CA1059610A - Dispositif recepteur de grande longueur et de structure continue - Google Patents
Dispositif recepteur de grande longueur et de structure continueInfo
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Abstract
Dispositif récepteur de structure continue pour la prospection sismique. Ce dispositif comprend au moins un ensemble sensible comportant deux électrodes réalisées en un matériau conducteur, disposées de part et d'autre d'un élément déformable possédant une polarisation électrique permanente. Chaque ensemble sensible comporte un élément compressible et électriquement isolant disposé entre l'élément déformable et au moins une des électrodes. Le dispositif peut être utilisé pour des mesures de variations de pression dues à des vibrations sismiques tant en mer que sur terre.
Description
lOS9610 Llinvention a poux objet un dispositif récepteur de grande longueur et de structure continue.
L'art antérieur, dans le domaine des capteurs de grande longueur et de structure continue, peut être représente par le brevet U.S. No. 2,649,57g qui decrit un detecteur d'ondes sismiques du type capacitif utilisable pour la prospection sismique terrestre. Il comporte une enveloppe allongee, close et aplatie, pourvue de deux surfaces opposees solidaires inte-rieurement de deux électrodes souples maintenues ecartees l'une de l'autre par de l'air insuffle dans l'enveloppe. Les mouvements sismiques, communiques à la surface du sol sur lequel le detec- `~
teur repose, modifient l'écartement des deux electrodes et, par conséquent, engendrent une tension electrique entre elles. Les deux électrodes peuvent être polarisees en les connectant aux bornes d'un gen~rateur de tension.
Le dispositif recepteur selon l'invention peut être utilisé pour des mesures de variations de pression dues à des vibrations sismiques en mer. ;
Il comporte au moins un ensemble sensible comportant deux alectrodes realisaes en un materiau conducteur dispos~es de part et d'autre d'un ~lement d~formable poss~dant une polarisation filectrique permanente. Ce dispositif est caract~ris~ en ce que chaque ensemble sensible comporte un ~l~ment compressible dont le volume varie en repon9e a de5 variations de pression et electri-quement isolant dispose entre l'~l~ment d~formable et au moins une des ~lectrodes.
- Les avantages de l~invention ainsi que d'autres `
caract~ristiques du dispositif appara~tront à la lecture de la descrlption ~ui suit de modes de realisation du dispositif et en se referant aux figures annexees sur lesquelles~
la figure 1 represente sch~matiquement un premier mode de raalisation du dispositif sous forme plate, 1()5~610 la figure 2 représ,ente schemra~ti~uement un second mode de realisation du dispositif sous forme plate~
i c~lr(~ ~3 rt.~r)rt~t.~ t~ t? vl~ co~Jpt~ c~pteur de la figure 2, la figure 4 represente une vue en coupe d'un troi- -sième mode de realisation du dispositif sous forme d'empilements de même polarite, la figure 5 represente une vue,en coupe d'un quatrieme mode de realisation du dispositif sous forme d'empilement d'ele-0 ments de polarite inverse, la figure 6 represente schematiquement une variante du dispositif comporta~ , deux éléments sensibles associés à leurs armatures, de même polarité, fixées de part et d'autre d'une bande isolante et connectées en série, - la figure 7 représente une variante du dispositi~ selon laquelle les éléments sensibles ont la même disposition qu'à
la figure 6, les armatures étant connectées en parallèle, - la figure 8 représente une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation du dispositif, les différents éléments ayant une forme cylindrique, - la figure 9 représente une vue en coupe d'un sixième mode de réalisation du dispositif, l'une des armatures et les deux éléments étant e~roulés sur une armature cylindrique, - la figure 10 représente schématiquement un septième mode de réalisation du dispositif comportant des ensembles du type représenté aux figures 1 ou 2, enroulés en spirale de sens :
opposés, voir 2ième planche de dessins, - la figure 11 représente schématiquement une variante de l'ensemble illustré aux figures 1 ou 2, sp~cialement adaptée à une utili~ation terrestre, 2q - la figure 12 représente schématiquement une variante de l'ensemble illustré aux figures 1 ou 2 avec une largeur .;
variable, voir 3ième planche - la ~igure 13 représente sch~matiquement un capteur du type repr~9enté à la figure 9 avec le9 deux éléments et l'une des armatures enroul~s par spires ~ pas variable.
Le capteur illu9tré à la figure 1 co~porte un ensemble 1 de trois ~l~ments plats allongés dont la longueur est très ..
9up~rieure à leur largeur. Il comporte une première armature : .
con9titu~e pa~r un ruban ou tresse métallique 2 de laquelle est solidaire un élément 3 réalisé en un matériau isolant électri~
quement~ La structure de cet élément (ou le matériau qui le con9titue) est choisie de telle sorte qu'il soit compressible,
L'art antérieur, dans le domaine des capteurs de grande longueur et de structure continue, peut être représente par le brevet U.S. No. 2,649,57g qui decrit un detecteur d'ondes sismiques du type capacitif utilisable pour la prospection sismique terrestre. Il comporte une enveloppe allongee, close et aplatie, pourvue de deux surfaces opposees solidaires inte-rieurement de deux électrodes souples maintenues ecartees l'une de l'autre par de l'air insuffle dans l'enveloppe. Les mouvements sismiques, communiques à la surface du sol sur lequel le detec- `~
teur repose, modifient l'écartement des deux electrodes et, par conséquent, engendrent une tension electrique entre elles. Les deux électrodes peuvent être polarisees en les connectant aux bornes d'un gen~rateur de tension.
