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Dispositif enregistreur automatique d'intervalles de temps très brefs La présente invention concerne un dispositif enregistreur automatique d'intervalles de temps très brefs pour les dispositifs servant à mesurer l'altitude de plafonds nuageux à L'aide d'impulsions lumineuses.
On connaît déjà des dispositifs dans lesquels la mesure d'un plafond 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.
Le but de la présente invention est plus précisément de prévoir un circuit récepteur, destiné à amplifier les échos reçus par la cellule et à les transmettre 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, proportionnel à ce temps, utilisable dans un appareil enregistreur.
On rencontre cependant, certaines difficultés dues au fait que la cellule photoélectrique réceptrice peut fournir plusieurs échos provoqués par des diffusions sur une brume très basse ou sur des couches nuageuses superposées à des altitudes différentes. Ces échos étant dé- calés dans le temps proportionnellement au trajet parcouru par l'impulsion lumineuse, leurs amplitudes respectives diminuent avéc le trajet parcouru et l'opacité 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 dents 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'amplificateur vidéo.
Comme l'introduction d'une tension en dents de scie 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 anodique qui risquerait de saturer les étages suivants, il est prévu d'éliminer ce signal parasite par une disposition particulière de l'amplificateur vidéo.
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
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très basse de faible densité, et n'enregistrer que le premier des échos subsistants.
Le dispositif enregistreur automatique d'intervalles de temps très brefs faisant l'objet de l'invention, qui est destiné à fonctionner avec un émetteur de télémètres de nuages dans lequel la mesure d'un plafond 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, est caractérisé par le fait qu'il comprend un amplificateur vidéo sur lequel sont appliqués simultanément les signaux préamplifiés issus de la cellule photoélectrique et un signal fourni par un dispositif STC de réglage de sensibilité du récepteur avec le temps pour des échos provenant d'obstacles éloignés, un étage d'ébasage ne laissant passer les signaux qu'au-delà d'un niveau déterminé,
un étage de conversion recevant une tension en dents de scie synchronisée avec l'émission des impulsions lumineuses qui charge une capacité, l'écrêtage de cette dent de scie par le premier écho provoquant la décharge de cette capacité à travers une résistance, un voltmètre enregistreur mesurant la charge emmagasinée par la capacité, et un générateur synchronisé avec l'émission des impulsions lumineuses produisant le signal STC et la tension en dents de scie.
L'amplificateur vidéo peut comprendre un étage recevant simultanément les signaux vidéo et le signal STC, un étage ne recevant que le signal STC, suivi d'un inverseur de phase, et un étage de mélange sur lequel sont appliqués les signaux venant des deux étages précédents.
Suivant une forme d'exécution préférée, l'étage de conversion peut être constitué par une diode à travers laquelle la tension en dents de scie charge la capacité, un thyratron bloqué au départ des impulsions, et débloqué par les signaux vidéo appliqués sur sa grille, son déblocage provoquant le blocage de la diode et la décharge de la capacité à travers une résistance.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente schématiquement l'ensemble de cette forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 représentent le schéma et le circuit de l'amplificateur vidéo.
La fig. 4 montre les signaux après ébasage. La fig. 5 représente le circuit de l'étage de conversion.
La fig. 6 indique l'allure des signaux enregistrés.
Sur la fig. 1, les signaux préamplifiés venant de la cellule, sont appliqués sur l'amplificateur vidéo A en même temps que le signal STC venant du générateur B qui est déclenché par les impulsions de synchronisation S 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 dents de scie venant de B déclenché par les impulsions de synchronisation S. L'étage D est relié à l'enregistreur E.
L'amplificateur A est représenté plus en détail à la fig. 2. Il est constitué d'abord par deux amplificateurs ayant les mêmes caractéristiques, montés en parallèle, l'un 1 recevant les signaux vidéo préamplifiés à un niveau convenable, figurés en 2, et le signal STC 3 ; l'autre amplificateur 4 ne recevant que le signal STC. Ce dernier amplificafeur 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 parallèle, leur plaque et leur grille écran étant reliées par des résistances appropriées à une source de potentiel positif HT. La première re- çoit sur sa grille de contrôle 12, à travers le condensateur 13, les signaux vidéo 2 composés des échos P., Pl, 1#> ... captés par la cellule photoélectrique et ayant subi une première amplification.
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Sur la grille écran 14 de cette lampe est appliqué simultanément le signal STC 3.
Ce signal est constitué par une tension en dents 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 lumineuse pour la portée maximum de l'appareil, par exemple 10 microsecondes, si le plafond maximum détec- table par le télémètre est de 1500 mètres. Elle est déclenchée périodiquement par les impulsions de synchronisation S envoyées sur le générateur B.
Cette même tension en dents de scie STC est appliquée sur la grille écran 15 de la seconde lampe 11 dont la grille principale 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 résistance 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 Po, Pl, P_,, convenablement amplifiés.
