FR2658922A1 - Dispositif de detection de corps contenant un metal. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection des corps contenant un métal. Selon l'invention, il comporte deux cadres excitateurs (1 et 2) placés sous un angle l'un par rapport à l'autre et rigidement reliés à des cadres récepteurs (3 et 4) sur lesquels sont branchés un bloc d'égalisation (7), un amplificateur différentiel (12) et des entrées d'information (13, 14) de blocs de compensation électrique (15, 16); le dispositif est muni d'un commutateur (19) réalisant le branchement successif sur le générateur (6), d'abord, d'un cadre excitateur (1) et d'une entrée (17) du bloc (15) et de la sortie de ce bloc (15) sur l'entrée d'un amplificateur (26), ensuite, de l'autre cadre excitateur (2) et d'une entrée (18) du bloc (16) et de la sortie de ce dernier sur l'entrée d'un amplificateur (27); aux amplificateurs (26 et 27) sont branchés: des blocs de traitement de l'information (39 et 40), des enregistreurs (41 et 42), un circuit OU (45) et un bloc de signalisation (46). L'invention peut être utilisée dans le bâtiment, la géodésie, l'agriculture.

Description

1 - La présente invention concerne la technique de détection des corps

contenant un métal utilisant les champs électromagnétiques, et plus particulièrement, des

dispositifs pour une telle détection.

La présente invention peut trouver une large application dans différentes branches de l'industrie et de l'économie, telles que le bâtiment, la géodésie, l'agriculture, l'exploitation des ouvrages techniques, l'archéologie, la géologie et autres, pour détecter les lignes de communication et des corps contenant un métal figurant ou ne figurant pas sur des plans du terrain ou de l'ouvrage tels que des tuyauteries, des câbles électriques, des repères géodésiques, des dalles en béton armé, des couvercles de trous de visite souterrains et autres corps contenant un métal, y compris ceux réalisés en métaux non ferreux. Il est également possible d'utiliser la présente invention dans les branches de traitement du bois, de l'alimentation et autres, en agriculture et pour détecter des câbles électriques emmurés dans des maisons et ouvrages, ainsi que des inclusions métalliques dans les

matières premières, dans les matériaux et les fourrages.

A l'heure actuelle, l'un des problèmes importants est la recherche des corps contenant un métal, y compris ceux en métaux noir ferromagnétiques, ne figurant pas sur les plans du terrain ou de l'ouvrage L'une des possibilités pour résoudre ces problèmes est par l'utilisation de dispositifs à induction de structure compacte, qui réunissent les fonctions d'émission d'un champ électromagnétique primaire et de réception du champ électromagnétique secondaire, induit par un corps contenant un métal se trouvant dans la zone d'action du champ

primaire émis par le dispositif.

Il existe des dispositifs pour détecter des corps souterrains contenant un métal (dispositif de recherche HF FM 480 de la Société 'l Seba Dybatronic" (RFA) et dispositif 2 - de localisation des tubes et câbles TW-5 de la Société "Grigsby Company" (EUA)) réalisés de la même façon et contenant dans chaque cas un générateur sur lequel est branché un cadre excitateur, un cadre récepteur orthogonal au cadre excitateur et sur lequel sont branchés, en série, un amplificateur sélectif, un bloc de traitement de l'information et un avertisseur acoustique Le dispositif est muni d'un moyen de compensation géométrique dans le cadre récepteur du signal apparaissant sous l'action du champ électromagnétique primaire émis par le cadre excitateur. Le principe de fonctionnement de ces dispositifs est basé sur la création, par le cadre excitateur, d'un champ électromagnétique primaire qui se propage dans la zone étudiée et sur la réception d'un champ électromagnétique

secondaire induit par le corps contenant un métal.

Ces dispositifs sont caractérisés par une mauvaise insensibilité aux parasites dus aux champs électriques extérieurs, ainsi qu'aux corps contenant un métal, se trouvant à proximité de la zone de recherche, parce que ceux-ci émettent également un champ électromagnétique secondaire sous l'action du champ électromagnétique

primaire du cadre excitateur.

Outre cela, la fiabilité de localisation des lignes de communication disposées sous un angle inférieurà 200 par

rapport au sens de déplacement du dispositif est faible.

Ceci est dû à une faible valeur du signal du cadre

excitateur induit dans les lignes de communication.

Il existe également des dispositifs de détection de corps contenant un métal (Bakhmutsky V F, Zuenko G I, "Détecteurs de câbles à induction", 1970, "Sviaz" (Moscou) pages 75 à 78, figures 31 et 32), dont chacun comporte un cadre excitateur et deux cadres récepteurs orthogonaux et fixés rigidement au cadre excitateur, branchés en différentiel et placés symétriquement par rapport au cadre excitateur, de deux côtés de celui-ci Dans un cas, le 3 - cadre excitateur est horizontal et les cadres récepteurs sont verticaux Dans l'autre cas, la position des cadres est inverse Le circuit d'enregistrement des signaux électriques est le même pour les deux variantes et est réalisé d'une façon identique à ce qui a été décrit plus haut Il faut noter que le sens du déplacement des dispositifs coïncide avec la direction de l'axe d'une barre

reliant les cadres récepteurs.