Le dispositif recepteur selon l'invention peut être utilisé pour des mesures de variations de pression dues à des vibrations sismiques en mer. ;
Il comporte au moins un ensemble sensible comportant deux alectrodes realisaes en un materiau conducteur dispos~es de part et d'autre d'un ~lement d~formable poss~dant une polarisation filectrique permanente. Ce dispositif est caract~ris~ en ce que chaque ensemble sensible comporte un ~l~ment compressible dont le volume varie en repon9e a de5 variations de pression et electri-quement isolant dispose entre l'~l~ment d~formable et au moins une des ~lectrodes.
- Les avantages de l~invention ainsi que d'autres `
caract~ristiques du dispositif appara~tront à la lecture de la descrlption ~ui suit de modes de realisation du dispositif et en se referant aux figures annexees sur lesquelles~
la figure 1 represente sch~matiquement un premier mode de raalisation du dispositif sous forme plate, 1()5~610 la figure 2 représ,ente schemra~ti~uement un second mode de realisation du dispositif sous forme plate~
i c~lr(~ ~3 rt.~r)rt~t.~ t~ t? vl~ co~Jpt~ c~pteur de la figure 2, la figure 4 represente une vue en coupe d'un troi- -sième mode de realisation du dispositif sous forme d'empilements de même polarite, la figure 5 represente une vue,en coupe d'un quatrieme mode de realisation du dispositif sous forme d'empilement d'ele-0 ments de polarite inverse, la figure 6 represente schematiquement une variante du dispositif comporta~ , deux éléments sensibles associés à leurs armatures, de même polarité, fixées de part et d'autre d'une bande isolante et connectées en série, - la figure 7 représente une variante du dispositi~ selon laquelle les éléments sensibles ont la même disposition qu'à
la figure 6, les armatures étant connectées en parallèle, - la figure 8 représente une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation du dispositif, les différents éléments ayant une forme cylindrique, - la figure 9 représente une vue en coupe d'un sixième mode de réalisation du dispositif, l'une des armatures et les deux éléments étant e~roulés sur une armature cylindrique, - la figure 10 représente schématiquement un septième mode de réalisation du dispositif comportant des ensembles du type représenté aux figures 1 ou 2, enroulés en spirale de sens :
opposés, voir 2ième planche de dessins, - la figure 11 représente schématiquement une variante de l'ensemble illustré aux figures 1 ou 2, sp~cialement adaptée à une utili~ation terrestre, 2q - la figure 12 représente schématiquement une variante de l'ensemble illustré aux figures 1 ou 2 avec une largeur .;
variable, voir 3ième planche - la ~igure 13 représente sch~matiquement un capteur du type repr~9enté à la figure 9 avec le9 deux éléments et l'une des armatures enroul~s par spires ~ pas variable.
Le capteur illu9tré à la figure 1 co~porte un ensemble 1 de trois ~l~ments plats allongés dont la longueur est très ..
9up~rieure à leur largeur. Il comporte une première armature : .
con9titu~e pa~r un ruban ou tresse métallique 2 de laquelle est solidaire un élément 3 réalisé en un matériau isolant électri~
quement~ La structure de cet élément (ou le matériau qui le con9titue) est choisie de telle sorte qu'il soit compressible,
2 A~
10~9610 c'est-~-dire que son volume varie lorsqu'il est soumis à des contraintes. A titre d'exemple, non limitatif, on peut choisir un él~ment isolant en forme de grille, par exemple un ruban perforé ou réalisé par tissage.
L'él~ment isolant est recouvert par un élément déformable 4 possédant une polarisation électrique permanente.
On pourra choisir, par exemple, un élément réalisé en un matériau du type connu sous le nom de "électret". Ce matériau est obtenu, par exemple, en polarisant des rubans d'épaisseur comprise entre huit et vingt-cinq microns et réalisés en matière plastique du type polypropylane, P.T.F.E.*, polyéthy-lène téréphtalate, etc... Cette polarisation est effectuée par bombardement électronique par application d'un champ électrique, le matériau étant chau~fé au voisinage du point de ramollissement, par effet Corona, par irradiation ultra-violette, etc Le ruban "electret" est lui-même recouvert par une couche m~tallisée 5 constituant une seconde armature.
Lorsque des contrainte9 mécani~ues sont exercées ~ur l'empilement de9 troi~ élément9 1, 2 et 3, le ruban "~lectret" 9e déplace par rapport aux armatures et le champ ~lectrique interne qui le polari9e induit 9ur celles-ci des charge~ électrique9. On ob8erve alor9 des variation9 de la ten~ion électrique entre le9 deux armature9.
¦ Des conducteurs électri~ues, non repr~sent~s, connec-¦ tent le~ armature9 aux appareil9 d'enregi9trement des variations ¦ d0 ten~ion détectée9 par l'intermédiaire d'un transformateur ou d'un pré-amplificateur adaptateur, également non repré9enté9. `~
Dan~ le mode de réalisation représent~ aux figures 2 et 3, l'en9emble 1 comporte un empilement constitu~ d'un ruban "électret" 4 dont chacune des faces est sépar~e de deux bandes : _ * polytétrafluoroéthylène ' ` ~ 3 ~
.. ..
