FR2693556A1 - Procédé et dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu et leur utilisation. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de détection d'une perturbation électrique ou ionique et leur utilisation. Un corps de référence CR est placé au voisinage d'une zone Z dans laquelle une perturbation P doit être détectée. Le corps de référence CR électriquement conducteur est placé à un potentiel électrique déterminé VB par rapport à un potentiel de référence VR afin de soumettre ce dernier à un phénomène d'influence électrique en présence de la perturbation P. Les charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence CR sont détectées à partir du courant électrique I engendré par les charges électriques entre le corps de référence et le potentiel de référence. Application à la surveillance non invasive d'intrusion et à la détection de contacts tactiles.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION D'UNE PERTURBATION
ELECTRIOUE IONIOUE DANS UNE ZONE DETERMINEE D'UN MILIEU,
ET LEUR UTILISATION
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu et à leur utilisation. A l'heure actuelle, les problèmes de mesure de densités de charges électriques essentiellement ioniques, dans un milieu déterminé, ont fait l'objet de travaux récents, essentiellement dans le but d'une étude des effets de l'ionisation atmosphérique, du point de vue des conséquences pathologiques ou thérapiques présumées.

En particulier, il a été proposé de mesurer des densités atmosphériques en ions positifs, ou négatifs, afin de permettre la conduite d'observations cliniques statistiques, relatives aux effets des charges ionisées sur le corps humain ou animal. Pour une étude détaillée de telles méthodes de mesure et des effets cliniques correspondants on pourra utilement se reporter à l'ouvrage intitulé "Problèmes dtionisation et d'aéro-ionisation" publié en France par
Maloine S.A. éditeur 27, rue de l'Ecole de Médecine 75006
PARIS, sous la direction de G.R. RAGER.

En ce qui concerne les méthodes et les dispositifs de mesure de concentration en ions, celles-ci se résument pour l'essentiel, à provoquer le passage d'un fluide ionisé à analyser, sous forme d'un flux, entre les parois de tubes formant condensateur électrique, soumis à une différence de potentiel, de façon à en déduire, à partir du débit de fluide, la concentration en ions positifs ou négatifs.

Ce type d'appareillage et les méthodes correspondantes mises en oeuvre permettent au plus d'effectuer une mesure correspondante d'un état d'ionisation d'un milieu donné, correspondant au fluide ionisé.

La présente invention a au contraire pour objet un procédé et un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu donné.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'une utilisation du procédé ou du dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée, plus particulièrement adaptée à la détection de proximité ou de présence d'un organisme vivant.

Le procédé de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il consiste à placer au voisinage de la zone un corps de référence électriquement conducteur placé à un potentiel électrique déterminé par rapport à un potentiel de référence, afin de soumettre le corps de référence à un phénomène d'influence électrique en présence de la perturbation et à détecter les charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence à partir du courant électrique engendré par les charges électriques entre le corps de référence et le potentiel de référence.

Le dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comprend un corps de référence, électriquement conducteur, ce corps de référence constituant une antenne d'influence électrique en présence de la perturbation et un circuit de détection des charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence constituant antenne d'influence électrique, à partir du courant électrique engendré par les charges électriques entre le corps de référence et le potentiel de référence, ce circuit de détection étant connecté au corps de référence.

Le procédé et le dispositif objets de la présente invention seront décrit ci-après de manière plus détaillée en relation avec les dessins dans lesquels, outre les figures la et lb relatives à des considérations connues de l'état de la technique, la figure 2a représente, à titre illustratif, un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, la figure 2b représente également à titre illustratif, une variante de mise en oeuvre du procédé selon l'invention tel qu'illustré en figure 2a, la figure 2c représente un mode particulier de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention tel qu'illustré en figure 2a ou 2b, la figure 3 représente un mode de réalisation, sous forme d'un schéma synoptique, d'un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique conforme à l'objet de la présente invention, la figure 4 représente un détail de réalisation d'un élément constitutif du dispositif objet de l'invention, tel que représenté en figure 3, la figure 5 repésente une variante de réalisation du dispositif représenté en figure 4, plus particulièrement destiné à une detection différentielle de charges positives respectivement négatives induites par une perturbation ionique complexe, la figure 6a représente de manière illustrative, une utilisation particulièrement avantageuse du procédé et du dispostif objet de l'invention à la surveillance d'intrusion non invasive, la figure 6b représente, également de manière illustrative, une utilisation particulièrement avantageuse du même procédé et du même dispositif objets de l'invention à la réalisation de touches sensitives, plus particulièrement destinées à la réalisation de claviers de commande de type alpha-numérique.

