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Etre
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Tric
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Tre
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DANS
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Nal
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Sepa
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Aur
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Molecule
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lithium tantalate
(3)
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germanium
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DES
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deen
(1)
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silicon
(1)
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Polymer
(1/ 1)
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Rayon
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Physical
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2512591A1
Family ID 2980708
Probable Assignee Racal Security Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DETECTEUR DE RAYONNEMENT, NOTAMMENT DE RAYONNEMENT INFRAROUGE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION SE RAPPORTE AUX DETECTEURS DE RAYONNEMENT.
LE DETECTEUR SELON L'INVENTION COMPORTE UN BOITIER 10 AVEC UNE FENETRE
16 TRANSPARENT AU RAYONNEMENT A DETECTER. DEUX DETECTEURS 12, 14
CONNECTES EN OPPOSITION SONT MONTES DANS LE BOITIER 10. UN COUVERCLE
D'OBTURATION 18 SUR LA FENETRE 16 EMPECHE LA TRANSMISSION DE
RAYONNEMENT VERS UN DETECTEUR 12 MAIS NON VERS L'AUTRE, AFIN D'EVITER
LES EFFETS DES VARIATIONS D'ENVIRONNEMENT EXTERIEUR.
LE DETECTEUR CONVIENT PARTICULIEREMENT POUR DETECTER UN RAYONNEMENT
INFRAROUGE.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte aux detec-
teurs de rayonnement, par exemple des detecteurs destines
a detecter du rayonnement infrarouge.
Des detecteurs de rayonnement infrarouge sont deja connus, sous la
forme d'elements pyro-electriques,
par exemple en matiere ceramique pyro-electrique, en pel-
licule de matiere plastique pyro-electrique ou en matiere cristalline,
par exemple en lithium tantalate, ou sous la forme de thermocouplesou
de thermistances, reagissant
au rayonnement infrarouge en produisant un signal elec-
tric de sortie, par exemple une tension electrique.
Ces detecteurs peuvent etre utilises pour differents buts; par
exemple, ils peuvent servir a detecter l'intrusion, en detectant un
raionnement infrarouge ou un changement de rayonnement infrarouge
resultant d'une intrusion Un probleme pose par ces detecteurs
d'infrarouge est qu'ils
sont sensibles aux variations de parametres d'environne-
ment, comme la temperature ambiante, la pression, l'humi-
dite et autres et que ces variations de parametres deen-
vironnement peuvent etre telles que le dispositif produit un signal de
sortie parasite ou un changement parasite
du signal de sortie.
Il est connu de disposer ces elements de maniere qu'ils fonctionnent
par paires, connectes Electriquement en opposition de maniere que les
variations de parametres d'environnement affectent egalement les deux
elements de
sorte que les signaux de sortie et les variations de sig-
naux de sortie resultants s'annulent entz euex Les ele-
ments restent capables de detecter le rayonnement infra-
rouge (resultant par exemple d'un intrus) car la disposi-
tion est telle que ce rayonnement ne tombe pas simultane-
ment sur les deux elements, mais d'abord sur l'un et en-
suite sur l'autre 'lais un inconvenient de cette disposi-
tion est qu'elle s'est averee avoir une sensibilite ro-
lativement faible au rayonnement infrarouge a detecter,
particulierement en raison de la disposition geometrique des
detecteurs Par exemple, si un intrus se trouve dans
le "champ" des deux detecteurs en mime temps, les sig-
naux de sortie de ces detecteurs s'annulent entre eux
et sa presence n'est pas detectee.
L'invention concerne donc un dispositif de detection de rayonnement
comprenant deux elements sen-
sibles au rayonnement produisant chacun un signal elec-
tric de sortie d'une polarite predeterminee en reponse
a la reception du rayonnement a detecter, les deux ele-
ments sensibles au rayonnement etant connectes eledtri-
quement en opposition; ce dispositif se caracterise en ce que les
elements sensibles au rayonnement sont montes de maniere que L'un
d'entre eux puisse recevoir librement le rayonnement a detecter tandis
que l'autre ne peut pas recevoir ce rayonnement alors que les deux
peuvent reagir librement aux variations d'autres parametres exterieurs
d'environnement, la connexion electrique des elements sen-
sibles aux rayonnement etant telle qu'elle produit un sig-
nal electrique de sortie en reponse a la reception de
rayonnements a detecter mais sans produire de signal elec-
tric de sortie sensible sousl'effet des variations des
parametres d'environnement.
L'invention concerne egalement un dispositif
sensible aux infrarouges, constitue par deux elements pyro-
electriques sensibles aux infrarouges connectes electrique-
ment en opposition, une fenetre d'une matiere transmettant
le rayonnement infrarouge sur les deux elements; ce dispo-
sitif se caracterise par le fait qu'il comporte en outre un dispositif
de blocage pratiquement opaque aux rayonnements infrarouges, place sur
la fenttre de maniere a bloquer la transmission du rayonnement
infrarouge vers l'un des elements mais non vers l'autre, de maniere
que lorsque l'autre element recoit un rayonnement infrarouge a travers
la fenetre, l'ensemble produit un' signal electrique de
sortie resultant, bien que les variations des autres para-
metres d'environnement exterieur affectent ensemble les
elements de maniere qu'ils produisent des signaux 4 lectri-
ques de sortie qui sont opposes et tendent a s'annuler.