~0596~0 métalliques plates 2,6, jouant le rôle d'armature, par deux bandes 3a et 3b analogues à la bande 3 représentée à la figure 1. L'empilement peut être recouvert d'une gaine isolante 17 en matière souple.
Suivant le troisième mode de réalisation illustré
à la figure 4, on peut avantageusement empiler trois ensembles lA, lB, lC, identiques à l'ensemble 1 illustré à la figure 3, et plus généralement un nornbre quelconque de ces ensembles, et les connecter en série. La sensibilité du dispositif se trouve accrue tandis que sa capacité est diminuée.
D'autres modes de réalisation du capteur sont destinés à pallier les inconvénients dus à la flexion. Lorsqu'un capteur souple est fléchi, certaines zones subissent des extensions et d'autres des compressions. Des charges électriques sont engendrées dans ces zones et perturbent l'information sismique.
Suivant le mode de réalisation illustré à la figure `
5, deux ensembles capteurs du type représenté aux figures 2 ou 3 ont été associés et disposés de part et d'autre d'une bande 18 en matière isolante souple. Dans le cas où les ensenibles capteur9 9itué9 de part et d'autre de la bande isolante 18 ne lui sont pas liés rigidement, ils subissent sensiblement la même lexion et délivrent des charges de même signe si leur polarité est orientée dans le même sen~. Pour annuler ces charges parasites, il convient donc d'inverser cette polarit~, ainsi ~ue l'illustre la figure 5.
Deux capteur9 rendus solidaires l'un de l'autre 9ubissent, lorsqu'ils sont soumis à une ~lexion, l'un une compre89ion, l'autre une extension, et délivrent des charges ~' ~lectriques parasites de ~igne inverse. La polarité des deux capteur9 doit donc, dan9 ce ca9, avoir la même orientation ~ -pour ~ue les charges parasites s'annulent. Ce cas est illustré
par la figure 6 où les armatures sont connectées en série et '~ '. ' l~)S9610 la figure 7 o~ les armatures sont connectées en parallèle.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 8, l'ensemble des capteurs a une forme cylindrique. A titre d'exemple, il comporte le même type d'empilement d'élément~
que celui décrit à la figure 1 ou 2. Du centre à la périphérie, il comporte successivement un noyau central 14 réalisé en matière plastique isolante souple recouvert extérieurement par une armature souple 7 qui peut être constituée par une métalli-sation de la surface extérieure du noyau central 6, puis par une première grille isolante 8, un élément sensible "électret"
9, une seconde grille isolante 10, une seconde armature conductrice 11 et une gaine extérieure isolante et souple 12.
Dans le mode de réalisation de la figure 9, l'ensemble constitué par l'empilement de la grille isolante 2, du ruban "électret" 3 et de sa couche métallisée 4(cf. figure 1) est enroulé, suivant une spirale de pas constant, sur un noyau central 13 de forme cylindrique en matériau conducteur.
Le capteur illustré à la figure 10 comporte principale-ment un noyau cylindrique isolant 14 autour duquel est enroulé
un ensemble capteur lS du type illustre par les flgures 1 ou 2.
~ek en5emble est entour~ d'un ~lément i901ant, par exemple une bande 16 de mati~re 90uple i901ante 9uperpos~e par enroule-men~ ~ l'en9emble capteur 15. Un second ensemble capteur 22, identi~ue au premier en9emble 15, e9t enroul~ en spirale de 9en9 in~erse de celle du premier, par-de99u9 la bande isolante lS. Les armatures des deux ensembles capteurs 15 et 22 sont connectée9 en parallele par l'interm~diaire de bagues l9a, l9b, 20a, 20b et connect~e9 à un circuit de me9ure non représenté.
~ ~a 5tructure adoptée dan9 ce mode de réali9ation du 30 capteur a pour avantage de réaliser une double compensation de9 effets du5 à la flexion: d'une part selon le principe illu~tré à la fi~ure 5, par opposition de la polarité des ' 10596~0 armatures et, d'autre part, du fait que pour une longueur donnée du dispositif, en mouvement de flexion, un même nombre de fractions de spires travaille en traction et en compression.
Le nombre d'enroulements n'est, bien entendu, pas lim4tatif.
Plus généralement, un ou plusieurs ensembles capteurs pourront etre enroulés autour du noyau 14 et connectés de la fa~on illustrée aux figures 4 et 5.
Les modes de réalisation du capteur précédemment décrits sont particuli~rement adaptés à des mesures dans l'eau.
Le capteur de structure continue selon l'invention peut cependant être adapté à une utilisation terrestre, ainsi -que l'illustre la figure 11.
Dans ce cas, on utilise un ensemble capteur de forme plate, du type illustré aux figures 1, 2, 4 ou 5, et on dispose ;
sur une de ses faces des petites masses 21, en plomb par exemple, destinées à constituer une force de réaction qui permet de transformer les variations de vitesse du sol transmises au capteur en variations de force, donc en variation9 de pression, appliquées au capteur. De plus, ces masses facilitent le contact du capteur avec le sol. Ces petites masses peuvent être, par exemple, disposée~ 90U9 la gaine souple 17 qui le~
maintient.
On peut également concevoir le capteur de fa~on à
pondérer 9a 8ensibilité en 9e9 différente9 ~one9 en fonction de la distance de CQ9 zone9 au centxe du di9positif, afin d'améliorer 9a directivité. Par exemple, dan9 le cas d'un en8emble capteur en forme de bande, on fera varier la largeur de cette bande qui 9era par exemple plus large vers le centre du capteur qU'à ~es extrémités (figure 12). ;-Danq le cas d'un capteur de forme cylindrique, on `~
pourra faire varier le pa9 d'enroulement de l'en9emb1e capteur.
