CA1112753A

CA1112753A - Sonar pour obtenir une representation topographique d'une surface immergee et des couches sous-jacentes

Info

Publication number: CA1112753A
Application number: CA000318592A
Authority: CA
Inventors: Robert Delignieres
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1981-11-17
Also published as: DE2854783A1; NO784256L; FR2431137B2; NL7812267A; DE2854783C2; JPS625301B2; US4216537A; FR2431137A2; NO148429C; NO148429B; GB2011076B; GB2011076A; JPS5497064A

Abstract

L'invention concerne un dispositif du type sonar disposé dans un véhicule déplaçable par rapport à un surface immergée. Le dispositif comporte un ensemble acoustique pour déterminer la vitesse de déplacement du véhicule suivant une première direction de déplacement, et au moins un transducteur dont le diagramme de directivité comporte un lobe d'émission principal dont l'axe est incliné par rapport à la verticale dans un plan orthogonal à la première direction ainsi qu'un lobe d'émission secondaire orienté sensiblement suivant la verticale. Le transducteur est susceptible d'émettre et de recevoir des ondes acoustiques à deux fréquences differentes. En outre, les émetteurs commandent la transmission p?? le transducteur d'impulsions acoustiques à deux fréquences différentes, et des récepteurs réalisent, à partir des échos des impulsions transmises par le transducteur des échogrammes de la surface immergée latéralement par rapport à la première direction de déplacement du véhicule, pour déterminer la hauteur d'eau sous le véhicule par mesure du temps de propagation des ondes émises suivant les directions du lobe d'émission secondaire et pour calculer sa vitesse de déplacement suivant une direction orthogonale à la première direction par mesure de la fréquence des ondes acoustiques reçues suivant une direction particulière du lobe d'émission principal du transducteur.