Préalablement à une description du procédé de détection d'une perturbation électrique ionique proprement dit, quelques rappels concernant la distribution des potentiels dans le milieu atmosphérique seront donnés en liaison avec les figures la et lb.

Ainsi que représenté sur la figure la, l'atmosphère est caractérisée par un champ électrique atmosphérique E orienté selon un gradient de potentiel d'environ 130 V par mètre. Les potentiels supérieurs sont localisés au niveau de l'ionosphère symbolysée par les charges + alors que les potentiels inférieurs, le potentiel de ligne 0 volt par exemple, est localisé à la surface du sol, ainsi que démontré suite aux travaux de MM. HENRY et FARADAY. Le champ électrique E est orienté selon les potentiels décroissants et il existe un courant de conduction ionique, lequel, en l'absence de perturbation du milieu atmosphérique, est sensiblement orthogonal à la surface du sol.

L'ionogénèse explicite le phénomène de génération des ions atmosphérique, plus communément désignés par aéroions, en déterminant les caractéristiques essentielles de ces particules porteuses de charges électriques.

Elle indique entre autres que
- la génération des ions s' effectue par paire,
- il y a une recombinaison pour quatre collisions,
- les ions ont des énergies proportionnelles à leur concentration et donc à leur taille, à leur mobilité et donc à leur vitesse de migration,
- à la pression de 1000 mbar il existe par cm3 d'air sec,
- 2,75.1019 molécules gazeuses,
- 200 à 500 paires d'ions légers dont le diamètre est de l'ordre de 10-9 mètre,
100 000 paires d'ions de LANGEVIN dont le diamètre est de 10-6 mètre.

L'existence du champ électrique atmosphérique précité engendre un courant de conduction ionique tel que mentionné précédemment dont l'intensité est de l'ordre de 3.10-12 ampère selon les travaux de M. HENRY.

Ainsi que représenté sur la figure lb, lorsqu'un conducteur schématisé par une tige circulaire C est placé dans un tel milieu et électriquement isolé son potentiel est modifié par l'influence d'autres conducteurs, ainsi que la répartition des charges électriques engendrées dans ce conducteur. Dans telles conditions, le conducteur C se voit recouvert, sur sa surface, de charges négatives vers le haut et positives vers le bas avec une densité superficielle de charge maximale aux extrémités radiales du conducteur, extrémité dirigée vers le sol et extrémité dirigée vers l'ionosphère avec une densité superficielle de charge sensiblement nulle sur la ligne médiane pour un conducteur de section circulaire.On note que dans ces conditions les lignes de champ et les lignes de courant de conduction ionique correspondantes de l'atmosphère sont légèrement modifiées compte tenu de la perturbation ainsi créée de par l'existence du conducteur C.

La faible mobilité des charges d'une part et la structure des conducteurs d'électricité, métaux ou métalloides, d'autre part, ne permettent aux charges ioniques ainsi engendrées qu'une accumulation superficielle au niveau de la surface du conducteur. On notera toutefois qu'un conducteur C ne pouvant exister sans support S, ainsi que représenté sur la figure lb, l'existence de ce support a pour effet de modifier la répartition des charges électriques ainsi induites, en fonction notamment des carctéristiques électriques du support S lui-même.

Lorsque le support S est électriquement isolant il existe toujours cependant une certaine conductivité électrique de celui-ci, ce qui a pour effet de modifier légèrement la répartition des charges au niveau de la surface du conducteur C, cette modification permettant d'atteindre un nouvel état d'équilibre différant de l'état théorique précédemment considéré en l'absence de support S.

Au contraire lorsque le support S est électriquement conducteur, celui-ci a pour effet de provoquer un écoulement des charges électriques engendrées vers le potentiel du sol, le conducteur C étant alors placé à ce potentiel et créant avec le support une perturbation du milieu précédemment analysé. L'état d'équilibre C et du support S correspond alors sensiblement à celui de la surface du sol, compte tenu bien entendu des phénomènes éventuels d'effet de pointe dûs à la géométrie du conducteur C et du support.

On notera bien sur que ce phénomène de création et d'écoulement, ou le cas échéant d'absence d'écoulement de charges électriques a jusqu'a ce jour été méconnu sinon redouté par l'homme de l'art familier des techniques électroniques.

Le procédé et le dispositif objets de la présente invention ont au contraire pour objet une utilisation des phénomènes précités dans un but éminemment industriel.

Le procédé et le dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique objets de la présente invention seront maintenant décrits en liaison avec les figures 2a à 2c.

