CA2150297C - Procede et transducteur pour emettre des ondes acoustiques a larges bandes et basses frequences en profondeur d'immersion illimitee - Google Patents
Procede et transducteur pour emettre des ondes acoustiques a larges bandes et basses frequences en profondeur d'immersion illimitee Download PDFInfo
- Publication number
- CA2150297C CA2150297C CA002150297A CA2150297A CA2150297C CA 2150297 C CA2150297 C CA 2150297C CA 002150297 A CA002150297 A CA 002150297A CA 2150297 A CA2150297 A CA 2150297A CA 2150297 C CA2150297 C CA 2150297C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- liquid
- cavity
- housing
- transducer
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 241000238876 Acari Species 0.000 claims 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 150000004812 organic fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- -1 C8H18 Chemical class 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 210000002816 gill Anatomy 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000035943 smell Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
- B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication de transducteurs électroacoustiques pour l'émission d'ondes acoustiques dans un liquide à basses fréquences, à très grande profondeur dans une bande de fréquences assez large. La présente invention s'applique à tout transducteur comportant au moins un moteur électroacoustique (1) mettant en vibration toute paroi (3) d'émission desdites ondes, et un boîtier (5) creux enfermant ledit moteur (1), et délimitant, avec entre autres ladite paroi vibrante (3), une cavité (7); selon la présente invention, ledit transducteur comporte au moins une ouverture (6) faisant communiquer ladite cavité (7) avec le milieu ambiant (4), au moins une vessie (8) souple occupant au moins une partie du volume de ladite cavité (7), laquelle vessie étant remplie d'un fluide plus compressible (9) que ledit liquide (4).
Description
La présente invention a pour objet un procédé et transducteur pour émettre des ondes acoustiques à larges bandes et basses fréquences en profondeur d'immersion illimitée.
Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication de transducteurs électro-acoustiques pour l'émission d'ondes acoustiques dans un liquide.
L'application principale de l'invention est la possibilité d'émettre des ondes acoustiques à basses fréquences, à très grande profondeur et dans une bande de fréquences assez large.
On connait en effet des transducteurs électro-acoustiques immergeables, et en io particulier piézo-électriques, dont certains pour lesquels la présente invention est préférentiellement destinée, mais sans y être limitée, comportent un boîtier cylindrique rigide, creux et ouvert à ses deux extrémités axiales, et à l'intérieur duquel sont disposés coaxialement avec celui-ci, deux moteurs électré'-acoustiques identiques, placés de part et d'autre d'une contre-masse centrale, et dont les extrémités opposées sont entourées d'un pavillon. Lesdits moteurs électro-acoustiques peuvent étre réalisés par deux empilements de plaquettes piézo-électriques alignés. Les faces externes des deux pavillons sont situées dans le plan des extrémités axiales du bottier, de telle sorte qu'elles sont en contact avec le liquide, dans lequel le boîtier est plongé, et le périmètre externe de ces pavillons vient au plus près du bord des extrémités axiales ouvertes Zo dudit bottier.
Ainsi, ces faces externes émettent dans le liquide des ondes acoustiques lorsque les moteurs électro-acoustiques sont excités électroniquement : ces transducteurs sont utilisés notamment pour émettre dans l'eau des ondes acoustiques basse-fréquence dans une direction déterminée.
Cependant, un des problèmes posés par ce type de transducteur est la propagation des ondes acoustiques émises par les faces arrière des pavillons, â
l'intérieur du bottier si celui-ci est également plein de liquide et qui sent alors retransmises dans le milieu ambiant malgré la rigidité dudit boîtier, perturbant l'émission globale du transducteur, comme indiqué dans la deuxième solution décrite ci-après 3o pour les transducteurs immergés à grande profondeur.
Diverses solutions ont été en effet envisagées et proposées par des fabricants etlou utilisateurs, telles que par exemple l'utilisation de bottiers étanches remplis de gaz, mais nécessitant que le boîtier résiste aux pressions d'immersion dans le liquide, ce qui alourdit considérablement le poids du transducteur quand la profondeur d'immersion est très importante.
Une autre solution est de placer à l'arrière des pavillons entourant les Z
extrémités des moteurs électro-acoustiques des masses ou des amortisseurs statiques tels que de la mousse, qui absorbe alors le rayonnement arrière et constitue avec lesdits pavillons, ce que l'on appelle des "baffles". Cette solution est égalerneni limitée dans ses applications en immersion profonde, puisque lesdites masses ou amortisseurs doivent pouvoir résister à ia pression, à moins de conjuguer cette solution avec la solution précédente, avec un boîtier rigide, mais cela alourdit d'autant plus le système.
En fait, les deux solutions précédentes ne sont que des extrapolations de solutions retenues pour l'émission des ondes dans l'air.
Aussi, pour les profondeurs d'immersion assez et très importantes, quatre ~o autres types de catégories de solutions ont été développés et ont même fait l'objet de divers brevets. , Une première catégorie de solutions consiste à utiliser la possibilité de compenser la pression externe par une augmentation de~' la pression interne dep différentes façons, afin de ne pas faire supporter à un boîtier étanche les efforts de résistance à la pression externe - on note pour cela en particulier, la demande de brevet No. FR. 2.634.292 de Monsieur Gilles GROSSO, intitulée "procédé et dispositif pour maintenir le gaz contenu dans une enceinte immergée en équilibre de pression avec l'extérieur", déposée Ici 15 Juillet 1988, et qui consiste à associer à ladite enceinte immergée telle (e bottier d'un ~o transducteur piézo-électrique, plusieurs bouteilles contenant chacune une poche déformable prégonflée, à des pressions différentes, et permettant ainsi de compenser la pression hydrostatique à différentes profondeurs d'immersion.