¦ ~e pa9 d'enroulement sera plus grand aux extrémit~s de l'en9emb1e ':
~ ~ :
capteur que vers le centre de celui-ci où l'on obtiendra une plus forte concentration de spires (figure 14).
D'autres modes de réalisation pourron~. être effectués sans sortir du cadre de l'invention.
'' :
~ . .
~ ' ,: ..", ,.., . .-..
~oss610 DI W LGATION SUPP~EMENT~IRE
(...) la figure 14 représente un huiti~me mode de réalisation du dispositif selon l'invention;
- la figure 15 représente une premi~re variante du neuvième mode de r~ali- -~
sation;
- la figure 16 représente une seconde variante du neuvième mode de r~alisa-tion;
- la Pigure 17 représente un dixi~me mode de réalisation du dispositif -selon l'invention Dans le mode de réalisation de la figure 14, l'ensemble de la première élec-10 trode et de l'élément compressible est remplacé par un élément plat 21 en mate- `-~
riau conducteur dont les surfaces comportent des inégalités de relief réguli~-rement espacées constituées par des cuvette~ de forme parallélépipédiques, pyra-mldale, cyllntrique ou en forme de calotte sphérique, etc... Ces inégalités de --rellef peuvent atre réalisées :
- - par apport tlun materlau sur un ruban plat. On peut par exemple déposer un metal par électrolyse ou deposer un vernls par serigraphie;
- par gravure mecanique ou chimique des surfaces d'un ruban m~tallique plat;
- ot par moletage ou matriçage.
:
L~lement 21 constitue une electrode ou armature. La seconde électrode est un film metallise 5 en contact avec l'électret . Pendant les operations de fabrication, le ruban ~lectret est dlspose sur l'element 21 et l'air contenu dans leo cuvettes est emprlsonne. Le volume delimite par l'elément 21 et la ourface en regard du ruban électret est variable sous l'effet des contraintes exercees sur l~autre armature. De ce fait l'élement 21 ~our le ~ême rôle que ~ le ruban perfore forme d~eléments entrelaces~ utilisé dans les autres modes de ;~
,~
` ;~ ` 8 ~OS9610 réalisation précédemment décrits, , Avec les modes de ~éalisation précédents, lorsque des contraintes sont appliquées à l'ensemble se~ible, la seconde électrode et le film électret ~e déforment et font varier la di~tance entre les électrodes. Le champ élec-trique engendré en permanence par le film électret induit alors une différence de potentiel entre les électrodes, Le film ~lectret remplit dans cet agencement une double fonction : celle t'engendrer un champ électrique et celle de transmettre des déformations méca-niques, Il s'av~re q~e certains matériaux utilisés dans la fabrication du film électret (PTFE par exemple) ont des caractéristiques mécaniques insuffisantes pour transmettre fidèlement les contraintes mécaniques auxquelles ils sont soumis, Suivant certains modes de réalisation, le film métallique constituant la seconde électrode est réalisé sous la forme d'un dépôt appliqu~ sous vide sur la surface du film électret, Il s'avère également qu'une métallisation de la surface te certains films tiélectriques dégrate les caractéristiques electriques du mat~riau par diffu-~ion t'ions métalliques lors de la metallisation sous vite par exemple, L'uti-ligatlon te fllm9 électret8non m~tallls~s e9t alors preferable, Le8 tes d3 réallsatlon tecrlt8 cl-apr~9 permettent, dans ces cas defavo-rables, d'evlter les inconvenlents ci-tessus mentlonnés, Lo mote de r~allsatlon de la flgure 15 comporte un ruban metalllque 2 plat rolativement ~pais, suf~lsamment souple pour pouvolr être enroule mais pouvant ~tre consldere co~me localement rlglde, Ce ruban constltue la premlère electro-de ou armature, Sur ce ruban est posé, coll~ ou soude un fllm électret relati-voment mlnce 4 lequel est recouvert par un elément 3 lsolant electrlquement et compres81ble constitué par un ruban reallsé en un matériau rlgide et reguli~re-mont perforé, Une seconde electrode ou armature repose sur l'élément isolant, ~a 8econde ~lectrode est constituee par une membrane metallique 6 dont l'épais-~eur est de l~ordre de quelques mlcrons, Le métal tans lequel est réalisé la membrane est choisi en fonction te la sensibllité tésirée, * polytétrafluoroethylène ~' ` ' - .
~.o596~0 La seconde electrode peut ~galement être constituée par un film en matériau plastique mlnce métallisé sur une de ses faces. Les propriétés m~caniques de la - mati~re plastique dans laquelle est réalisée le film lui permettent de ~ouer le rôle de membrane transmettant fidèlement les contraintes exercées. On choisit par exemple du polypropylène,un polycarbonate, du polyéthylène térephtalate, etc... L'épaisseur du film est choisie de préférence entre huit et vingt-cinq microns. La surface m~tallisée est disposée en regard du film électret.
Une première variante du mode de réalisation de la figure 15 consiste à
remplacer le ruban perforé 3 par un ruban formé d'éléments entrelacés (fig. 16), réalisé en matière plastique ou un ruban tissé.
