CH627573A5 - DEVICE FOR DETECTING THE PRESENCE OF AN OBJECT ALONG A LINE. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un dispositif pour détecter la présence d'un objet de long d'une ligne. The present invention relates to a device for detecting the presence of an object along a line.
On connaît par le brevet britannique 1.497.995 un dispositif pour détecter la présence d'un intrus le long d'une ligne entourant une surface dont on désire interdire l'accès. Ce dispositif comporte des fibres optiques disposées suivant cette ligne, un générateur laser émettant un faisceau lumineux à l'entrée des fibres et des récepteurs disposées à la sortie des fibres afin de capter les bruits parasites résultant du passage d'une personne marchant sur les fibres. British patent 1,497,995 discloses a device for detecting the presence of an intruder along a line surrounding a surface to which access is desired. This device comprises optical fibers arranged along this line, a laser generator emitting a light beam at the entrance of the fibers and receivers arranged at the exit of the fibers in order to pick up the parasitic noises resulting from the passage of a person walking on the fibers. .
La présente invention a pour but d'augmenter la sensibilité de ces dispositifs. The present invention aims to increase the sensitivity of these devices.
La présente invention concerne un dispositif pour détecter la présence d'un objet de long d'une ligne, comportant un générateur lumineux disposé en un point de référence et capable d'émettre une impulsion de départ, une fibre optique disposée le long de la ligne, une extrémité de cette fibre étant placée pour recevoir l'impulsion de départ, l'objet situé à proximité d'une portion longitudinale de la fibre provoquant par son poids une compression radiale élastique de cette portion, cette compression créant une réflexion partielle sur cette portion de l'impulsion de départ provenant de ladite extrémité et un récepteur photoélectrique disposé à proximité de ladite extrémité pour capter la réflexion partielle, caractérisé en ce qu'il comporte une gaine entourant la fibre optique, la surface interne de cette gaine étant rugueuse, ladite compression étant exercée par les rugosités de cette surface interne sur la surface extérieure de ladite portion de la fibre. The present invention relates to a device for detecting the presence of an object along a line, comprising a light generator arranged at a reference point and capable of emitting a starting pulse, an optical fiber arranged along the line , one end of this fiber being placed to receive the starting impulse, the object located near a longitudinal portion of the fiber causing by its weight an elastic radial compression of this portion, this compression creating a partial reflection on this portion of the starting pulse coming from said end and a photoelectric receiver disposed near said end to capture the partial reflection, characterized in that it comprises a sheath surrounding the optical fiber, the internal surface of this sheath being rough, said compression being exerted by the roughness of this internal surface on the external surface of said portion of the fiber.
L'objet de la présente invention est décrit ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels. The object of the present invention is described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which.
- la figure 1 représente schématiquement un premier mode d'utilisation du dispositif selon l'invention, FIG. 1 schematically represents a first mode of use of the device according to the invention,
- la figure 2 est un schéma plus détaillé d'un système émet-teur-détecteur faisant partie du dispositif illustré par la figure 1, FIG. 2 is a more detailed diagram of an emitter-detector system forming part of the device illustrated in FIG. 1,
- la figure 3 est une coupe partielle du dispositif illustré par la figure 1, FIG. 3 is a partial section of the device illustrated in FIG. 1,
- la figure 4 est un diagramme appraissant sur un appareil de mesure faisant partie du système illustré par la figure 2 - Figure 4 is a diagram showing on a measuring device forming part of the system illustrated in Figure 2
- et la figure 5 représente schématiquement un deuxième mode d'utilisation du dispositif selon l'invention. - And Figure 5 shows schematically a second mode of use of the device according to the invention.
Sur la figure 1 est représentée une voie ferrée 1 comportant deux rails 2 et 3 montés sur des traverses telles que 4 et 5 reposant sur un ballast. Sur la voie 1 roule un véhicule 6, par exemple une locomotive. Une fibre optique 7 est disposée le 5 long de la voie 1. De préférence la fibre optique 7 passe sous les traverses de la voie, enterrée d'une faible profondeur dans le ballast. In Figure 1 is shown a railroad track 1 comprising two rails 2 and 3 mounted on sleepers such as 4 and 5 resting on a ballast. On track 1 a vehicle 6 runs, for example a locomotive. An optical fiber 7 is arranged along the track 1. Preferably the optical fiber 7 passes under the sleepers of the track, buried a shallow depth in the ballast.
Une extrémité de la fibre 7 est reliée à un système optique émetteur-récepteur 8 placé en un point de référence, par exem-îo pie dans une gare. One end of the fiber 7 is connected to an optical transceiver system 8 placed at a reference point, for example at a station.
