FR2664380A1 - Multipurpose measurement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un appareil de mesure multifonctionnel, c'est-à-dire un appareil qui permet de mesurer plusieurs grandeurs physiques différentes, et, par un traitement approprié des mesures, d'obtenir des grandeurs non mesurées. The present invention relates to a multifunctional measuring apparatus, that is to say an apparatus which makes it possible to measure several different physical quantities, and, by appropriate processing of the measurements, to obtain unmeasured quantities.
En matière de mesure de radioactivité, on est souvent amené à mesurer plusieurs grandeurs et à combiner les valeurs mesurées pour obtenir une grandeur significative qui ne peut pas être mesurée directement. En particulier, les valeurs de mesures doivent souvent subir des corrections pour que les évènements nucléaires que l'on cherche à détecter soient convertis en grandeurs physiques normalisées. In terms of radioactivity measurement, we often have to measure several quantities and combine the measured values to obtain a significant quantity which cannot be measured directly. In particular, the measurement values must often undergo corrections so that the nuclear events which one seeks to detect are converted into normalized physical quantities.
Un tel résultat ne peut actuellement être obtenu qu'en utilisant plusieurs appareils de mesure dont les valeurs mesurées sont enregistrées puis traitées ultérieurement par un équipement informatique par exemple. Il en resulte que le traitement des valeurs mesurées est nécessairement différé, ce qui retarde l'obtention de la grandeur physique normalisée que l'on desire obtenir. Such a result can currently only be obtained by using several measuring devices, the measured values of which are recorded and subsequently processed by computer equipment for example. As a result, the processing of the measured values is necessarily deferred, which delays obtaining the normalized physical quantity which it is desired to obtain.
Il existe également des appareils qui peuvent recevoir plusieurs sondes et qui sont programmés pour reconnaitre la sonde qui leur est connectée, et effectuer à chaque fois les traitements des mesures spécifiques à la sonde connectée. Cela nécessite une intervention de l'opérateur ou un dispositif mécanique de détrompage. De plus, l'appareil doit contenir toutes les procédures spécifiques, ce qui aboutit très rapidement à un volume et un coût prohibitif. There are also devices which can receive several probes and which are programmed to recognize the probe which is connected to them, and each time carry out the processing of the measurements specific to the connected probe. This requires operator intervention or a mechanical keying device. In addition, the device must contain all the specific procedures, which very quickly leads to a volume and a prohibitive cost.
La présente invention vise à réaliser un appareil de mesure qui est capable de mesurer des grandeurs physiques de types différents et de traiter les valeurs mesurées pour obtenir une nouvelle gran deur par combinaison des grandeurs mesurées. The present invention aims to provide a measuring device which is capable of measuring physical quantities of different types and of processing the measured values to obtain a new quantity by combining the measured quantities.
La présente invention a pour objet un appareil de mesure multifonctionnel destiné à la mesure de plusieurs grandeurs physiques, au traitement des valeurs mesurées et au traitement des mesures correspondant à des grandeurs différentes selon un algorithme permettant d'obtenir des grandeurs non mesurées, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un boitier commun comprenant un module d'alimentation, une unité centrale de traitement des valeurs mesurées, une mémoire morte, une mémoire vive, un interface, un bus interne et un commutateur de bus, des éléments périphériques tels qu'un dispositif d'affichage et un organe de commande étant branchés sur ledit bus interne, ledit commutateur de bus reliant l'unité centrale de traitement soit audit bus interne, soit à un bus externe, et, d'autre part, des blocs modulaires pouvant se connecter et se fixer, chacun séparément, sur ledit boitier commun et comprenant un capteur, une table de configuratio générale, au moins un module spécifique de traitement des mesures du capteur et des tables de configuration spécifiques associées chacune à un module spécifique, les différente modules et tables d'un bloc modulaire étant branchés sur ledit bus externe. The present invention relates to a multifunctional measuring device intended for the measurement of several physical quantities, for the processing of measured values and for the processing of measurements corresponding to different quantities according to an algorithm making it possible to obtain unmeasured quantities, said device being characterized in that it comprises, on the one hand, a common box comprising a power supply module, a central unit for processing the measured values, a read only memory, a random access memory, an interface, an internal bus and a switch bus, peripheral elements such as a display device and a control member being connected to said internal bus, said bus switch connecting the central processing unit either to said internal bus or to an external bus, and, d on the other hand, modular blocks which can be connected and fixed, each separately, on said common box and comprising a sensor, a configuration table o general, at least one specific module for processing sensor measurements and specific configuration tables each associated with a specific module, the different modules and tables of a modular block being connected to said external bus.