Selon la figure 2a précitée, le procédé de détection d'une perturbation électrique ionique dans/ou au voisinage d'une zone déterminée d'un milieu, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il consiste à placer dans/ou au voisinage de la zone Z dans laquelle l'on souhaite détecter une perturbation P un corps de référence, noté CR, électriquement conducteur. Le corps de référence est placé à un potentiel électrique déterminé, noté VD, par rapport à un potentiel électrique de référence, noté VR. Sur la figure 2a on note que le potentiel de référence VR est pris arbitrairement égal au potentiel d'une ligne équipotentielle de l'atmosphère, ce potentiel de référence pouvant bien entendu correspondre au potentiel du sol, le cas échéant.

Conformément au procédé objet de la présente invention, le corps de référence est ainsi soumis à un phénomène d'influence électrique en présence de la perturbation P. On note en particulier que la perturbation P est représentée par la présence d'un corps étranger, noté CE, corps étranger à la zone Z et porteur de charges électriques localisées non seulement dans l'infrastructure du corps étranger lui-même mais à la surface de celui-ci, et, de ce fait, susceptible de créer et engendrer des charges correspondantes sur le conducteur de référence CR par le phénomène d'influence électrique.

Conformément au procédé objet de la présente invention, les charges électriques créées par influence électrique, du fait de la perturbation P précitée, ces charges électriques étant engendrées sur le corps de référence CR, sont ensuite détectées à partir du courant électrique I engendré par les charges électriques entre le corps de référence CR et le potentiel de référence VR. Sur la figure 2a on a représenté de manière symbolique uniquement la détection du courant électrique I engendré par les charges électriques provoquées par l'influence, du fait de la perturbation, par un enroulement permettant de détecter un courant détecté ID lequel peut être mis en évidence par tout moyen approprié, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description.On comprend bien sûr que le corps de référence CR, dans ce but, est relié au potentiel de référence VR par l'intermédiaire d'un conducteur électrique par exemple, lequel permet d'assurer l'écoulement des charges précitées dans des conditions de détection appropriées, lesquelles seront décrites ultérieurement dans la description.

Ainsi, l'apparition de la perturbation P permet-elle la mise en évidence du courant détecté ID et donc celle de l'apparition de cette perturbation.

D'une manière générale, conformément au procédé objet de la présente invention, le corps de référence CR est soumis à une influence électrique directe de la perturbation électrique P. Par phénomène d'influence électrique direct, on comprend que le corps de référence CR et le corps étranger CE sont sensiblement en vis-à-vis et séparés seulement par l'atmosphère ambiante. On notera que dans ce cas, le phénomène d'influence électrique direct n'est limité que par la sensibilité de détection du courant électrique engendré I ou du courant détecté ID, sensibilité qui peut être ajustée en fonction des conditions d'utilisation du procédé selon 1 invention, ce qui permet bien sûr de définir en fait un périmètre de la zone Z déterminée précitée en fonction d'une telle sensibilité.

Ainsi qu'on l'a en outre représenté en figure 2b, conformément à un autre aspect particulièrement avantageux du procédé objet de la présente invention, le corps électrique de référence CR peut également être soumis à influence électrique indirecte de la perturbation électrique P.

Dans un tel cas, la perturbation électrique P étant représentée de manière identique par la présence d'un corps étranger CE tel que représenté précédemment en figure 2a, le phénomène d'influence électrique indirect est réalisé dans le cas où le corps étranger CE et le corps de référence CR sont alors séparés par un élément formant écran E, cet élément étant cependant susceptible, d'une part, d'engendrer des charges électriques dans son infrastructure et en particulier à la surface de celui-ci par influence directe de la perturbation électrique P puis, d'autre part, d'engendrer des charges électriques correspondantes par influence du corps de référence CR. Le processus de détection peut alors être réalisé de façon identique à celui précédemment indiqué en liaison avec la figure 2a.

On notera bien sur que l'écran E peut être réalisé par tout élément en matériau diélectrique ou non conducteur tel qu'une paroi de mur, un élément de porte ou analogue par exemple, lesquels permettent alors de définir la zone déterminée Z du milieu considéré, cette zone pouvant bien entendu limitée périmétriquement par l'écran précité. On note bien sûr que l'écran E peut être à contours ouverts, ainsi que représenté en figure 2b, ou même à contours fermés de façon à englober non seulement le corps de référence CR mais également les éléments de détection permettant la détection du courant I respectivement du courant ID.