Ces dispositifs sont caractérisés par une faible insensibilité aux parasites dus aux champs électriques extérieurs et aux corps contenant un métal se trouvant à proximité de la zone de recherche Ceci est dû à la grande distance entre les cadres récepteurs, nécessaire pour assurer une sensibilité suffisante et une profondeur nécessaire de compensation géométrique En outre, dans le cas d'une dispositif des lignes de communication sous un angle inférieur à 200 par rapport au sens du déplacement, la fiabilité de leur détection est faible ce qui est dû, dans le premier cas de disposition des cadres, à une faible valeur du champ électromagnétique secondaire induit dans ces lignes de communication et, dans le deuxième cas, à la faible valeur du signal du cadre excitateur induisant un

champ dans les lignes de communication.

A noter que, vu la faible insensibilité aux parasites de tous les dispositifs décrits ci-dessus, il est impossible de les utiliser en les montant sur un moyen de transport, lui-même source de parasites pour ces dispositifs, ce qui diminue la productivité des travaux de détection. On peut citer comme plus productif et résistant aux parasites dus aux champs électromagnétiques extérieurs, un dispositif de détection de corps contenant un métal (SU, A, 1190330) qui comporte un cadre excitateur rigidement relié

à deux cadres récepteurs montés coaxialement et parallèle-

ment l'un à l'autre, symétriquement et orthogonalement par rapport au cadre excitateur disposé dans un plan passant 4 - par l'axe commun des cadres récepteurs, un générateur de tension alternative électriquement relié au cadre excitateur et, en série, un bloc d'égalisation des signaux des cadres récepteurs, dont les entrées sont branchés sur les cadres récepteurs, et un amplificateur soustracteur dont la sortie est branchée sur l'entrée d'information d'un bloc de compensation électrique du signal dû à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire du cadre excitateur, dont l'entrée de commande est électriquement reliée au générateur de tension alternative et dont la sortie est branchée sur l'entrée d'un amplificateur sélectif dont la sortie est branchée sur l'entrée d'un bloc de traitement de l'information, dont la sortie est branchée sur un enregistreur et est

électriquement reliée à un bloc de signalisation.

La disposition réciproque décrite des cadres excitateur et récepteurs formant un système à induction permet d'augmenter notablement l'insensibilité aux parasites du dispositif parce que le niveau des signaux dus aux sources de champs électromagnétiques extérieurs (lignes de transport d'électricité, chemins de fer électrifiés, lignes de télécommunications, etc), dans les cadres récepteurs, est essentiellement égal et est compensé grâce

à leur mise en opposition.

Cependant, lorsqu'un corps contenant un métal (lignes de communication) est disposé sous un angle inférieur à 200 par rapport au sens de la recherche, perpendiculairement à la barre reliant les cadres récepteurs et excitateur, l'éventualité d'une détection de lignes de communication est faible, ce qui est da à un faible niveau du champ électromagnétique primaire induit par le cadre excitateur,

dans ces lignes de communication.

Pour augmenter la probabilité de détection de lignes de communication, il faut un double profilage de la même zone avec une autre disposition du circuit à induction par rapport au sens de déplacement Cependant, même dans ce - cas, la probabilité d'une détection est faible, ce qui est dû à la difficulté de maintenir le même sens de la recherche au profilage inverse, tant à la recherche manuelle réalisée par l'opérateur qu'au montage du dispositif sur un moyen de transport. L'invention vise à fournir un dispositif de détection de corps contenant un métal, dans lequel, grâce à la

possibilité de changer la directivité du champ électro-

magnétique primaire et d'élargir la zone de son action, la possibilité de détection de corps contenant un métal serait assurée indépendamment du sens du profilage, ce qui augmenterait la fiabilité de détection des corps contenant

un métal et la productivité des travaux de recherche.