Description

L'invention se rapporte 3 un dispositif du type sonar pour obtenir une re-présentation topographique d'une surface immergée ainsi que dcs couches de terrain sous cette surface.
Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de sandage acoustique par écha, immergé dans l'eau et tracté derrière un navire, permettant de repré- ' senter la tapagraphie du fand de l'eau de part et d'autre de la route suivie parle navire tracteur ainsi qu'une coupe sismique des couches souterraines proches du fand de l'eau.
Le dispasitif de sandage selan l'inventian est particulièrement bien adap-té 3 la réalisatian de sanagrammes à grande prafandeur.
., '',, ' Quelle que sait la gamme de prafandeur d'utilisatian, plusieurs types de ~ ;~
sanars peuvent être utilisés selan les nécessités : sait un sanar à haute fré-quence ayant une banne définitian mais une courte portée, soit un sanar à basse fréquence passédant une grande portée mais une définition médiacre, sait encare une assaciatian des deux types de sanars précédents paur abtenir à la fais une lpngue partéo et une bonne définition. Cette dernière solution présente l'incon-vénient d'être coûteuse. Dans la plupart des cas, la fréquence d'émission des sonars est choisie de manière 3 réaliser un compramis entre la partée et la défi-nitian acceptables paur les applicatians dans une gamme de prafandeurs moyennes.Un tel sonar est décrit, par exemple, dans le brevet francais n~ 2 045 218. Si de tels sanars à fréquence moyenne conviennent pour obtenir des sonogrammes ~ ' profandeur relativement faible, il n'en est pas de même paur l'investigation desfonds à très grande profondeur qui nécessitent une optimisation à la fois des qualités de pénétration et de définition. Le dispositif d'échn-sondage peut êtreincorporé, par exemple, dans un corps profilé submersible ou "poisson" qui est descendu 3 grande profondeur. La durée nécessaire 3 l'immersion du poisson étantparfois de plusieurs heures, il dévient nécessaire de dispaser de tous les moyens ;
d'investigation pour obtenir de manière continue à la fois une banne pénétrationet une bonne définition.
D'autre part, il est connu des spécialistes dans le domaine des sonars en particulier que le coefficient de réverbératian d'un fand sableux est sensible-ment indépendant de la fréquence des impulsions acoustiques émises alors que ce-lui d'un fond de galets, ou d'une nature analogue, varie de 3d8 3 6d~ par octave.
On sait également que le coefficient de réverbération d'un fond rocheux est biensupérieur 3 ceux des autres fonds et qu'il est parfaitement reconnaissable.
3 ~
Le dispositif selon l'invention comporte toutes les qualités requises pour remplir les objectifs qu'on peut assiyner 3 un sonar utilisable sur des fonds degrande profondeur. ~
,' Il permet d'obtenir une représentation topographique d'une surface immer-S gée à partir d'un véhieule se déplaçant par rapport 3 cette surface.
Le dispositif comporte tout d'abord des moyens acoustiques pour déterminer la vitesse de déplacement du véhicule suivant une première direction de déplace-ment, et au moins un transducteur dont le diagrammede directivité comporte un lobe d'émission principal dont l'axe est incliné par rapport à la verticale dansun plan orthogonal à la première direction ainsi qu'un lobe d'émission secondaire orienté sensiblement suiYant la verticale. Il est remarquable en ce que le trans-ducteur est susceptible d'emettre et de recevoir des ondes acoustiques 3 deux fréquences différentes, et en ce qu'il comporte des moyens d'émission pour comman-der la transmission par le transducteur d'impulsions acoustiques 3 deux fréquen-ces différentes, et des moyens de réception pour réaliser, 3 partir deséchosdesimpulsions transmises par le transducteur des échogrammes de la surface immergée, latéralement par rapport à la première direction de déplacement du véhicule, pour déterminer la hauteur d'eau sous le véhicule par mesure du temps de propagation des ondes acoustiques émises suivant les directions du lobe secondaire et pour cal-culer sa vitesse de déplacement suivant une direction orthogonale 3 la premièredirection par mesure de la fréquence des ondes acoustiques resues suivant une di-rection particulière du lobe principal.
L'émission successive par le transducteur d'impulsions 3 deux fréquences ' différentes présente tout d'abord l'avantage d'obtenir deux sortes d'échogrammesdont les qualités sont complémentaires. L'utilisation de la fréquence la plus basse confère au dispositif une plus grande portée. En revanche, la fréquence la plus '~
haute offre une meilleure définition.
' L'utilisation d'un transducteur dont le diagramme de directivité comporte deux lobes en combinaison avec des moyens d'émission et de réception appropriés ;;
permet d'obtenir, outre des échogrammes de la surface du fond 3 deux fréquences différentes, une mesure de la vitesse transversale du véhicule ainsi que la dis- '~
tance du fond, alors que dans les dispositifs antérieurs cet ensemble de résultats ;
ne pouvait être obtenu que par l'adjonction d'autres systèmes spécialisés du type écho-~ondeur ou sonar poppler.
, .
, .
De préférence, le dispositif comporte deux transducteurs de caracteristi-ques sensiblement identiques orientés symétriquement par rapport à la verticale,dans un plan orthogonal à la première direction de déplacement. Les moyens de ' commande de ces transducteurs sont adaptés, par exemple, à leur transmettre des impulsions dont la fréquence la plus basse est différente pour les deux transduc-teurs. Des moyens capteurs sont utilisés pour capter les échos d'ondes acousti-ques paramétriques de basse fréquence et très pénétrantes résultant de la combi_naison des impulsions de fréquences différentes émises par ies deux transducteurs.
