L'invention se rapporte à un détecteur de niveau d'ionisa¬ tion contrôlé par arc électrique.

L'utilisation de détecteurs ioniques d'incendie est déjà très répandue en raison de la très grande rapidité de réponse de ces appareils et de leur faible sensibilité à l'action no¬ cive des gaz.

Cependant les détecteurs ioniques déjà connus étant consti- tués essentiellement par deux chambres, l'une ouverte afin d'être en contact avec le milieu que l'on surveille l'autre pratiquement close, comportant une très légère fuite, et recevant toutes deux le rayonnement d'un échantillon radioac¬ tif il est clair que leur emploi est dans certains cas peu recommandable.

L'échantillon ionisant l'air ou le milieu contenu dans les deux chambres, on constate normalement que les conductivités entre les électrodes de mesure sont identiques dans les deux chambres. Cependant dès que le milieu ambiant dans lequel se trouve le détecteur pénétrant dans la chambre ouverte subit des variations d'ionisation ou de conductivité comme par exemple lors de l'apparition d'un feu, des collisions se pro¬ duisent entre particules et ions présents dans cette chambre entraînant ainsi une forte diminution de la conductivité alors que la conductivité dans la chambre fermée reste

OMPI

pratiquement inchangée pendant une assez longue période. La détection extrêmement rapide de cette différence de conducti¬ vité permet de détecter l'apparition d'autres sources de pollu tion.

L'inconvénient de tels appareils dans certaines industries comme l'industrie agricole est évident puisque leur utilisatio p -ermettrait à des particules radioactives de contaminer de •s produits alimentaires ce qui entraînerait de graves dangers pour les consommateurs. En outre quels que soient les domaines d'utilisation de ces appareils il est indispensable de pouvoir les récupérer après un incendie ce qui n'est pas toujours poss ble de sorte que la matière radioactive risque de contaminer l système de distribution de l'eau d'alimentation par les eaux de ruissellement ayant été en contact avec les appareils non récupérés.

L'objet de l'invention est un détecteur de niveau d'ionisation caractériséen ce euel'ionisation du milieu que l'on surveille est provoquée par un arc électrique entre une première paire d'électrodes, la conductivité du milieu entre deux électrodes de mesure contrôlant au moins un circuit de réaction indicateu du taux de décroissance des ions, fonction des variations du nombre de particules du milieu ambiant et de leur mobilité.

On évite de la sorte l'utilisation de matières radioactives, les deux chambres distinctes destinées à comparer les conducti vitës de deux milieux momentanément distincts étant remplacées par une simple chambre.

Une autre caractéristique de l'invention est de compenser la disparition rapide des ions résultant de leur impact sur les particules du milieu pénétrant dans la chambre de mesure de la conductivité au moyen d'un circuit de réaction contrôlant le déclenchement d'un arc électrique de très courte durée.

L'avantage de cette méthode est non seulement la répétition des mesures par formation d'ions mais encore la comparaison des résultats entre deux réamorçages de l'arc en vue de discriminer

éventuellement les types d'ions formés en fonction de leur mobilité. On peut ainsi suivre l'évolution d'un certain phé¬ nomène par exemple phase d'émission de particules lourdes ou légères au cours d'un incendie. En outre la création disconti- nue d'arc provoquant l'ionisation a pour conséquence de réduir de façon considérable la consommation d'énergie nécessaire au fonctionnement de l'appareil.

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Une autre caractéristique du détecteur est l'inclusion d'un circuit de comparaison des résultats de deux mesures successi¬ ves de la conductivité. Ce circuit pouvant comporter de simple éléments analogiques et le dispositif de commande de l'arc pouva fournir des tensions de l'ordre de 6 à 12.000 V très courte durée de l'ordre de 100 à 500 nanosec, le courant étant de l'ordre de 1 microampère, on parvient ainsi à utiliser des pui sances extrêmement faibles de l'ordre de 16 picowatt pour assu rer l'ionisation de la chambre de mesure, la consommation tota le des composants des autres circuits étant limitée à 20 micro watt par exemple.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî¬ tront au cours de la description suivante faite en référence aux dessins et qui représentent à titre d'exemples non limitati un mode de réalisation de la présente invention et des varian- tes de la commande de signalisation des mesures.

La figure 1 est une représentation schématique de l'appareil et de ses circuits.

La figure 2 le diagramme représentant les tensions de contrôle du transistor commandant le déclenchement de l'arc électrique.