Ls seconde variante du mode de réalisation de la figure 1 consiste (fig. 17) a remplacer le ruban perforé 3 par un ruban réalisé en matière plastique compres-sible tmatériaux cellulaires par exemple).
Dans les teux variantes ci-dessus la seconde électrode ou armature peut egalement être constltuée soit par une membrane m~tallique, soit par un film plastique mince métallise sur une de ses faceo.
Dans les modes de réalisation des figures 15 à 17, le film électret n'est plus utilise comme agent de transmission mecanique mais seulement pour engen-drer un champ electrique, Le6 teformations résultant des contraintes ne sont `
transmises que par l'element compressible et l'armature ou electrode extérieure.
En outre, la seconte armature, realisee eventuellement par metallisation esten contact avec l~lement compressible et non avec l'electret.
Le8 mode8 de reali~atlon cedrits ci-des9us 9e prêtent aux mêmes combinaisons que ceux illu8tres aux fi~ures 3 à 7 : connexion en 8êrie de deux ensembles sen-~lble8 par contact direct entre leur9 electrotes 6paisses, connexion en serie ` :
ou en parallele de plusieurs ensemble8 sensibles~ empiles avec interposition de bande8 i901antes souple9, pour compenser les signaux parasites dus aux flexions;
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10~9610 c'est-~-dire que son volume varie lorsqu'il est soumis à des contraintes. A titre d'exemple, non limitatif, on peut choisir un él~ment isolant en forme de grille, par exemple un ruban perforé ou réalisé par tissage.
L'él~ment isolant est recouvert par un élément déformable 4 possédant une polarisation électrique permanente.
On pourra choisir, par exemple, un élément réalisé en un matériau du type connu sous le nom de "électret". Ce matériau est obtenu, par exemple, en polarisant des rubans d'épaisseur comprise entre huit et vingt-cinq microns et réalisés en matière plastique du type polypropylane, P.T.F.E.*, polyéthy-lène téréphtalate, etc... Cette polarisation est effectuée par bombardement électronique par application d'un champ électrique, le matériau étant chau~fé au voisinage du point de ramollissement, par effet Corona, par irradiation ultra-violette, etc Le ruban "electret" est lui-même recouvert par une couche m~tallisée 5 constituant une seconde armature.
Lorsque des contrainte9 mécani~ues sont exercées ~ur l'empilement de9 troi~ élément9 1, 2 et 3, le ruban "~lectret" 9e déplace par rapport aux armatures et le champ ~lectrique interne qui le polari9e induit 9ur celles-ci des charge~ électrique9. On ob8erve alor9 des variation9 de la ten~ion électrique entre le9 deux armature9.
¦ Des conducteurs électri~ues, non repr~sent~s, connec-¦ tent le~ armature9 aux appareil9 d'enregi9trement des variations ¦ d0 ten~ion détectée9 par l'intermédiaire d'un transformateur ou d'un pré-amplificateur adaptateur, également non repré9enté9. `~
Dan~ le mode de réalisation représent~ aux figures 2 et 3, l'en9emble 1 comporte un empilement constitu~ d'un ruban "électret" 4 dont chacune des faces est sépar~e de deux bandes : _ * polytétrafluoroéthylène ' ` ~ 3 ~
.. ..
~0596~0 métalliques plates 2,6, jouant le rôle d'armature, par deux bandes 3a et 3b analogues à la bande 3 représentée à la figure 1. L'empilement peut être recouvert d'une gaine isolante 17 en matière souple.
Suivant le troisième mode de réalisation illustré
à la figure 4, on peut avantageusement empiler trois ensembles lA, lB, lC, identiques à l'ensemble 1 illustré à la figure 3, et plus généralement un nornbre quelconque de ces ensembles, et les connecter en série. La sensibilité du dispositif se trouve accrue tandis que sa capacité est diminuée.
D'autres modes de réalisation du capteur sont destinés à pallier les inconvénients dus à la flexion. Lorsqu'un capteur souple est fléchi, certaines zones subissent des extensions et d'autres des compressions. Des charges électriques sont engendrées dans ces zones et perturbent l'information sismique.
Suivant le mode de réalisation illustré à la figure `
5, deux ensembles capteurs du type représenté aux figures 2 ou 3 ont été associés et disposés de part et d'autre d'une bande 18 en matière isolante souple. Dans le cas où les ensenibles capteur9 9itué9 de part et d'autre de la bande isolante 18 ne lui sont pas liés rigidement, ils subissent sensiblement la même lexion et délivrent des charges de même signe si leur polarité est orientée dans le même sen~. Pour annuler ces charges parasites, il convient donc d'inverser cette polarit~, ainsi ~ue l'illustre la figure 5.
Deux capteur9 rendus solidaires l'un de l'autre 9ubissent, lorsqu'ils sont soumis à une ~lexion, l'un une compre89ion, l'autre une extension, et délivrent des charges ~' ~lectriques parasites de ~igne inverse. La polarité des deux capteur9 doit donc, dan9 ce ca9, avoir la même orientation ~ -pour ~ue les charges parasites s'annulent. Ce cas est illustré
par la figure 6 où les armatures sont connectées en série et '~ '. ' l~)S9610 la figure 7 o~ les armatures sont connectées en parallèle.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 8, l'ensemble des capteurs a une forme cylindrique. A titre d'exemple, il comporte le même type d'empilement d'élément~
que celui décrit à la figure 1 ou 2. Du centre à la périphérie, il comporte successivement un noyau central 14 réalisé en matière plastique isolante souple recouvert extérieurement par une armature souple 7 qui peut être constituée par une métalli-sation de la surface extérieure du noyau central 6, puis par une première grille isolante 8, un élément sensible "électret"
9, une seconde grille isolante 10, une seconde armature conductrice 11 et une gaine extérieure isolante et souple 12.