En outre, les moyens de réception peuvent comporter des moyens pour compa-rer des caractéristiques identiques des échos reçus correspondant respectivementaux impulsions acoustiques de fréquences différentes transmises.
L'utilisation de tels moyens de comparaison permet d'exploiter la variation du coefficient de réverbération et/ou son absence de variation pour reconnaitre la nature du fond.
Les moyens de comparaison sont avantageusement des éléments pour effectuer le quotient entre les valeurs de caractéristiques identiques des échos reçus.
D'autres caractéristiques et avantages appara~tront à la lecture de la des-cription d'un exemple particulier non limitatif de réalisation et en se référantaux dessins annexés sur lesquels :
.,:
- la figure 1 représente schématiquement une vue de profil d'un véhicule ou poisson adapté à contenir le dispositif, - la figure 2 représente schématiquement une vue de face d'un poisson, ; ~
: ~.
- la figure 3 représente la disposition d'un axe de référence OM à l'in-térieur du faisceau d'émission d'un transducteur latéral pour la déter- -mination de la vitesse transversale du véhicule, - la figure 4 représente le schéma synoptique de l'ensemble du dispositif, ~
':
- la figure 5 représente schématlquement un modulateur d'émission et, - la figure 6 représente les moyens de comparaison de caractéristiques identiques des impulsions transmises à deux fréquences différentes, ces moyens étant associés aux moyens de réception des echos re~us par les transducteurs latéraux déjà représentés à la figure 4. ~ 5~-7~3 : . .
Le dispositlf selon l'invention est incorpore dans un v~hicule mobi-le constitué, par exemple, par un corps profilé submersible ou poisson 1 d'un type connu (figures 1, 2) comportant des moyens de stabîlisation. Ces moyens comportent par exem?le une cage tronconique 3 disposée autour de la partie ar-S rière du poisson et des ailerons 2. Ceux-ci peuvent coopérer par exemple avec des moyens de con~rôle non représentés pour faire varier ou stabiliser la pro-fondeur d'immersion. Le poisson est connecté, par exemple, à un navire tracteur en surface par des c~bles conducteurs 4 pour la transmission des données re-cueillies par echographie et des cables de traction 5.
Le dispositif comporte tout d'abord deux transducteurs latéraux 6 et 7 de forme allongée disposés, par exemple, sur les parois latérales du poisson et également inclinés de part et d'autre de la verticale. A titre d~exemple, les axes des transducteurs 6 et 7 peuvent avantageusement ~tre inclinés de 70~ ;
environ par rapport ~ la verticale D'une manière plus générale, les transduc-teurs latéraux 6, 7 et leur implantation dan~ un plan transversal du poisson sont choisis pour que leurs diagrammes de directivité présentent chacun u~ lobe secondaire dont l'axe est oriente sensiblement suivant la verticale lorsque le poisson est stabilisé et se déplace à profondeur d'immersion constante. Les lobes principaux des diagrammes de directivité sont orientés suivant l'axe des transducteurs et sont utilisés pour réaliser des échogrammes de la surface du fond de part et d'autre de la trajectoire du poisson. Chaque transducteur 6, 7 présente au moins deux fréquences de résonance, l~une compressionnelle, l'autre transversale. Par construction, ces fréquences sont choisies inégales, l'une fH étant plus ëlevée que l'autre fB. La résolution maximale sera obtenue avec la fréquence la plus haute (fH) et la portée la plus grande sera obtenue avec la fréquence la plus basse (fB). A titre d'exemple, on peut choisir les fré-quences fB et fH respectivement égales à 20 k Hz et 70 k Hz.
La fréquence basse fB sur laquelle sont accordés les deux transduc-teurs 6,7 étant identique , on les alimente respectivement avec des signaux impulsionnels de fréquence f'B et f"B telles que :
B B
B B
, i 7 ~ 3 ~ f est une bande de fréquence de largeur inférieure à la moitié de la bande passante FB commune aux transducteurs. Les impulsions de fréquence f'B et f"B
respectivement sont prolongées par des impulsions de fréquence fH. Si la puis-sance émise suivant les lobes secondaires orientés en direction du fond est suffisante, il se produira une onde acoustique dite param~trique, se propageant verticalement et dont la fréquence fp est égale ~ deux fois la largeur de la bande passante des transducteurs. La fréquence fp est très basse, de l'ordre de 1 k Hz, et par conséquent, l'onde acoustique paramétrique est dou~e d'un pouvoir de pénétration des couches sédimentaires proches de la surface du fond.
La directivité de l'émission paramétrique est de l'ordre de celle des lobes secondaires des diagrammes de directivit~ des transducteurs. Un capteur ou hydrophone 8 est disposé à la base du poisson pour recevoir les échos des ondes acoustiques paramétriques. Sa bande passante est accordée sur la fréquence fp.
La position du poisson par rapport au fond est déterminée par la dé-tection simultanée des échos, reçus sur les transducteurs 6, 7, des impulsions acoustiques transmises suivant les lobes secondaires, romme il sera décrit ul-térieurement.
La vitesse de déplac~ment du poisson suivant une direction transver- ~