- On peut également noter la demande de brevet FR. 2.665.814 du 10 Août 1990 de la société THOMSON sur des "transducteurs électro-acoustiques destinés à
étre immergés", et comportant un système de compensation automatique de la pression d'immersion grâce à des chambres remplies de gaz et de volumes réduits, de manière à
ne compenser que les efforts axiaux s'exerçant sur le pilier central de cérarnique de transducteur.
On pourrait citer d'autres demandes de brevets utilisant des systèmes 3o pneumatiques de compensation de la pression extérieure d'immersion, mais comprenant toutes des moyens mécaniques et/ou d'alimentation de gaz ou de stockage, soit assez volumineux etlou compliqués ; de plus, ces divers dispositifs, s'ils évitent la propagation des ondes arrière, ne permettent pas d'émettre en basse fréquence sur une plage de fréquences assez large, car l'émission des ondes par les seuls pavillons a un spectre de fréquences assez étroit, passant par un pic maximum qui ne couvre pas suivant le type d'utilisation une bande passante suffisante.
x-15 0-29 7 Une deuxième catégorie de solution est de pas vouloir résister à la pression externe, en admettant celle-ci directement à l'intérieur du boitier, sans système complexe, tel que dans les demandes de brevets FR. 2.671.928 et 2.674.927 publiées Is 24 Juillet 1992 et déposées par fEtat Français, Délégation Générale pour l'Armement, et intitulées "transducteurs électroacouskiques directifs" : ceux-ci comportent un boïtier à parois cylindriques et un fond, séparés par des fentes obturées par une membrane déformable, et fermé par un diagramme flexible qui délimite une cavité remplie d'huile ; ceci permet une transmission et un équilibre de la pression à
l'intérieur, mais également du fait de la transparence des membranes souples aux ro ondes acoustiques, la retransmission dans le milieu ambiant des ondes arrière qui crée un pic de résonance de fréquences hautes, avec une chute de niveau d'émission entre celui-ci et celui des fréquences de base, diminuant la puissance, et donc la portée totale de l'émission.
Une troisième catégorie de solution permet de s'affranchir à la fois des problèmes mécaniques etlou pneumatiques de la première solution et de fa bande étroite de fréquence correspondante, ainsi que des problèmes des chutes de niveau d'émission et de décalage vers les hautes fréquences de la deuxième solution :
cette catégorie est décrite dans la demande de brevet FR. 2.665.998 DU 05 Mai 1988 déposée par l'Etat Français Délégué Général pour l'Armement : elfe consiste à
utiliser 2o un boitier rigide, mais non étanche, permettant de délimiter une cavité
remplie du liquide ambiant à l'arrière des pavillons, dans laquelle on place des tubes élastiques fermés, étanches et remplis de gaz, et tel que la fréquence de résonance d'Helmholtz de la cavité soit voisine de la fréquence fondamentale des vibrations axiales de l'ensemble vibrant ; on obtient alors une bonne plage assez large de fréquences d'émission grâce à deux pics correspondant aux fréquences propres, l'une liée aux vibrations mécaniques du transducteur, et l'autre à la cavité, et avec une atténuation d'au plus de 5dB entre les deux pics.
Cependant, on reporte aussi le problème de la résistance à la pression d'immersion du boitier extérieur à la résistance desdits tubes élastiques, qui étant de 3o diamètres plus faibles, permettent d'avoir un ensemble moins lourd ; mais pour des grandes profondeurs, il est obligatoire d'augmenter de toutes façons la résistance desdits tubes, ce qui limite leur élasticité et ainsi ne permet pas d'obtenir des émetteurs de très basses fréquences, et alourdit quand même l'ensemble du transducteur.
Aussi et enfin, une quatrième catégorie de solution permettant de ne pas limiter la profondeur tout en gardant une bande de fréquences assez larges et basses, et sans complexité de réalisation, a été développée avec un boïtier en matériau résistant à la pression élastique, et comportant une ouverture, dont tes dimensions sont déterrninées pour que par couplage de l'élasticité du bottier avec la masse du liquide située dans cette ouverture, la fréquence d'Helmhoitz de la cavité du boîtier est voisine de la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble du transducteur : cette catégorie de solution a été surtout développée pour les transducteurs tels que ceux décrits en introduction de la présente description, comportant un bottier cylindrique, rigide, et creux ouvert à ses deux extrémités axiales, et à l'intérieur duquel sont disposés coaxialement avec celui-ci, deux moteurs électroacoustiques identiques, placés de part et d'autre d'une contre masse centrale, et dont les extrémités opposées sont entourées m d'un pavillon.
Cependant, si une telle solution permet un bon décalage de la plage d'émission vers les basses fréquences par rapport à la deuxième catégorie de solutions précédentes, tout en conservant une plage assez large de frëquences entre les deux pics de résonance d'émission ainsi obtenus, on relève une atténuation de plus de lOdB
entre ceux-c1, ce qui est pénalisant pour couvrir les plages d'émission voulues avec un niveau de puissance suffisant sur toute la largeur de cette plage.
Le problème posé est donc de pouvoir réaliser des transdùcteurs acoustiques de basses fréquences dans un liquide, sans limitation de profondeur, sans alourdir ou augmenter le volume etlou fa complexité de réalisation de ces transducteurs, et avec Zo une largeur de bande de fréquences d'émission assez large, sans chute importante d'atténuation de niveau sur toute la largeur de cette bande.
Une solution au problème posé est un procédé pour émettre des ondes acoustiques à basses fréquences dans un liquide au moyen d'un transducteur comportant au moins un moteur électroacoustique mettant en vibration toute paroi d'émission desdites ondes et un bottier creux enfermant ledit moteur et délimitant, avec entre autres ladite paroi vibrante, une cavité, dans laquelle - on réalise dans ledit boïtier au moins une ouverture faisant communiquer ta cavité avec le milieu ambiant ;
- on dispose dans tout ou au moins une partie du volume de ladite cavité au 3o moins une vessie souple ;
- on remplit cette vessie d'un liquide plus compressible que le liquide.