Dans le mode de réalisation de la figure 9, l'ensemble constitué par l'empilement de la grille isolante 2, du ruban "électret" 3 et de sa couche métallisée 4(cf. figure 1) est enroulé, suivant une spirale de pas constant, sur un noyau central 13 de forme cylindrique en matériau conducteur.
Le capteur illustré à la figure 10 comporte principale-ment un noyau cylindrique isolant 14 autour duquel est enroulé
un ensemble capteur lS du type illustre par les flgures 1 ou 2.
~ek en5emble est entour~ d'un ~lément i901ant, par exemple une bande 16 de mati~re 90uple i901ante 9uperpos~e par enroule-men~ ~ l'en9emble capteur 15. Un second ensemble capteur 22, identi~ue au premier en9emble 15, e9t enroul~ en spirale de 9en9 in~erse de celle du premier, par-de99u9 la bande isolante lS. Les armatures des deux ensembles capteurs 15 et 22 sont connectée9 en parallele par l'interm~diaire de bagues l9a, l9b, 20a, 20b et connect~e9 à un circuit de me9ure non représenté.
~ ~a 5tructure adoptée dan9 ce mode de réali9ation du 30 capteur a pour avantage de réaliser une double compensation de9 effets du5 à la flexion: d'une part selon le principe illu~tré à la fi~ure 5, par opposition de la polarité des ' 10596~0 armatures et, d'autre part, du fait que pour une longueur donnée du dispositif, en mouvement de flexion, un même nombre de fractions de spires travaille en traction et en compression.
Le nombre d'enroulements n'est, bien entendu, pas lim4tatif.
Plus généralement, un ou plusieurs ensembles capteurs pourront etre enroulés autour du noyau 14 et connectés de la fa~on illustrée aux figures 4 et 5.
Les modes de réalisation du capteur précédemment décrits sont particuli~rement adaptés à des mesures dans l'eau.
Le capteur de structure continue selon l'invention peut cependant être adapté à une utilisation terrestre, ainsi -que l'illustre la figure 11.
Dans ce cas, on utilise un ensemble capteur de forme plate, du type illustré aux figures 1, 2, 4 ou 5, et on dispose ;
sur une de ses faces des petites masses 21, en plomb par exemple, destinées à constituer une force de réaction qui permet de transformer les variations de vitesse du sol transmises au capteur en variations de force, donc en variation9 de pression, appliquées au capteur. De plus, ces masses facilitent le contact du capteur avec le sol. Ces petites masses peuvent être, par exemple, disposée~ 90U9 la gaine souple 17 qui le~
maintient.
On peut également concevoir le capteur de fa~on à
pondérer 9a 8ensibilité en 9e9 différente9 ~one9 en fonction de la distance de CQ9 zone9 au centxe du di9positif, afin d'améliorer 9a directivité. Par exemple, dan9 le cas d'un en8emble capteur en forme de bande, on fera varier la largeur de cette bande qui 9era par exemple plus large vers le centre du capteur qU'à ~es extrémités (figure 12). ;-Danq le cas d'un capteur de forme cylindrique, on `~
pourra faire varier le pa9 d'enroulement de l'en9emb1e capteur.
¦ ~e pa9 d'enroulement sera plus grand aux extrémit~s de l'en9emb1e ':
~ ~ :
capteur que vers le centre de celui-ci où l'on obtiendra une plus forte concentration de spires (figure 14).
D'autres modes de réalisation pourron~. être effectués sans sortir du cadre de l'invention.
'' :
~ . .
~ ' ,: ..", ,.., . .-..
~oss610 DI W LGATION SUPP~EMENT~IRE
(...) la figure 14 représente un huiti~me mode de réalisation du dispositif selon l'invention;
- la figure 15 représente une premi~re variante du neuvième mode de r~ali- -~
sation;
- la figure 16 représente une seconde variante du neuvième mode de r~alisa-tion;
- la Pigure 17 représente un dixi~me mode de réalisation du dispositif -selon l'invention Dans le mode de réalisation de la figure 14, l'ensemble de la première élec-10 trode et de l'élément compressible est remplacé par un élément plat 21 en mate- `-~
riau conducteur dont les surfaces comportent des inégalités de relief réguli~-rement espacées constituées par des cuvette~ de forme parallélépipédiques, pyra-mldale, cyllntrique ou en forme de calotte sphérique, etc... Ces inégalités de --rellef peuvent atre réalisées :
- - par apport tlun materlau sur un ruban plat. On peut par exemple déposer un metal par électrolyse ou deposer un vernls par serigraphie;
- par gravure mecanique ou chimique des surfaces d'un ruban m~tallique plat;
- ot par moletage ou matriçage.