Le boîtier commun comprend les fonctions communes à tous les types de mesures et chaque bloc modulaire comprend les fonctions spécifiques aux mesures effectuées par son capteur. L'algorithme de traitement et de combinaison des mesures pour obtenir une grandeur physique non mesurée est téléchargé dans le boitier commun par l'intermédiaire de l'interface
Le commutateur de bus qui est commandé par l'unité centrale de traitement permet de relier l'unité centrale de traitement soit aux éléments internes du boîtier commun soit aux éléments du bloc modulaire connecté sur le boîtier commun.The common box includes the functions common to all types of measurements and each modular block includes the functions specific to the measurements made by its sensor. The algorithm for processing and combining the measurements to obtain an unmeasured physical quantity is downloaded to the common box via the interface
The bus switch which is controlled by the central processing unit makes it possible to connect the central processing unit either to the internal elements of the common housing or to the elements of the modular block connected to the common housing.
Selon un premier mode de réalisation, le bus externe est logé dans chacun des blocs modulaires et, lorsque ledit bloc modulaire est connecté sur le boî- tier commun, le bus externe est connecté sur le commutateur de bus. According to a first embodiment, the external bus is housed in each of the modular blocks and, when said modular block is connected to the common box, the external bus is connected to the bus switch.
Selon un autre mode de réalisation, le bus externe est logé dans le boîtier commun et, lorsqu'un bloc modulaire est connecté sur le bloc commun, les différents éléments de ce bloc modulaire sont connectés sur le bus externe. According to another embodiment, the external bus is housed in the common box and, when a modular block is connected to the common block, the various elements of this modular block are connected to the external bus.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'adresse de la table de configuration d'un bloc modulaire est la même pour tous les blocs modulaires. According to another characteristic of the invention, the address of the configuration table of a modular block is the same for all the modular blocks.
De cette manière, lorsque l'on branche un bloc modulaire sur le boîtier commun, l'unité centrale de traitement du boîtier commun peut connaître la configuration du bloc modulaire qui lui est connecté. In this way, when a modular block is connected to the common box, the central processing unit of the common box can know the configuration of the modular block which is connected to it.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma synoptique général d'un appareil selon l'invention
- la figure 2 est un schéma synoptique détaillé correspondant à la figure 1
- la figure 3 est un schéma synoptique du boitier commun ; et
- les figures 4 et 5 représentent deux modes de réalisation de l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows of an embodiment of the invention, made with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a general block diagram of an apparatus according to the invention
- Figure 2 is a detailed block diagram corresponding to Figure 1
- Figure 3 is a block diagram of the common housing; and
- Figures 4 and 5 show two embodiments of the invention.
I,'invention concerne la mesure de différen tes grandeurs physiques et la détermination, à partir d'une combinaison de ces grandeurs, d'une grandeur physique normalisée qui ne peut pas être mesurée directement. L'invention s'applique en particulier aux systèmes de mesure et de détection de rayonnements ionisants. The invention relates to the measurement of different physical quantities and the determination, from a combination of these quantities, of a standardized physical quantity which cannot be measured directly. The invention applies in particular to systems for measuring and detecting ionizing radiation.
Selon l'invention, on réalise un appareil de mesure et de détection multifonctionnel qui permet de mesurer plusieurs grandeurs physiques, de traiter les valeurs mesurées et de combiner les résultats obtenus pour les différentes grandeurs physiques en vue d'obtenir une grandeur physique normalisée significative. According to the invention, a multifunctional measuring and detection apparatus is produced which makes it possible to measure several physical quantities, to process the measured values and to combine the results obtained for the various physical quantities in order to obtain a significant normalized physical quantity.
Cet appareil comporte un boitier commun qui comprend les éléments nécessaires pour le traitement des mesures et de traitement des résultats selon un algorithme pour obtenir la grandeur physique recherchée et des blocs modulaires individuels spécifiques à la mesure d'une grandeur physique qui peuvent être fixés et raccordés sur le boîtier commun. This device comprises a common box which includes the elements necessary for processing the measurements and for processing the results according to an algorithm to obtain the desired physical quantity and individual modular blocks specific to the measurement of a physical quantity which can be fixed and connected on the common housing.