Suivant un autre procédé de mise en oeuvre avec un transducteur du même type que précédemment, on remplit au moins une vessie d'un liquide plus compressible que le liquide ; on réalise dans ledit bottier au moins une ouverture permettant le passage de ladite vessie ainsi remplie ; on glisse ladite vessie dans ladite cavité par ladite ouverture, de telle façon que l'ensemble ou au moins une partie du volume de ~2 X02:97 ladite cavité soit occupé par au moins ladite vessie.
Une autre solution au problème posé est un transducteur pour érnetire des ondes acoustiques à basses fréquences dans un liquide tel que défini ci-dessus, soit comportant au moins un moteur électroacoustique mettant en vibration toute paroi d'émission desdites ondes, et un boitier creux enfermant ledit moteur, et délimitant, entre autres; avec ladite paroi vibrante, une cavité, lequel transducteur comporte au moins une ouverture faisant communiquer ladite cavité avec le milieu ambiant, au moins une vessie souple occupant tout ou au moins une partie de l'ensemble du volume de ladite cavité, laquelle vessie étant remplie d'un liquide plus compressible 1o que ledit liquide.
Dans un mode préférentiel de réalisation, pour atteindre l'effet maximum des solutions ci-dessus, la compressibilité du liquide est inférieure à 109 N/m', et la viscosité du liquide est au plus égale à celle de l'eau, 'qui a pour valeur 10-mslseconde : de préférence, la viscosité du liquide est inférieure à 6,5 X 10-mz/seconde.
Un liquide répondant aux caractéristiques ci-dessus est choisi de préférence, comme étant un composé organique totalement fluoré, de type C8F18, obtenu par réaction de C8H18 f 18 HF : sa masse volumique est de 1.725 kglm3, et la vitesse de propagation du son C dans un tel liquide de zo 570 mètreslseconde, ce qui correspond à une compressibilité définie par le produit x Cs = 0,56 x 109 Nlm', soit 4 fois moins que l'eau, dont le module de compressibilité est égal à 2,22 x 109NIm2.
II peut être utilisé également de l'huile silicosée, dont la masse volumique est supérieure à 920 kglm3, et la vitesse de propagation du son dans cette huile est supérieure à 1010 mlseconde, correspondant à un module de compressibilité
supérieur à 0,954 x 109 N/m~.
Le résultat est de nouveaux procédés et transducteurs pour émettre des ondes acoustiques à large bande, de basses fréquences, en profondeur d'immersion illimitée, et répondant au problème posé ci-dessus, et aux inconvénients cités dans les 3o dispositifs actuels. , En effet, un tel procédé et transducteur suivant l'invention, permettent ero particulier de cumuler les avantages cités précédemment dans les troisiéme et quatrième catégories de solutions analysées en introduction, à savoir : celle d'une cavité remplie de liquide ambiant, et dans laquelle on place des tubes élastiques fermés, permettant d'obtenir deux pics de résonance déterminant une plage de bandes fréquences assez large, et sans perte ni atténuation de plus de 5dB entre ces deux pics :2150297 G
et la solution d'une ouverture de dimensions déterminées pour que (a fréquence d'Helmholtz de la cavité soit voisine de celle fondamentale des vibrations de l'ensemble mécanique, ce qui permet de descendre en fréquence, tout en résistant à des pressions illimitées.
Les caractéristiques de la présente invention sont applicables à tout type de transducteurs, ayant une cavité en communication avec le milieu ambiant, tel que ceux décrits précédemment et pris comme exemples dans la figure ci-après, mais également dans des transducteurs de type flextensional : on peut citer par exemple pour ce type de transducteur le brevet GN-8823245 de J.R.OSWIN qui, dans la cavité remplie d'eau io d'un transducteur flextensional classique, rajoute un résonnateur de Helmholtz ; des tubes compliants peuvent y âtre insérés pour augmenter la compliance et donc descendre en fréquence.
L'intérêt de la présente invention est maximum chaque~fois que l'on veut réduire la perte de rendement et d'atténuation de fréquences entre deux pics de résonance, dont l'un est lié â la résonance mécanique de l'ensemble, et l'autre à celle d'une cavité.
Le liquide compressible, situé, dans la présente invention, dans celle-ci, n'a pas du tout la mëme fonction que ceux utilisés dans l'art antérieur actuel, qui est en fait soit un liquide de transmission et de compensation uniquement de la pression extérieure, soit un liquide de refroidissement, et dont le choix, ni la disposition, ni les zo critères n'avaient été déterminés jusqu'à ce jour pour résoudre le problème posé dans la présente invention.
Une application intéressante des transducteurs suivant la présente invention est de pouvoir être utilisés dans le cadre de la tomographie acoustique de l'océan, pour laquelle il faut pouvoir immerger les transducteurs jusqu'à 2.000 mètres d'immersion d'une part, et d'autre part, pouvoir émettre dans des bandes de fréquences assez larges, et aux plus basses fréquences possibles, pour avoir une propagation la plus lointaine des ondes ~ une publication de la revue "Pour (a Science" No. 158 de Décembre 1990, pages 66 et suivantes par Messieurs Robert SPINDEL et Peter WORCESTER enseigne l'intérêt d'une telle tomographie acoustique des océans, 3o permettant d'engendrer des images à trois dimensions de la zone traversée par les ondes, et dont l'analyse du comportement, qui est parfaitement décrit et interprétable avec précision par les lois physiques, permet d'en tirer des informations nécessaires à
la détermination de certaines propriétés des masses océaniques, telles qu'en particulier leur température, et leur courant.