Le système émetteur-récepteur 8 dont le schéma est représenté sur la figure 2, comprend un émetteur lasser 9, tel qu'un laser à injection, alimenté par un générateur d'impulsions 10. Le faisceau lumineux 11 émis par l'émetteur 9 est dirigé vers la face 15 plane extrême 12 de la fibre 7 à travers une lame partiellement réfléchissante 13 inclinée à 45 degrés sur l'axe du faisceau 11. Un récepteur photoélectrique 14 constitué par exemple par une diode au silicium est disposé pour recevoir la lumière provenant de la fibre 7 et réfléchie par la lame 13. Les impulsions électri-20 ques émises par le récepteur 14 sont dirigées vers un oscillographe 15 dont le balayage est synchronisé avec la fréquence du générateur d'impulsion 10. The transceiver system 8, the diagram of which is shown in FIG. 2, comprises a lasser transmitter 9, such as an injection laser, powered by a pulse generator 10. The light beam 11 emitted by the transmitter 9 is directed towards the end planar face 12 of the fiber 7 through a partially reflecting plate 13 inclined at 45 degrees on the axis of the beam 11. A photoelectric receiver 14 constituted for example by a silicon diode is arranged to receive the light coming from of the fiber 7 and reflected by the blade 13. The electrical pulses emitted by the receiver 14 are directed towards an oscillograph 15 whose scanning is synchronized with the frequency of the pulse generator 10.
La figure 3 est une vue en coupe du dispositif représenté sur la figure 1, la coupe étant effectuée suivant un plan AB perpen-25 diculaire au plan de la figure 1 et parallèle à la direction de la voie 1. Ce plan coupe une extrémité de la traverse 4 située sous le véhicule 6, ainsi que le ballast supportant cette traverse, de façon à montrer la fibre optique 7 enterrée. Comme il est visible sur la figure 3, la fibre 7 est entourée d'une gaine 16 en matière 30 plastique. La surface interne de la gaine 16 est rugueuse et comporte par exemple des ondulations comme représenté sur la figure. Figure 3 is a sectional view of the device shown in Figure 1, the section being taken along a plane AB perpen-25 diculaire to the plane of Figure 1 and parallel to the direction of track 1. This plane cuts one end of the cross member 4 located under the vehicle 6, as well as the ballast supporting this cross member, so as to show the buried optical fiber 7. As can be seen in FIG. 3, the fiber 7 is surrounded by a plastic sheath 16. The internal surface of the sheath 16 is rough and has, for example, corrugations as shown in the figure.
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. The device described above operates in the following manner.
35 Le poids du véhicule provoque un léger affaissement transitoire du ballast, en particulier sous la traverse 4 qui supporte le poids du véhicule 6. Cette déformation du ballast, représentée de façon exagérée sur la figure 3, est transmise à la gaine 16 qui s'affaisse à son tour, et provoque une compression élastique 40 radiale de la fibre 7 sur une portion longitudinale 17 située à proximité immédiate du point de passage du véhicule. A titre d'exemple, le profil longitudinal de la surface interne de la gaine 16 peut comporter des ondulations quasi sinusoïdales de période 2 millimètres, et cette gaine peut communiquer à la sur-45 face extérieure de la fibre des déformations transitoires axiales de l'ordre de 100 à 200 microns. La matière plastique constituant la gaine doit être suffisamment dure pour pouvoir obtenir de telles déformations, mais aussi suffisamment souple pour rester élastique et ne pas se briser sous l'effet du passage du véhi-50 cule. La fibre optique est du type de celles utilisées dans les télécommunications optiques. Elle peut être réalisée en silice par la méthode de dépôt en phase vapeur par exemple. The weight of the vehicle causes a slight transient sag of the ballast, in particular under the cross member 4 which supports the weight of the vehicle 6. This deformation of the ballast, shown exaggeratedly in FIG. 3, is transmitted to the sheath 16 which s in turn collapses, and causes a radial elastic compression 40 of the fiber 7 over a longitudinal portion 17 situated in the immediate vicinity of the point of passage of the vehicle. By way of example, the longitudinal profile of the internal surface of the sheath 16 can comprise quasi-sinusoidal undulations of period 2 millimeters, and this sheath can communicate to the outer surface of the fiber transient axial deformations of the range from 100 to 200 microns. The plastic constituting the sheath must be hard enough to be able to obtain such deformations, but also flexible enough to remain elastic and not to break under the effect of the passage of the vehicle. Optical fiber is of the type used in optical telecommunications. It can be produced in silica by the vapor deposition method for example.
Il est possible de détecter la déformation transitoire de la portion 17 de la fibre 7 à l'aide du système émetteur-récepteur 55 8. It is possible to detect the transient deformation of the portion 17 of the fiber 7 using the transceiver system 55 8.