La figure 3 un exemple de succession des tensions de commande de l'arc et de la variation de la conductivité entre électro- des de mesure.

La figure 4 le schéma d'un circuit de signalisation de la détec tion d'une chute de conductivité,

La figure 5 une variante du dispositif de la figure 4,

La figure 6 le schéma des tensions du dispositif de commande de déclenchement de l'arc électrique,

La figure 7 une variante du dispositif de la figure 5, et

La figure 8 un exemple des tensions des commandes du dispositi de signalisation représenté à la figure 7.

Le détecteur schématisé figure 1 comprend essentiellement une chambre unique 4 dont l'ouverture est recouverte par une fine grille de protection 5 mise à la masse. La grille permet notam ment la suppression d'émissions radioêlectriques parasites. Le électrodes EH et E2 servant à la production d'arcs intermitten ainsi que les électrodes E ₃ et E, de mesure de la conductivité du milieu sont alimentés en tension par les enroulements 7 d'u transformateur dont l'enroulement primaire 8 est contrôlé par la porte 9 du transistor Z, . Cette porte est connectée par le circuit 10 au circuit de mesure de conductivité de l'espace compris entre les électrodes E-- et E,.

L'alimentation de l'enroulement primaire 8 s'effectue au moyen de terminaux 1 et 2 connectés aux bornes de tout dispositif d'alimentation fournissant respectivement une tension positive au terminal 1 par exemple de +6V et une tension négative au terminal 2 de -6V. La tension de référence au terminal 3 peut être de +6V. En absence de conduction de Z- le condensateur e, connecté à la masse et au terminal 1 par la résistance R ₁ s charge. Lorsque la tension de l'anode 11 croît et dépasse cell de la porte 9 le condensateur C- se décharge par Z.. à travers l'enroulement primaire 8 du transformateur. La décharge se pro duisant en un temps extrêmement court une différence important de potentiel se produit aux bornes de l'enroulement secondaire 7 connectées aux électrodes E et ~ provoquant ainsi un arc électrique entre ces électrodes. L'accroissement de l'ionisa¬ tion du milieu contenu dans la chambre 4 accroît la conductivi té entre les électrodes E., et E . entraînant l'accroissement de la tension de la porte 9. Le condensateur C, venant de se

décharger on voit que le dépassement de la tension de l'anode 11 par la tension de la porte 9 se produit en un temps très court, la décharge du condensateur entraînant la coupure immé diate par Z m de l'alimentation de l'enroulement 8.

On voit que dès que la chambre 4 est ionisée, le condensateur C ₂ se charge à une certaine valeur et que le moment où la ten sion de la porte 9 dépasse celle de l'anode est fonction de l conductivité de l'espace situé entre les électrodes E, et E, ainsi que des valeurs des résistances R- et R_ . Il en résulte que si au cours du temps, la conductivité varie entre E, et E en raison d'une disparition rapide des ions due à la venue da la chambre 4 de particules émises par exemple au cours d'un incendie, la fréquence d'amorçage de l'arc entre E.. et E~ cro On obtient ainsi un moyen commode de détecter la pollution du milieu environnant la chambre 4.

La figure 2 montre en V la courbe de décroissance de la ten¬ sion de la porte 9 entraînant la conduction brusque de Z,, lo que la tension d'anode représentée en V^ .. dépasse la valeur VT de la tension Vg de la porte 9. La tension V ^" ₁ de l ^a cathode 12, croît alors brusquement à l'instant t., puis décroît jusqu' l'instant t ₂ . Le. condensateur C _* se charge à nouveau et le cycle recommence.

On a représenté à la figure 3 une succession d'impulsions de commande de l'arc électrique provoquant l'ionisation de la chambre 4 ainsi que la courbe de conductivité 13 en fonction du temps au cours de la détection d'une certaine pollution que l'on détecte encore par la fréquence des impulsions V.. ₂ de commande de l'arc entre les électrodes E., et E-. Un signal d'alarme de tout type peut être déclenché par le dispositif 30 représenté figure 4. Celui-ci peut comporter par exemple un circuit de détection d'impulsion manquante de type connu co me cialisê par exemple sous la référence "Philips 555" et qu'il suffit de raccorder aux éléments représentés au schéma de la figure 1 en connectant l'entrée 25 du circuit de détection au terminal 3 du circuit de la figure 1. La sortie 24 du disposi¬ tif de détection 30 est connectée à tout dispositif d'alarme

désiré 31 de sorte que, lorsque les impulsions sont espacées comme sur la figure 3, avant accroissement de la conductivité le circuit 30 donne une réponse normale entre A et B. Par con¬ tre, entre les points B et C l'accroissement de la fréquence des impulsions V\. ₂ entraîne un signal de sortie en 24 du dispo sitif de détection 30. La connexion 32 au dispositif d'alarme 31 déclenche ainsi tout dispositif. Le signal de déclenchement en 24 ne disparaît qu'au retour de la fréquence primitive en C

