EP0178970A1 - Sceau ultrasonore à câble - Google Patents

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EP0178970A1
EP0178970A1 EP85401785A EP85401785A EP0178970A1 EP 0178970 A1 EP0178970 A1 EP 0178970A1 EP 85401785 A EP85401785 A EP 85401785A EP 85401785 A EP85401785 A EP 85401785A EP 0178970 A1 EP0178970 A1 EP 0178970A1
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seal
sealing
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module
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René Denis
Giulio Ghiringhelli
Alfred Schaal
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Communaute Europeenne De L'energie Atomique Eura
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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European Atomic Energy Community Euratom
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • G09F3/03—Forms or constructions of security seals
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    • G—PHYSICS
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    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • Y10T292/48—Seals
    • Y10T292/507—Tag type

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic seal. It finds an application in a large number of fields and in particular in the surveillance of containers containing dangerous products, precious materials, documents, etc ...
  • the principle of surveillance by ultrasonic seals is known. It consists in permanently fixing an ultrasonic seal on a container to be monitored, this seal being provided with a unique and non-reproducible marking placed in the vicinity of the pre-established area of rupture of the seal. This marking is obtained by irregularities in the structure of the matrix which contains the seal, for example by inclusions of material or cavities distributed randomly.
  • an ultrasonic seal comprises a transducer capable of transforming an electrical excitation into an ultrasonic wave and vice versa
  • the structural irregularities present on the path of the ultrasound wave emitted, give rise to ultrasonic echoes detected by the transducer, which delivers return an electrical signal whose complex shape is specific to the seal.
  • Electronic means are provided to excite the transducer and to collect the electrical signal which it delivers and analyze this signal.
  • the ultrasonic transducer works both as a transmitter and a receiver, so that a seal comprises only one transducer.
  • ultrasonic seals which comprise two transducers, namely a transmitting ultrasonic transducer and a receiving ultrasonic transducer.
  • a transmitting ultrasonic transducer namely a transmitting ultrasonic transducer and a receiving ultrasonic transducer.
  • a receiving ultrasonic transducer namely a transmitting ultrasonic transducer and a receiving ultrasonic transducer.
  • the seal of the prior art comprises a body 1, two coaxial sockets 2 and 3 connected to electronic processing means not shown, an ultrasonic transmitter transducer TE and an ultrasonic transducer receiver TR, both connected to the cores 6 and 7 of the coaxial sockets.
  • a conductive plate 8 forming an electrical screen, is interposed between the two transducers TE and TR. This plate is connected by wires 9 to the external conductors 4 and 5 of the sockets 1 and 2.
  • Each transducer is composed of a piezoelectric element 18, of an electrically conductive damper 19 made of resin (for example epoxy) charged with metallic particles to high concentration (tungsten for example) and a contact electrode 20.
  • the transducers are bonded to a delay line 11 using an adhesive (for example cyanoacrytate).
  • the piezoelectric parts 18 of the TE and TR transducers are bonded to the element 11 forming a delay line for the ultrasonic waves.
  • This element can be in duralumin. Its end is flush with the surface 12 of the seal.
  • a sealing stud 13, for example made of duralumin, is glued against the surface 12 of the seal. It is therefore in contact with the delay line 11.
  • This stud has an acoustic identity.
  • the stud 13 includes three par. ties: a waveguide 14, a rupture zone 15 and an anchoring zone 16. The latter is inserted in the cover of the container to be monitored. The stud must necessarily be broken at the level of the rupture zone 15 so that the container can be opened. The part remaining integral with the stud, after rupture, is removed by machining and the seal can be recovered, a new stud being fixed by gluing.
  • This device is satisfactory, but it is limited to the case where the container is sealed by introducing the non-removable stud into the structure of the container.
  • the object of the present invention is to avoid this limitation by widening the field of use of the seal.