Le problème est résolu du fait qu'un dispositif de détection de corps contenant un métal, qui comporte un cadre excitateur rigidement relié à deux cadres récepteurs coaxiaux et parallèles l'un à l'autre, symétriques et orthogonaux par rapport au cadre excitateur disposé dans un plan passant par l'axe commun des cadres récepteurs, un générateur de tension alternative électriquement relié au cadre excitateur et, en série, un bloc d'égalisation des signaux des cadres récepteurs branché par ses entrées sur les cadres récepteurs et un amplificateur différentiel dont la sortie est branchée à l'entrée d'informations d'un bloc de compensation électrique du signal, dû à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique du cadre excitateur, ce bloc de compensation ayant son entrée de commande électriquement reliée au générateur de tension alternative, et sa sortie couplée à l'entrée d'un amplificateur sélectif dont la sortie est branchée sur llentrée d'un bloc de traitement d'information dont la sortie est branchée sur un enregistreur et est électriquement reliée à un bloc de signalisation, conformément à l'invention, comporte un cadre excitateur supplémentaire identique au cadre principal, rigidement relié aux cadres récepteurs et disposé, par rapport à ces 6 - derniers, symétriquement et orthogonalement, dans un plan passant par l'axe commun des cadres récepteurs, sous un angle par rapport au cadre principal, un bloc de compensation électrique du signal dû à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire du cadre excitateur supplémentaire, bloc dont l'entrée d'information est raccordée à la sortie de l'amplificateur différentiel, un amplificateur sélectif supplémentaire, un commutateur branché par ses entrées au générateur de tension alternative et aux sorties des blocs de compensation électrique des signaux, dus à l'action sur les cadres récepteurs du champ électromagnétique primaire des cadres excitateurs principal et auxiliaire, et par ses sorties, aux cadres excitateurs principal et auxiliaire, aux entrées de commande des blocs de compensation électrique de signaux dus à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire des cadres excitateurs principal et auxiliaire, et aux entrées des amplificateurs sélectifs principal et auxiliaire et réalisant le branchement au générateur de tension alternative, d'abord, du cadre excitateur principal et de l'entrée de commande du bloc de compensation électrique du signal dû à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire du cadre excitateur principal et de sa sortie, à l'entrée de l'amplificateur sélectif principal, et ensuite, du cadre excitateur supplémentaire et de l'entrée de commande du bloc de compensation électrique du signal dû à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire du cadre excitateur supplémentaire, et de sa sortie, à l'entrée de l'amplificateur sélectif supplémentaire, un bloc de traitement de l'information auxiliaire dont l'entrée est branchée sur la sortie de l'amplificateur sélectif supplémentaire, un enregistreur supplémentaire branché sur la sortie du bloc de traitement d'information supplémentaire et un circuit logique OU dont les entrées 7 - sont branchées sur les sorties des blocs de traitement d'information principal et supplémentaire, et la sortie sur

le bloc de signalisation.

Il est utile que l'angle entre les cadres excitateurs principal et supplémentaire soit compris entre 60 et 1200. Il est désirable que le commutateur comporte trois clés à ouverture et une clé à fermeture avec un bloc de commande de commutation des clés à ouverture et à fermeture branché par ses sorties sur leurs entrées de commande, que les entrées de la première clé à fermeture et de la clé à ouverture servent d'entrées du commutateur branchées sur le générateur de tension alternative, que la sortie de la première clé à ouverture serve de sortie au commutateur branchée sur le cadre excitateur principal, les entrées des deuxième et troisième clés à ouverture servant d'entrées au commutateur branchées, respectivement, sur les sorties des blocs de compensation électrique des signaux dus à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire des cadres excitateurs principal et auxiliaire et leurs sorties servant de sorties au commutateur, branchées sur les entrées des amplificateurs

sélectifs principal et supplémentaire.

Il est utile que le bloc de commande de commutation des clés à ouverture et à fermeture comporte un générateur d'impulsions rectangulaires dont les signaux attaquent les entrées de commande d'une première clé à fermeture et de la clé à ouverture, un circuit à retard dont l'entrée est branchée sur le générateur d'impulsions rectangulaires, deux inverseurs, l'entrée du premier étant branchée sur le générateur d'impulsions rectangulaires et l'entrée du deuxième, sur la sortie du circuit à retard et deux circuits logiques ET, les entrées du premier étant branchées sur le générateur d'impulsions rectangulaires et sur la sortie du circuit à retard et les entrées du deuxième, sur les sorties des inverseurs, les sorties des circuits logiques ET formant les sorties du bloc de 8 - commande de la commutation des clés à ouverture et à fermeture branchées sur les entrées de commande des

deuxième et troisième clés à ouverture.

L'invention proposée permet d'améliorer la fiabilité de détection de corps contenant un métal, indépendamment de

leur disposition par rapport au sens de la recherche.

Outre cela, la productivité des travaux de recherche réalisés à l'aide de ce dispositif, grâce à un seul profilage de la zone d'un terrain ou d'une construction

étudiée, double, au moins.

L'invention ressortira de la description qui suit des

exemples concrets de son exécution, schématisés sur les dessins annexés, dont: la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'un dispositif de détection des corps contenant un métal, selon l'invention; la figure 2 représente une disposition réciproque des cadres excitateurs et récepteurs (en axonométrie) avec

représentation conventionnelle des champs électro-

magnétiques primaire et secondaire et avec une coupe partielle des cadres excitateurs et récepteurs, selon l'invention la figure 3 représente une vue d'ensemble d'une version portable d'exécution du dispositif représenté sur la figure 1; la figure 4 (a, b, c, d, e f, g, h) représente les

chronogrammes expliquant le fonctionnement du commutateur.

Le dispositif de détection de corps contenant un métal représenté sur la figure 1 comporte deux cadres excitateurs 1 et 2 et deux cadres récepteurs 3 et 4 formant un système à induction mixte 5, un générateur de tension alternative 6 et un bloc 7 d'égalisation des signaux des cadres récepteurs, dont les entrées 8 et 9 sont branchées aux cadres récepteurs 3, 4 Le bloc d'égalisation 7 est destiné à égaliser les signaux venant des cadres récepteurs 3 et 4 apparaissant lors de l'action, sur le système à 9 - induction 5, de champs électromagnétiques extérieurs créant des parasites et des signaux dus à l'inégalité des

paramètres électromagnétiques des cadres récepteurs 3 et 4.

