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L'invention concerne un dispositif de déte¢tion d'une quantitéd'énergie transmise à un corps en phase solide.
Plus particulièrement, mais non limitativement l'invention
s'applique à un dispositif de détection deq impaots ~rappant une cible -
dan~ une installation d 7 entra~nement au tir.
DanQ toute la suite du texte, c'e~lt cette application qui
est décrite.
On a déjà proposé d'installer sur la cible un capteur des ; ;;
v~brations mécaniques auxquelles la cible est sol~ise lsrsqu'elle
est frappée par un pro~ectile, de manière à obtenir un 3ignal électrique
qui, après passage dans un amplificateur et un dispositif à seuil,
agit sur une bascule reliée à un compteur. On distingue les coups
au but par rapport aux passages de proJectiles à proximité de la cible,
grâce au dispositif à seuil qui laisse agir sur le compteur seulement
les vibrations d'une anplitude qupérieure à une certains limlte. Mais
la pratique montre ~ue cette di~tinction est illusoire oar un pro~ectile
frôlant la cible produit parfois une vibration d'amplitude supérieure
à celle d'une vibration due à un ooup au but.
Il a été remarqué que les impacts sur la cible produisent,
toutes choses égales par ailleurs, des vibrations de freguences plus
élevées que les simples passages de projeotiles à proximité. Certains
dispositifs connuq ont donc été améliorés, par l'introduction dan3
le circuit du capteur, d'un filtrs passe-haut.
La demanderesse a remarqué toutefois qu'une discrimination
entre les coup~ au but et les passages à proximité de la oible utilisant
la seule caractéristique d'amplitude dans une bande de fréquence du
signal issu d'un capteur de vibrations ne permet pas dlutiliser l'appa-
reil avec des résultat3 qatisfaisant~. Afin d'arqsurer une détection
avec un taux d'erreurs très faible9 on a trouvé qu'il fallait calculer
l'énergie du signal donné par le capteur de vibrations, dan3 une bande
de fréquences élevées.
L`'invention propose ain i tout d'abord l'installation, après
~ ;
, ~
amplification du sienal électrique, d'un filtre passe-haut (la limite
de passage dans le filtre dépend du matériau de la cible. Elle peut
être de l'ordre de 10 ~Iz pour du contre-plaqué en okoumé), suivi
d'un multiplieur monté en élévateur au carré, suivi d'un intégrateur
commandé, suivi d'un détecteur à seuil. L'intégrateur est commandé
afin d'intégrer seulement durant le temps d'amortissement de la vibra-
tion de la cible.
Avec cette invention, le seuil considéré est ainsi un seuil
d'énergie dans une bande de fréquence et non pas d'amplitude dans
une bande de fréquence, ce qui permet d'obtenir une excellente discrimi-
nation des vibrations dues aux impacts et des vibrations dues aux passages
des pro~ectiles à proximité immédiate de la cible.
L'invention a donc pour objet un dispositif de détection
d'une quantité d'énergie transmise à un corps en phase solide comprenant
au moins un capteur transformant les vibrations mécaniques auxquelles
le corps est soumis en un ~ignal électrique et, en série, un amplifica-
teur recevant ce signal, un Piltre passe-haut, un multiplieura un
intégrateur à mode de fonctionnement contrôlé, un détecteur à seuil ~;
et un monostable de mise en forme9 caractérisé en ce que le fonctionne-
ment de l'intégrateur est commandé par un circuit comprenant un dispo-
~itif à seuil détectant les crêtes du signal électrique, suivi d'un
monostable dont le signal logique de sortie pilote ledit intégrateur.
En se référant aux figures schématiques ci-Jointes, on va
décrire un exemple, donné à titre non limitatif, de mise en oeuvre
de l'invention. La description de cet exemple permettra de faire res-
sortir d'autres éléments caractéristiques de l'invention.
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un disposltif
de comptage comportant l'ensemble des perfectionnements énumérés ci-
dessus.
La figure 2 repré~ente un schéma détaillé d'un tel dispositif.
Sur la figure 1, un capteur 1, qui peut etre de type quelconque
ayant une bonne sensibilité aux vibrations ultra sonQres (par exemple a élé-
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ment piézoélectrique), est di~posé ~ur une cible non représentée et
peut être, 90it entièrement installé sur cette cible, soit na compor-
ter sur la cible que certains éléments, mécaniques par exemple.
Ce capteur 1 produit un signal électrique qui est une image
des vibration~ de la cible et qui est transmis par une llaison 2 à
un amplificateur 3 à la sortie 4 duquel le signal électrique passe
clans un filtre passe-haut 5 du deuxième ordre ou d'un ordre supérieur.
La fonction de transfert de ce ~iltre peut être de la forme :
p2
~ ~2 p2 ~ 2 ~ ~ P + 1
où p e9t l'opérateur de Laplace, ~ est inférieur ou égal à une-millise-
conde et ~ est égal à 0,5 environ. On peut utiliser un seul filtre
ou plusieur~ filtres en série.