  • the seal of the invention can be used whenever it is advisable to pass a security cable around a package or an object, or through some hole made for this purpose in the structure of the object to be sealed.
  • the invention relates to an ultrasonic seal comprising a module similar to that which has been described above and a capsule for sealing a cable between the module and this capsule.
  • the seal of the invention is first characterized by the fact that the delay line is extended by two frustoconical parts terminated by a spherical cap.
  • the purpose of the first frustoconical part is to guide the major part of the beam emitted towards the second frustoconical part where the marking of the seal takes place, that is to say the various conversions of mode of the longitudinal wave into transverse wave and of area.
  • the dimensions (diameter and length) of this second part have been chosen for the best possible distribution of these different modes.
  • the surface of this cap is marked before sealing and gives the seal a temporary identity.
  • the seal of the invention is characterized in that the sealing capsule is pierced in its counter with a conical hole which is located opposite the frustoconical part of the identity module after sealing.
  • This capsule is force-fitted at the time of sealing and it makes it possible to maintain the sealing cable which is pinched between said capsule and the identity module.
  • the lower part of the identity module is deformed, which creates additional marking.
  • the identity module represented in FIG. 2 comprises two ultrasonic transducers, one for transmission TE, the other for reception TR, a metal screen 8 which separates these transducers and a delay line 11, playing the role of guide of acoustic waves.
  • This delay line presents a first shoulder constituted by a skirt 30 necessary for blocking the cable.
  • An internal conical portion 31 is extended by a frustoconical end piece 32.
  • the conicity is of the order of 4 °.
  • the sealing tool (which will be described in connection with FIG. 5) reduces the diameter of the cone in its end part (from about 0.4 to 0.5 mm) and repels the metal to form a bead 43.
  • the two strands of the sealing cable 46 are pinched between the capsule 40 and the base of the module, locally deforming the skirt 30.
  • Figure 4 shows the assembly in top view.
  • Figure 3 corresponds to the section marked ab.
  • These connections can consist of hollow tubes (for example brass).
  • the sealing operation is carried out using a special clamp which is shown in FIGS. 5 and 6.
  • This clamp maintains on the same axis an identity module and a sealing capsule
  • a wire guide maintains the spacing of the sealing wire to a correct value, which allows you to get as close as possible to the object to be sealed.
  • the clamp (which is of the type used for injecting silicone in cartridges) comprises a body 50, a handle 52, a trigger 54, a pin 56 actuating a spiral spring 58, a support for a sealing capsule 60, an identity module support 62 and a socket 64 for the identity check during sealing In FIG. 6, one can see the position of the different parts being sealed
  • the end of the delay line engages in force in the conical hole 41 of the sealing capsule 4 0 up to clamp the cable 4 6.
  • a punch completes the mechanical connection by removing material of the along the end zone of the part 32. This material is pushed back up to the sealing capsule to form the bead 43. This mechanical connection between the identity module and the sealing capsule is non-removable and the cable blocking is final.
  • the identity of the seal is defined as follows. An imprint is made on the spherical cap 34 of the delay line, which has the effect of modifying the shape of the measured electrical signal. It is sufficient to slightly modify the surface condition of the spherical cap before sealing, to give the seal a temporary identity. This is modified by the sealing operation, which guarantees a non-reproducible identity, even after a possible recovery of the seal.
  • the transducers and the delay line contribute in any case, by their acoustic properties, to ensure the final and unique identity of the seal.
  • the marking of the spherical cap is mainly intended to distribute a sufficient number of information (4 to 5 peaks) in the time interval during which the detected electrical signal is sampled (approximately 10 ⁇ s) with amplitudes contained in a dynamic reasonable (about 10 dB).
  • the dismantling of the seal in order to recover the identity module, can only take place by machining the sealing capsule.
  • Such an operation even if it is carried out with great care, has a high probability of modifying the frustoconical surface 32 of the delay line and, therefore, the identity of the seal.
  • any overheating beyond 60 ° C or any abnormal effort on the delay line causes deterioration of the seal.

