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La présente invention, système Daniel LESAGE, concerne les dispo- sitifs servant à mesurer l'altitude de plafonds nuageux à l'aide d'impulsions lumineuses, et plus particulièrement un appareil d'enregistrement corres- pondant.
On connaît déjà des dispositifs dans lesquels la mesure d'un pla- fond nuageux se ramène à la mesure du temps qui s'écoule entre l'émission d'une impulsion lumineuse, et sa réception par une cellule photoélectrique après diffusion sur la couche nuageuse.
La présente invention est relative plus précisément à un circuit récepteur, destiné à amplifier les échos reçus par la cellule et à les trans- mettre à un appareil qui enregistre automatiquement et de façon continue, les informations données sous forme d'intervalles de temps très brefs.
Le problème consiste donc à transformer une indication de temps très bref disponible à intervalles déterminés, en un signal électrique, pro- portionnel à ce temps, utilisable dans un appareil enregistreur.
On rencontre cependant, certaines difficultés dues au fait que la cellule photoélectrique réceptrice peut fournir plusieurs éohos provoqués par des diffusions sur une brume très basse ou sur des couches nuageuses superposées à des altitudes différentes. Ces échos étant décalés dans le temps proportionnellement au trajet parcouru par l'impulsion lumineuse, leurs amplitudes respectives diminuent avec le trajet parcouru et l'opaci- té rencontrée.
Il est donc nécessaire d'asservir le gain de l'amplificateur à la distance de l'obstacle. Ceci est obtenu à l'aide du dispositif de réglage de sensibilité avec le temps, ou en abrégé, dispositif S.T.C. (sensitivity time control), qui opère de façon à accroître la sensibilité du récepteur pour les échos provenant d'obstacles éloignés. Le signal STC, constitué par une tension en dent de scie de forme appropriée, dont la durée correspond au temps d'aller-retour d'une impulsion pour la portée maximum du dispositif est utilisé pour commander simultanément la pente des lampes de l'amplifi- cateur vidéo.
Comme l'introduction d'une tension en dents de soie de courte durée sur la grille des lampes apporte non seulement une augmentation de leur pente, mais aussi une variation importante et rapide du courant anodi- que qui risquerait de saturer les étages suivants, il est prévu d'éliminer ce signal parasite par une disposition particulière de l'amplificateur video.
Du point de vue exploitation, la grandeur intéressante est la hauteur du premier plafond nuageux. L'enregistreur devra par conséquent éliminer éventuellement l'écho dû, à une brume très basse de faible densité, et n'enregistrer que le premier des échos subsistants.
Le dispositif enregistreur, suivant l'invention, comprend en com- binaison un amplificateur video sur lequel sontappliqué s simultanément les signaux préamplifiés issus de la cellule photoélectrique et le signal STC, un étage d'ébasage ne laissant passer les signaux qu'au-delà d'un niveau dé- terminé, un étage de conversion recevant une tension en dents de scie syn- chronisée avec l'émission des impulsions lumineuses qui charge une capacité, l'écrêtage de cette dent de scie par le premier écho provoquant la décharge très lente de cette capacité à travers une résistance, un voltmètre enregis- treur mesurant laacharge emmagasinée par la capacité, et un générateur syn- chronisé avec l'émission des impulsions lumineuses produisant le signal STC et la tension en dents de scie,
Suivant une caractéristique de l'invention,
l'amplificateur video comprend un étage recevant simultanément les signaux video et le signal STC, un étage ne recevant que le signal STC, suivi d'un inverseur de phase, et
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un étage de mélange sur lequel sont appliqués les signaux venant des deux étages précédents.
Suivant une autre caractéristique, l'étage de conversion est constitué par une diode à travers laquelle la tension en dent de scie char- ge la capacité, un thyratron bloqué au départ des impulsions, et débloqué par les signaux video appliqués sur sa grille, son déblocage provoquant le blocage de la diode et la décharge de la capacité à travers une résis- tance.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux figures sui- vantes et à la description annexée qui ne sont données qu'à titre d'exemples non limitatifs.