Bien entendu, que le phénomène d'influence électrique utilisé soit le phénomène d'influence électrique directe ou le phénomène d'influence électrique indirecte de la perturbation électrique, le procédé objet de la présente invention peut avantageusement être mis en oeuvre, ainsi que représenté en figure 2c, en effectuant une détection des charges électriques induites par influence à partir du courant électrique de façon à mesurer la charge électrique transportée par ce courant électrique I ou par le courant électrique détecté ID pendant une durée déterminée, puis en comparant la valeur de la charge électrique mesurée, pendant cette durée, à une valeur de seuil représentative de l'état d'équilibre électrique de la zone Z du milieu en l'absence de perturbation P.

Ainsi, et de manière avantageuse tel que représentée au point 1) de la figure 2c, la valeur de seuil peut être déterminée par la mesure de la charge électrique transportée pendant une durée déterminée par le courant 1o engendré en l'absence de perturbation P, ou plus particulièrement par le courant détecté IDo, puis ensuite par mesure du courant en présence de la perturbation P, ce courant étant noté IP ou par la mesure du courant correspondant détecté IDP. La comparaison des courants ainsi mis en évidence, et en particulier de la charge électrique transportée par ces courants, permet de détecter la présence de la perturbation
P par rapport à l'état d'équilibre de la zone Z du milieu en l'absence de perturbation de manière particulièrement significative et efficace.

Une description plus détaillée d'un dispositif de détection d'une perturbation électrique ionique conforme à l'objet de la présente invention et permettant la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 3 et suivantes.

Sur la figure 3 précitée, on a représenté le dispositif selon l'invention, lequel comprend un corps de référence noté 1 électriquement conducteur, ce corps de référence constituant conformément au procédé objet de la présente invention, une antenne d'influence électrique en présence de la perturbation P.

On notera que de manière non limitative, le corps de référence 1 peut avantageusement être réalisé sous forme d'une tige métallique ou le cas échéant sous forme d'une plaque, par exemple.

En outre, le dispositif de détection selon l'invention comprend un circuit 2 de détection des charges électriques induites par influence électrique sur le corps de référence 1 constituant l'antenne d'influence électrique précitée. On notera en outre que le corps de référence 1, lequel peut être constitué par un simple fil métallique, est directement relié au circuit de détection 2.

D'une manière générale, on indique en relation avec la figure 3 que le circuit de détection 2 comporte avantageusement un circuit de type amplificateur électromètre 20 dont une entrée est directement reliée au corps de référence 1 et dont l'autre entrée est directement reliée au potentiel de référence. La sortie de l'amplificateur électromètre délivre le courant détecté ID à un circuit échantillonneur calculateur 21, lequel permet de délivrer un signal utile su vers une utilisation.

Bien entendu, le circuit échantillonneur calculateur 21 permet, ainsi qu'il sera décrit dans une application particulière du dispositif de détection objet de la présente invention, d'introduire la valeur de seuil de détection appropriée.

Ainsi qu'on l'a représenté en outre en figure 3 et de manière avantageuse, au corps de référence 1 formant antenne d'influence, ce corps étant directement relié au circuit de détection 2, peut être associée une antenne d'influence auxiliaire, notée 10, en potentiel flottant par rapport à l'antenne d'influence formée par le corps de référence 1. A titre d'exemple non limitatif, l'antenne auxiliaire peut avantageusement être constituée par une plaque 10 en matériau faiblement conducteurs, par exemple, à laquelle peut être associé un conducteur électrique 11, lequel est relié à un treillis métallique 12 destiné à assurer un contact effectif avec le corps étranger CE, siège de la perturbation P.On comprend ainsi que le treillis métallique 12 peut avoir une forme quelconque et en particulier être agencé par exemple sur une zone de passage direct du corps étranger CE, entraînant un contact avec ce corps étranger, de façon à provoquer une charge plus important de l'antenne auxiliaire 10, laquelle par phénomène d'influence indirecte permet d'engendrer le processus de détection au niveau du corps de référence 1, conformément au procédé objet de la présente invention précédemment décrit dans la description. On note que le treillis métallique 12 peut être de dimensions appropriées quelconques et peut, le cas échéant, être remplacé par une feuille métallique par exemple.En ce qui concerne la plaque constituant antenne d'influence auxiliaire 10, celle-ci peut être réalisée en un matériau quelconque suivant l'application tel qu'un matériau diélectrique ou matière plastique, un matériau composite ou un matériau électriquement conducteur.

On notera que l'utilisation d'une antenne d'influence auxiliaire peut permettre de nombreuses utilisations différentes du procédé et du dispositif de détection objet de l'invention, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description.

Une description plus détaillée du circuit 20 amplificateur électromètre sera maintenant donnée en liaison avec les figures 4 et 5 dans deux modes de réalisation avantageux non limitatifs.