On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, en particulier dans le cadre de l'application précédente à la tomographie acoustique, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en démantrer la nouveauté et l'intérêt.
La description et la figure ci-après représentent un exempte de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention, en particulier pour d'autres types de transducteurs. , La figure unique est une vue en coupe d'un type de transducteur particulier, équipé des éléments caractéristiques de l'invention.
Le transducteur tel que représenté en coupe sur cette figure, comporte d'une manière connue, deux moteurs 1 électroacoustiques, alignés suivant un axe xx', placés to de part et d'autre d'une contre masse centrale 2, et coaxialement à
l'intérieur d'un boitier 5 cylindrique, recouvrant l'ensemble desdits moteurs 1 jusqu'au pavillon 3 d'extrémité de ceux-ci ; la cavité 7 ainsi délimitée par l'arrière desdits pavillons et le boitier est en communication avec le liquide d'immersion éxtérieur 4, grâce à
des ouvertures 6 réalisées dans ce boitier 5.
Lesdits moteurs électroacoustiques 1 peuvent être de type piézo-électrique, mais également des cylindres magnétostrictifs entourés d'une bobine d'excitation.
De tels transducteurs électroacoustiques à double moteur, sont dits également doubla Tonpilz.
Sur la figure jointe, lesdits moteurs électroacoustiques 1 et la contre masse 2o intermédiaire 2 sont représentés montés assernblés, grâce à différentes pièces de liaison 11, reliées elles-mêmes à différentes pièces de fixation 12, reliant ledit moteur électroacoustique ou boitier 5, grâce à tout moyen de fixation, et permettant une liberté
de déplacement des pavillons 3 d'extrémité par rapport à ce dit boitier, mais déterminant une cavité interne 7 quasiment fermée entre les bords respectifs 13 desdits pavillons et dudit boitier.
l'alimentation desdits moteurs électroacoustiques 1 est fournie par tout câble d'alimentation 10, fixé sur lesdites pièces de liaison 11 par un connecteur électrique 14.
La réalisation d'un tel transducteur et de l'ensemble des différentes pièces le constituant est du domaine connu et réalisable par tout homrne du métier.
3o La caractéristique principale du procédé de la présente invention et du transducteur suivant celui-ci, est qu'il comporte au moins une vessie 8 souple, occupant au moins une partie si ce n'est la totalité de tout le volume de ladite cavité
7, et remplie d'un liquide 9 plus compressible que le liquide 4 ambiant.
En fait, compte tenu de la présence des moteurs acoustiques 'l et des différentes pièces d'assemblage 11 et du câble d'alimentation 10, ainsi que des liaisons avec le boitier 12, il peut être de préférence, disposé
215.0297 - soit plusieurs vessies indépendantes, qui sont glissées par les ouvertures 6 dans le boitier, après avoir été de préférence remplies - soit une seule membrane occupant au moins une partie si ce n'est l'ensemble de la surface interne de la cavité du transducteur, et réalisée par une peau en élastomère par exemple, et que l'on remplit ensuite dudit liquide, mais la difficulté est alors de pouvoir assurer ce remplissage sans qu'il reste de bulles d'air qui compromettraient l'efficacité d'un tel dispositif, avec la profondeur.
En effet, le liquide 9 occupant les volumes délimités par la peau desdites vessies 8, doit remplir au mieux et de préférence pratiquement toute la cavité, car son io volume doit étre en fait supérieur à celui des tubes compliants tels que ceux décrits dans la demande de brevet FR. 2.665.998 du 05 Mai 1988, de façon à avoir des caractéristiques de compressibilité équivalentes à celle desdits tubes tels qu'utilisés à
ce jour dans ce type de transducteur ; en effet, la chute d2 niveau d'émission des fréquences dans la plage définie entre les deux pics considérés précédemment, est liée justement à l'élasticité du volume de ce liquide compris dans la cavité, et dont le rôle est également celui des tubes compliants du brevet cité ci-dessus.
Pour cela, la compressibilité dudit liquide doit être en fait inférieure à
109NIm~, définie par le produit de sa masse volumique f avec le carré de la vitesse de propagation du son dans ce liquide Cf.
2o Pour avoir alors la valeur de la compliance globale da la cavité, on doit avoir à
la fois . volume de la cavité 7 = volume du liquide 9 + volume de l'eau résiduelle pouvant exister dans la cavité 7 . compliance globale du système = (volume du liquide/ f x Cf2 du liquide) +
(volume de l'eau/2,22 x 109).
Des essais en simulation ont démontré qu'an obtient effectivement une équivalence de compliance globale entre dix tubes compliants de U,84 litre disposés dans une cavité de 45 litres, et la méme cavité de 45 litres mais remplie de 32 litres de liquide de la famille des composés organiques totalement fluorés de type C8H18.
so De plus, afin de ne pas perdre en rendement au niveau de la puissance efficace acoustique émise, il est préférable de choisir un liquide dont la viscosité n'est pas trop élevée, soit inférieure à celle de l'eau, de préférence de 6,5 x 10W
mz/seconde, qui est celle de l'huile silicone; et méme avec un produit de la famille des composés organiques totalement fluorés tel que C8H18, fa viscosité cinématique est de 4 x 10r m'/seconde : ce produit a en plus la caractéristique d'être stable, mëme aux températures assez basses, et aux températures ambiantes.
. .~ 15 O z .9'~
Pour renforcer la solution ci-dessus, et bénéticier en plus de l'effet déjà
indiqué
dans la quatrième catégorie de solutions indiquées précédemment en introduction, ladite ouverture 6 est telle que ses dimensions sont déterminées pour que par couplage de l'élasticité du boîtier 5 avec (a masse du liquide situé dans cette ouverture 6, la fréquence d'Helmholtz de la cavité 7 du boitier est voisine de la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble du transducteur.