Ce boîtier commun 1 comprend essentiellement une unité centrale de traitement 2 à laquelle sont reliés des périphériques, en particulier un interface informatique 3 permettant de réaliser une connexion avec un équipement informatique extérieur, à la fois pour fournir les résultats et pour réaliser le téléchargement des procédures de traitement des résultats de mesure, un dispositif d'affichage 4 et un dispositif de commande 5. Un bus 6, par exemple un bus de type série, est relié à l'unité centrale et à des blocs modulaires individuels 11,21,31. Ces derniers comportent chacun une sonde spécifique 12,22,32 et une mémoire 13,23,33 de stockage des paramètres de traitement des valeurs de mesure fournies par la sonde et de la configuration du bloc modulaire.Les différents blocs modulaires peuvent constituer chacun une unité individuelle qui peut se fixer et se connecter sur le boîtier commun 1. This common box 1 essentially comprises a central processing unit 2 to which peripherals are connected, in particular a computer interface 3 making it possible to make a connection with an external computer equipment, both to provide the results and to download the procedures for processing the measurement results, a display device 4 and a control device 5. A bus 6, for example a serial type bus, is connected to the central unit and to individual modular blocks 11,21,31 . The latter each include a specific probe 12,22,32 and a memory 13,23,33 for storing the parameters for processing the measured values supplied by the probe and the configuration of the modular block. individual unit which can be fixed and connected on the common box 1.
Le bus externe 6 peut être intégré dans chaque bloc modulaire. On peut également prévoir que le bus externe 6 soit intégré dans le boîtier commun 1; dans ce dernier cas, lors de la fixation d'un bloc modulaire sur le boîtier commun 1, on réalise également la connexion des éléments du bloc modulaire sur le bus 6. The external bus 6 can be integrated into each modular block. It can also be provided that the external bus 6 is integrated into the common housing 1; in the latter case, when attaching a modular block to the common housing 1, the elements of the modular block are also connected to the bus 6.
La figure 2 représente plus en détail le boîtier commun 1 et un bloc modulaire 41 pouvant venir se connecter sur le boitier commun 1. On voit que le boîtier commun 1 comprend un bus interne 7 relié à l'unité centrale de traitement 2 et aux différents périphériques, l'interface 3, le module d'affichage 4, le module de commande 5 et d'autres modules tels qu'un module de surveillance 8. Le bus interne 7 est également relié à un commutateur de bus 9 qui est commandé par l'unité de traitement 2 et réalise la connexion de cette unité de traitement 2 soit avec le bus interne 7, soit avec le bus externe 6. FIG. 2 shows in more detail the common housing 1 and a modular block 41 which can be connected to the common housing 1. It can be seen that the common housing 1 comprises an internal bus 7 connected to the central processing unit 2 and to the various peripherals, interface 3, display module 4, control module 5 and other modules such as a monitoring module 8. The internal bus 7 is also connected to a bus switch 9 which is controlled by the processing unit 2 and connects this processing unit 2 either to the internal bus 7 or to the external bus 6.
Le boîtier commun 1 comporte également un module dtalimentation 10 qui assure l'alimentation des éléments du boîtier commun ainsi que des éléments du bloc modulaire qui lui est connecté. The common box 1 also includes a power supply module 10 which supplies the elements of the common box as well as the elements of the modular block which is connected to it.
Le bloc modulaire 1 comporte un certain nombre de modules dont le nombre peut aller jusqu'à seize et qui sert à gérer les mesures par le capteur. The modular block 1 comprises a certain number of modules the number of which can go up to sixteen and which is used to manage the measurements by the sensor.
Parmi ces modules il peut y avoir jusqutà sept modules de comptage 42 qui peuvent commander chacun de un à quatre compteurs, on peut également prévoir un module d'alarme 43 et un module de commande d'une carte de mémoire programmable effaçable électriquement (EEPROM).Among these modules there can be up to seven counting modules 42 which can each control from one to four counters, one can also provide an alarm module 43 and a control module for an electrically erasable programmable memory card (EEPROM) .