Ainsi que représenté sur le figure 4, le circuit amplificateur électromètre 20 peut comporter avantageusement deux amplificateurs opérationnels ou équivalent à très haute impédance d'entrée 201 et 202, la borne positive de l'amplificateur 201 étant directement reliée par exemple au corps de référence 1. En outre, un circuit de polarisation 200 est prévu, ce circuit étant branché en parallèle sur le circuit d'entrée de l'amplificateur électromètre et plus particulièrement entre la borne positive de l'amplificateur opérationnel 201 et la borne positive de l'amplificateur opérationnel 202.Ce circuit de polarisation a pour fonction essentielle de permettre la sélection de polarité des charges électriques à détecter et peut être constitué par une batterie d'accumulateurs par exemple ou par un circuit de polarisation permettant de délivrer une tension continue de l'ordre de 5 volts par exemple.

Les entrées négatives des amplificateurs opérationnels 201 et 202 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une résistance notée Rg et chaque entrée négative des amplificateurs opérationnels 201, 202 est reliée en contreréaction à la sortie de l'amplificateur opérationnel correspondant par des résistances ajustables ou potentiomètres notés R. On note que les résistances ajustables permettent avec la résistance Rg de déterminer le gain de l'amplificateur électromètre ainsi réalisé au moyen des deux amplificateurs opérationnels montés de manière symétrique ainsi que représenté en figure 4. Le gain peut par exemple être pris égal à 1000 ou même à des valeurs supérieures. Le circuit de polarisation, de par la polarité introduite entre les deux entrées positives des amplificateurs opérationnels 201, 202, permet de favoriser l'écoulement des charges induites sur le corps de référence 1, la détection s'effectuant ainsi de manière préférentielle sur les charges de polarité opposée.

Les deux amplificateurs opérationnels 201, 202 sont suivis d'un étage de sortie formé par un amplificateur opérationnel 203 dont l'entrée négative est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 201 par une résistance de polarisation Rp alors que l'entrée positive de ce même amplificateur opérationnel 203 est reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 202. L'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 203 est également reliée à une tension de polarisation VCC par l'intermédiaire d'une résistance appropriée. Une contre-réaction de la sortie de l'am plificateur opérationnel 203 est effectuée sur l'entrée négative de ce dernier par l'intermédiaire d'une résistance R.

La sortie de l'amplificateur opérationel 203 délivre le courant détecté ID. L'étage de sortie peut être suivi d'un comparateur à seuil formé par un comparateur 204 recevant le signal ID délivré par l'étage de sortie précédent ainsi qu'une valeur de seuil notée VS pour délivrer le signal utile su. La valeur de seuil précitée est représentative de l'état d'équilibre électrique de la zone Z du milieu en l'absence de perturbation, ainsi que décrit précédemment dans la description.

En outre, en figure 5, on a représenté une variante de réalisation de l'amplificateur électromètre représenté en figure 4, plus particulièrement destinée à une détection différentielle des charges électriques engendrées sur le corps de référence 1. Dans la figure 5 les mêmes éléments que ceux représentés dans la figure 4 portent les mêmes références. Ainsi qu'on peut le constater sur la figure 5 précitée, le corps de référence 1 peut être réalisé sous forme d'une tige ou d'un barreau électriquement conducteur dont une extrémité est reliée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 201 et dont l'autre extrémité est également reliée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 202.En outre, et de manière avantageuse, le circuit de polarisation symétrique est alors relié à l'entrée positive de chacun des amplificateurs opérationnels 201, 202, c'est-à-dire en fait à l'extrémité correspondante du corps de reférence 1, par l'intermédiaire d'une forte résistance d'isolation Ri ayant pour seul objet de limiter le courant Ii délivré par le circuit de polarisation 200.A titre d'exemple non limitatif, on a représenté deux résistances d'isolation Ri symétriques reliant les bornes du circuit de polarisation 200 aux extrémités du corps de référence 1, ces résistances d'isolation Ri pouvant être prises égales chacune à 500 MQ. On comprend ainsi que le fonctionnement de l'amplificateur électromètre tel que représenté en figure 5 est sensiblement identique à celui représenté en figure 4, le courant délivré en outre par le circuit de polarisation 200 étant, de ce fait, de très faible valeur et ayant pour seul effet de modifier la tension de seuil nécessaire VS à la détection de la perturbation P.On comprend bien sûr que les résistances d'isolement Ri peuvent être remplacées par des circuits électroniques à très forte impédance d'entrée ayant pour effet de limiter d'avantage ce même courant d'isolement li.