Suivant l'exemple de la figure ci-jointe, un transducteur suivant l'invention comporte deux moteurs 1 électroacoustiques alignés sur un axe xx' placés de part et d'autre d'une contre masse centrale 2 et coaxialement à l'intérieur dudit boitiez 5 to cylindrique et creux, recouvrant l'ensemble desdits moteurs 1 jusqu'aux parois vibrantes 3 formant pavillon d'extrémité de ceux-ci, laquelle ouverture 6 est réalisée dans ledit boitiez au voisinage de son plan médian.
Pour améliorer l'effet du dispositif suivant l'invention e~~ tel qu'indiqué ci-dessus, dans le cadre de l'exemple de réalisation de la figure jointe, lesdits bords de ladite ouverture 6 sont associés chacun à une couronne de matériau résistant à la pression et faisant partie intégralement du boitiez dont elles sont solidaires ; ladite couronne n'est pas représentée sur la figure.
Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication de transducteurs électro-acoustiques pour l'émission d'ondes acoustiques dans un liquide.
L'application principale de l'invention est la possibilité d'émettre des ondes acoustiques à basses fréquences, à très grande profondeur et dans une bande de fréquences assez large.
On connait en effet des transducteurs électro-acoustiques immergeables, et en io particulier piézo-électriques, dont certains pour lesquels la présente invention est préférentiellement destinée, mais sans y être limitée, comportent un boîtier cylindrique rigide, creux et ouvert à ses deux extrémités axiales, et à l'intérieur duquel sont disposés coaxialement avec celui-ci, deux moteurs électré'-acoustiques identiques, placés de part et d'autre d'une contre-masse centrale, et dont les extrémités opposées sont entourées d'un pavillon. Lesdits moteurs électro-acoustiques peuvent étre réalisés par deux empilements de plaquettes piézo-électriques alignés. Les faces externes des deux pavillons sont situées dans le plan des extrémités axiales du bottier, de telle sorte qu'elles sont en contact avec le liquide, dans lequel le boîtier est plongé, et le périmètre externe de ces pavillons vient au plus près du bord des extrémités axiales ouvertes Zo dudit bottier.
Ainsi, ces faces externes émettent dans le liquide des ondes acoustiques lorsque les moteurs électro-acoustiques sont excités électroniquement : ces transducteurs sont utilisés notamment pour émettre dans l'eau des ondes acoustiques basse-fréquence dans une direction déterminée.
Cependant, un des problèmes posés par ce type de transducteur est la propagation des ondes acoustiques émises par les faces arrière des pavillons, â
l'intérieur du bottier si celui-ci est également plein de liquide et qui sent alors retransmises dans le milieu ambiant malgré la rigidité dudit boîtier, perturbant l'émission globale du transducteur, comme indiqué dans la deuxième solution décrite ci-après 3o pour les transducteurs immergés à grande profondeur.
Diverses solutions ont été en effet envisagées et proposées par des fabricants etlou utilisateurs, telles que par exemple l'utilisation de bottiers étanches remplis de gaz, mais nécessitant que le boîtier résiste aux pressions d'immersion dans le liquide, ce qui alourdit considérablement le poids du transducteur quand la profondeur d'immersion est très importante.
Une autre solution est de placer à l'arrière des pavillons entourant les Z
extrémités des moteurs électro-acoustiques des masses ou des amortisseurs statiques tels que de la mousse, qui absorbe alors le rayonnement arrière et constitue avec lesdits pavillons, ce que l'on appelle des "baffles". Cette solution est égalerneni limitée dans ses applications en immersion profonde, puisque lesdites masses ou amortisseurs doivent pouvoir résister à ia pression, à moins de conjuguer cette solution avec la solution précédente, avec un boîtier rigide, mais cela alourdit d'autant plus le système.
En fait, les deux solutions précédentes ne sont que des extrapolations de solutions retenues pour l'émission des ondes dans l'air.
Aussi, pour les profondeurs d'immersion assez et très importantes, quatre ~o autres types de catégories de solutions ont été développés et ont même fait l'objet de divers brevets. , Une première catégorie de solutions consiste à utiliser la possibilité de compenser la pression externe par une augmentation de~' la pression interne dep différentes façons, afin de ne pas faire supporter à un boîtier étanche les efforts de résistance à la pression externe - on note pour cela en particulier, la demande de brevet No. FR. 2.634.292 de Monsieur Gilles GROSSO, intitulée "procédé et dispositif pour maintenir le gaz contenu dans une enceinte immergée en équilibre de pression avec l'extérieur", déposée Ici 15 Juillet 1988, et qui consiste à associer à ladite enceinte immergée telle (e bottier d'un ~o transducteur piézo-électrique, plusieurs bouteilles contenant chacune une poche déformable prégonflée, à des pressions différentes, et permettant ainsi de compenser la pression hydrostatique à différentes profondeurs d'immersion.
- On peut également noter la demande de brevet FR. 2.665.814 du 10 Août 1990 de la société THOMSON sur des "transducteurs électro-acoustiques destinés à
étre immergés", et comportant un système de compensation automatique de la pression d'immersion grâce à des chambres remplies de gaz et de volumes réduits, de manière à
ne compenser que les efforts axiaux s'exerçant sur le pilier central de cérarnique de transducteur.
