FR2773889A1 - Procede pour la localisation d'un objet enterre - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé pour détecter la présence d'un objet (2) électriquement conducteur, dans lequel on émet une impulsion de courant sur l'objet au moyen d'un injecteur (4) et on détecte au moyen d'un bobinage (8) un signal à une zone de réception pour déterminer la présence de l'objet (2) dans cette zone.Le bobinage étant orienté avec un axe (12) du bobinage approximativement vers l'objet (2), on détermine un point de la zone où la détection est sensiblement nulle.

Description

L'invention concerne la détection de la présence d'objets électriquement conducteurs, notamment des câbles ou des conduits enterrés dans le sol.

On connaît d'après le document FR-2 708 750 un procédé pour la détection de la présence d'un câble dans le sol. Pour cela, on injecte une impulsion de courant sur l'armature du câble et on détecte dans une zone de réception un signal représentatif de cette impulsion pour déterminer la présence du câble dans cette zone.

Un but de l'invention est de fournir un procédé permettant de déterminer la localisation du câble avec davantage de précision.

En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un procédé pour détecter la présence d'un objet électriquement conducteur, dans lequel on émet une impulsion de courant sur l'objet au moyen d'un injecteur et on détecte au moyen d'un bobinage un signal à une zone de réception pour déterminer la présence de l'objet dans cette zone, et dans lequel, le bobinage étant orienté avec un axe du bobinage approximativement vers l'objet, on détermine un point de la zone où la détection est sensiblement nulle.

Ainsi, on localise exactement la position de l'objet dans un plan perpendiculaire à l'axe du bobinage, notamment un plan horizontal si l'objet est dans le sol ou vertical si l'objet est dans une paroi.

Avantageusement, l'objet ayant une forme allongée, on dispose le bobinage audit point avec l'axe tangentiel à une direction longitudinale supposée de l'objet, on mesure une valeur de tension à des bornes du bobinage et on calcule une distance de l'objet au bobinage.

Ainsi, on peut déterminer avec précision la distance de l'objet au bobinage, par exemple sa profondeur dans une paroi ou dans le sol.

Avantageusement, on calcule la distance en considérant qu'un milieu dans lequel se trouve l'objet -a une perméabilité magnétique de valeur constante.

En pratique, cette approximation est suffisante pour déterminer la localisation de l'objet avec une précision raisonnable.

Avantageusement, au cours du calcul, on multiplie l'inverse de la valeur de tension par un coefficient prédéterminé.

Avantageusement, l'objet comprend un câble et on injecte le signal sur une armature du câble.

Avantageusement, on relie l'objet et l'injecteur à la terre de sorte que le retour du signal vers l'injecteur s'effectue par la terre.

Avantageusement, l'objet fait partie d'un réseau maillé.

Il peut s'agir d'un réseau de câbles ou de conduites métalliques pour le transport d'un liquide ou d'un gaz.

Avantageusement, on déconnecte une extrémité de l'objet d'un noeud du réseau et on relie deux bornes de l'injecteur respectivement à l'extrémité et au noeud.

Ce mode opératoire est adapté au cas où l'objet n'est pas à l'origine parcouru par un courant, ou est à l'origine parcouru par un courant de faible intensité.

Avantageusement, on relie l'injecteur à l'objet par l'intermédiaire de deux noeuds du réseau.

Ce mode opératoire évite de déconnecter l'objet et convient lorsque l'objet est à l'origine parcouru par un courant d' intensité significative.

Avantageusement, l'objet comprenant un câble - on détermine si un courant circule sur le câble, et le cas échéant on mesure une intensité du courant et on compare l'intensité à une valeur prédéterminée , eut - si aucun courant ne circule sur le câble ou si l'intensité est inférieure à la valeur prédéterminée, on déconnecte une extrémité du câble d'un noeud du réseau et on relie deux bornes de l'injecteur respectivement à l'extrémité et au noeud ; ou - si le courant a une intensité supérieure à la valeur prédéterminée, on relie l'injecteur au câble par l'intermédiaire de deux noeuds du réseau.