Ces montages de type classique pouvant consister en des montages à base de circuits actifs ne seront pas décrits de manière détaillée dans la description.

D'une manière plus générale, il est également possible d'envisager de réaliser la liaison de chaque extrémité de la tige constitutive du corps de référence 1 à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 201 respectivement 202 par l'intermédiaire de capacité de faible valeur, quelque picofarads, de façon que les charges électriques induites sur le corps de référence 1 provoquent la charge des armatures correspondantes de ces capacités, et, en définitive, la décharge des charges électriques engendrées sur l'autre armature de chaque capacité solidaire de la borne d'entrée positive de l'amplificateur opérationnel correspondant, en un fonctionnement similaire à celui de l'amplificateur électromètre représenté en figure 4. Sur la figure 5, ces capacités sont représentées et désignées par
C1, C2 en référence aux amplificateurs opérationnels 201 et 202.Dans un tel cas, les résistances d'isolement Ri peuvent alors être supprimées. Le fonctionnement de l'amplificateur électromètre représenté en figure 5 est alors un fonctionnement permettant une détection de type différentiel en fonction de la polarité de la tension délivrée par le circuit de polarisation 200.

Le courant I est donc bien entendu un courant transitoire de même que son image, le courant détecté ID, et la mesure de la charge transportée pendant un temps déter miné par ce courant au moyen du signal utile su permet alors de mettre en évidence, par rapport à la valeur de seuil VS précité, la présence de la perturbation P. Bien entendu on comprend que la valeur du gain d'amplification permet de définir le champ d'action du dispositif de détection objet de la présente invention, c'est-à-dire en fait le périmètre de la zone Z dans lequel la perturbation peut être mise en évidence. On comprend également que la valeur de seuil VS permet elle-même de tenir compte de l'état d'équilibre électrique en l'absence de toute perturbation dans la zone ou périmètre précédemment défini.

Le procédé et le dispositif de détection objets de la présente invention apparaissent particulièrement performants dans la mesure où ils peuvent donner lieu à de nombreuses utilisations.

En particulier, le procédé et le dispositif de détection objets de l'invention peuvent être utilisés comme détecteurs de proximité d'un organisme vivant ou d'une perturbation physique d'un milieu.

On comprend en effet qu'un organisme vivant, en particulier les mammifères, sont le siège d'une concentration importante d'ions, concentration en tout cas très supérieure à celle de l'atmosphère ambiante. Ainsi, l'apparition dans une zone déterminée d'un organisme vivant tel qu'un mammifère, en particulier un être humain, provoque-t-elle une perturbation ionique correspondante, laquelle peut être détectée conformément au procédé objet de la présente invention, ce qui permet donc de détecter la présence de l'organisme vivant précité.

On comprend également, ainsi qu'illustré en liaison avec la figure 6a, que le procédé et le dispositif de détection, objets de la présente invention, peuvent être utilisés dans des applications de surveillance périmétrique d'intrusion en milieu ouvert ou fermé. Dans le cadre de la figure 6a, le milieu est fermé, le détecteur objet de l'invention étant placé à l'intérieur d'une pièce à sur veiller par exemple dont les murs M sont représentés hachurés. Dans un tel cas, et de manière avantageuse non limitative, l'antenne d'influence auxiliaire peut être constituée par un mur, par une paroi ou même par une porte
PO et le détecteur objet de la présente invention est alors utilisé comme détecteur d'intrusion non invasif.Dans ce but, et de manière avantageuse non limitative, la porte PO jouant le râle de l'antenne auxiliaire 10 représentée en figure 3 peut alors être reliée à un treillis métallique 12 étendu sur un couloir d'accès CO, ce treillis étant relié à la porte PO ainsi que déjà décrit en liaison avec la figure 3. Un individu empruntant le couloir CO provoque alors par influence indirecte la création de charges sur la porte PO, lesquelles sont détectées par le détecteur objet de la présente invention. On notera bien sûr que la création des charges est facilitée par le contact de l'individu avec le treillis métallique, contact direct ou même indirect.

Par détection d'intrusion non invasive, on comprend que le procédé et le dispositif de détection objets de la présente invention permettent la surveillance de la zone Z précédemment définie, en l'absence d'émission et/ou de réception d'un rayonnement électromagnétique quelconque, le procédé et le dispositif de détection selon l'invention étant ainsi, de ce fait, indécelables.

On note également que le procédé et le dispositif de détection selon l'invention présentent un très grand degré de fiabilité et de sécurité dans la mesure où toute action visant à inhiber ces derniers est pratiquement détectée comme une perturbation et donc signalée comme telle.