On pourrait citer d'autres demandes de brevets utilisant des systèmes 3o pneumatiques de compensation de la pression extérieure d'immersion, mais comprenant toutes des moyens mécaniques et/ou d'alimentation de gaz ou de stockage, soit assez volumineux etlou compliqués ; de plus, ces divers dispositifs, s'ils évitent la propagation des ondes arrière, ne permettent pas d'émettre en basse fréquence sur une plage de fréquences assez large, car l'émission des ondes par les seuls pavillons a un spectre de fréquences assez étroit, passant par un pic maximum qui ne couvre pas suivant le type d'utilisation une bande passante suffisante.
x-15 0-29 7 Une deuxième catégorie de solution est de pas vouloir résister à la pression externe, en admettant celle-ci directement à l'intérieur du boitier, sans système complexe, tel que dans les demandes de brevets FR. 2.671.928 et 2.674.927 publiées Is 24 Juillet 1992 et déposées par fEtat Français, Délégation Générale pour l'Armement, et intitulées "transducteurs électroacouskiques directifs" : ceux-ci comportent un boïtier à parois cylindriques et un fond, séparés par des fentes obturées par une membrane déformable, et fermé par un diagramme flexible qui délimite une cavité remplie d'huile ; ceci permet une transmission et un équilibre de la pression à
l'intérieur, mais également du fait de la transparence des membranes souples aux ro ondes acoustiques, la retransmission dans le milieu ambiant des ondes arrière qui crée un pic de résonance de fréquences hautes, avec une chute de niveau d'émission entre celui-ci et celui des fréquences de base, diminuant la puissance, et donc la portée totale de l'émission.
Une troisième catégorie de solution permet de s'affranchir à la fois des problèmes mécaniques etlou pneumatiques de la première solution et de fa bande étroite de fréquence correspondante, ainsi que des problèmes des chutes de niveau d'émission et de décalage vers les hautes fréquences de la deuxième solution :
cette catégorie est décrite dans la demande de brevet FR. 2.665.998 DU 05 Mai 1988 déposée par l'Etat Français Délégué Général pour l'Armement : elfe consiste à
utiliser 2o un boitier rigide, mais non étanche, permettant de délimiter une cavité
remplie du liquide ambiant à l'arrière des pavillons, dans laquelle on place des tubes élastiques fermés, étanches et remplis de gaz, et tel que la fréquence de résonance d'Helmholtz de la cavité soit voisine de la fréquence fondamentale des vibrations axiales de l'ensemble vibrant ; on obtient alors une bonne plage assez large de fréquences d'émission grâce à deux pics correspondant aux fréquences propres, l'une liée aux vibrations mécaniques du transducteur, et l'autre à la cavité, et avec une atténuation d'au plus de 5dB entre les deux pics.
Cependant, on reporte aussi le problème de la résistance à la pression d'immersion du boitier extérieur à la résistance desdits tubes élastiques, qui étant de 3o diamètres plus faibles, permettent d'avoir un ensemble moins lourd ; mais pour des grandes profondeurs, il est obligatoire d'augmenter de toutes façons la résistance desdits tubes, ce qui limite leur élasticité et ainsi ne permet pas d'obtenir des émetteurs de très basses fréquences, et alourdit quand même l'ensemble du transducteur.
Aussi et enfin, une quatrième catégorie de solution permettant de ne pas limiter la profondeur tout en gardant une bande de fréquences assez larges et basses, et sans complexité de réalisation, a été développée avec un boïtier en matériau résistant à la pression élastique, et comportant une ouverture, dont tes dimensions sont déterrninées pour que par couplage de l'élasticité du bottier avec la masse du liquide située dans cette ouverture, la fréquence d'Helmhoitz de la cavité du boîtier est voisine de la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble du transducteur : cette catégorie de solution a été surtout développée pour les transducteurs tels que ceux décrits en introduction de la présente description, comportant un bottier cylindrique, rigide, et creux ouvert à ses deux extrémités axiales, et à l'intérieur duquel sont disposés coaxialement avec celui-ci, deux moteurs électroacoustiques identiques, placés de part et d'autre d'une contre masse centrale, et dont les extrémités opposées sont entourées m d'un pavillon.
Cependant, si une telle solution permet un bon décalage de la plage d'émission vers les basses fréquences par rapport à la deuxième catégorie de solutions précédentes, tout en conservant une plage assez large de frëquences entre les deux pics de résonance d'émission ainsi obtenus, on relève une atténuation de plus de lOdB
entre ceux-c1, ce qui est pénalisant pour couvrir les plages d'émission voulues avec un niveau de puissance suffisant sur toute la largeur de cette plage.
Le problème posé est donc de pouvoir réaliser des transdùcteurs acoustiques de basses fréquences dans un liquide, sans limitation de profondeur, sans alourdir ou augmenter le volume etlou fa complexité de réalisation de ces transducteurs, et avec Zo une largeur de bande de fréquences d'émission assez large, sans chute importante d'atténuation de niveau sur toute la largeur de cette bande.
Une solution au problème posé est un procédé pour émettre des ondes acoustiques à basses fréquences dans un liquide au moyen d'un transducteur comportant au moins un moteur électroacoustique mettant en vibration toute paroi d'émission desdites ondes et un bottier creux enfermant ledit moteur et délimitant, avec entre autres ladite paroi vibrante, une cavité, dans laquelle - on réalise dans ledit boïtier au moins une ouverture faisant communiquer ta cavité avec le milieu ambiant ;
- on dispose dans tout ou au moins une partie du volume de ladite cavité au 3o moins une vessie souple ;
- on remplit cette vessie d'un liquide plus compressible que le liquide.
Suivant un autre procédé de mise en oeuvre avec un transducteur du même type que précédemment, on remplit au moins une vessie d'un liquide plus compressible que le liquide ; on réalise dans ledit bottier au moins une ouverture permettant le passage de ladite vessie ainsi remplie ; on glisse ladite vessie dans ladite cavité par ladite ouverture, de telle façon que l'ensemble ou au moins une partie du volume de ~2 X02:97 ladite cavité soit occupé par au moins ladite vessie.