Une variante du circuit de commande de la signalisation a été représentée figure 5. Dans cette variante, le point de jonctio 14 des résistances R ₂ et R^ est relié d'une part directement à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel 15, d'autre part à l'entrée positive de l'amplificateur 15 par l'intermé- diaire du circuit constitué de la diode D ₂ et de la ligne de retard composée de la résistance R^ et du condensateur C,. On a représenté à la figure 6 la courbe 16 de décroissance de la conductivité dans le milieu normal que le détecteur ionique su veille et en 17 la courbe de la chute de tension à l'entrée du circuit R,, C, en fonction du temps ce circuit étant préalable ment réglé pour qu'à tout instant la valeur de la tension re¬ présentée par la courbe 17 soit inférieure à celle représentée par la courbe 16. La tension représentée par la courbe 17 sert de seuil de référence et permet que dès que des particules pén trent dans la chambre 4 et entraînent la diminution du nombre des ions dans l'espace E_, E . de commander l'amplificateur opé rationnel 15, la courbe de la tension V _Q du point de jonction 14 décroissant plus vite que celle du circuit R.-C,. La tensio de sortie V de l'amplificateur 15 peut être utilisée pour com mander tout circuit d'alarme, tel que 31 par exemple.

Ce circuit de commande de signalisation très simple a l'avanta ge d'être très sensible et convient particulièrement à la sur¬ veillance de milieux où l'humidité et la température sont rela tivement constantes.

Lorsque le milieu à surveiller est susceptible de présenter de variations d'humidité et de température affectant la mobilité des ions ainsi que la rapidité de leur disparition, le disposi

de commande de signalisation peut être remplacé par le dispo¬ sitif représenté figure 7 permettant de comparer la tension V prise au point de jonction 1 après une période prédéterminée T ₁ suivant la commande de l'arc entraînant l'ionisation, avec la valeur précédente de cette tension V- ~ préalablement enreg trée.

A cet effet, la tension .Q, représentative de la conduction entre les électrodes E, et E,, est injectée dans l'amplificat opérationnel 18 servant de transformateur d'impédance, de sor que la même source de tension V- _Q est appliquée à la borne 27 d'un transistor 26 du type MOS dont le drain est connecté en à l'entrée négative de l'amplificateur 20 et à la résistance

La porte 29 commandant la conduction du transistor MOS 26 ser vant d'interrupteur est reliée par 32 du circuit de temporisa tion 23. Ce circuit entraîne un retard de transmission T ₂ fig re 8 du signal transmis par le circuit différentiel C-,, R_.Ce signal provient de l'amplificateur 19 par l'intermédiaire du circuit C ₆ , Rg et du circuit de temporisation 22 qui introdui le retard T., représenté figure 8.

Dès que la tension V _* « est supérieure à une valeur de référenc appliquée à l'entrée 21 de l'amplificateur 19, celui-ci trans¬ met une impulsion négative au circuit 22 par le circuit diffé¬ rentiel CgRg. Cette impulsion est retardée à son tour du temps τ ₂ .

II en résulte que lorsque la tension V- _Q est appliquée par l'i terrupteur MOS 26 à la borne 28 et au circuit R _s , C ₅ que si la tension du condensateur C.., représentant l'ancienne valeur de V. _|Q , cas des valeurs B et C figure 8, est inférieure à la nou¬ velle valeur de la sortie 33 de l'amplificateur 20 reste la valeur 0.

Par contre, lorsque l'ancienne valeur de V.. _Q représentée par celle de C ₅ est supérieure à la nouvelle, cas des valeurs B et A, figure 8, la nouvelle valeur est enregistrée par C r et la

sortie 33 de l'amplificateur 20 fournit un signal transmis à tout dispositif d'alarme tel que 31.

Il est ainsi possible d'analyser avec précision aussi bien les variations globales de diminution de la conductivité du milieu que les variations entraînées par les mobilités différentes de ions.