:
L~lement 21 constitue une electrode ou armature. La seconde électrode est un film metallise 5 en contact avec l'électret . Pendant les operations de fabrication, le ruban ~lectret est dlspose sur l'element 21 et l'air contenu dans leo cuvettes est emprlsonne. Le volume delimite par l'elément 21 et la ourface en regard du ruban électret est variable sous l'effet des contraintes exercees sur l~autre armature. De ce fait l'élement 21 ~our le ~ême rôle que ~ le ruban perfore forme d~eléments entrelaces~ utilisé dans les autres modes de ;~
,~
` ;~ ` 8 ~OS9610 réalisation précédemment décrits, , Avec les modes de ~éalisation précédents, lorsque des contraintes sont appliquées à l'ensemble se~ible, la seconde électrode et le film électret ~e déforment et font varier la di~tance entre les électrodes. Le champ élec-trique engendré en permanence par le film électret induit alors une différence de potentiel entre les électrodes, Le film ~lectret remplit dans cet agencement une double fonction : celle t'engendrer un champ électrique et celle de transmettre des déformations méca-niques, Il s'av~re q~e certains matériaux utilisés dans la fabrication du film électret (PTFE par exemple) ont des caractéristiques mécaniques insuffisantes pour transmettre fidèlement les contraintes mécaniques auxquelles ils sont soumis, Suivant certains modes de réalisation, le film métallique constituant la seconde électrode est réalisé sous la forme d'un dépôt appliqu~ sous vide sur la surface du film électret, Il s'avère également qu'une métallisation de la surface te certains films tiélectriques dégrate les caractéristiques electriques du mat~riau par diffu-~ion t'ions métalliques lors de la metallisation sous vite par exemple, L'uti-ligatlon te fllm9 électret8non m~tallls~s e9t alors preferable, Le8 tes d3 réallsatlon tecrlt8 cl-apr~9 permettent, dans ces cas defavo-rables, d'evlter les inconvenlents ci-tessus mentlonnés, Lo mote de r~allsatlon de la flgure 15 comporte un ruban metalllque 2 plat rolativement ~pais, suf~lsamment souple pour pouvolr être enroule mais pouvant ~tre consldere co~me localement rlglde, Ce ruban constltue la premlère electro-de ou armature, Sur ce ruban est posé, coll~ ou soude un fllm électret relati-voment mlnce 4 lequel est recouvert par un elément 3 lsolant electrlquement et compres81ble constitué par un ruban reallsé en un matériau rlgide et reguli~re-mont perforé, Une seconde electrode ou armature repose sur l'élément isolant, ~a 8econde ~lectrode est constituee par une membrane metallique 6 dont l'épais-~eur est de l~ordre de quelques mlcrons, Le métal tans lequel est réalisé la membrane est choisi en fonction te la sensibllité tésirée, * polytétrafluoroethylène ~' ` ' - .
~.o596~0 La seconde electrode peut ~galement être constituée par un film en matériau plastique mlnce métallisé sur une de ses faces. Les propriétés m~caniques de la - mati~re plastique dans laquelle est réalisée le film lui permettent de ~ouer le rôle de membrane transmettant fidèlement les contraintes exercées. On choisit par exemple du polypropylène,un polycarbonate, du polyéthylène térephtalate, etc... L'épaisseur du film est choisie de préférence entre huit et vingt-cinq microns. La surface m~tallisée est disposée en regard du film électret.
Une première variante du mode de réalisation de la figure 15 consiste à
remplacer le ruban perforé 3 par un ruban formé d'éléments entrelacés (fig. 16), réalisé en matière plastique ou un ruban tissé.
Ls seconde variante du mode de réalisation de la figure 1 consiste (fig. 17) a remplacer le ruban perforé 3 par un ruban réalisé en matière plastique compres-sible tmatériaux cellulaires par exemple).
Dans les teux variantes ci-dessus la seconde électrode ou armature peut egalement être constltuée soit par une membrane m~tallique, soit par un film plastique mince métallise sur une de ses faceo.
Dans les modes de réalisation des figures 15 à 17, le film électret n'est plus utilise comme agent de transmission mecanique mais seulement pour engen-drer un champ electrique, Le6 teformations résultant des contraintes ne sont `
transmises que par l'element compressible et l'armature ou electrode extérieure.
En outre, la seconte armature, realisee eventuellement par metallisation esten contact avec l~lement compressible et non avec l'electret.
Le8 mode8 de reali~atlon cedrits ci-des9us 9e prêtent aux mêmes combinaisons que ceux illu8tres aux fi~ures 3 à 7 : connexion en 8êrie de deux ensembles sen-~lble8 par contact direct entre leur9 electrotes 6paisses, connexion en serie ` :
ou en parallele de plusieurs ensemble8 sensibles~ empiles avec interposition de bande8 i901antes souple9, pour compenser les signaux parasites dus aux flexions;
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Claims (22)
1. Dispositif récepteur de structure continue pour la prospection sismique marine comportant au moins un ensemble sen-sible comportant deux électrodes réalisées en un matériau conduc-teur, disposées de part et d'autre d'un élément déformable possé-dant une polarisation électrique permanente, ledit dispositif étant caractérisé en ce que chaque ensemble sensible comporte un élément compressible dont le volume varie en réponse à des varia-tions de pression et électriquement isolant disposé entre ledit élément déformable et au moins une des électrodes.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que chaque ensemble sensible a une grande longueur par rapport à la plus grande dimension de sa section transversale.
en ce que chaque ensemble sensible a une grande longueur par rapport à la plus grande dimension de sa section transversale.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'élément compressible comporte une nappe souple réalisée en un matériau élastique pourvu d'évidements.