Avantageusement, l'objet comprend une conduite de fluide.

Avantageusement, le signal est une impulsion de courant.

Ainsi, lorsque l'objet est un câble électrique, on évite de perturber des installations électriques connectées à ce câble, notamment lorsque le câble est lui-même en service.

Avantageusement, on émet l'impulsion à une cadence prédéterminée et on détecte l'impulsion en mesurant un intervalle de temps séparant deux impulsions.

Ainsi, lorsque l'on suit un faisceau d'objets tels que des câbles, on peut utiliser le procédé en même temps sur plusieurs câbles en associant une cadence particulière à chaque câble et identifier séparément chaque câble.

Avantageusement, l'intervalle de temps est supérieur à 1 s.

Avantageusement, l'impulsion a une durée inférieure à 10 Us.

Avantageusement, on émet le signal de sorte qu'il induit sur l'objet un courant ayant une intensité inférieure à 25 A.

Ainsi, lorsque l'objet est un câble, chacune de ces caractéristiques dimensionnelles évite de perturber le fonctionnement d'une installation électrique connectée à ce câble.

On prévoit également selon l'invention un détecteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comportant un bobinage et des moyens de traitement d'une tension à des bornes du bobinage, le détecteur comportant des moyens pour afficher distinctement différents niveaux non nuls de la tension.

Ainsi, on peut facilement localiser un point de la zone de réception où la tension reçue est nulle.

Avantageusement, le détecteur comporte un amplificateur logarithmique.

Avantageusement, le détecteur comporte un amplificateur linéaire.

Avantageusement, le détecteur comporte un calculateur adapté à calculer l'inverse d'une valeur fonction de la tension aux bornes du bobinage et à multiplier la grandeur obtenue par un coefficient prédéterminé pour obtenir une mesure d'une distance du bobinage à l'objet.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annexés : - la figure 1 est un schéma de la constitution du détecteur selon l'invention - les figures 2 et 3 illustrent deux étapes de la mise en oeuvre du procédé de l'invention - les figures 4 et 5 illustrent l'allure de la courbe de la tension T aux bornes du bobinage en fonction de déplacements latéraux l lors des étapes des figures 2 et 3 - la figure 6 est un relevé de valeur de la tension T mesurée aux bornes du bobinage en fonction de la distance P entre le bobinage et l'objet, à l'étape de la figure 3 - la figure 7 illustre la courbe de la distance P calculée par rapport à la distance P effective ; et - les figures 8 et 9 illustrent deux étapes de mise en oeuvre du procédé avec un réseau maillé.

On va décrire un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sur un câble électrique enterré 2.

Toutefois, le procédé pourra être mis en oeuvre généralement sur tout type d'objet allongé conducteur de l'électricité tel qu'une conduite de liquide ou de gaz non inflammable. De même, il pourra s'agir d'un objet dissimulé derrière une paroi verticale.

Le câble 2 comporte une âme conductrice et une armature conductrice entourant l'âme et isolée de celleci. Dans le procédé, on connecte une extrémité de l'armature à la terre. On dispose d'un dispositif injecteur de courant 4 connu en soi et on connecte une borne de l'injecteur 4 à la terre. Au moyen d'une autre borne de l'injecteur, on injecte un signal sur une autre extrémité de l'armature. Ainsi, le signal injecté par l'injecteur sur l'armature parcourt l'armature de l'une à l'autre de ses extrémités puis retourne à l'injecteur 4 par la terre. De façon connue en soi, le signal injecté est de préférence une série d'impulsions de courant. Chaque impulsion a une durée inférieure à 10 Us et induit sur l'armature un courant d'intensité inférieure à 25 A. Deux impulsions consécutives sont séparées par un intervalle de temps de préférence supérieur à 1 s. Ces caractéristiques dimensionnelles permettent de ne pas perturber des installations électriques reliées au câble 2, notamment lorsque le câble est en service. On émet l'impulsion sur l'armature soit directement en connectant l'injecteur 4 à l'armature, soit par induction.