Sur les sorties 10, 11 du bloc d'égalisation 7 est branché un amplificateur différentiel 12 dont la sortie est connectée aux entrées d'information 13 et 14 des blocs 15 et 16 de compensation électrique des signaux dus à l'action, sur les cadres récepteurs 3, 4, du champ électromagnétique primaire, respectivement, des cadres

excitateurs 1 et 2.

Pour brancher, à tour de rôle, au générateur 6 de tension alternative, les cadres excitateurs 1 et 2 et les entrées de commande 17 et 18 des blocs 15 et 16 de compensation électrique, le dispositif décrit est muni d'un commutateur 19 dont les entrées 20 et 21 sont branchées au générateur de tension alternative 6 et les entrées 22 et 23 sont branchées aux sorties des blocs 15 et 16 Les cadres excitateurs 1 et 2 et les entrées de commande 17 et 18 des blocs 15 et 16 sont branchés aux sorties 24 et 25 du

commutateur 19.

Le dispositif de détection de corps contenant un métal comporte également deux amplificateurs sélectifs 26 et 27 branchés aux sorties 28 et 29 du commutateur 19, lequel, conformément au branchement des cadres excitateurs 1 et 2 et des entrées de commande 17 et 18 des blocs 15 et 16 au générateur de tension alternative 6, relie les sorties des blocs 15 et 16 aux entrées des amplificateurs

sélectifs 26 et 27.

Dans la version considérée d'exécution, le commutateur de signaux électriques 19 comporte trois clés à ouverture 30, 31 et 32, une clé à fermeture 33 et un bloc 34 de commande de commutation des clés à fermeture et à ouverture, branché aux entrées de commande 35, 36, 37 et 38 des clés 30, 31, 32 et 33 Dans ce cas, les entrées et les sorties des clés 30 et 33 forment les entrées 20, 21 et les sorties 24, 25 du commutateur 19, dont les entrées 22 et 23 - et les sorties 28 et 29 forment les entrées et sorties des

clés 31, 32.

Outre cela, le dispositif de détection de corps contenant un métal comporte deux blocs 39 et 40 de traitement de l'information qui sont branchés aux sorties des amplificateurs sélectifs 26 et 27 et deux enregistreurs 41 et 41 qui sont branchés aux sorties des blocs 39 et 40 auquel un circuit logique OU 45 est branché par ses entrées 43 et 44 et sa sortie est reliée à un bloc de signalisation 46. Le bloc d'égalisation 7 peut être réalisé selon un schéma connu et, dans la version considérée, il comporte un déphaseur 47 dont l'entrée forme l'entrée 9 du bloc 7, un potentiomètre 48 relié à l'entrée 8 et à la sortie 11 du bloc 7 et un potentiomètre 49, relié à la sortie du

déphaseur 47 et à la sortie 10 du bloc 7.

Les blocs de compensation électrique 15, 16 sont identiques et chacun comporte un déphaseur 50 dont l'entrée forme l'entrée de commande 17 du bloc 15 ou l'entrée de commande 18 du bloc 16, un potentiomètre 51, branché à la sortie du déphaseur 50, et un amplificateur différentiel 52, dont une entrée est branchée au potentiomètre 51 et l'autre entrée forme l'entrée d'information 13 du bloc 15 ou l'entrée d'information 14 du bloc 16, la sortie de l'amplificateur différentiel servant de sortie au bloc 15

ou au bloc 16.

Les amplificateurs sélectifs 26 et 27 amplifient les signaux électriques à la fréquence de travail du générateur

de tension alternative 6.

Les blocs de traitement de l'information 39, 40 sont réalisés selon un schéma connu et, dans la version considérée, chacun comporte, en série, un amplificateur logarithmique 53 assurant la possibilité d'élargir la gamme des dimensions des corps pouvant être détectés, sans réglage de sensibilité durant les recherches, un détecteur 54 et un limiteur du minimum 55 assurant la suppression des il - facteurs agissant en permanence (bruits de l'appareillage,

vibration, etc).

En tant qu'enregistreurs 41 et 42, on peut utiliser des appareils indicateurs analogiques ou numériques (voltmètres). Le bloc de signalisation 46 peut être réalisé à base d'une source de signaux sonores et d'un voyant lumineux selon un schéma connu et effectue l'avertissement acoustique et lumineux à la détection des corps contenant

un métal.

Le bloc 34 de commande de la commutation des clés, dans la version considérée, comporte un générateur d'impulsions rectangulaires 56 branché aux entrées de commande 35 et 38 des clés 30 et 33, un circuit à retard 57, dont l'entrée est branchée au générateur d'impulsions rectangulaires 56, et deux inverseurs 58 et 59, l'entrée du premier étant branchée sur le générateur d'impulsions rectangulaires 56 et celle du deuxième, sur la sortie du circuit à retard 57 Outre cela, le bloc de commande 34 comporte deux circuits logiques ET 60 et 61, les entrées du premier étant branchées sur le générateur d'impulsions rectangulaires 56 et sur la sortie du circuit à retard 57, et les entrées du deuxième, sur les sorties des inverseurs 58 et 59 Les sorties des circuits logiques ET 60 et 61 sont reliées aux entrées de commande 36 et 37 des clés 31

et 32.