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Abstract

Ce sceau est caractérisé par le fait que la ligne à retard est prolongée par une partie tronconique (32) terminée par une calotte sphérique (34), laquelle est susceptible de recevoir un marquage qui participe à l'identité acoustique du sceau. La capsule de scellement (40) du sceau est percée d'une ouverture (41) adaptée aux dimensions de la partie tronconique (32) du module d'identité. Le câble de scellement (46) est serré entre le module et la capsule de scellement. Application à la surveillance de récipients contenant des produits dangereux, précieux, etc...

Description

  • La présente invention a pour objet un sceau ultrasonore. Elle trouve une application dans un grand nombre de domaines et notamment dans la surveillance de récipients contenant des produits dangereux, des matériaux précieux, des documents, etc...
  • Le principe de la surveillance par sceaux ultrasonores est connu. Il consiste à fixer de manière définitive un sceau ultrasonore sur un récipient à surveiller, ce sceau étant pourvu d'un marquage unique et non reproductible disposé dans le voisinage de la zone préétablie de rupture du sceau. Ce marquage est obtenu par des irrégularités de structure de la matrice qui contient le sceau, par exemple par des inclusions de matière ou des cavités distribuées de manière aléatoire.
  • En général, un sceau ultrasonore comprend un transducteur apte à transformer une excitation électrique en une onde ultrasonore et réciproquement Les rrégularités de structure présentes sur le trajet de l'onde ultrasonore émise, donnent naissance à des échos ultrasonores détectés par le transducteur, qui délivre en retour un signal électrique dont la forme complexe est spécifique du sceau. Des moyens électroniques sont prévus pour exciter le transducteur et pour recueillir le signal électrique qu'il délivre et analyser ce signal. Dans un tel dispositif, le transducteur ultrasonore travaille à la fois en émetteur et en récepteur, de sorte qu'un sceau ne comprend qu'un seul transducteur.
  • On connaît cependant des sceaux ultrasonores qui comprennent deux transducteurs, à savoir un transducteur ultrasonore émetteur et un transducteur ultrasonore récepteur. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français FR-A 2518751. Sa structure est rappelée en référence à la figure 1 annexée. Tel que représenté le sceau de l'art antérieur comprend un corps 1, deux prises coaxiales 2 et 3 reliées à des moyens de traitement électronique non représentés, un transducteur ultrasonore émetteur TE et un transducteur ultrasonore récepteur TR, tous deux reliés aux âmes 6 et 7 des prises coaxiales. Une plaquette conductrice 8, formant écran électrique, est interposée entre les deux transducteurs TE et TR. Cette plaquette est connectée par des fils 9 aux conducteurs extérieurs 4 et 5 des prises 1 et 2. Chaque transducteur est composé d'un élément piézoétectrique 18, d'un amortisseur électriquement conducteur 19 en résine (époxy par exemple) chargée de particules métalliques à haute concentration (tungstène par exemple) et d'une électrode de contact 20. Les transducteurs sont collés sur une ligne à retard 11 à l'aide d'une colle (par exemple cyanoacrytate).
  • Les parties piézoélectriques 18 des transducteurs TE et TR sont collées sur l'élément 11 formant ligne à retard pour les ondes ultrasonores. Cet élément peut être en duralumin. Son extrémité affleure à la surface 12 du sceau. Un goujon de scellement 13, par exemple en duralumin, est collé contre la surface 12 du sceau. Il est donc en contact avec la ligne à retard 11. Ce goujon possède une identité acoustique.
  • Tel que représenté, le goujon 13 comprend trois par. ties : un guide d'onde 14, une zone de rupture 15 et une zone d'ancrage 16. Cette dernière est enfichée dans le couvercle du conteneur à surveiller. Le goujon doit nécessairement être cassé au niveau de la zone de rupture 15 pour que puisse être ouvert le conteneur. La partie restant solidaire du goujon, après rupture, est supprimée par usinage et le sceau peut être récupéré, un nouveau goujon étant fixé par collage.
  • Ce dispositif donne satisfaction mais il est limité au cas où le scellement du conteneur s'effectue par introduction du goujon indémontable dans la structure même du conteneur.
  • La présente invention a pour but d'éviter cette limitation en élargissant le champ d'utilisation du sceau. Par analogie avec le sceau appelé "plomb" utilisé par exemple dans les douanes, le sceau de l'invention est utilisable chaque fois qu'il convient de passer un câble de sécurité autour d'un paquet ou d'un objet, ou à travers quelque orifice pratiqué à cet effet dans la structure de l'objet à sceller.
  • De façon précise, l'invention a pour objet un sceau ultrasonore comprenant un module semblable à celui qui a été décrit plus haut et une capsule de scellement d'un câble entre le module et cette capsule. Le sceau de l'invention est caractérisé d'abord par le fait que la ligne à retard est prolongée par deux parties tronconiques terminées par une calotte sphérique. La première partie tronconique a pour but de guider la plus grande partie du faisceau émis vers la seconde partie tronconique où a lieu le marquage du sceau c'est-à-dire les diverses conversions de mode de l'onde longitudinale en onde transversale et de surface. Les dimensions (diamètre et longueur) de cette seconde partie ont été choisies pour la meilleure répartition possible de ces différents modes. Le marquage de la surface de cette calotte s'effectue avant scellement et donne au sceau une identité provisoire. Par ailleurs, le sceau de l'invention est caractérisé par le fait que la capsule de scellement est percée en son contre d'un trou conique qui se trouve en regard de la partie tronconique du module d'identité après scellement. Cette capsule est emmanchée en force au moment du scellement et elle permet de maintenir le câble de scellement qui se trouve pincé entre ladite capsule et le module d'identité.