A distance de l'injecteur 4, on dispose d'un détecteur 6 comportant un bobinage 8 et un dispositif de traitement 10 d'une tension T à des bornes du bobinage.

Lorsque l'on se trouve au voisinage du câble 2, la circulation de l'impulsion dans l'armature fait naître autour du câble un champ magnétique qui génère une différence de tension T aux bornes du bobinage 8, de sorte que l'on détecte la présence du câble 2 au voisinage du point de réception du champ magnétique. Ces caractéristiques sont connues en soi du document précité et on consultera ce document pour plus de détails. De plus, ce document est ici considéré comme intégré par référence.

On va maintenant décrire le principe du détecteur 6 en référence à la figure 1. Le bobinage 8 comprend un enroulement plat d'axe 12 comprenant environ 6000 spires. Le bobinage 8 est installé au bout d'une perche coudée 14, non représentée en détail, afin pour l'utilisateur de pouvoir suivre le câble 2 en rasant le sol. Le dispositif de traitement 10 est connecté à deux bornes du bobinage 8 pour recevoir la tension T à ces bornes. Il comprend un premier amplificateur linéaire 16 recevant la tension T un amplificateur logarithmique 18 ayant une entrée connectée à une sortie de l'amplificateur linéaire 16, et une rampe de diodes électroluminescentes 22 connectées à une sortie de l'amplificateur logarithmique 18. Le nombre de diodes allumées est donc proportionnel à la tension délivrée en sortie de l'amplificateur logarithmique 18.

Le dispositif de traitement 10 comprend par ailleurs un deuxième amplificateur linéaire 16 ayant une entrée recevant la tension T et un calculateur 20 ayant une entrée connectée à une sortie de l'amplificateur linéaire 16. Le calculateur 20 est adapté à calculer l'inverse (l/x) de la grandeur reçue de l'amplificateur linéaire 16 et à multiplier cet inverse par un coefficient k prédéterminé comme on le verra plus loin.

Une sortie du calculateur 20 est connectée à une entrée d'un écran 24 pour l'affichage de la grandeur résultant de ce calcul.

Après que l'on a détecté la présence du câble 2 dans une zone de réception, dans une première étape on dispose le bobinage 8 de sorte que l'axe 12 de l'enroulement est vertical, c'est-à-dire dirigé vers le sol en direction du câble 2. Le bobinage 8 est donc à l'horizontale. Les lignes de champ magnétique 11 ont la forme de cercles coaxiaux, centrés sur le câble 2 et s'étendant dans des plans perpendiculaires à l'axe du câble. Le bobinage 8 est donc disposé tangentiellement aux lignes de champ 11. Quelle que soit une distance P entre le bobinage 8 et le câble 2, la courbe de la tension T en fonction d'un déplacement latéral horizontal 1 par rapport à l'axe du câble 2 a l'allure illustrée à la figure 4. Cette courbe a pour particularité qu'elle s'annule pour un débattement 1 nul, c'est-à-dire lorsque le bobinage 8 est exactement à la verticale du câble 2. Par conséquent, avec l'orientation précitée du bobinage 8, on recherche le point de la zone de réception où aucune diode 22 n'est allumée. Une fois ce point atteint, on a déterminé la position du câble 2 dans le plan horizontal.

Il reste ensuite à déterminer à quelle profondeur le câble 2 se trouve dans le sol. Pour cela, en restant à la verticale du câble, on fait pivoter le bobinage 8 pour disposer son axe 12 tangentiellement aux lignes de champs 11, c'est-à-dire horizontalement et perpendiculairement à une direction longitudinale du câble 2, comme le montre la figure 3. Dès lors, la variation de la tension T par rapport à un débattement latéral 1 du bobinage 8 est illustrée à la figure 5 et passe par un maximum à la verticale du câble.

On sait que des variables qui déterminent la tension T aux bornes du bobinage 8 sont la résistance électrique R du câble 2 et la perméabilité magnétique IL du milieu où se trouve le câble, en l'espèce le sol.

