MULTIFREQUENTIEL, NOTAMMENT POUR UNE MESURE PAR

COURANTS DE FOUCAULT

DESCRIPTION

Domaine technique

La présente invention concerne un dispositif de démodulation simultanée d'un signal multifréquentiel, notamment pour une mesure par courants de Foucault.

Etat de la technique antérieure

Le synoptique d'un appareil de mesure par courants de Foucault, illustré sur la figure 1, comprend un oscillateur-équilibreur 10, un injecteur 11 et un démodulateur 12 délivrant une sortie numérique SN.

L'oscillateur a pour fonction de produire un signal multifréquence sur la base d'une somme de 1 à N sinusoïdes pures. L'équilibreur a pour fonction de diminuer l'influence des porteuses pour amplifier relativement le signal modulant (signal courants de Foucault) . L'injecteur 11 a pour fonction d'alimenter un capteur 13 dans laquelle s'effectue la _, modulation par courants de Foucault. Le démodulateur 12 a pour fonction d'extraire le signal modulant (modulation par courants de Foucault) des porteuses utilisées.

Dans un tel appareil, les données techniques sont généralement les suivantes :

- les porteuses sinusoïdales ont une fréquence comprise entre 1 kHz et 4 MHz ;

- un appareil de mesure utilise couramment entre une et quatre porteuses simultanément ;

- la bande passante des signaux courants de Foucault ne dépasse pas 1 kHz ; - la modulation par courants de Foucault est une modulation complexe : amplitude et phase ;

- le démodulateur a pour mission d'extraire ces deux informations pour chacune des porteuses. Il extrait sous forme cartésienne le signal modulé dans le capteur ayant l'équation suivante : X cos(w() + Y sïn(wt) . Le démodulateur extrait X et Y .

Les appareils actuels utilisent, entre autres, deux méthodes de démodulation :

La démodulation sinusoïdale synchrone

Le synoptique utilisé est représenté sur la figure 2.

Le signal en provenance de l 'injecteur 11 est distribué dans deux canaux identiques : dans l'un il est multiplié par une sinusoïde pure SI à la fréquence de l'une des porteuses utilisées ; dans l'autre, par un signal sinusoïdal S2 à la même fréquence, mais en quadrature de phase avec le premier. Le résultat de ces multiplications a pour effet de transposer le signal de l'injecteur en bande de base. Un filtrage passe-bas (filtres 20, 21) à la fréquence maximale des courants de Foucault (par exemple fc = 500 Hz) permet d'extraire les couples X,Y .

Cette méthode de démodulation demande de reproduire le schéma de la figure 2 en autant d'exemplaires qu'il y a de fréquences utilisées

simultanément : f\,f2, fn , comme représenté sur la figure 3.

La démodulation par échantillonnage en quadrature

Cette méthode utilise le synoptique illustré sur la figure 4.

Le signal en provenance de l'injecteur 11 est distribué sur deux canaux identiques. Sur l'un, il est connecté au filtre 20 pendant un bref instant de la période de la sinusoïde de la porteuse que l'on cherche à démoduler. Le reste du temps, la tension ainsi échantillonnée est maintenue à l'entrée du filtre. Sur l'autre canal, l'échantillonnage s'effectue à la même fréquence, mais avec 90° de décalage de phase (en quadrature) .

De la même manière que précédemment, cette méthode de démodulation demande de reproduire le synoptique illustré sur la figure 4 en autant d'exemplaires qu'il y a de fréquences utilisées simultanément. Par ailleurs, elle ne rejette pas efficacement d'éventuelles harmoniques du signal porteur.

Exposé de l'invention

L'invention concerne un dispositif de démodulation simultanée d'un signal multifréquentiel, qui comprend un processeur dans lequel la démodulation est faite par calcul. Avantageusement ce dispositif comprend un injecteur dont le signal de sortie est multiplié par un signal complexe qui peut avoir la forme suivante :

S3=α, sin{2w(./i + ε _l )t + φ _i } + a ₂ sm{2π(f ₂ + ε ₂ )t + _φ2 }

e, étant un écart faible de fréquence et φ, une phase, les fréquences des N sinusoïdes étant les fréquences des porteuses décalées en fréquence, de manière à transposer le signal de l'injection sur les fréquences intermédiaires.

Avantageusement le dispositif comprend un injecteur suivi d'un multiplieur, et d'un filtre passe- bas. ^C e filtre ayant une fonction d'anti-repliement, est suivi d'un convertisseur en numérique.

Avantageusement ce dispositif peut être utilisé pour une mesure par courants de Foucault.

Brève description des dessins

- La figure 1 illustre un appareil de mesure par courants de Foucault de l'art connu _;

- les figures 2 et 3 illustrent des dispositifs de démodulation sinusoïdale synchrone de 1 'art connu ;

- la figure 4 illustre un dispositif de démodulation par échantillonnage en quadrature de l'art connu ; la figure 5 représente un dispositif _d e démodulation permettant de mettre en -évi _d ence le procédé de l'invention.

Exposé détaillé de modes de réalisat-ion

L'invention concerne un procédé de démodulation d'un signal multifréquentiel, qui est la somme de plusieurs ondes porteuses modulées en amplitude et en phase. Comme illustré sur la figure 5,

le signal en provenance de l'injecteur est multiplié par un signal complexe formé de plusieurs signaux élémentaires, par exemple :

S3 = a _x sin{2^(/, + ε _i )t + φ _l } + a ₂ sin{2π(f ₂ + ε ₂ )t + φ ₂ }

+ ^fl π sin {2π(/ _n + £„) ^/ + ,?,,}.

Si N porteuses sont utilisées simultanément, le signal utilisé pour la multiplication est la somme de N sinusoïdes. Les fréquences des N sinusoïdes sont les N fréquences des porteuses, décalées en fréquence, par exemple de quelques kHz. Par exemple, si l'on utilise simultanément les porteuses 100, 240 et 500 kHz, le signal est multiplié par 101, 242.5 et 505 kHz (ces valeurs données à titre d'exemple ne sont pas exclusives) . Ce produit a pour effet de transposer le signal de l'injection 11 sur les fréquences dites intermédiaires. Ces fréquences intermédiaires sont les différences respectives entre la fréquence du signal porteur et la fréquence de l'opérande. Dans l'exemple ci-dessus ces fréquences intermédiaires valent 1, 2,5 et 5 kHz.

Le filtre passe-bas 25 (fc≈lOkHz) qui suit a la fonction d'anti-repliement avant la conversion du signal en numérique (convertisseur 26) sur 16 bits à environ 20 kHz (toutes valeurs non exclusives) .

Le processeur 27 (Digital Signal Processor) a pour mission de réaliser la démodulation proprement dite, c'est-à-dire de transposer le signal en bande de base. Toute méthode de démodulation numérique peut être utilisée.

L'originalité de cette méthode réside dans le fait que le dispositif de la figure 5 est un démodulateur de N fréquences simultanées. Il n'est pas besoin de dupliquer ce schéma pour démoduler plus de

porteuses. Par ailleurs, ce démodulateur peut être aussi insensible aux harmoniques que celui illustré sur la figure 3. La qualité de la démodulation dépend de l'algorithme utilisé dans le processeur 27.