut être de la forme:

P2

x2p2 + 2£xp + 1

où p est l'opérateur de Laplace, x est inférieur ou égal à une milliseconde et | est égal à 0,5 environ. On peut utiliser un seul filtre ou plusieurs filtres en série.

Après le filtre 5, le signal électrique est élevé au carré dans un multiplieur 6, puis intégré pendant une durée de 50 ms environ dans un intégrateur 7, après quoi il passe dans un dispositif 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 défini par un monostable 10. Ce monostable bascule en état instable durant 50 ms environ après chaque impulsion fournie par un dispositif à seuil 11. Durant cet état instable l'intégrateur 7 peut intégrer le signal de sortie du multiplieur 6. Ce dispositif à seuil 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 monostble 10 bloque l'intégrateur 7 à une tension de sortie nulle.

Dans la fig. 2, on a reporté les mêmes références que sur la fig. 1 pour désigner les mêmes organes, la réalisation de ceux-ci étant détaillée, lorsqu'il y a lieu, à l'intérieur d'un rectangle en traits interrompus délimitant chaque organe.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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L'amplificateur 3 de mise en forme du signal est constitué par un amplificateur différentiel dont le gain est rendu variable par un ensemble de résistances en contre-réaction que l'on choisit grâce à un sélecteur 12, en fonction du type d'arme utilisé et de la distance à laquelle le tir est effectué.

Le filtre 5 se compose, de manière classique, d'un ou plusieurs amplificateurs 13, avec deux condensateurs en série 14, un condensateur 15 et une résistance réglable 16 montés en réaction ainsi qu'une résistance réglable 17 reliée à la masse.

Le multiplieur 6 peut être simplement constitué, d'une part par un dispositif 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 RI, R2, R3, R4 et R5 en série entre elles avec diodesteiles queDl, D2, D3, D4 en parallèle, et par un amplificateur 23 bouclé par une 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 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 effectuée 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 transistor 26.

Le point de départ de l'intégration est défini par un comparateur 11 qui reçoit une tension de référence d'un potentiomètre 31 et détecte les crêtes du signal fourni par l'amplificateur 3, ou à la sortie du filtre 5, ou à la sortie du multiplieur 6. Ainsi, lorsqu'une vibration de la cible se produit sous l'effet s d'un impact, la première crête du signal électrique généré est détectée, et cette détection déclenche la bascule 10 grâce au signal 32 et, par suite, libère l'intégrateur 7 pendant la durée choisie de maintien du monostable 10.

On a ajouté à ce système des moyens permettant d'éviter de compter comme des impacts les vibrations auxquelles 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 fermeture de la porte 28 durant un temps déterminé (qui peut être voisin du temps d'amortissement des vibrations de la cible consécutives à un choc). Le monostable 34 est excité par un signal élaboré sur une connexion 35 et qui détermine les instants où l'on veut

20

aveugler le dispositif de détection. La fig. 2 montre une utilisation particulière de ce dispositif afin d'éviter de prendre en compte les chocs auxquels est soumise une cible automatique basculante 40 lors 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 fait 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 30 être utilisé pour diverses fonctions, soit pour incrémenter le compteur 9, soit pour tout autre usage. Il est disponible sur une connexion 37.

B

2 feuilles dessins

Claims (4)

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1. Dispositif de détection d'une quantité d'énergie transmise à un corps en phase solide, comprenant au moins un capteur (1) transformant les vibrations mécaniques auxquelles le corps est soumis en un signal électrique et, en série, un amplificateur (3) recevant ce signal, un filtre passe-haut (5), un multiplieur (6), un intégrateur à mode de fonctionnement contrôlé (7), et un détecteur à seuil (8), caractérisé en ce que le fonctionnement de l'intégrateur est commandé par un circuit comprenant un dispositif à seuil (11) détectant les crêtes du signal électrique, suivi d'un monostable (10) dont le signal logique de sortie pilote ledit intégrateur (7).

2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée du dispositif à seuil (11) est reliée à la sortie de l'amplificateur (3) ou du filtre passe-haut (5), ou du multiplieur (6).

2

REVENDICATIONS

3. Utilisation du dispositif de détection selon l'une des revendications 1 et 2 pour détecter des impacts frappant une cible.

4. Utilisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de détection comporte une porte logique (28) et un monostable (34) permettant d'interdire la sortie du détecteur à seuil (8) durant un temps où la cible est susceptible de vibrer pour des raisons autres que des impacts.