Ces signaux peuvent encore contenir un premier écho Po, 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 position 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 fig. 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 comprenant l'étage de conversion D associé au voltmètre enregistreur E. Cet étage est destiné à transformer les indications de temps très brefs représentées par les signaux précédents en une tension continue proportionnelle à ces intervalles de temps et utilisable sur l'enregistreur. Comme il a été dit précédemment, 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 thy- ratron 30, une diode 31 et un circuit résistance- capacité. Le thyratron est bloqué en l'absence de signaux video par une tension 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 condensateur de couplage 32.
La plaque 33 est soumise, d'autre part, à une tension en dents 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 directement à la plaque du thyratron, la cathode étant reliée à un circuit comprenant 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 inscrip- teur 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 initiale-
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ment, la dent de scie charge le condensateur 36 à travers la diode. Lorsque le premier écho PI arrive sur la grille du thyratron, 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 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 inscrip- teur 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'équilibre. 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 indique les variations d'altitude du plafond nuageux considéré.
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The present invention relates to an automatic recording device for very short time intervals for devices for measuring the altitude of cloudy ceilings with the aid of light pulses.
Devices are already known in which the measurement of a cloudy ceiling is reduced to the measurement of the time which elapses between the emission of a light pulse and its reception by a photoelectric cell after diffusion on the cloud layer.
The object of the present invention is more precisely to provide a receiver circuit, intended to amplify the echoes received by the cell and to transmit them to an apparatus which automatically and continuously records the information given in the form of time intervals. very brief.
The problem therefore consists in transforming an indication of a very short time available at determined intervals into an electrical signal, proportional to this time, which can be used in a recording device.
However, certain difficulties are encountered due to the fact that the receiving photoelectric cell can provide several echoes caused by diffusions on a very low mist or on layers of cloud superimposed at different altitudes. These echoes being shifted in time in proportion to the path traveled by the light pulse, their respective amplitudes decrease with the path traveled and the opacity encountered.
It is therefore necessary to control the gain of the amplifier to the distance from the obstacle. This is achieved with the aid of the device. sensitivity time control, or for short, S.T.C. (sensitivity time control) device, which operates to increase the receiver's sensitivity to echoes from distant obstacles. The STC signal, consisting of an appropriately shaped sawtooth voltage, the duration of which corresponds to the round trip time of a pulse for the maximum range of the device, is used to simultaneously control the slope of the lamps of the device. video amplifier.
As the introduction of a sawtooth voltage of short duration on the grid of the lamps brings not only an increase in their slope, but also a large and rapid variation of the anode current which would risk saturating the following stages, it is expected to eliminate this parasitic signal by a particular arrangement of the video amplifier.
From an operational point of view, the interesting quantity is the height of the first cloudy ceiling. The recorder will therefore have to eliminate any echo due to mist.
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very low of low density, and record only the first of the remaining echoes.
The automatic recording device of very short time intervals forming the subject of the invention, which is intended to operate with a cloud rangefinder transmitter in which the measurement of a cloud ceiling is reduced to the measurement of the time which s '' between the emission of a light pulse and its reception by a photoelectric cell after diffusion on the cloud layer, is characterized by the fact that it comprises a video amplifier to which are applied simultaneously the preamplified signals from the photoelectric cell and a signal supplied by an STC device for adjusting the sensitivity of the receiver with time for echoes coming from distant obstacles, a basement stage only allowing the signals to pass above a determined level,
a conversion stage receiving a sawtooth voltage synchronized with the emission of light pulses which charges a capacitor, the clipping of this sawtooth by the first echo causing the discharge of this capacitor through a resistance, a recording voltmeter measuring the charge stored by the capacitor, and a generator synchronized with the emission of light pulses producing the STC signal and the sawtooth voltage.
The video amplifier can include a stage simultaneously receiving the video signals and the STC signal, a stage receiving only the STC signal, followed by a phase inverter, and a mixing stage to which the signals coming from the two stages are applied. previous ones.
According to a preferred embodiment, the conversion stage can be constituted by a diode through which the sawtooth voltage charges the capacitor, a thyratron blocked at the start of the pulses, and unblocked by the video signals applied to its gate. , its unblocking causing the blocking of the diode and the discharge of the capacitance through a resistor.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention. Fig. 1 schematically represents the whole of this embodiment.
Figs. 2 and 3 represent the diagram and the circuit of the video amplifier.
Fig. 4 shows the signals after trimming. Fig. 5 represents the circuit of the conversion stage.
Fig. 6 indicates the appearance of the recorded signals.
In fig. 1, the pre-amplified signals coming from the cell, are applied to the video amplifier A at the same time as the signal STC coming from the generator B which is triggered by the synchronization pulses S transmitted by the transmitter. The signals coming out of amplifier A are based on a determined level in stage C and sent to converting stage D, which also receives a sawtooth signal from B triggered by the synchronization pulses S. L stage D is connected to recorder E.