Après le filtre 5, le signal électrique est élevé au carré dans -~
un multiplicateur 6, puis intégré pendant une durée de 50 ms environ
dans un intégrateur 7, aprè3 quoi il passe dans un di3positif à seuil 8
qui fournit, lorsqu'une valeur déterminée est dépassée, un signal
qui est ensuite envoyé sur un compteur-d'impacts 9.
L'intégrateur 7 a un mode de fonctionnement dé~ini par un
monostable 10. Ce monostable bascule en état instable durant 50 ms ~ ~ ;
environ aprè3 chaque impulsion fournie par un dispositif à qeuil 11.
Durant cet état instable l'intégrateur 7 peut intégrer le signal de sortie
~u multlplicateur ~. Ce dispositif à qeuil 11 donne un signal
lorsque l'amplitude de la vibration de la cible est suffisamment élevée
pour qu'il y ait possibilité d'un impact. L'état stable du monostable 10
bloque l'intégrateur 7 à une tension de sortie nulle.
Dans la fi~lre 2, on a reporté les mêmes références que
sur la figure 1 pour clésigner les mêmes organes, la réalisation de
ceux-ci étant détailléej lorsqu'il y a lieu, à l'intérieu~ d'un rectan- ;
gle en traits interrompus délimitant chaque organe.
L'amplificateur 3 de mi~e en for~e du 3ignal est constitué
par un ampli~icateur différentiel dont le gain est rendu variable
3 ; `*
par un ensemble de réqistances en contre-réaotion que l'on choi~it
grâce à un sélecteur 12, en fonction du type d'arme utilisé et de
la di3tance à laquelle le tir est effectué.
Le filtre 5 se compose, de manière classique, d'un ou plu-
sleurs amplificateurs 13, avec deux condensateurq en ~érie 14, un
condensateur 15 et une résistance réglable 16 montés en réaction alnsi
qu'une résistance réglable 17 reliée à la masse.
Le multipllc~teur6peutêtxe sLmplementcOnstitué~ d'une part
par un dispositir redresseur de signal comprenant en parallèle une
diode 18, et le montage en série d'un amplificateur 19 de gain égal
à un, grâce aux résistances 20, et d'une diode 21, d'autre part par
un dispositif non linéaire comprenant un diviseur potentiométrique 22
constitué de résistances différentes telles que Rl, R2, R3, R4 et
R5 en série entre elles avec diodes telles que D1, D2, D3, D4 en para- -
- llèle, et par un amplificateur 23 bouclé par una résistance R.
L'intégrateur 7 se compose d'un amplificateur opérationnel 24
contre-réactionné par un condensateur 25 et un transistor à effet
de champ 26.
La tension de comparaison du dispositif à seuil 8 est fournie ~i
par un potentiomètre 27. La sortie du dispositif à seuil 8 est reliée
au compteur 9 par l'intermédiaire d'une porte ET 28 et d'une bascule
monostable 29 dont la durée de maintien peut être par exemple de l'ordre
- d'une milliseconde.
La durée de l'intégration ef~ectuée par l'intégrateur 7
est déterminée par une bascule monostable 10 dont la durée de maintien
est par exemple de 50 millisecondes et qui agit sur un amplificateur 30
délivrant en sortie un signal capable de bloquer ou de rendre conducteur
le transi~tor 26.
Le point de départ de l'intégration est définl par un compara-
30 teur 11 qui reçoit une tension de référence d'un potentiomètre 31 i ~i
et détecte les crêteq du signal fourni par l'amplificateur 3, ou à
la sortie du ~iltre 5, ou à la sortie du multiplicateur 6~ Ainsi, lorsqu'une
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vibration de la cible se produit 80US l~e~et d'un impact, la première
crête du signal électrique généré est détectée, et cette détection
déclenche la bascule 10 grâoe au signal 32 et, par suite, libère 1'inté-
grateur 7 pendant la durée choisie de maintien du mono~table 10.
On a ajouté à ce système des moyens permettant d'éviter ~;
de compter oomme des impacts les vibrations auxquelle~ peut être soumise
la cible lorsqu~elle est relevée ou abaissée (chocs contre le châssis
support par exemple). C'est la porte ET 28 qui bloque alors le système
de comptage grâce au signal logique adressé par la connexion 33. Ce
signal est issu d'un monostable 34 qui commande la ~ermeture de la
porte 28 durant un temps déterminé (qui peut être voisin du temps
d'amortissement des ~ibrations de la cible consécutives à un choc).
Le monostable 34 est excité par un signal élabore sur une connexion 35 -
et qui détermine les instants où l'on veut aveugler le dispo3iti~ de
détection. La figure 2 montre une utilisation particulière de ce dispo-
siti~ afin d'éviter de prendre en oompte les chocs auxquels est soumise
une cible automatique basculante 40 lor~ des fins de course. Des contacts
de fin de course 36 sont fermés ou ouverts, selon la position de la
cible, et provoquent les variations du signal 35 qui ~ait basculer
le monostable 34 en position instable.
Le signal de détection d'impacts, qui est constitué d'une
impulsion calibrée apparaissant après chaque impact, peut être utilisé
pour diverses ~onctions, soit pour incrémenter le compteur 9, soit
pour tout autre usage. Il est disponible sur une connexion 37.
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