sale est obtenue en détectant le glissement de fréquence Doppler affectant les ,-Z~ échos des impulsions acoustiques émises par les transducteurs suivant leurs lobes principaux. L'écart de fréquence dû à l'effet Doppler varie avec la di-rection d'émission et de réception des ondes acoustiques émises. Comme le fais- ~-ceau émis par chaque transducteur a une ouverture assez importante, une mesure de la vitesse transversale ne peut avoir de signification que si l'on se fixe un axe de référence OM d'inclinaison constante par rapport à la ver~icale et co~pris dans l'angle d'ouverture du lobe principal des transducteurs 6 et 7 ;
~figure 3). La mesure de la vitesse est alors effectuée sur les échos reçus suivant cet axe. Si t est l'intervalle de temps de propagation d'impulsions acoustiques émises suivant la verticale dans les lobes secondaires des trans- :
ducteurs sur une distance OZ égale à la hau~eur d'eau h 50US le poisson, les échos récus suivant la direction OM des lobes principaux arrivent après un -intervalle de temps de propagation :
t ~ 3 ~) r cos O~ ' On choisit de préférence c~ égal à 30~. Dans ce cas, l'intervalle t est egal .
à 2 to .
r~ . , .
La mesure de la vitesse de déplacement transversale est alors effec-tuée sur les échos, reçus après un intervalle de temps t, d'impulsions émises suivant les lobes principaux des transducteurs 6, 7.
'~ ,.
Pour déterminer également la vitesse de déplacement du poisson sui-vant son axe longitudina~, le dispositif comporte en outre deux transducteurs supplémentaires 9 et 10 qui son~ fixés à la coque du poisson et sont adaptés rayonner de l'énergie acoustique à la fréquence fH suivant deux directions inclin~es symétriquemen~ par rapport ~ la verticale (figure 1). -"~
1D On détecte le glissement de fréquence Doppler affectant les ondes ~ ' acoustiques reçues par les transducteurs 9 et lo et l'on en déduit la vitesse longitudinale ,'~
Le dispositif de commande et de contr~le représe~té ~ la figure 4 ' comporte plusieurs voies d'~mission et de réception associées aux transducteurs.15 Les transducteurs 6, 7, 9 et 10 sont alimentés respectivement par des moyens d'émission comportant des amplificateurs llj 12, 13 et 14 recevant d'un modu-lateur 15 d'émission décrit ci-après des signaux impulsionnels de fréquences respectives (f'B, fH) d'une part et (f"B, fH) d'autre part-Les transducteurs lat~raux 6 et 7 sont également connect~s à des moyens de réception comportant respectivement des amplificateurs 16 et 17,gain fixe, et des amplificateurs à gain programmé (1~, 19) pour amplifier les échos reçus. Les signaux amplifiés issus des amplificateurs 18, 19 sont intro-duits respectivement dans deux démultiplexeurs 20 et 21 qui séparent les hau-tes et les ba~ses fréquences. Le démultiplexeur 20 délivre sur deux voies de sortie différentes les signaux reçus par exemple à babord et dont les fréquen-ces correspondent aux fréquences f'B et fH émises. Le démultiplexeur 21 déli-vre également sur deux sorties différentes les signaux reçus par exemple à
tribord et dont les fréquences correspondent aux fréquences f"B et fH émises.
Les voies de sortie des démultiplexeurs 20 et 21 sont connectées aux canaux d'un enregistreur multi-traces 22 d'un type connu.
~.
Les sorties des amplificateurs 16 et 17 sont connectées à un organe d~tecteur 23 qul détecte l'arrivée simultanée des p~emiers échos qul sont ceux ~ r ~ .
~a.h~
;:
~_s impulsions acoustiques ~mises suivant les lobes secondaires des transduc-~eurs lat~raux 6 et 7. La détect~on simultanée d'échos sur deux voies de r~-ception différentes permet d'éliminer l'influence des réflexions parasites, Le détecteur 23 ayant détecté un premier écho provenant de la surface du fond engendre une impulsion ICI.
Les transducteurs 9 et lo sont égalemcnt connect~s à des moyens de r~ception 24 et 25 qui amplifient les ~chos des impulsions acoustiques de fré-quance fH transmises vers l'avant et vers l'arrière du poisson. Les moyens de réception 24 et 25 sont connectés respectivement ~ des éléments 26 et 27 qui mesurent la période des signaux reçus par les transducteurs 9 et lo. Les sor-ties des démultiplexeurs 20 et 21 produisant des signaux de haute fréquence sont également connectées respectivement à des éléments 28 et 29 qui mesurent la période des signaux reçus par des transducteurs lat~raux 4 et 7.
-Les sorties des éléments de mesure 26, 27, 28 et 29 sont connect~es lS ~ un calculatlur 30. Celui-ci compare les périodes dessignaux reçus sur les deux voies 9 et lO modifiées par effet Doppler avec la période des signaux correspondant ~mis et en déduit les vitcsses de déplacement V du poisson par rapport a la surface du fond suivant sa direction principale de déplacement.
: .:
1'impulsion ICI émise par l'organe détecteur 23 ~ l'arrivée des pre-miers échos du fond, est transmise au calculateur 30 qui calcule également la durée de propagation des signaux acoustiques et par conséquent la hauteur d'eau sous le poisson ainsi que la dur~e des intervalles de temps t (cf. relation 3). A l'issue de cet intervalle de temps, il compare les périodes des signaux mesurées par les élements de mesure 28 et 29 avec celle,des signaux émis et en déduit la vitesse transversale V du poisson par rapport à la surface du fond, .;.~
Le calculateur est du type numérique et effectue ses calculs en uti- -l~sant une horloge interne produisant des impulsions H de très haute fréquence definissant une échelle de temps. Les impulsions H sont utilisées comme base de temps par les éléments de mesure 26, 27, 28 et 29 pour déterminer la p~rio-de des signaux reçus, L'hydrophone 8 est connect~ à des moyens de réception comportant un amplificateur à gain fixe 31 et un amplificateur ~ gain programmé 32 dont la sortie est connectée à une voie d'entree de l'enregistreur 22. La loi de pro-~ "