La valeur de R est prise en compte par l'injecteur 4 qui l'utilise comme paramètre pour dimensionner le signal injecté. Le signal étant ensuite constant, R ne varie plus.

La perméabilité magnétique IL constitue a priori une variable de l'environnement, fonction de la nature du sol. Toutefois, on peut faire l'approximation consistant à considérer le terrain comme homogène et donc IL comme constante. Il suffit donc de déterminer la perméabilité IL à l'endroit de l'injection, puis de conserver la valeur de IL ainsi déterminée.

Dès lors, on peut calculer la profondeur P du câble, à savoir sa distance du bobinage 8 par un calcul du type
P = k/T, à savoir en multipliant l'inverse de la grandeur fournie par le deuxième amplificateur linéaire 16, par un coefficient constant k adapté prédéterminé lors du calibrage de l'injecteur et du détecteur. Avec le bobinage dans cette position, la tension T aux bornes du bobinage 8 est traitée et le résultat du calcul par le calculateur 20 est affiché sur l'écran 24.

On a représenté à la figure 6 la tension T mesurée en fonction de différentes valeurs de la distance effective P en mètres. Pour la partie entre 0,5 et 1,5 m, la courbe s'aplatit et la décroissance est sensiblement linéaire. La distance P calculée à partir de T a ensuite été portée sur la figure 7 où elle représente la courbe Cc. Sur cette figure, on a aussi représenté à titre comparatif la courbe Cm de la distance P mesurée qui est une droite. On voit que les deux courbes Cc et Cm sont sensiblement en coïncidence notamment pour la plage allant de 0,5 à 1,5 m qui est justement celle où s'étend la plupart des câbles à rechercher. L'approximation précitée sur y est donc suffisante. Elle garantit en pratique une précision de plus ou moins 5 cm, que par sécurité on peut porter à plus ou moins 10 cm. Le coefficient k peut être facilement déterminé en effectuant une série de relevés de T mesurée et P effective, puis en effectuant une régression logarithmique au moyen de ces valeurs. Si l'on autorise une erreur de 10% ou 20% pour le calcul de
P, la valeur de k pourra même être identique dans différents types de milieux comprenant des câbles enterrés.

La présente invention a été mise en oeuvre dans le cadre d'une série d'essais confidentiels sous l'appellation "Arcanne 3" et a fourni des résultats tout à fait satisfaisants.

On peut mettre en oeuvre le procédé selon l'invention pour cartographier un réseau de câbles présentant des mailles fermées, les câbles 2 étant connectés entre eux par des noeuds 21 ou puits de terre, chacun connecté à la terre. On cherche à localiser exactement l'un des câbles 2 s'étendant entre deux noeuds 21.

Pour cela, on détermine d'abord si un courant circule sur le câble 2. Si c'est le cas, on mesure l'intensité de ce courant et on la compare à une valeur prédéterminée, par exemple 1 A. Si l'intensité est nulle ou inférieure à 1 A, on peut sans problème déconnecter l'extrémité du câble 2 de l'un des noeuds 21. On relie ensuite les deux bornes de l'injecteur 4 respectivement au noeud 21 associé et à cette extrémité. L'impulsion émise par l'injecteur 4 parcourt donc le câble puis revient par la terre au noeud 21 relié à l'injecteur. On peut donc le localiser comme précité.

Si en revanche, l'intensité mesurée est supérieure à 1 A, il est probable que le câble est en service. Dès lors, on connecte les bornes de l'injecteur 4 aux deux noeuds 21 contigus au câble. Ainsi, on relie le câble 2 à l'injecteur 4 par l'intermédiaire des deux noeuds.

L'impulsion émise circule dans le câble 2 de l'un à l'autre des noeuds 21. Puis on détecte la présence du câble comme précédemment.

Dans une variante de ce mode opératoire, le câble demeurant connecté à ses deux noeuds 21, on relie la borne positive de l'injecteur au noeud 21, comme précédemment et on relie la borne négative de l'injecteur directement à la terre. L'impulsion parcourt donc la terre depuis l'injecteur jusqu'au deuxième noeud 21, puis le câble du deuxième noeud au premier noeud, puis revient à l'injecteur.