En outre, le procédé et le dispositif objet de l'invention peuvent être utilisés pour détecter une perturbation physique d'un milieu, perturbation comportant une variation de concentration d'ions, tel qu'un écoulement ou une accumulation d'un fluide, l'eau par exemple.

Une autre utilisation particulièrement avantageuse du procédé et du dispositif de détection objets de la présente invention, sera donnée en liaison avec la figure 6b.

L'utilisation décrite dans cette figure consiste à coupler un dispositif de détection conforme à l'objet de la présente invention à une touche sensitive fixe pour former un pavé ou un clavier alphanumérique fixe par exemple.

Bien entendu, le dispositif objet de la présente invention peut de préférence, dans un tel cas, être réalisé sous forme de circuit intégré, le corps de référence 1 pouvant consister en un fil électrique dénudé ou non relié à ce circuit intégré. Le circuit intégré reçoit bien entendu de l'extérieur les tensions d'alimentation et de polarisation nécessaires ainsi que décrit précédemment. Le corps de référence 1 est placé à proximité ou à l'intérieur du corps de touche ainsi que représenté en figure 6b, le corps de touche consistant dans ce cas en un bloc de matériau plastique de type habituel. Les différentes touches sont diposées selon un agencement matriciel, les touches étant repérées par leur adresse i, k.Chaque touche munie ainsi d'un détecteur conformément à l'objet de la présente invention est reliée par exemple par l'intermédiaire d'une liaison par bus à un microprocesseur de gestion noté 100, ce microprocesseur de gestion étant bien entendu chargé de gérer les informations délivrées par une ou plusieurs touches. On comprend bien sûr que le microprocesseur de gestion 100 est en fait interconnecté à l'unité d'échantillonnage et de calcul 21 représentée en figure 3.

La surface supérieure des touches peut être munie d'une pellicule électriquement conductrice directement déposée sur la surface supérieure précitée.

Un utilisateur, par le seul contact d'un de ses doigts avec l'une des touches choisies, en particulier avec la couche métallique correspondante, provoque par influence de type indirect par exemple, la détection des charges électriques induites par l'intermédiaire du détecteur associé à la touche précitée. On comprend bien sûr que le niveau de gain et de sensibilité ainsi que les valeurs de seuil correspondantes pour chaque touche peuvent être adaptés en conséquence.

A titre d'exemple non limitatif, et afin d'assurer une bonne détection de la touche effectivement choisie, le microprocesseur de gestion peut comporter un programme de gestion spécifique à la discrimination des signaux utiles su délivrés par chaque dispositif de détection ainsi que représenté en figure 6b.

Par exemple, le programme de gestion peut consister, un seuil de veille étant été affecté à chaque dispositif détecteur associé à l'une des touches, le seuil de veille étant bien entendu identique par exemple pour toutes les touches ainsi que représenté à l'étape 1000 en figure 6b, à prévoir ensuite une étape 1001 consistant à effectuer une discrimination ou détection du niveau maximum le plus probable pour une touche considérée et à déterminer en une étape 1002 l'adresse correspondante iM, kM de ce niveau maximum, cette adresse étant bien entendu représentative de la touche choisie. L'étape 1002 peut être suivie d'une étape 1003 dite d'inhibition des touches voisines d'adresse iM 1, iM + 1 ; kM - 1, kM + 1, cette étape d'inhibition 1003 étant suivie d'une étape 1004 de validation de la touche et du code correspondant affecté à cette touche.L'étape 1004 est bien entendu suivie d'un retour à l'étape 1000 précédemment indiquée d'attribution d'un seuil de veille identique pour toutes les touches.

On notera en ce qui concerne l'étape 1003 d'inhibition que celle-ci peut être effectuée par le microprocesseur de gestion 100 soit sur les valeurs échantillonnées puis mémorisées de niveaux de charge effectivement mesurés pour l'ensemble des touches, le niveau maximum correspondant à la touche effectivement choisie. Le microprocesseur de gestion 100 peut ensuite procéder à la validation de la touche et à la transmission du code correspondant à cette touche vers un circuit d'utilisation non représenté en figure 6b tel qu'un micro-ordinateur, ou un circuit de commande commandé lui-même par le pavé alphanumérique ainsi constitué.