gramme des gains des ampliflcateurs 18, 19 et 32 ainsi que les impulsions de commande du modulateur 15 sont pré-enregistrées dans le calculateur 30 et dé-livrées ~ chaque cycle d'émiss~on réception par celui-ci.
.
Le modulateur d'émission 15 repr~s~nt~à la figure 5 comporte deux sous-ensembles identLques, comportant chacun une mémoire (33, 34) adaptée à
fournir en séquence à un codeur digital-analogique (43, 44) une succession de valeurs mémorls~es, sur commande d'un signal externe. Les valeurs mémorisées sont en nombre n et correspondent à n ~chantillons successifs de la fonction sinus répartis sur la durée d'un cycle de 2 ~ radians. Aux adresses 0 et n - 1 de chaque mémoire est inscrite la valeur ~éro, ~ partir des n valeurs num~ri-ques contenues dans chaque mémoire, le codeur digital-analogique (43, 44) re-constitue une fonction sinuso~dale dont la fréquence dépend de la période du signal de commande externe qui lit séquentiellement chaque mémoire. A titre d'exemple, le nombre n peut être choisi égal à 512, c'est-à-dire à 2 . ~
Le signal de commande externe ou adressage est fourni aux mémoires 33 et 34 respectivement par deux compteurs 35 et 36 de mDdul~ n, c'est-~-dire adaptés à revenir à la valeur zéro lorsqu'ils ont compté n impulsions. Les compteurs 35 et 36 reçoivent sur leurs entrées de comptage des impulsions déli-vrées respectivement par deux compteurs 37 et 38 , respectivement de module N et N', c'est-~-dire adaptés à revenir à la valeur zéro lorsqu'ils ont compté res-pectivement N et ~' ~mpulsions qui leur sont délivrées par une horloge 45.
Celle-ci produit des impulsions de fréquence Hl et H2 qui peuvent ~tre intro-duits sur les entrées de comptage des compteurs 37 et 38 à travers des commu-tateurs IV et des interrupteurs IT électroniques représentés schématiquemcnt sur la figure.
Le dispositif comporte également un compteur de périodes 39 comptant le nombre de passages à zéro successifs du compteur 35. Un décodeur 40 est adap-té à produire une impulsion lorsque le nombre contenu dans le compteur de pé-riodes 39 atteint la valeur Nl et lorsque ce nombre ~tteint la valeur Nl + ~3.
Un premier basculeur bistable 41 peut être actionné par un signal d'initialisa-tion externe TB et par l'impulsion correspondant à ~l,produite par le décodeur 40. Le signal TB est également utilisé pour remettre à zéro les compteurs 35, 36, 37, 38 et 39. Une sortie du premier basculeur bistable 41 fournit un signal qul commande les commutateurs IV et est connectée à une entrée de sélection du compteur 37. Cette commande est utilisée pour modifier la valeur maximale en-tra~nant sa remise ~ zéro et la faire passer de N à N'.
~nfin, un second basculeur bistabie 42, actionné soit par le signal d'initialisation TB, soit par l'impulsion correspondant à Nl ~ ~3 engendrée :
par le décodeur 40, produit sur une sortie un signal de commande des interrup- :~
teurs IT.
Le modulateur d'émission fonctionne de la manière suivante : :
L'instant de début d'~mission des impulsions acoustiques transmises est défini par l'impulsion TB émise par l'enregistreur 22 (figure 4) qui initialise les compteurs 35, 36, 37, 38 et 39 et actionne les basculeurs 41 et 42 ce qui a pour effet de fer~er les interrupteurs IT et de commuter les commutateurs IV ~, sur les sorties de l'horloge 45 produisant des impulsions de fréq~ence Hl De ce fait, les compteurs 35 et 36 reçoivent des impulsions de fré~uences respec~
tives ~Il/N et Hl/N' et délivrent aux mêmes fréquences des impulsions qui action- - :
nent les deux sous-ensembles (33, 43) et (34, 44) ;
. :,.
Les passages à zéro des compteurs 35 et 36 se produisent avec des fréquences respectives ~ll et ~ll correspondant respectivement aux fr6quences nN nN
flB et f"B (r~lations 1 et 2). Après un nombre Wl de demi-périodes, compté
par le décodeur 40, les entrées des compteurs 37 et 38 sont connect~es aux .
sorties de l'horloge 45 produisant des impulsions d'horloge de fréquence H2 :~
~. par l'intermédiaire des commutateurs IV. La fréquence f"B est choisie de telle sorte que, pendant l'intervalle de temps équivalent à Nl demi-sinusoides à
ir~quence f'B, N2 demi-sinusoides à fréquence f"B soient délivrées par le dé-codeur 44, c'est-à-direqque la relation :
1 = 2 (4) Fl F2 :., équivalente a :N2 ~ Nl x N (S) : :
N - ~:
soit vérifiée.
~:
L'impulsion correspondant à Ni fournieJ par le décodeur 40, a égale-ment pour effet, par l'intermédiaire du basculeur bistable 41, de faire passer :
de N ~ N' le nombre d'impulsions assurane la remise à zéro du compteur 37.
.
Les deux compteurs 37 et 38 vont danc fournir aux compteurs 35 et 36 des impulsions ~ une fréquence identique 2. La fréquence des remises à zéro N' .. . . .. .. . ..
?~7~3 des deux compteurs 35 et 36 constitue la frequence fH (fiyure 2). Le processus précedent de formation de sinusoldss se reproduit sur les deux sous-ensembles (33,43) et 34,44) jusqu'~ ce que le décompteur 40 ait enregistré un nombrs (N1 + N3) de demi-périodes et produise une impulsion qui ouvre les interrupteursIT et interrompe tout comptage jusqu'a l'arrivée del'impulsion suivante d'ini-tialisation TB.
Il résul-te de chaque séquence de fonctionnement du modulateur d'émission que les décodeurs digitaux analogiques 43 et 44 produisent, à chaque cycle d'é-mission-réception, l'un une impulsion de largeur ~ constituée d'un signal de fré-quence f 3 auquel succède un signal de fréquence fH, l'autre une impulsion éga-lement de largeur ~ (cf. relations 3, 4) constituée d'un signal de fréquence f auquel succèdE un signal de fréquence fH.
. . ' ' '~