Le procédé permet de localiser un réseau de terre ou tout objet conducteur de l'électricité. Il permet d'en vérifier la continuité électrique et de donner une bonne approximation de sa profondeur P sans perturber des installations en service éventuellement connectées à l'objet ou au réseau. Le dispositif employé peut être rendu portatif. Il est d'installation rapide.

La détection précitée d'un câble faisant partie d'un réseau maillé pourra être mise en oeuvre indépendamment des caractéristiques précitées relatives à la manipulation du bobinage 8 et à l'affichage des niveaux de tension.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour détecter la présence d'un objet (2) électriquement conducteur, dans lequel on émet une impulsion de courant dans l'objet au moyen d'un injecteur (4) et on détecte au moyen d'un bobinage (8) un signal à une zone de réception pour déterminer la présence de l'objet (2) dans cette zone, caractérisé en ce que, le bobinage étant orienté avec un axe (12) du bobinage approximativement vers l'objet (2), on détermine un point de la zone où la détection est sensiblement nulle.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'objet (2) ayant une forme allongée, on dispose le bobinage (8) audit point avec l'axe (12) tangentiel à une direction longitudinale supposée de l'objet, on mesure une valeur de tension (T) à des bornes du bobinage (8) et on calcule une distance (P) de l'objet (2) au bobinage (8).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on calcule la distance (P) en considérant que le milieu dans lequel se trouve l'objet (2) a une perméabilité magnétique (CL) de valeur constante.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que au cours du calcul, on multiplie l'inverse de la valeur de tension (T) par un coefficient prédéterminé.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'objet (2) comprend un câble et on injecte le signal sur une armature du câble.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on relie l'objet (2) et l'injecteur (4) à la terre de sorte que le retour du signal vers l'injecteur s'effectue par la terre.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'objet (2) fait partie d'un réseau maillé ayant des noeuds reliés à la terre.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on déconnecte une extrémité de l'objet (2) d'un noeud (21) du réseau et on relie deux bornes de l'injecteur (4) respectivement à l'extrémité et au noeud.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on relie l'injecteur (4) à l'objet (2) par l'intermédiaire de deux noeuds (21) du réseau.

10. procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'objet (2) comprend un câble, et en ce que - on détermine si un courant circule sur le câble (2), et le cas échéant on mesure une intensité du courant et on compare l'intensité à une valeur prédéterminée ; et - si aucun courant ne circule sur le câble (2) ou si l'intensité est inférieure à la valeur prédéterminée, on déconnecte une extrémité du câble (2) d'un noeud (21) du réseau et on relie deux bornes de l'injecteur (4) respectivement à l'extrémité et au noeud ; ou - si le courant a une intensité supérieure à la valeur prédéterminée, on relie l'injecteur (4) au câble (2) par l'intermédiaire de deux noeuds (21) du réseau.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'objet (2)comprend une conduite de fluide.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le signal est une impulsion de courant.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on émet l'impulsion à une cadence prédéterminée et on détecte l'impulsion en mesurant un intervalle de temps séparant deux impulsions.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'intervalle de temps est supérieur à 1 s.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'impulsion a une durée inférieure à 10 Hs.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'on émet le signal de sorte qu'il induit sur l'objet (2) un courant ayant une intensité inférieure à 25 A.

17. Détecteur (10) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un bobinage (8) et des moyens de traitement (10) d'une tension (T) à des bornes du bobinage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens

(22, 24) pour afficher distinctement différents niveaux non nuls de la tension (T).

18. Détecteur selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur logarithmique (18).

19. Détecteur selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur linéaire (16).

20. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (20) adapté à calculer l'inverse d'une valeur fonction de la tension (T) aux bornes du bobinage

(8) et à multiplier la grandeur obtenue par un coefficient prédéterminé pour obtenir une mesure d'une distance (P) du bobinage (8) à l'objet (2).