Chacun de ces modules comportent un interface 44 et est relié au bus externe 6 par l'intermédiare d'un port parallèle. Each of these modules has an interface 44 and is connected to the external bus 6 via a parallel port.
A chaque module d'un bloc modulaire est associée une table 45 qui est également reliée au bus externe 6. Enfin une table de configuration 46 est prévue pour chaque module toujours à la même adresse sur le bus externe 6. Cette table de configuration 46 comprend toutes les données décrivant la configuration du bloc modulaire 41. Lorsque l'on connecte un bloc modulaire sur le boîtier commun 1, l'unité de traitement 2 va consulter la table de configuration 46 qui se trouve toujours à la même adresse sur le bus 6 et peut donc connaitre la configuration complète du bloc modulaire 41 et le gérer. Each module of a modular block is associated with a table 45 which is also connected to the external bus 6. Finally, a configuration table 46 is provided for each module always at the same address on the external bus 6. This configuration table 46 comprises all the data describing the configuration of the modular block 41. When a modular block is connected to the common box 1, the processing unit 2 will consult the configuration table 46 which is always located at the same address on the bus 6 and can therefore know the complete configuration of the modular block 41 and manage it.
La figure 3 est un schéma synoptique de détail du boîtier commun. On retrouve l'unité de traitement 2, l'interface 3, le module d'affichage 4, le module de commande 5, le bus série interne 7 et le commutateur de bus 9. L'unité de traitement 2 qui est constitué par un microcontrôleur est reliée à une mémoire 51 comportant une partie de mémoire vive (RAM) et une partie de mémoire morte (ROM). Sur le bus 7 sont connectés d'autres modules tels qu'un module de protection 52 qui permet de surveiller les conditions de température et d'humidité et qui comporte un dispositif de détection des mouvements de l'appareil permettant de l'éteindre lorsqu'il est immobile pendant un certain temps, un module d'alarme sonore 53, un module convertisseur numérique-analogique 54, un module d'horloge en temps réel 55 et un module de mémoire de sauvegarde 56 sont également connectés sur le bus interne 7. Figure 3 is a detailed block diagram of the common housing. We find the processing unit 2, the interface 3, the display module 4, the control module 5, the internal serial bus 7 and the bus switch 9. The processing unit 2 which is constituted by a microcontroller is connected to a memory 51 comprising a part of random access memory (RAM) and a part of read only memory (ROM). On the bus 7 are connected other modules such as a protection module 52 which makes it possible to monitor the temperature and humidity conditions and which comprises a device for detecting the movements of the device making it possible to switch it off when it is stationary for a certain time, an audible alarm module 53, a digital-analog converter module 54, a real-time clock module 55 and a backup memory module 56 are also connected to the internal bus 7.
Le module de commande gère en particulier les ordres fournis par exemple une gâchette fixée sur le boîtier commun. The control module manages in particular the orders supplied, for example a trigger fixed on the common housing.
Les figures 4 et 5 représentent en perspective deux configurations possibles d'appareil selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le boîtier commun se présente sous la forme d'une poignée genre pistolet 61 sur laquelle viennent se fixer des blocs modulaires 62 ou 63. La poignée 61 constituant le boitier commun comporte des éléments de commande constitués par un commutateur rotatif 64 et une gâchette 65 ; un élément d'affichage 66 fixé à l'arrière de la poignée est géré par le module d'affichage 4. Figures 4 and 5 show in perspective two possible configurations of apparatus according to the invention. In this embodiment, the common housing is in the form of a pistol-like handle 61 on which are fixed modular blocks 62 or 63. The handle 61 constituting the common housing comprises control elements constituted by a rotary switch 64 and a trigger 65; a display element 66 fixed to the rear of the handle is managed by the display module 4.
Sur la figure 4, le boitier commun est équipé d'un détecteur du type Geiger-Mèller et sur la figure 5, le boîtier commun 61 est connecté à un détecteur à scintillation 63. In FIG. 4, the common box is equipped with a detector of the Geiger-Mèller type and in FIG. 5, the common box 61 is connected to a scintillation detector 63.
A titre d'exemple, ce bloc modulaire 63 comporte un module qui gère le comptage des particules, la génération et le contrôle d'un test et la surveillance de la température et de l'humidité et la mémoire associée contenant les paramètres de connection et la configuration du bloc modulaire. As an example, this modular block 63 includes a module which manages particle counting, generation and control of a test and monitoring of temperature and humidity and the associated memory containing the connection parameters and the configuration of the modular block.