Dans le dispositif considéré, le bloc de commande 34 utilise un générateur d'impulsions rectangulaires 56 dont le facteur de forme d'impulsions est égal à deux, ce qui assure des durées égales de branchement des cadres

excitateurs 1 et 2 au générateur de tension alternative 6.

La fréquence du générateur d'impulsions rectangulaires 56 est choisie inférieure à 0,1 f, o f est la fréquence de travail du générateur 6 A une telle fréquence du générateur 56, déterminant la durée de branchement des 12 - cadres excitateurs 1 et 2 sur le générateur de tension alternative 6, compte tenu des processus transitoires, est assurée la possibilité de fixation des signaux dus à l'action du champ électromagnétique secondaire induit par le corps contenant du métal. Les cadres récepteurs 3 et 4 du système à induction mixte 5 sont identiques et sont parallèles et coaxiaux l'un à l'autre, alors que les cadres excitateurs 1 et 2 sont disposés orthogonalement et symétriquement par rapport aux cadres récepteurs 3 et 4, dans des plans passant par l'axe commun 62 des cadres récepteurs 3 et 4, ces plans formant un angle J de 60 à 1200 entre eux, comme on peut le voir à

la figure 2.

Les cadres excitateurs 1 et 2 et les récepteurs 3 et 4 sont reliés par des barres 63 et 64 et forment une

structure rigide.

A tout angle>s de la gamme choisie ( 60 à 1200), est assurée une haute fiabilité de détection des corps contenant un métal (par exemple, des voies de communication) parce que l'angle B entre les voies de communication et la barre 63 reliant l'un des cadres excitateurs 1 ou 2 (dans la version considérée, le cadre 2) à la barre 64 est toujours inférieur à 600, ce qui assure un niveau suffisant du signal induit dans les voies de

communication.

La disposition réciproque adoptée pour les cadres excitateurs et récepteurs 1, 2, 3 et 4 assure un couplage électromagnétique minimal entre eux La distance L entre ces cadres est choisie compte tenu de la stabilité nécessaire du système à induction 5, déterminée par la disposition réciproque inchangeable des cadres 1, 2, 3 et 4, et de la profondeur de la compensation géométrique du champ électromagnétique primaire, déterminée par la distance entre les cadres excitateurs et récepteurs 1, 2, 3 et 4 Il est connu que la profondeur de la compensation géométrique, toutes les autres conditions étant égales, 13 - peut être augmentée par l'augmentation de la distance L et la stabilité, par la diminution de la distance L Donc, en fonction de la destination concrète du dispositif (portable ou installé sur un moyen de transport) et des possibilités d'exécution constructive (matériaux utilisés, technologie

de fabrication), la distance L est choisie individuelle-

ment pour chaque cas en partant de la condition d'assurer la stabilité et la profondeur de compensation géométrique nécessaires. Les cadres excitateurs et récepteurs 1, 2, 3 et 4, sont formés de conducteurs 65 dont les spires sont conventionnellement représentées sur la figure 2, sur laquelle sont également représentées conventionnellement les lignes de force 66 du champ électromagnétique primaire induit par les cadres excitateurs 1 et 2 dans la zone de recherche, en trait plein et les lignes de force 67 du champ électromagnétique secondaire induit par un corps 68 contenant un métal et se trouvant sous la terre, en pointillé. Le sens de la recherche (du déplacement du système à induction 5) est indiqué par la flèche A. L'angle; est choisi en fonction de la destination concrète du dispositif Ainsi, dans le cas d'un montage du système à induction 5 sur un moyen de transport, pour assurer son bon passage, les cadres excitateurs 1 et 2 doivent former, entre leurs plans, un angle i L proche ou

égal à 1200.

Dans le cas d'une version portable du dispositif, représentée sur la figure 3, son encombrement réduit revêt une importance particulière Les cadres excitateurs 1 et 2 doivent alors former entre eux un angle L-és proche de ou égal à 600 Le dispositif est placé de façon que les cadres excitateurs 1 et 2 soient des deux c 8 tés de l'opérateur, la partie électronique, y compris le générateur de tension alternative 6, se trouvant dans un boîtier 69 (figure 3), disposé devant l'opérateur, pour qu'il puisse lire 14 - facilement les indications des enregistreurs 41 et 42 Les cadres récepteurs 3 et 4 sont dans un bottier 70 (figure 3). Pour mieux comprendre l'essence de l'invention décrite, on présente, sur la figure 4 (a, b, c, d, e, f g, h), des chronogrammes expliquant le fonctionnement du commutateur 19 Ainsi la figure 4 a représente le chronogramme des signaux U 1 à la sortie du générateur d'impulsions rectangulaires 56, la figure 4 b, le chronogramme des signaux U 2 à la sortie du circuit à retard 57, la figure 4 c, le chronogramme des signaux de commande U 3 attaquant la clé 31, la figure 4 d, le chronogramme des signaux de commande U 4 attaquant la clé 32, les figures 4 e, 4 f, 4 g, 4 h représentent les états des clés 30, 33, 31, 32, la position 1 correspondant à leur état ouvert et la

position O à l'état fermé.