en ce que l'élément compressible comporte une nappe souple réalisée en un matériau élastique pourvu d'évidements.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
an ce que l'élément compressible comporte une nappe souple réalisée en un matériau tissé.
an ce que l'élément compressible comporte une nappe souple réalisée en un matériau tissé.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte plusieurs éléments sensibles superposes et connectes électriquement.
en ce qu'il comporte plusieurs éléments sensibles superposes et connectes électriquement.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte au moins une paire d'ensembles sensibles séparés par un élément isolant, les électrodes respectives des ensembles ayant une polarité opposée.
en ce qu'il comporte au moins une paire d'ensembles sensibles séparés par un élément isolant, les électrodes respectives des ensembles ayant une polarité opposée.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte au moins une paire d'ensembles sensibles fixés à un support souple, les électrodes respectives des deux ensembles ayant une polarité de même sens.
en ce qu'il comporte au moins une paire d'ensembles sensibles fixés à un support souple, les électrodes respectives des deux ensembles ayant une polarité de même sens.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'ensemble sensible a une forme cylindrique.
en ce que l'ensemble sensible a une forme cylindrique.
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'au moins un ensemble sensible est enroulé en spirale autour d'un noyau central de grande longueur, en matière souple et isolante électriquement.
en ce qu'au moins un ensemble sensible est enroulé en spirale autour d'un noyau central de grande longueur, en matière souple et isolante électriquement.
10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'une des électrodes a la forme d'un noyau cylindrique, et en ce que l'élément compressible, l'élément déformable pola-risé, et l'autre électrode, sont enroulés en spirale autour de ce noyau.
en ce que l'une des électrodes a la forme d'un noyau cylindrique, et en ce que l'élément compressible, l'élément déformable pola-risé, et l'autre électrode, sont enroulés en spirale autour de ce noyau.
11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé
en ce qu'il comporte au moins une paire d'ensembles sensibles, les deux ensembles d'une paire étant enroulés en spirale de sens inverses autour d'un noyau central isolant.
en ce qu'il comporte au moins une paire d'ensembles sensibles, les deux ensembles d'une paire étant enroulés en spirale de sens inverses autour d'un noyau central isolant.
12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'ensemble sensible a une largeur plus faible à ses extrémités qu'en son centre.
en ce que l'ensemble sensible a une largeur plus faible à ses extrémités qu'en son centre.
13. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caracté-risé en ce que le pas d'enroulement de l'ensemble est plus faible au centre du capteur qu'à ses extrémités.
14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les éléments constituant ledit ensemble sont entourés d'une gaine en matériau souple et isolant électriquement.
REVENDICATIONS ETAYEES
PAR LA DIVULGATION SUPPLEMENTAIRE
en ce que les éléments constituant ledit ensemble sont entourés d'une gaine en matériau souple et isolant électriquement.
REVENDICATIONS ETAYEES
PAR LA DIVULGATION SUPPLEMENTAIRE
15, Dispositif récepteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une première armature de l'ensemble sensible constitue un support pour l'élément déformable possédant une polarisation électrique permanente et en ce que l'élément com-pressible est disposé entre l'élément déformable et la seconde armature, laquelle est réalisée sous la forme d'un film souple.
16. Dispositif récepteur selon la revendication 15 caractérisé en ce que la seconde armature est entièrement métal-lique.
17. Dispositif récepteur selon la revendication 16 caractérisé en ce que la seconde armature est constituée par un dépôt métallique sur une des faces d'un ruban de faible épais-seur réalisé en un matériau plastique.
18. Dispositif récepteur selon la revendication 16 caractérisé en ce que l'élément compressible est constitué par un ruban réalisé en un matériau rigide et régulièrement perforé.
19. Dispositif récepteur selon la revendication 16 caractérisé en ce que l'élément compressible est constitué sous la forme d'un ruban formé d'éléments entrelacés.
20. Dispositif récepteur selon la revendication 16 caractérisé en ce que plusieurs éléments sensibles sont inter-connectés électriquement.
21. Dispositif récepteur selon la revendication 16 caractérisé en ce que au moins un ensemble sensible est enroulé
en spirale autour d'un noyau central.
en spirale autour d'un noyau central.
22. Dispositif récepteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'une des aramature comporte des inégali-tés de relief réparties régulièrement sur sa surface intérieure.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7417545A FR2271733B1 (fr) | 1974-05-17 | 1974-05-17 | |
| FR7620550A FR2357136A2 (fr) | 1974-05-17 | 1976-07-02 | Dispositif recepteur d'ondes de grande longueur et de structure continue |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1059610A true CA1059610A (fr) | 1979-07-31 |
Family
ID=26218341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA227,170A Expired CA1059610A (fr) | 1974-05-17 | 1975-05-16 | Dispositif recepteur de grande longueur et de structure continue |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1059610A (fr) |
| FR (1) | FR2357136A2 (fr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4429190A (en) * | 1981-11-20 | 1984-01-31 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Continuous strip electret transducer array |
| US6657365B1 (en) * | 2000-05-31 | 2003-12-02 | Westerngeco, L.L.C. | Hybrid piezo-film continuous line and discrete element arrays |
-
1975
- 1975-05-16 CA CA227,170A patent/CA1059610A/fr not_active Expired
-
1976
- 1976-07-02 FR FR7620550A patent/FR2357136A2/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2357136A2 (fr) | 1978-01-27 |
| FR2357136B2 (fr) | 1983-02-04 |
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