Une autre solution au problème posé est un transducteur pour érnetire des ondes acoustiques à basses fréquences dans un liquide tel que défini ci-dessus, soit comportant au moins un moteur électroacoustique mettant en vibration toute paroi d'émission desdites ondes, et un boitier creux enfermant ledit moteur, et délimitant, entre autres; avec ladite paroi vibrante, une cavité, lequel transducteur comporte au moins une ouverture faisant communiquer ladite cavité avec le milieu ambiant, au moins une vessie souple occupant tout ou au moins une partie de l'ensemble du volume de ladite cavité, laquelle vessie étant remplie d'un liquide plus compressible 1o que ledit liquide.
Dans un mode préférentiel de réalisation, pour atteindre l'effet maximum des solutions ci-dessus, la compressibilité du liquide est inférieure à 109 N/m', et la viscosité du liquide est au plus égale à celle de l'eau, 'qui a pour valeur 10-mslseconde : de préférence, la viscosité du liquide est inférieure à 6,5 X 10-mz/seconde.
Un liquide répondant aux caractéristiques ci-dessus est choisi de préférence, comme étant un composé organique totalement fluoré, de type C8F18, obtenu par réaction de C8H18 f 18 HF : sa masse volumique est de 1.725 kglm3, et la vitesse de propagation du son C dans un tel liquide de zo 570 mètreslseconde, ce qui correspond à une compressibilité définie par le produit x Cs = 0,56 x 109 Nlm', soit 4 fois moins que l'eau, dont le module de compressibilité est égal à 2,22 x 109NIm2.
II peut être utilisé également de l'huile silicosée, dont la masse volumique est supérieure à 920 kglm3, et la vitesse de propagation du son dans cette huile est supérieure à 1010 mlseconde, correspondant à un module de compressibilité
supérieur à 0,954 x 109 N/m~.
Le résultat est de nouveaux procédés et transducteurs pour émettre des ondes acoustiques à large bande, de basses fréquences, en profondeur d'immersion illimitée, et répondant au problème posé ci-dessus, et aux inconvénients cités dans les 3o dispositifs actuels. , En effet, un tel procédé et transducteur suivant l'invention, permettent ero particulier de cumuler les avantages cités précédemment dans les troisiéme et quatrième catégories de solutions analysées en introduction, à savoir : celle d'une cavité remplie de liquide ambiant, et dans laquelle on place des tubes élastiques fermés, permettant d'obtenir deux pics de résonance déterminant une plage de bandes fréquences assez large, et sans perte ni atténuation de plus de 5dB entre ces deux pics :2150297 G
et la solution d'une ouverture de dimensions déterminées pour que (a fréquence d'Helmholtz de la cavité soit voisine de celle fondamentale des vibrations de l'ensemble mécanique, ce qui permet de descendre en fréquence, tout en résistant à des pressions illimitées.
Les caractéristiques de la présente invention sont applicables à tout type de transducteurs, ayant une cavité en communication avec le milieu ambiant, tel que ceux décrits précédemment et pris comme exemples dans la figure ci-après, mais également dans des transducteurs de type flextensional : on peut citer par exemple pour ce type de transducteur le brevet GN-8823245 de J.R.OSWIN qui, dans la cavité remplie d'eau io d'un transducteur flextensional classique, rajoute un résonnateur de Helmholtz ; des tubes compliants peuvent y âtre insérés pour augmenter la compliance et donc descendre en fréquence.
L'intérêt de la présente invention est maximum chaque~fois que l'on veut réduire la perte de rendement et d'atténuation de fréquences entre deux pics de résonance, dont l'un est lié â la résonance mécanique de l'ensemble, et l'autre à celle d'une cavité.
Le liquide compressible, situé, dans la présente invention, dans celle-ci, n'a pas du tout la mëme fonction que ceux utilisés dans l'art antérieur actuel, qui est en fait soit un liquide de transmission et de compensation uniquement de la pression extérieure, soit un liquide de refroidissement, et dont le choix, ni la disposition, ni les zo critères n'avaient été déterminés jusqu'à ce jour pour résoudre le problème posé dans la présente invention.
Une application intéressante des transducteurs suivant la présente invention est de pouvoir être utilisés dans le cadre de la tomographie acoustique de l'océan, pour laquelle il faut pouvoir immerger les transducteurs jusqu'à 2.000 mètres d'immersion d'une part, et d'autre part, pouvoir émettre dans des bandes de fréquences assez larges, et aux plus basses fréquences possibles, pour avoir une propagation la plus lointaine des ondes ~ une publication de la revue "Pour (a Science" No. 158 de Décembre 1990, pages 66 et suivantes par Messieurs Robert SPINDEL et Peter WORCESTER enseigne l'intérêt d'une telle tomographie acoustique des océans, 3o permettant d'engendrer des images à trois dimensions de la zone traversée par les ondes, et dont l'analyse du comportement, qui est parfaitement décrit et interprétable avec précision par les lois physiques, permet d'en tirer des informations nécessaires à
la détermination de certaines propriétés des masses océaniques, telles qu'en particulier leur température, et leur courant.
On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, en particulier dans le cadre de l'application précédente à la tomographie acoustique, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en démantrer la nouveauté et l'intérêt.
La description et la figure ci-après représentent un exempte de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention, en particulier pour d'autres types de transducteurs. , La figure unique est une vue en coupe d'un type de transducteur particulier, équipé des éléments caractéristiques de l'invention.
Le transducteur tel que représenté en coupe sur cette figure, comporte d'une manière connue, deux moteurs 1 électroacoustiques, alignés suivant un axe xx', placés to de part et d'autre d'une contre masse centrale 2, et coaxialement à
l'intérieur d'un boitier 5 cylindrique, recouvrant l'ensemble desdits moteurs 1 jusqu'au pavillon 3 d'extrémité de ceux-ci ; la cavité 7 ainsi délimitée par l'arrière desdits pavillons et le boitier est en communication avec le liquide d'immersion éxtérieur 4, grâce à
des ouvertures 6 réalisées dans ce boitier 5.