En effet l'émetteur laser 9 injecte dans la fibre des impulsions lumineuses de départ récurrentes à faible cadence. La fibre ne transmet pas intégralement l'énergie qu'elle reçoit: chaque point de cette fibre renvoie vers la face 12 une faible partie de 60 l'énergie lumineuse d'entrée, dans une proportion qui dépend du coefficient d'atténuation de la fibre. La figure 4 représente le diagramme qui apparaît sur l'écran de l'oscillographe 15 en réponse à une impulsion de départ émise par l'émetteur 9 et reçue sur le récepteur 14 après rétrodiffusion par la fibre 7. 65 Ce diagramme est rapporté à deux axes de coordonnées rectangulaires OP et Ot, P, en ordonnée, représentant la puissance lumineuse rétrodiffusée et t le temps. On voit que d'une manière générale cette courbe décroît exponentiellement en Indeed the laser transmitter 9 injects into the fiber recurrent starting light pulses at low rate. The fiber does not fully transmit the energy it receives: each point of this fiber returns a small part of the input light energy to face 12, in a proportion which depends on the attenuation coefficient of the fiber . FIG. 4 represents the diagram which appears on the screen of the oscillograph 15 in response to a starting pulse transmitted by the transmitter 9 and received on the receiver 14 after backscattering by the fiber 7. 65 This diagram is related to two axes of rectangular coordinates OP and Ot, P, on the ordinate, representing the backscattered light power and t time. We see that in general this curve decreases exponentially in
3 3
627 573 627,573
fonction du temps. On remarque sur cette courbe une irrégularité 18 due à l'atténuation lumineuse locale provoquée par la déformation transitoire de la portion 17 de la fibre. function of time. Note on this curve an irregularity 18 due to the local light attenuation caused by the transient deformation of the portion 17 of the fiber.
L'intervalle de temps OT entre l'émission du signal de départ et l'apparition de l'irrégularité, lu directement sur le diagramme de la figure 4, est proportionnel à la distance comptée le long de la fibre 7 entre le point de référence et le point de passage du véhicule, et est donc représentatif de la position du point de passage du véhicule par rapport au point de référence. The time interval OT between the emission of the starting signal and the appearance of the irregularity, read directly from the diagram in FIG. 4, is proportional to the distance counted along the fiber 7 between the reference point and the vehicle crossing point, and is therefore representative of the position of the vehicle crossing point relative to the reference point.
La figure 5 représente un autre mode d'utilisation du dispositif selon l'invention particulièrement adapté à la détection d'un véhicule 19, tel qu'une voiture automobile, roulant sur une route 20. FIG. 5 represents another mode of use of the device according to the invention particularly suitable for the detection of a vehicle 19, such as a motor car, traveling on a road 20.
Dans ce cas, le dispositif comporte une fibre optique telle que 21 dont une portion est disposée au travers de la route 20. La fibre 21 est munie d'une gaine analogue à celle décrite plus haut. Elle est de préférence très légèrement enterrée dans le sol, notamment dans la traversée de la route 20. Une extrémitée de la fibre 21 arrive à l'entrée d'un système émetteur-récepteur 22 situé en un point de référence 23 et analogue à celui représenté sur la figure 2. In this case, the device comprises an optical fiber such as 21, a portion of which is arranged across the road 20. The fiber 21 is provided with a sheath similar to that described above. It is preferably very slightly buried in the ground, in particular in crossing the road 20. An end of the fiber 21 arrives at the input of a transceiver system 22 located at a reference point 23 and similar to that shown in figure 2.
Le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 5, analogue à celui du dispositif illustré par la figure 1, permet de détecter le passage du véhicule en un point de la route sans que le conducteur du véhicule puisse s'en douter. En effet même dans le cas où la gaine entourant la fibre optique est posée directement sur le revêtement de la route, cette gaine peut être pratiquement invisible si elle est réalisée en une matière plasti-5 que translucide et possède une faible dimension radiale. The operation of the device shown in FIG. 5, similar to that of the device illustrated in FIG. 1, makes it possible to detect the passage of the vehicle at a point on the road without the driver of the vehicle being able to suspect it. Indeed even in the case where the sheath surrounding the optical fiber is placed directly on the road surface, this sheath can be practically invisible if it is made of a plastic-5 material that translucent and has a small radial dimension.
Le dispositif représenté sur la figure 5 peut être appliqué notamment pour détecter le passage d'un véhicule militaire sur une route, les appareils placés au point de référence étant alors convenablement camouflés. The device shown in FIG. 5 can be applied in particular to detect the passage of a military vehicle on a road, the devices placed at the reference point then being suitably camouflaged.
io D'une manière plus générale, le dispositif selon l'invention peut être appliqué à la détection de la présence d'un objet le long d'une ligne. La fibre optique étant disposée le long de la ligne, la pression, qui peut être légère, exercée par le poids de l'objet en un point de la ligne permet de déterminer la position 15 de cet objet le long de la ligne. More generally, the device according to the invention can be applied to the detection of the presence of an object along a line. Since the optical fiber is disposed along the line, the pressure, which may be slight, exerted by the weight of the object at a point on the line makes it possible to determine the position of this object along the line.
Cet objet peut être une personne humaine, et le dispositif peut s'appliquer par exemple à la détermination de l'arrivée d'un intrus à l'intérieur d'installations civiles ou militaires. Dans ce cas, celui dont on veut détecter la présence ne peut que 20 difficilement savoir qu'il est observé. This object can be a human person, and the device can be applied, for example, to determining the arrival of an intruder inside civil or military installations. In this case, the person whose presence is to be detected can hardly know that he is being observed.
L'objet à détecter peut être aussi un mobile de type quelconque, par exemple un avion roulant sur un aérodrome, un wagonnet ou un téléphérique se déplaçant le long d'un câble tendu. The object to be detected can also be a mobile of any type, for example an airplane traveling on an aerodrome, a wagon or a cable car moving along a stretched cable.
C VS
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