Les signaux amplifiés dans les amplificateurs 16 et 18 d'une part et 17 et 19 d'autre part et filtrés respectivement dans les deux démultiplexeurs 20 et 21(figure 6 reprenant la figure 4)qui les séparent sn signaux de basse fréquence(f'B ou f ~) et de haute fréquence (fH) sont introduits dans un organe de cal-cul 45, figure 6. Ce dernier est, par exemple, un élément adapté à effectuer le quotient entre deux signaux d'entrée. Si (A'B)T et (AH)T sont les amplitudes res-pectives de signaux de basse fréquence f'B et de haute fréquence fH re~us à tri-bord par exemple, l'organe de calcul est adapté à faire le rapport KT = ¦ b ~ (6) A H T
ou le rapport inverse. Il effectue également le rapport B I B \ (7) ~
l H ~ D ~ ' , entre les amplitudes correspondantes des signaux de fréquences f"B et fH recus sur babord.
,:, .
, .~ .' '' ' ,:
Si le programme de gain des amplificateurs à gain programme 15 et 19 a etéchoisi pour compenser l'affaiblissement en fonction de ladurée de propagation des signaux de basse fréquence, l'organe dc calcul 45 tient compte de l'affai~
blissement plus grand affectant les signaux de haute fréquence en établissant les rapports K' = A B (B) et ~ 9AH T
o~ g est un coefficient multiplicatif plus grand que l'unité.
Si, au contraire, le programme de gain des amplificateurs 1B, 19 a été ;
choisi pour compenser l'affaiblissement avec la distance des signaux de haute fréquence, l'organe de calcul 45 établit les rapports d'amplitude précédents avec un coefficient g inférieur à l'unité. ~
~''',,, :
L'exploitation des résultats fournis par l'organe de calcul 45 peut se faire en déterminant un ensemble de valeurs prises par les coefficients KT et KBsur des fonds sableux en prenant le temps comme variable et éventuellement en dressant une courbe représentative.
La reconnaissance des fonds recouverts de galets est effectuée alors en détectant les brusques variations des valeurs des coefficients KT et K~ par ~ , rapport à l'enssmble des valeurs de référence.
Cette opération est effectuée par exemple par un élément de comparaison 46 connecté à l'organe de calcul 45 qui compare les valeurs successives prises par les coefficients KT et K~ avec l'ensemble des valeurs de référence.
On ns sortirait pas du cadre de l'invention en faisant remplir les fonc-tions de l'organe de calcul 45 et de l'élément de comparaison 46 par le calcu-lateur 30 (fig.4) utilisé par ailleurs pour déterminer 1BS vitesses V et V de déplacement du poisson.
On pourra également remplacer plus généralement le rapport arithmétique des valeurs des amplitudes respectivement des signaux de basse fréquence et de haute fréquence par toute combinaison de ces valeurs OLI tou-t autre paramètre caractéristique des signaux ~eçus, présentant des discontinuités s~lon la natu-30 re du Pond à étudier. ~-~ .
' 75~
. Dans le mode de realisation decrit t le dispositif est incorpore dans un :~poisson tracté en immersion par un navire. On ne sortirait pas du cadre de l'ique les décodeurs digitaux analogiques 43 et 44 produisent, à chaque cycle d'é-e impulsion de largeur ~ constituée d'un signal de fré-ga-. . ' ' '~
d'autre part et filtrés respectivement dans les deux démultiplexeurs 20 et 21(figure 6 reprenant la figure 4)qui les séparent snsignaux de basse fréquence(f'B ou f ~) et de haute fréquence (fH) sont introduits dans un organe de cal-cul 45, figure 6. Ce dernier est, par exemple, un élément adapté à effectuer le es-à faire le rapport effectue également le rapport , ecus ' ,:
faiblissement en fonction de la durée de propagation blissement plus grand affectant les signaux de haute fréquence en établissant (B) et ~ 9AH T
des amplificateurs 1B, 19 a été ;
rgane de calcul 45 établit les rapports d'amplitude précédents ~''',,, :
t se variable et éventuellement en alors en ence.
aleurs successives prises l'invention en faisant remplir les fonc-ig.4) utilisé par ailleurs pour déterminer 1BS vitesses V et V de éralement le rapport arithmétique toute combinaison de ces valeurs OLI tou-t autre paramètre a natu-75~
n-vention en incorporant le dispositif directsment dans un navire de surface ou un:ous-~:rin.
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Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1.- Dispositif du type sonar disposé dans un véhicule déplaçable par rapport à une surface immergée, comportant des moyens acoustiques pour déterminer la vi-tesse de déplacement du véhicule suivant une première direction de déplacement, et au moins un transducteur dont le diagramme de directivité comporte un lobe d'émission principal dont l'axe est incliné par rapport à la verticale dans un plan orthogonal à la première direction ainsi qu'un lobe d'émission secondaire orienté sensiblement suivant la verticale,caractérisé en ce que chaque transducteur est susceptible d'émettre et de recevoir des ondes acoustiques à deux fréquences différentes, et en ce qu'il comporte des moyens d'émission pour commander la trans-mission par le transducteur d'impulsions acoustiques à deux fréquences différen-tes, et des moyens de réception pour réaliser, à partir des échos des impulsions transmises par le transducteur des échogrammes de la surface immergée latérale-ment par rapport à la première direction de déplacement du véhicule, pour déter-miner la hauteur d'eau sous le véhicule par mesure du temps de propagation des ondes émises suivant les directions du lobe d'émission secondaire et pour calcu-ler sa vitesse de déplacement suivant une direction orthogonale à la première di-rection par mesure de la fréquence des ondes acoustiques reçues suivant une di-rection particulière du lobe d'émission principal du transducteur.