Le dispositif de détection des corps contenant un

métal selon l'invention fonctionne de la façon suivante.

Au préalable, avant de procéder aux travaux de recherche, pour assurer une haute insensibilité du dispositif aux parasites et la fiabilité de la détection de corps contenant un métal, on réalise l'égalisation des signaux de sortie des cadres récepteurs 3 et 4 A cet effet, on débranche, du générateur de tension alternative 6, les cadres excitateurs 1 et 2, on met les potentiomètres 51 des blocs de compensation électrique 15 et 16 à zéro et on agit, par un champ électromagnétique extérieur, sur le système à induction 5 La source d'un tel champ peut être un cadre identique aux cadres excitateurs, branché sur le générateur 6 et disposé, par rapport aux cadres récepteurs 3, 4, d'une façon symétrique si possible, à une distance supérieure au triple de la profondeur de détection des corps contenant un métal, qui est déterminée par la puissance du générateur de tension alternative 6 et par les paramètres électromagnétiques du système à induction 5 On obtient alors, à l'aide des potentiomètres 48 et 49 et du - déphaseur 47, des indications des enregistreurs 41 et 42

proches de zéro.

L'égalisation ne se fait que dans le cas de

changements des conditions de fonctionnement du dispositif.

Par exemple, au montage du dispositif sur un autre moyen de transport ou si, après l'avoir utilisé en version portable,

on l'installe sur un moyen de transport, ou vice versa.

Chaque fois, avant de procéder aux travaux de recherche, on fait le préréglage des blocs 15 et 16 de compensation électrique des signaux quisont dus à l'action, sur les cadres récepteurs 3 et 4, du champ électromagnétique primaire induit par les cadres excitateurs 1 et 2 et ne sont compensés ni par la compensation géométrique, ni par le branchement différentiel des cadres récepteurs 3 et 4 On effectue le préréglage des blocs 15 et 16 en disposant le dispositif dans une zone o il n'y a pas de corps contenant de métal,

en procédant comme suit.

En augmentant progressivement l'amplitude du signal de sortie du générateur 6, on règle, dans les blocs 15 et 16, par le déphaseur 50 et le potentiomètre 51, la phase et l'amplitude du signal du générateur 6, en obtenant des

indications proches de zéro aux enregistreurs 41 et 42.

Cette opération est réitérée jusqu'au moment o l'amplitude du signal de sortie du générateur 6 devient égale à celle

de travail.

Lorsque le dispositif est préparé de cette façon-là, on commence la recherche des corps contenant du métal Le générateur d'impulsions rectangulaires 56 produit des signaux U 1 (figure 4 a) d'une durée L, qui attaquent les entrées de commande 35 et 38 des clés 30 et 33 et le circuit à retard 57 qui produit les signaux U 2 au bout d'un temps L 2 Les clés 30 et 33 réalisent, sur les signaux de commande, un branchement périodique (au bout du temps t figures 4 e, 4 f) des cadres excitateurs I et 2, via les sorties 24 et 25 et les entrées 20 et 21 du commutateur 19, 16 - sur le générateur 6 Les cadres excitateurs 1 et 2 produisent, dans la zone de recherche, un champ électromagnétique primaire d'une fréquence f, dont l'orientation change en fonction du cadre excitateur, 1 ou 2, qui est branché sur le générateur 6, et la durée de branchement des cadres 1, 2 est la même et est déterminée

par la durée t 1 (figures 4 a, 4 b).

Au moment t 1, le commutateur 19 branche, par exemple, le cadre excitateur 1 sur le générateur 6 et au moment t 2 (figure 4 c) le circuit ET 60 fonctionne, dont l'entrée reçoit les signaux venant du générateur 56 et du circuit à retard 57 Un signal de la sortie du circuit ET 60 attaque l'entrée de commande 36 de la clé 31 qui s'ouvre (figure 4 g) et à travers l'entrée 22 et la sortie 28 du commutateur 19, branche le bloc 15 de compensation électrique sur l'amplificateur sélectif 26 Dans ce cas, le bloc de compensation électrique 16 est débranché de l'amplificateur sélectif 27, autrement dit, c'est la première voie de réception, formée par le bloc de compensation électrique 15, l'amplificateur sélectif 26, le bloc de traitement

d'information 39 et l'enregistreur 41, qui fonctionne.

Au moment t 3 (figure 4 a), sur le signal de commande du bloc 34, les clés 30 et 31 se ferment (figure 4 e, 4 g), en débranchant le cadre excitateur 1 du générateur 6 et l'amplificateur sélectif 26 du bloc de compensation électrique 15 En même temps, la clé 33 s'ouvre (figure 4 f) en branchant le cadre excitateur 2, via la sortie 25 et

l'entrée 21 du commutateur 19, sur le générateur 6.