Amplifier A is shown in more detail in FIG. 2. It consists first of all of two amplifiers having the same characteristics, connected in parallel, one 1 receiving the pre-amplified video signals to a suitable level, shown in 2, and the STC signal 3; the other amplifier 4 only receiving the STC signal. This last amplifier is followed by a phase inverter 5 giving at its output the inverted STC signal 6. The signals 7 coming out of 1, and the signals 6 are then mixed in stage 8, the signals at the output of which are shown in 9.
The corresponding circuit is shown in fig. 3. Two lamps of the pentode type 10 and 11, with the same characteristics, are mounted in parallel, their plate and their screen grid being connected by appropriate resistors to a source of positive potential HT. The first receives on its control gate 12, through the capacitor 13, the video signals 2 composed of the echoes P., P1, 1 #> ... picked up by the photoelectric cell and having undergone a first amplification.
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On the screen grid 14 of this lamp is simultaneously applied the signal STC 3.
This signal consists of a sawtooth voltage of suitable shape chosen empirically during experimental tests, so as to give the video amplifier a constant sensitivity for layers of the same cloudiness at different altitudes. This sawtooth has a duration corresponding to the round trip time of a light pulse for the maximum range of the apparatus, for example 10 microseconds, if the maximum ceiling detectable by the range finder is 1500 meters. It is triggered periodically by the synchronization pulses S sent to the generator B.
This same sawtooth voltage STC is applied to the screen grid 15 of the second lamp 11, the main grid 16 of which is polarized at the same voltage as the grid 11 of the tube 10 in the absence of signals. The first lamp is coupled by means of the resistor 17 and the capacitor 18 to the screen grid 19 of the mixing lamp 20. On the other hand, the sawtooth STC signal, amplified by the lamp 11, is transmitted by the intermediary of the resistor 21 and the capacitor 22 to the lamp 23 at low plate load acting as a phase inverter. From there, the signal transmitted by resistor 24 and capacitor 25, is fed to the main gate 26 of the mixing lamp.
The signals 9 are collected on its plate, containing only the pulses corresponding to the various echoes Po, P1, P_ ,, suitably amplified.
These signals can still contain a first echo Po, due to a very low haze of low density, which should be eliminated. This echo having only a relatively weak intensity, one proceeds to a basing of all the signals 9 to a determined level, which does not modify in any way their position and, consequently, does not influence the result of the measurement. that we propose to obtain.
For this purpose, the signals 9 coming from the plate of the lamp 20 are applied to a diode which eliminates both the hiss and, if necessary, the echo of low haze, allowing only the signals to pass. above a chosen level. The shape of the signals after trimming is shown in solid lines in FIG. 4, the dotted line representing the part of the signals eliminated, including the echo Po whose amplitude is less than the critical level threshold.
We will now describe the last part of the device comprising the conversion stage D associated with the recording voltmeter E. This stage is intended to transform the very short time indications represented by the preceding signals into a direct voltage proportional to these intervals of time and usable on the recorder. As has been said previously, we limit ourselves to recording only the first echo, the others having only a secondary interest.
The circuit relating to this stage, represented in fig. 5, consists essentially of a thyratron 30, a diode 31 and a resistance-capacitor circuit. The thyratron is blocked in the absence of video signals by a negative bias voltage applied to the gate. The base signals from stage C are brought to the thyratron gate through coupling capacitor 32.
The plate 33 is subjected, on the other hand, to a linear sawtooth voltage, produced by the generator B, of the same duration as the sawtooth of the STC signal and also triggered by the synchronization pulses of the transmitter d light pulses. In parallel with the thyratron is connected a diode whose anode 34 is connected directly to the plate of the thyratron, the cathode being connected to a circuit comprising a resistor 35 and a capacitor 36 in parallel. The time constant of this RC circuit is chosen very large. The armature of the capacitor connected to the cathode of the diode is connected to a recording voltmeter.
This consists of two lamps 37 and 38 mounted in parallel and carefully balanced, one of them 37 receiving the voltage to be measured on its grid. Between the cathodes of these lamps is arranged the voltmeter 39 provided with a writing stylus 40, the tip of which rests on a strip which unwinds at uniform speed.
This stage then functions in the following way: the thyratron being blocked initial-
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ment, the sawtooth charges the capacitor 36 through the diode. When the first PI echo arrives on the thyratron grid, it unlocks it. The thyratron plate voltage quickly drops to a few volts and the diode is blocked. The capacitor 36 then begins to discharge very slowly, due to the large time constant of the RC circuit, through the resistor 35. The appearance of this voltage on the gate of the lamp 37 causes an imbalance between the two lamps 37. and 38, imbalance monitored by voltmeter 39, and recorded graphically by writing stylus 40 integral with the needle of this voltmeter.
On the next exploration, the capacitor will have had time to completely discharge, and the voltmeter to return to its equilibrium position. The thyratron is again blocked, the diode unblocked, and the cycle can start again.
The appearance of the recorded diagram is shown in fig. 6, where at each exploration by a train of light pulses, the stylus performs an elongation, then returns to 0, and so on. The location of the maxima indicates the altitude variations of the cloud ceiling considered.