2.- Dispositif selon la revendication 1, comportant deux transducteurs de ca-ractéristiques sensiblement identiques orientés symétriquement par rapport à la verticale dans un plan orthogonal à la première direction de déplacement caracté-risé en ce que les moyens d'émission sont adaptés à transmettre aux deux trans-ducteurs des impulsions dont la fréquence la plus basse est différente pour les deux transducteurs, l'écart entre les fréquences les plus basses des signaux de commande respectifs des transducteurs étant sensiblement égal au double de la bande passante des transducteurs pour les fréquences les plus basses, et en ce qu'il comporte un capteur orienté sensiblement suivant la verticale et adapté à
recevoir les échos d'ondes paramétriques résultant de la combinaison des impul-sions de fréquencss différentes.

3.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'é-mission comportent un modulateur constitué par des moyens de décodage pour re-constituer des signaux analogiques à partir de valeurs numérisées dans des moyens de mémorisation et des moyens de commande numériques pour commander l'extraction sous forme séquentielle des valeurs numérisées dans les moyens de mémorisation.

4.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'é-mission comportent un modulateur constitué par deux éléments de décodage pour re-constituer des signaux analogiques à partir de valeurs mémorisées dans deux orga-nes de mémorisation et des moyens de commande numériques pour commander l'extrac-tion sous forme séquentielle des valeurs numérisées respectivement dans les deux organes de mémorisation.