12591
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention seront mieux
compris a la lecture de la
description qui va suivre d'un exemple de realisation
et on se referant au dessin annexe sur leque L. La Figure unique
represente un exemple de rea-
lisation d'un dispositif selon l'invention.
Le dispositif 8 comporte un bottier 10 qui con-
tient deux elements 12 et 14 de detection d'infrarouge pratiquement
identiques Chaque element 12, 14 peut avoir
1 une surface d'environ 2 x 1 mm et ces elements sont sepa-
res par exemple d'une; distance d'un millimetre Dans l'exemple
present, chaque element consiste en une matiere ceramique
pyro-electrique avec deux electrodes qui lui sont connectees Chaque
element reagit aux variations de
rayonnement infrarouge en produisant une tension elec-
tric d'une polarite predeterminee;lorsque la variation
du rayonnement est terminee, la tension de sortie de-
croit jusqu'a zero.
Au-dessus des elements 12 et 14 se trouve une
"fenetre" 16, par exemple faite en germanium ou en sili-
cium, rendue opaque a la lumiere visible mais transparente au
rayonnement infrarouge Miais la partie de la fenetre
16 au-dessus du detecteur 12 est rendue opaque au rayonne-
ment infrarouge par un couvercle ou un revetement 18 ap-
proprie, par exemple une bande qui est placee en bon con-
tact thermique avec la fenetre.
Chaque element 12, 14 peut etre considere comme une source de tension
et les deux elements 12 et 14 sont connectes electriquement en
opposition (par des connexions non representees) de maniere que les
tensions de sortie qu'ils produisent en reponse a un rayonnement
infrarouge soient en opposition Le dispositif comporte des bornes
de sortie 20, 22.
En fonctionnement, le dispositif 8 est posi-
tionne de maniere que la fenttre 16 soit tournee vers la
region dans laquelle peut appara tre un rayonnement infra-
rouge a detecter Ce rayonnement infrarouge traverse la partie non
bloquee de la fenetre 16 pour tomber sur
l'element 14 Le couvercle 18 empeche que ce rayonne-
ment tombe sur L'element 12 Par consequent, l'element 14 produit un
signal electrique de sortie en reponse a toute variation du
rayonnement recu et, etant donne que 1 Velement 12 ne produit pas un
signal de sortie
correspondant dans le sens oppose, il en resulte la pro-
duction d'un signal entre les bornes 20, 22.
Toute variation de parametres d'environnement
telle que la temperature ambiante, La pression, l'hhmi-
dite et autres qui sont d'un type a modifier la sortie des elements
12, 14 n'affecte pas egalement ces deux elements Il en est ainsi car
le blocage produit par la bande 18 empeche seulement la transmission
du rayonnement infrarouge vers l'element 12 mais pas la transmission
vers ce dernier des effets des parametres d'environnement qui
pourraient par ailleurs passer par la fenttre 16 Par consequent, les
variations des parametres d'environnement qui affectent la sortie des
elements 12 et 14 entra nent la production par ces elements de signaux
electriques de mime valeur mais de polarite opposee et le signal total
de sortie entre les bornes 20 et 22 n'est pas modifie.
Il en resulte que le dispositif represente sur
la Figure 1 a une grande sensibilite au rayonnement infra-
rouge a detecter mais une faible sensibilite aux pertur-
bations par des variations des parametres d'environnement.
Si un seul element e-tait utilise, les variations des parametres
d'environnement ne seraient pas corrigees et apparaitraient
immediatement a la sortie Par ailleurs,
les dispositions dans lesquelles deux detecteurs sont con-
nectes electriquement en opposition, disposes pour recevoir le
rayonnement infrarouge a detecter, presentent une faible sensibilite
Il en est ainsi car, bien que ces dispositifs
soient agences pour fonctionner de maniere que le rayonne-
ment a detecter n'affecte qu'un seul des deux detecteurs a la fois
(d'abord un detecteur, puis l'autre) normalement quand la source de
rayonnement infrarouge passe devant le dispositif, il est inevitable
qu'en pratique, une
partie de rayonnement qui tombe sur l'un des detec-
teurs ne tombe sur l'autre; et etant donne que les
deux elements sont connectes electriquement en oppo-
sition, il appara t une reduction du signal d'etage
de sortie.
Il s'est avere que les avantages obtenus par la disposition illustree
ne sont pas obtenus si
l'element 12 est obture par un blocage interpose en-
tre lui et la fenetre 1 U, ou par un blocage aur sa
surface Un blocage positionne de cette maniere re-
duit leffet sur ce detecteur des variations dtenviren-
nement qui se produisent a l'exterieur du bottier 10, par rapport a
leur effet sur l'autre d 4 tecteur Par consequent, l'ensemble devient
sensible aux variations d'environnement Le blocage doit donc etre
positionne de maniere qu'il n'affecte pas de facon sensible la
transmission vers l'element des variations d'environ-
nement se produisant a l'exterieur et dans le voisina-
go du bottier 10 Ce blocage peut etre applique sur la
surface inferieure de la fenetre 16.