Au moment t 4 (figure 4 d), le circuit logique ET 61 fonctionne, ses entrées recevant les signaux inversés du générateur d'impulsions rectangulaires 56 et du circuit à retard 57 Un signal 1, fourni par la sortie du circuit ET 61, attaque l'entrée de commande 37 de la clé 32 qui s'ouvre (figure 4 h), et, via l'entrée 23 et la sortie 29 du commutateur 19, branche le bloc de compensation électrique 16 sur l'amplificateur sélectif 27 Dans ce cas, c'est la 17 - deuxième voie de réception, formée par le bloc de compensation électrique 16, l'amplificateur sélectif 27, le bloc de traitement de l'information 40 et l'enregistreur 42

qui fonctionne.

Au moment t 5 (figure 4 a), le commutateur 19 débranche le cadre excitateur 2 du générateur 6 et l'amplificateur sélectif 27 du bloc 16, et en même temps, branche le cadre excitateur 1 sur le générateur 6 Ensuite, le processus de commutation des signaux se déroule suivant la séquence

décrite.

Le temps t 2 ' (figure 4 b), sur lequel la séquence d'impulsions du générateur 56 (figure 1) est retardée, par le circuit 57, est déterminé par la durée des processus transitoires et doit être supérieur au temps d'atténuation du champ électromagnétique primaire créé par le cadre

excitateur 1 ou 2, après son débranchement du générateur 6.

Les première et deuxième voies de réception sont accordées de façon que le signal soit proche de zéro à leurs sorties en cas d'absence, dns la zone de recherche,

d'un corps contenant du métal.

En présence, dans la zone de recherche, de corps 68 contenant un métal, le champ électromagnétique primaire produit par l'un des cadres excitateurs 1 ou 2, dont les lignes de force 66 traversent le corps 68 contenant un métal, y induit un courant qui crée, à son tour, un champ électromagnétique secondaire, dont les lignes de force traversent les cadres récepteurs 3 et 4 du sytème à induction 5 Le champ électromagnétique secondaire induit, dans les cadres récepteurs 3 et 4, une force électromotrice dont la valeur est proportionnelle à la distance entre

chacun des cadres 3 et 4 et le corps contenant un métal 68.

Comme ces distances sont différentes, la sortie du bloc de compensation électrique 15 ou 16 fournit un signal différentiel variable en fonction du changement de la distance (en plan) entre les cadres récepteurs 3 et 4 et le corps contenant du métal 68 Le signal de sortie de l'un 18 - des blocs 15 ou 16, arrive, à l'aide du commutateur 19, comme il est décrit plus haut, sur l'amplificateur sélectif 26 ou 27 respectif et, ensuite, à l'entrée du bloc respectif 39 ou 40 de traitement de l'information Dans le bloc 39 ou 40, les signaux sont amplifiés à l'aide de l'amplificateur logarithmique 53, sont détectés et attaquent le limiteur du minimum 55 De la sortie de l'un des blocs 39, 40, les signaux attaquent l'enregistreur 41, 42 respectif et l'une des entrées 43 ou 44 du circuit logique OU 45, et de sa sortie, le bloc de signalisation 46. Les indicateurs des enregistreurs 41 et 42 changent d'indications en fonction de la variation de la distance (en plan) entre les cadres récepteurs 3 et 4 et le corps contenant un métal 68 Ensuite, le signal arrive dans le bloc signalisateur 46, produisant les signaux lumineux et

acoustique de détection du corps contenant du métal.

Le dispositif selon l'invention assure une haute fiabilité de détection, peut être utilisé tant en version portable, comme le montre la figure 3, que monté sur un moyen de transport La productivité des travaux de recherche de ce dispositif est notablement supérieure à celle des dispositifs analogues connus, ce qui est assuré grâce à un profilage en une seule passe de la zone

explorée.

19 -

Claims (4)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Dispositif de détection de corps contenant un métal, du type comportant un cadre excitateur rigidement couplé à deux cadres récepteurs montés coaxialement et

parallèlement l'un à l'autre, symétriquement et ortho-

gonalement par rapport au cadre excitateur? lequel est disposé dans un plan passant par l'axe commun des cadres récepteurs, un générateur de tension alternative, électriquement lié au cadre excitateur, et, en série, un bloc d'égalisation des signaux des cadres récepteurs, branché par ses entrées aux cadres récepteurs, et un amplificateur différentiel, dont la sortie est branchée à l'entrée d'information d'un bloc de compensation électrique du signal dû à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire engendré par le cadre

excitateur, et dont une entrée de commande est électrique-

ment liée au générateur de tension alternative, et dont la sortie est électriquement couplée à l'entrée d'un amplificateur sélectif à la sortie duquel est branchée l'entrée d'un bloc de traitement de l'information, dont la