5.- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens de commande numériques sont connectés à un élément-horloge adapté à produire sur deux sorties différentes des impulsions définissant deux échelles de temps diffé-rentes et comportent des éléments de commutation, des interrupteurs, un premier système de compteurs pour diviser la fréquence des impulsions d'horloge par un nombre prédéterminé et un second système de compteurs pour diviser la fréquence des impulsions d'horloge successivement par un premier et un second nombres pré-déterminés, les impulsions issues des deux systèmes de compteurs étant adaptés à
commander respectivement les deux organes de mémorisation.

6.- Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens commandés par des impulsions issues d'un des deux systèmes de compteurs, pour actionner les éléments de commutation et commuter les entrées des deux systèmes de compteurs successivement sur les deux sorties de l'élément- hor-loge et pour actionner les interrupteurs.

7.- Dispositif selon la revendication 1 comportant au moins deux transducteurs, caractérisé en ce que les moyens de réception comportent des moyens de démulti-plexage pour séparer les signaux de fréquences différentes reçus par chacun des transducteurs, des moyens d'enregistrement desdits signaux reçus, des moyens pour détecter l'arrivée des premiers échos provenant de la surface immergée, des moyens pour mesurer la période de signaux reçus dans les lobes principaux des diagrammes de directivité des transducteurs après un intervalle de temps de propagation proportionnel à celui des premiers échos et un organe de calcul pour déterminer la vitesse de déplacement suivant ladite direction orthogonale.

8.- Dispositif selon la revendication 7 dans lequel les moyens acoustiques com-portent deux organes émetteurs-récepteurs d'impulsions acoustiques dont les axes d'émission principaux sont dans un plan passant par la première direction de dé-placement et inclinés par rapport à la verticale, caractérisé en ce que les moyens ???tteurs sont alimentés par des impulsions dont la fréquence est la plus élevée des fréquences produites par les moyens d'émission et en ce que les moyens de ré-ception comportent des éléments pour mesurer la période des signaux reçus par les deux organes émetteurs-récepteurs lesdits éléments étant connectés à l'organe de calcul.

9.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit véhicule est tracté en immersion par un navire.

10.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit véhicule est constitué par un navire sous-marin.

11.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de réception comportent des moyens pour comparer des caractéristiques identiques des échos reçus correspondant respectivement aux impulsions acoustiques de fréquences différentes transmises.

12.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comportent un ensemble pour effectuer le quotient entre les valeurs des caractéristiques identiques des échos reçus.

13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'ensemble pour effectuer le quotient est connecté à des moyens de démultiplexage pour sé-parer les signaux de fréquences différentes reçus par chaque transducteur, les caractéristiques identiques étant les amplitudes desdits échos.