La figure 1 représente schématiquement l'ensemble de l'appareil suivant l'invention.
Les figures 2 et 3 représentent le schéma et le circuit de l'am- plificateur video.
La figure 4 montre les signaux après ébasage.
La figure 5 représente le circuit de l'étage de conversion.
La figure 6 indique l'allure des signaux enregistrés.
Sur la figure 1, les signaux préamplifiés venant de la cellule, sont appliqués sur l'amplificateur video A en même temps que le signal STC venant du générateur B qui est déclenché par les impulsions de synchronisa- tion 8 transmises par l'émetteur. Les signaux sortant de l'amplificateur A sont ébasés à un niveau déterminé dans l'étage C et envoyés sur l'étage de conversion D, lequel reçoit également un signal en dent de scie venant de B déclenché par les impulsions de synchronisation S. L'étage D est re- lié à l'enregistreur E.
L'amplificateur A est représenté plus en détail à la figure 2.
Il est constitué d'abord par deux amplificateurs ayant les mêmes caractéris- tiques, montés en parallèle, l'un 1 recevant les signaux video préamplifiés à un niveau convenable, figurés en 2, et le signal STC; l'autre amplifica- teur 4 ne recevant que le signal STC. Ce dernier amplificateur est suivi. d'un inverseur de phase 5 donnant à sa sortie le signal STC inversé 6. Les signaux 7 sortant de 1, et les signaux 6 sont ensuite mélangés dans l'étage 8 dont les signaux à la sortie sont figurés en 9.
Le circuit correspondant est représenté fig. 3. Deux lampes du type pentode 10 et 11, de mêmes caractéristiques, sont montées en paral- lèle, leur plaque et leur grille écran étant reliées par des résistances ap- propriées à une source de potentiel positif HT. La première reçoit sur sa grille de contrôle 12, à travers le condensateur 13, les signaux video 2 composés des échos P0, P1, P2... captés par la cellule photoélectrique et ayant subi une premiere amplification.
Sur la grille écran 14 de cette lampe est appliqué simultanément le signal STC 3. Ce signal est constitué par une tension en dent de scie de forme adéquate choisie empiriquement au cours d'essais expérimentaux, de manière à donner à l'amplificateur video une sensibilité constante pour des couches de même nébulosité à des altitudes différentes. Cette dent de scie a une durée correspondant au temps d'aller-retour d'une impulsion lu- mineuse pour la portée maximum de l'appareil, par exemple 10 microsecondes, si le plafond maximum détectable par le télémètre est de 1.500 mètres. Elle est déclenchée périodiquement par les impulsions de synchronisation S en- voyées sur le générateur B.
Cette même tension en dent de scie STC est appliquée sur la grille écran 15 de la seconde lampe 11 dont la grille prin-
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cipale 16 est polarisée à la même tension que la grille 11 du tube 10 en l'absence de signaux. La première lampe est couplée au moyen de la résis- tance 17 et du condensateur 18 à la grille écran 19 de la lampe mélangeuse
20. D'autre part, le signal STC en dents de scie, amplifié par la lampe 11, est transmis par l'intermédiaire de la résistance 21 et du condensateur 22 à la lampe 23 à faible charge de plaque jouant le rôle d'inverseur de phase.
De là, le signal transmis par la résistance 24 et le condensateur 25, est amené sur la grille principale 26 de la, lampe mélangeuse. On recueille sur sa plaque les signaux 9 ne contenant plus que les impulsions correspondant aux différents échos P0, P1, P2 convenablement amplifiés.
Ces signaux peuvent encore contenir un premier écho P0, dû à une brume très basse de faible densité, qu'il convient d'éliminer. Cet écho n'ayant qu'une intensité relativement faible, on procède à un ébasage de tous les signaux 9 à un niveau déterminé, ce qui ne modifie en rien leur po- sition et, par suite, n'influe pas sur le résultat de la mesure que l'on se propose d'obtenir.