  • Lors de la mise en place du câble, la partie inférieure du module d'identité se trouve déformée, ce qui crée un marquage supplémentaire.
  • De toute façon, les caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés sur lesquels :
    • - la figure 1, déjà décrite, illustre un sceau selon l'art antérieur,
    • - la figure 2 représente un module d'identité conforme à l'invention,
    • - la figure 3 montre en coupe un sceau complet formé du module de la figure précédente et d'une capsule de scellement,
    • - la figure 4 montre le même ensemble mais en vue de dessus,
    • - la figure 5 illustre un outil de scellement,
    • - la figure 6 représente un détail de cet outil.
  • Le module d'identité représenté sur la figure 2 comprend deux transducteurs ultrasonores, l'un d'émission TE, l'autre de réception TR, un écran métallique 8 qui sépare ces transducteurs et une ligne de retard 11, jouant le rôle de guide d'ondes acoustiques. Cette ligne à retard présente un premier épaulement constitué par une jupe 30 nécessaire pour le blocage du câble. Une partie conique interne 31 est prolongée par un embout tronconique 32. La coni cité est de l'ordre de 4°. L'embout se termine par une calotte sphérique 34.
  • Ces moyens sont repris sur la figure 3 en coupe longitudinale, mais avec une capsule de scellement 40 percée d'un trou central conique 41 qui débouche dans un dégagement 42 pour le passage de l'outil de scellement Le trou Central 41 et la partie tronconique 32 sont ajustés pour un emmanchement en force.
  • L'outil de scellement (qui sera décrit en liaison avec la figure 5) reduit le diamètre du cône dans sa partie d'extrémité (d'environ 0,4 à 0,5 mm) et repousse le métal pour former un bourrelet 43.
  • Les deux brins du câble de scellement 46 sont pincés entre la capsule 40 et la base du module, déformant localement la jupe 30.
  • La figure 4 montre l'ensemble en vue de dessus. La figure 3 correspond à la coupe marquée ab. On observera, sur la figure 4, les connexions électriques 2, 3 avec les transducteurs d'une part et 8a avec l'écran, d'autre part. Ces connexions peuvent être constituées de tubes creux (par exemple en laiton).
  • L'opération de scellement s'effectue à l'aide d'une pince spéciale qui est représentée sur les figures 5 et 6. Cette pince maintient sur le même axe un module d'identité et une capsule de scellement Un guide-fil maintient l'écartement du fil de scellement à une valeur correcte, ce qui permet d'approcher au plus près l'objet à sceller. La pince (qui est du genre de celles qu'on emploie pour l'injection de silicone en cartouche) comprend un corps 50, une poignée 52, une détente 54, un axe 56 actionnant un ressort spirale 58, un support de capsule de scellement 60, un support de module d'identité 62 et une prise 64 pour le contrôle d'identité en cours de scellement Sur la figure 6, on peut voir la position des différentes pièces en cours de scellement
  • En actionnent la pince, l'extrémité de la ligne à retard s'engage en force dans le trou conique 41 de la capsule de scellement 40 jusqu'à bloquer le câble 46. Un poinçon achève la liaison mécanique par enlèvement de matière le long de la zone d'extrémité de la partie 32. Cette matière est repoussée jusqu'à la capsule de scellement pour former le bourrelet 43. Cette liaison mécanique entre le module d'identité et la capsule de scellement est indémontable et le blocage du câble est définitif.
  • La définition de l'identité du sceau s'effectue de la manière suivante. Une empreinte est pratiquée sur la calotte sphérique 34 de la ligne à retard, ce qui a pour effet de modifier la forme du signal électrique mesuré. Il suffit de modifier légèrement l'état de surface de la calotte sphérique avant le scellement, pour conférer au sceau une identité provisoire. Celle-ci est modifiée par l'opération de scellement, ce qui garantit une identité non reproductible, même après une éventuelle récupération du sceau. Les transducteurs et la ligne à retard contribuent de toute manière, par leurs propriétés acoustiques, à assurer l'identité définitive et unique du sceau.
  • Le marquage de la calotte sphérique a surtout pour but de distribuer un nombre suffisant d'informations (4 à 5 pics) dans l'intervalle de temps pendant lequel le signal électrique détecté est échantillonné (environ 10 µs) avec des amplitudes contenues dans une dynamique raisonnable (environ 10 dB).
  • Le démontage du sceau, dans le but de récupérer le module d'identité, ne peut s'opérer que par usinage de la capsule de scellement Une telle opération, même si elle est menée avec beaucoup de précautions, a une grande probabilité de modifier la surface tronconique 32 de la ligne à retard et, par conséquent, l'identité du sceau. En outre, tout échauffement au-delà de 60°C ou tout effort anormal sur la ligne à retard, provoque la détérioration du sceau.