Le test du capteur s'effectue par une diode électroluminescente. La procédure de test est commandée à partir du boîtier commun en positionnant le commutateur 64 sur la position correspondante et le générateur de test incorporé dans le bloc modulaire est validé par l'unité centrale de traitement du bloc commun qui reçoit un ordre de test du module de commande 5. La procédure de test est gérée par l'unité centrale de traitement 2 selon un programme de test qui est mémorisé dans le bloc modulaire 63. The sensor test is carried out by a light-emitting diode. The test procedure is controlled from the common box by positioning the switch 64 on the corresponding position and the test generator incorporated in the modular block is validated by the central block processing unit which receives a test command from the module. 5. The test procedure is managed by the central processing unit 2 according to a test program which is stored in the modular block 63.
Avantageusement, le boitier commun 1 et les blocs modulaires constituent des éléments étanches, la fixation d'un bloc modulaire sur le boîtier commun est une fixation à baïonnette et le dispositif de connexion des deux éléments est de type étanche. Advantageously, the common box 1 and the modular blocks constitute sealed elements, the fixing of a modular block on the common box is a bayonet fixing and the device for connecting the two elements is of the sealed type.
Lorsque l'on désire déterminer une grandeur physique obtenue par la combinaison de plusieurs résultats de mesures, l'algorithme de traitement des différents résultats fournis par les capteurs est téléchargé dans la mémoire vive du boîtier commun par l'intermédiaire de son interface ; on connecte ensuite successivement les différents blocs modulaires correspondant aux diverses mesures à effectuer ; à chaque fois, les mesures réalisées par le capteur sont traitées, par exemple en effectuant une correction, par l'unité centrale du boîtier commun sur la base d'une procédure de traitement contenue dans le bloc modulaire concerné ; les résulats de ce traitement sont mémorisés dans le boîtier commun.Lorsque tous les résultats nécessaires ont été mémorisés, le boîtier commun peut effectuer le traitement de combinaison des différents résultats pour obtenir la grandeur physique recherchée qui peut être affichée ou envoyée à un système informatique extérieur par l'intermédiaire de l'interface du boîtier commun. When it is desired to determine a physical quantity obtained by the combination of several measurement results, the algorithm for processing the different results provided by the sensors is downloaded into the random access memory of the common box via its interface; the various modular blocks corresponding to the various measurements to be carried out are then successively connected; each time, the measurements made by the sensor are processed, for example by carrying out a correction, by the central unit of the common housing on the basis of a processing procedure contained in the modular unit concerned; the results of this processing are stored in the common box. When all the necessary results have been stored, the common box can perform the combination processing of the different results to obtain the desired physical quantity which can be displayed or sent to an external computer system through the interface of the common box.
On voit que l'invention permet de réaliser un appareil multifonctionnel qui permet de mesurer ou de détecter des grandeurs de types différents et de calculer sans délai des grandeurs obtenues par combinaison des résultats de mesures. Du fait que les procédures de traitement spécifique à chacun des capteurs sont contenues dans le bloc modulaire correspondant au capteur, on peut réaliser un boîtier commun de faible dimension et de faible coût qui peut par exemple gérer simultanément jusqu'à seize capteurs différents, c'est-à-dire seize blocs modulaires différents. It can be seen that the invention makes it possible to produce a multifunctional device which makes it possible to measure or detect quantities of different types and to calculate without delay quantities obtained by combining the results of measurements. Because the specific processing procedures for each of the sensors are contained in the modular block corresponding to the sensor, it is possible to produce a common housing of small size and low cost which can, for example, simultaneously manage up to sixteen different sensors, this that is to say sixteen different modular blocks.
Par ailleurs, l'appareil est encore plus universel en ce sens que la procédure de combinaison des mesures pour obtenir une grandeur physique dérivée n'est pas résidentielle dans le boîtier commun mais téléchargée, le boîtier commun peut être utilisé pour de nombreuses applications ayant chacune un algorithme de traitement des mesures différent. Furthermore, the device is even more universal in the sense that the procedure for combining the measurements to obtain a derived physical quantity is not residential in the common box but downloaded, the common box can be used for many applications each having a different measurement processing algorithm.
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