A cet effet, les signaux 9 venant de la plaque de la lampe 20 sont appliqués sur une diode qui élimine à la fois le souffle et, s'il y a lieu, l'écho de brume basse, en ne laissant passer que les signaux supérieurs à un niveau choisi. La forme des signaux après ébasage est représentée en traits pleins à la figure 4, le pointillé représentant la partie des signaux éliminée, y compris l'écho Po dont l'amplitude est inférieure au seuil de niveau critique.
On va maintenant décrire la dernière partie de l'appareil compre- nant l'étage de conversion D associé au voltmètre enregistreur E. Cet éta- ge est destiné à transformer les indications de temps très brefs représentées par les signaux précédents en une tension continue proportionnelle à ces in- tervalles de temps et utilisable sur l'enregistreur. Comme il a été dit pré- cédemment, on se borne à n'enregistrer que le premier écho, les autres n'ayant qu'un intérêt secondaire.
Le circuit relatif à cet étage,représenté fig. 5, est constitué essentiellement par un thyratron 30, une diode 31 et un circuit résistance- capacité. Le thyratron est bloqué en l'absence de signaux video par une ten- sion de polarisation négative appliquée sur la grille. Les signaux ébasés venant de l'étage C sont amenés sur la grille du thyratron à travers le con- densateur de couplage 32. La plaque 33 est soumise, d'autre part, à une ten- sion en dent de scie linéaire, produite par le générateur B, de même durée que la dent de scie du signal STC et déclenchée également par les impulsions de synchronisation de l'émetteur d'impulsions lumineuses.
En parallèle avec le thyratron est branchée une diode dont l'anode 34 est connectée direc- tement à la plaque du thyratron, la cathode étant reliée à un circuit compre- nant une résistance 35 et une capacité 36 en parallèle. La constante de temps de ce circuit RC est choisie très grande. L'armature de la capacité connectée à la cathode de la diode est reliée à un voltmètre enregistreur.
Celui-ci est constitué par deux lampes 37 et 38 montées en parallèle et soigneusement équilibrées, l'une d'elles 37 recevant la tension à mesurer}' sur sa grille. Entre les cathodes de ces lampes est disposé le voltmètre 39 muni d'un stylet inscripteur 40 dont la pointe repose sur une bande qui se déroule à vitesse uniforme.
Cet étage fonctionne alors de la manière suivante :le thyratron étant bloqué initialement, la dent de scie charge le condensateur 36 à tra- vers la diode. Lorsque le premier écho Pl arrive sur la grille du thyra- tron, il débloque celui-ci. La tension plaque du thyratron tombe rapidement à quelques volts et la diode se trouve bloquée. Le condensateur 36 commence alors à se décharger très lentement, en raison de la grande constante de
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temps du circuit RC, à travers la résistance 35.
L'apparition de cette tension sur la grille de la lampe 37 provoque un déséquilibre entre les deux lampes 37 et 38 déséquilibre suivi par le voltmètre 39, et enregistré graphiquement par le stylet inscripteur 40 solidaire de l'aiguille de ce voltmètre., A l'exploration suivante, la capacité aura eu le temps de se décharger complètement, et le voltmètre de revenir à sa position d'équili- bre. Le thyratron se trouve à nouveau bloqué, la diode débloquée, et le cycle peut recommencer.
L'allure du diagramme enregistré est indiquée fig. 6,où à chaque exploration par un train d'impulsions lumineuses, le stylet effectue une élongation, puis revient au 0, et ainsi de suite. Le lieu des maxima indi- que les variations d'altitude du plafond nuageux considéré.
Bien que l'invention ait été décrite avec des circuits particu- liers, il est bien entendu que cette description est donnée simplement à titre d'exemple et non comme une limitation de l'invention, et que ces cir- cuits sont susceptibles des nombreuses modifications qu'un homme de l'art peut leur apporter.