On notera toutefois que l'inhibition 1003 des touches périphériques peut également être effectuée en temps réel. Dans un tel cas, la détection du niveau maximum de charge le plus probable étant effectuée en un temps n'excédant pas quelques millisecondes, alors que le contact entre le doigt de l'utilisateur et la touche choisie est de l'ordre de plusieurs centièmes de seconde, l'étape d'inhibition des touches périphériques 1003 peut alors au contraire consister à partir du microprocesseur de gestion à modifier le seuil de sensibilité des touches d'adresse voisine précédemment mentionnées, le signal ou la charge ainsi mesuré par le dispositif de détection correspondant étant alors effectivement inhibé.Un tel mode opératoire sera réservé à des claviers de type analogique par exemple, l'inhibition pouvant être rendue conditionnelle de façon à effectuer, en fait, une modulation des valeurs de charge effectivement mesurées en fonction d'applications déterminées. L'étape 1003 peut alors être suivie d'un étape 1004 consistant à valider non seulement la touche effectivement choisie mais également une ou plusieurs touches périphériques en fonction de la modulation effectivement retenue, afin en particulier dans le cas de claviers de type analogique.

Afin de donner une idée du niveau de sensibilité obtenu par la mise en oeuvre du procédé et du dispositif de détection objet de la présente invention, on indiquera compte tenu des plages de sensibilité et de gain dont on dispose actuellement qu'un individu peut être détecté jusqu'à un mètre de distance en mode direct alors que ce même individu peut être détecté en mode d'influence électrique indirect à travers des épaisseurs de parois atteignant 30 centimètres.

On indiquera en outre que le procédé et le dis positif de détection, objets de la présente invention, sont insensibles à la température, les dérives possibles dûes à l'ionisation atmosphérique pouvant être compensées par une adaptation correspondante des valeurs de seuil.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détection d'une perturbation électrique ionique dans ou au voisinage d'une zone déterminée d'un milieu, caractérisé en ce qu'il consiste

- à placer dans ou au voisinage de ladite zone un corps de référence (CR) électriquement conducteur et placé à un potentiel électrique déterminé (VD) par rapport à un potentiel électrique de référence (VR), afin de soumettre ledit corps de référence à un phénomène d'influence électrique en présence de ladite perturbation,

- à détecter les charges électriques induites par influence électrique sur ledit corps de référence, à partir du courant électrique (I) engendré par lesdites charges électriques entre ledit corps de référence et ledit potentiel de référence.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps de référence (CR) est soumis à une influence électrique directe de la perturbation électrique.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps électrique (CR) est soumis à influence électrique indirecte de ladite perturbation électrique.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite détection des charges électriques induites par influence, à partir du courant électrique, consiste

- à mesurer la charge électrique transportée par ledit courant électrique pendant une durée déterminée,

- à comparer la valeur de la charge électrique mesurée pendant cette durée à une valeur de seuil, représentative de l'état d'équilibre électrique de ladite zone du milieu en l'absence de perturbation.

5. Dispositif de sélection d'une perturbation électrique ionique dans une zone déterminée d'un milieu, caractérisé en ce qu'il comprend

- un corps de référence, électriquement conducteur, le corps de référence constituant une antenne d'influence en présence de ladite perturbation,

- des moyens de détection des charges électriques induites par influence électrique sur ledit corps de référence constituant antenne d'influence électrique, à partir du courant électrique engendré par lesdites charges électriques entre ledit corps de référence et ledit potentiel de référence, lesdits moyens étant connectés audit corps de référence.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit corps de référence est constitué par un fil métallique, directement relié auxdits moyens de détection.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comportent au moins

- un amplificateur électromètre,

- un circuit de polarisation branché en parallèle sur le circuit d'entrée de l'amplificateur électromètre, permettant de sélectionner la polarité des charges électriques à détecter, ladite antenne d'influence étant électriquement connectée à l'entrée de l'amplificateur électromètre.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent en outre, connecté en sortie dudit amplificateur électromètre, un comparateur à seuil recevant une valeur de seuil représentative de l'état d'équilibre électrique de ladite zone du milieu en l'absence de perturbation.

9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que audit corps de référence formant antenne d'influence, directement relié aux moyens de détection, est associée une antenne d'influence auxiliaire, en potentiel flottant par rapport à ladite antenne d'influence.

10. Utilisation d'un dispositif de détection selon l'une des revendications 5 à 9 comme détecteur de proximité d'un organisme vivant, ou d'une perturbation physique d'un milieu.

11. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'antenne d'influence auxiliaire est constituée par un mur, une paroi, une porte, ledit détecteur de proximité étant utilisé comme détecteur d'intrusion non invasif.

12. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que celle-ci consiste à coupler un dispositif selon l'une des revendication 5 à 9 à une touche sensitive fixe pour former un pavé ou clavier alphanumérique fixe.

13. Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que celle-ci consiste à détecter un écoulement ou une accumulation d'un fluide tel que l'eau.