Le dispositif decrit ci-dessus comporte des elements detecteurs 12 et
14 sous forme de ceramiques pyro-electriques, mais il n'est pas
necessaire qu'ils soient de cette forme Ils peuvent etre de toute
autre forme appropriee produisant un signal electrique de
sortie en reponse au rayonnement a detecter Par exem-
ple, ils peuvent etre des films de matiere plastique pyro-electriques
ou de forme cristalline, par exemple en lithium tantalate Ils peuvent
aussi consister en des thermocouples ou des thermistances Ils peuvent
etre connectes electriquement en opposition par tout
moyen approprie Par exemple, ils peuvent etre connec-
tes aux entrees opposees d'un amplificateur ou la sor-
tie de l'un peut etre inversee et additionnee a la sor-
tie de l'autre.
L'obturation du detecteur 12 peut se faire de d'autres manieres Par
exemple, la fenetre 16 elle-mfme peut 8 tre modifiee Cette fenetre
peut par exemple n'otre positionnee qu'au-dessus de l'lelment 14 dans
la mesure o la matiere qui recouvre l'element 12
est susceptible de lui transmettre les variations d'en-
vironnement-exterieur, pratiquement de la meme maniere dont elles sont
transmises vers le detecteur 14, mais
tans transmettre au detecteur 12 le rayonnement a detec-
ter. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportees par
l'homme de l'art au dispositif decrit et illustre a titre d'exemple
nullement limitatif sans
sortir du cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Dispositif de detection de rayonnement com-
prenant deux elements sensibles au rayonnement produi-
sant chacun un signal electrique de sortie d'une polari-
te predeterminee en reponse a la reception du rayonnement a detecter,
les deux elements sensibles au rayonnement etant connectes
electriquement en opposition, dispositif
caracterise en ce que les elements sensibles au rayonne-
ment ( 2 p 14) sont montes de maniere que l'un d'entre eux ( 14)
puisse recevoir librement le rayonnement a detecter tandis que l'autre
( 12) ne peut recevoir le rayonnement
mais les deux ( 12, 14) pouvant reagir librement aux va-
riations d'autres parametres d'environnement exterieur,
la connexion electrique des elements sensibles au rayonne-
ment etant telle qu'elle produit un signal electrique de
sortie en reponse a la reception du rayonnement a detec-
ter mais sans produire un signalelectrique de sortie sen-
sible en reponse aux variations desdits parametres d'en-
vironnement.
2 Dispositif selon la revendication 1, carac-
terise en ce que chacun desdits elements sensibles aux
rayonnement ( 12, 14) est un element de detection de rayon-
nement infrarouge.
3 Dispositif selon la revendication 2, carac-
terise en ce que chaque element ( 12, 14) est tait d'une
matiere ceramique pyro-electrique.
4 Dispositif selon la revendication 2, carac-
terise on ce que chaque element ( 12, 14) est fait de
lithium tantalate.
Dispositif selon la revendication 2, carac- terise en ce que chaque
element ( 12, 14) est fait d'une
pellicule de matiere plastique pyro-electrique.
6 Dispositif selon l'une quelconque des reven-
dications 1 a 5, caracterise en ce qu'i L comporte un couvercle ( 16)
capable de transmettre le rayonnement a 3, detecter, les deux elements
sensibles au rayonnement ( 12 a, 14) etant montes sur un cbte du
couvercleo ( 16) et R un dispositif de blocage ( 18) obturant ledit
couvercle ( 16) sur l'une desdites surfaces, au-dessus de l'un ( 12)
des elements sensibles au rayonnement mais non au-dessus de l'autre (
14) de maniere que ledit premier element sensible au rayonnement ( 12)
soit rendu incapable de
recevoir le rayonnement.
7 Dispositif sensible aux infrarouges, com-
prenant deux elements pyro-electriques sensibles aux
infrarouges qui sont connectes electriquement en oppo-
sition, une fenetre de matiere transmettant le rayonne-
ment infrarouge au-dessus desdeux elements, dispositif caracterise en
ce qu'il comporte en outre un dispositif de blocage ( 18) pratiquement
impermeable au rayonnement infrarouge place sur la fenttre( 16) de
maniere a bloquer
la transmission du rayonnement infrarouge vers l' un des-
dits elements ( 12) mais non vers l'autre ( 14), de manie-
re que la reception de rayonnement infrarouge a travers la fenetre (
16) par ledit autre element ( 14) entraine
la production par le dispositif ( 8) d'un signal electri-
que de sortie resultant mais que des variations d'autres parametres
d'environnement exterieur affectant les deux elements ( 12, 14)
entraine la production de signaux electriques de sortie resultants qui
s'opposent entre eux
et tendent a s'annuler.
8 Dispositif selon la revendication 7, orac-
terise en ce que la matiere transmettant le rayonnement
infrarouge est du germanium.
9 Dispositif selon la revendication 7, carac-
terise en ce que la matiere transmettant un rayonnement
infrarouge est du silicon.
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