Claims (3)

1. Sceau ultrasonore comprenant un module d'identité composé d'un transducteur émetteur (TE), d'un transducteur récepteur (TR), d'un élément (11) formant ligne à retard pour les signaux ultrasonores émis et reçus par ces transducteurs et d'un écran métallique (8) ancré dans la ligne à retard entre les deux transducteurs, cette ligne à retard étant terminée par une calotte sphérique (34), laquelle est susceptible de recevoir un marquage qui participe à l'identité acoustique du sceau, ce sceau comprenant en outre une capsule de scellement (40) apte à sceller un câble (46) entre ledit module et ladite capsule, caractérisé par le fait que la ligne à retard comprend une partie intermédiaire tronconique (52) de diamètre décroissant vers la calotte sphérique et par le fait que la capsule de scellement (40) est percée d'une ouverture tronconique (41) de mêmes dimensions que la partie tronconique (32) du module d'identité, cette ouverture de la capsule (42) étant plaquée contre la partie tronconique du module lorsque la capsule est scellée au module.
2. Sceau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ligne à retard (11) présente un épaulement en forme de jupe (30) sur laquelle le câble (46) vient en appui lors du scellement
3. Sceau selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'après scellement, la capsule de scellement (40) et la partie tronconique (32) sont liées mécaniquement l'une à l'autre par un bourrelet de matière (43) obtenu par enlèvement de matière le long de la partie d'extrémité de la partie tronconique (32).
EP85401785A 1984-09-18 1985-09-16 Sceau ultrasonore à câble Expired - Lifetime EP0178970B1 (fr)

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EP (1) EP0178970B1 (fr)
JP (1) JPS6181925A (fr)
CA (1) CA1241733A (fr)
DE (1) DE3576748D1 (fr)
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