sortie est branchée sur un enregistreur et est électrique-

ment couplée à un bloc de signalisation, caractérisé en ce qu'il comporte: un cadre excitateur supplémentaire ( 2), identique au cadre principal, lié rigidement aux cadres récepteurs ( 3 et 4) et disposé, par rapport à eux, d'une façon symétrique et orthogonale, dans un plan passant par l'axe commun ( 62) des cadres récepteurs ( 3 et 4), sous un angle (ô) par rapport au cadre excitateur principal ( 1) un bloc ( 16) de compensation électrique du signal dû à l'action, sur les cadres récepteurs ( 3 et 4), du champ électromagnétique primaire du cadre excitateur supplémentaire ( 2), l'entrée d'information ( 14) dudit bloc étant branchée à la sortie de l'amplificateur différentiel ( 12); un amplificateur sélectif supplémentaire ( 27), un - commutateur ( 19) branché par ses entrées ( 20, 21, 22 et 23) au générateur de tension alternative ( 6) et aux sorties des blocs ( 15 et 16) de compensation électrique des signaux dus

à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électro-

magnétique primaire des cadres excitateurs principal et supplémentaire, et par ses sorties ( 24, 25, 28 et 29), aux cadres excitateurs principal et supplémentaire ( 1 et 2), aux entrées de commande ( 17 et 18) desdits blocs ( 15 et 16) de compensation électrique des signaux et aux entrées des amplificateurs sélectifs principal et supplémentaire ( 26 et 27), et réalisant le branchement, à tour de rôle, sur le générateur de tension alternative ( 6) d'abord du cadre excitateur principal ( 1) et de l'entrée de commande ( 17) du bloc ( 15) de compensation électrique du signal et de la sortie dudit bloc ( 15) à l'entrée de l'amplificateur sélectif principal ( 26) et ensuite, du cadre excitateur supplémentaire ( 2) et de l'entrée de commande ( 18) du bloc ( 16) de compensation électrique du signal et de la sortie de ce bloc ( 16), à l'entrée de l'amplificateur sélectif supplémentaire ( 27), un bloc supplémentaire de traitement de l'information ( 40), dont l'entrée est branchée à la sortie de l'amplificateur sélectif supplémentaire ( 27), un enregistreur supplémentaire ( 42) branché à la sortie du bloc supplémentaire de traitement de l''information ( 40) et un circuit logique OU ( 45), dont les entrées ( 43 et 44) sont branchées sur les sorties des blocs principal et supplémentaire de traitement de l'information ( 39 et 40),

et la sortie, sur le bloc de signalisation ( 46).

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (C St-) entre les cadres excitateurs principal et supplémentaire ( 1 et 2) est compris entre 60

et 1200.

3 Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le commutateur

( 19) comporte trois clés à ouverture et une clé à fermeture ( 30, 31, 32 et 33) et un bloc ( 34) de commande de la 21 - commutation desdites clés branché, par ses sorties, sur leurs entrées de commande ( 35, 36, 37 et 38), alors que les entrées de la première clé à ouverture et de la clé à fermeture ( 30, 33) forment les entrées ( 20 et 21) du commutateur ( 19) et sont branchées au générateur de tension alternative ( 6), la sortie de la première clé à ouverture ( 30) forme la sortie ( 24) du commutateur ( 19) et est branchée sur le cadre excitateur principal ( 1), la sortie de la clé à fermeture ( 33) forme la sortie ( 25) du commutateur ( 19) et est branchée au cadre excitateur supplémentaire ( 2), les entrées des deuxième et troisième clés à ouverture ( 31 et 32) forment les entrées ( 22 et 23) du commutateur ( 19) et sont branchées, respectivement, aux sorties des blocs ( 15 et 16) de compensation électrique des signaux dus à l'action, sur les cadres récepteurs, du champ électromagnétique primaire des cadres excitateurs principal et supplémentaire, et leurs sorties forment les sorties ( 28 et 29) du commutateur ( 19), et sont branchées sur les entrées des amplificateurs sélectifs principal et

supplémentaire ( 26 et 27).

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bloc ( 34) de commande de la commutation des clés à ouverture et de la clé à fermeture comporte: un générateur d'impulsions rectangulaires ( 56) dont les signaux attaquent les entrées de commande ( 35 et 38) de la première clé à ouverture et de la clé à fermeture ( 30, 33); un circuit à retard ( 57) dont l'entrée est branchée sur le générateur d'impulsions rectangulaires ( 56); deux inverseurs ( 58 et 59), l'entrée du premier étant branchée sur le générateur d'impulsions rectangulaires ( 56) et l'entrée du deuxième, sur la sortie du circuit à retard ( 57), et deux circuits logiques ET ( 60 et 61), dont les entrées du premier sont branchées sur le générateur d'impulsions rectangulaires ( 56) et sur la sortie du circuit à retard ( 57), et les entrées du deuxième, sur les sorties des inverseurs ( 58, 59), les sorties des circuits 22 - logiques ET ( 60 et 61) formant les sorties du bloc ( 34) de commande de la commutation des clés à ouverture et de la clé à fermeture, branchées sur les entrées de commande ( 36,

37) des deuxième et troisième clés à ouverture ( 31, 32).