Lesdits moteurs électroacoustiques 1 peuvent être de type piézo-électrique, mais également des cylindres magnétostrictifs entourés d'une bobine d'excitation.
De tels transducteurs électroacoustiques à double moteur, sont dits également doubla Tonpilz.
Sur la figure jointe, lesdits moteurs électroacoustiques 1 et la contre masse 2o intermédiaire 2 sont représentés montés assernblés, grâce à différentes pièces de liaison 11, reliées elles-mêmes à différentes pièces de fixation 12, reliant ledit moteur électroacoustique ou boitier 5, grâce à tout moyen de fixation, et permettant une liberté
de déplacement des pavillons 3 d'extrémité par rapport à ce dit boitier, mais déterminant une cavité interne 7 quasiment fermée entre les bords respectifs 13 desdits pavillons et dudit boitier.
l'alimentation desdits moteurs électroacoustiques 1 est fournie par tout câble d'alimentation 10, fixé sur lesdites pièces de liaison 11 par un connecteur électrique 14.
La réalisation d'un tel transducteur et de l'ensemble des différentes pièces le constituant est du domaine connu et réalisable par tout homrne du métier.
3o La caractéristique principale du procédé de la présente invention et du transducteur suivant celui-ci, est qu'il comporte au moins une vessie 8 souple, occupant au moins une partie si ce n'est la totalité de tout le volume de ladite cavité
7, et remplie d'un liquide 9 plus compressible que le liquide 4 ambiant.
En fait, compte tenu de la présence des moteurs acoustiques 'l et des différentes pièces d'assemblage 11 et du câble d'alimentation 10, ainsi que des liaisons avec le boitier 12, il peut être de préférence, disposé
215.0297 - soit plusieurs vessies indépendantes, qui sont glissées par les ouvertures 6 dans le boitier, après avoir été de préférence remplies - soit une seule membrane occupant au moins une partie si ce n'est l'ensemble de la surface interne de la cavité du transducteur, et réalisée par une peau en élastomère par exemple, et que l'on remplit ensuite dudit liquide, mais la difficulté est alors de pouvoir assurer ce remplissage sans qu'il reste de bulles d'air qui compromettraient l'efficacité d'un tel dispositif, avec la profondeur.
En effet, le liquide 9 occupant les volumes délimités par la peau desdites vessies 8, doit remplir au mieux et de préférence pratiquement toute la cavité, car son io volume doit étre en fait supérieur à celui des tubes compliants tels que ceux décrits dans la demande de brevet FR. 2.665.998 du 05 Mai 1988, de façon à avoir des caractéristiques de compressibilité équivalentes à celle desdits tubes tels qu'utilisés à
ce jour dans ce type de transducteur ; en effet, la chute d2 niveau d'émission des fréquences dans la plage définie entre les deux pics considérés précédemment, est liée justement à l'élasticité du volume de ce liquide compris dans la cavité, et dont le rôle est également celui des tubes compliants du brevet cité ci-dessus.
Pour cela, la compressibilité dudit liquide doit être en fait inférieure à
109NIm~, définie par le produit de sa masse volumique f avec le carré de la vitesse de propagation du son dans ce liquide Cf.
2o Pour avoir alors la valeur de la compliance globale da la cavité, on doit avoir à
la fois . volume de la cavité 7 = volume du liquide 9 + volume de l'eau résiduelle pouvant exister dans la cavité 7 . compliance globale du système = (volume du liquide/ f x Cf2 du liquide) +
(volume de l'eau/2,22 x 109).
Des essais en simulation ont démontré qu'an obtient effectivement une équivalence de compliance globale entre dix tubes compliants de U,84 litre disposés dans une cavité de 45 litres, et la méme cavité de 45 litres mais remplie de 32 litres de liquide de la famille des composés organiques totalement fluorés de type C8H18.
so De plus, afin de ne pas perdre en rendement au niveau de la puissance efficace acoustique émise, il est préférable de choisir un liquide dont la viscosité n'est pas trop élevée, soit inférieure à celle de l'eau, de préférence de 6,5 x 10W
mz/seconde, qui est celle de l'huile silicone; et méme avec un produit de la famille des composés organiques totalement fluorés tel que C8H18, fa viscosité cinématique est de 4 x 10r m'/seconde : ce produit a en plus la caractéristique d'être stable, mëme aux températures assez basses, et aux températures ambiantes.
. .~ 15 O z .9'~
Pour renforcer la solution ci-dessus, et bénéticier en plus de l'effet déjà
indiqué
dans la quatrième catégorie de solutions indiquées précédemment en introduction, ladite ouverture 6 est telle que ses dimensions sont déterminées pour que par couplage de l'élasticité du boîtier 5 avec (a masse du liquide situé dans cette ouverture 6, la fréquence d'Helmholtz de la cavité 7 du boitier est voisine de la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble du transducteur.
Suivant l'exemple de la figure ci-jointe, un transducteur suivant l'invention comporte deux moteurs 1 électroacoustiques alignés sur un axe xx' placés de part et d'autre d'une contre masse centrale 2 et coaxialement à l'intérieur dudit boitiez 5 to cylindrique et creux, recouvrant l'ensemble desdits moteurs 1 jusqu'aux parois vibrantes 3 formant pavillon d'extrémité de ceux-ci, laquelle ouverture 6 est réalisée dans ledit boitiez au voisinage de son plan médian.
Pour améliorer l'effet du dispositif suivant l'invention e~~ tel qu'indiqué ci-dessus, dans le cadre de l'exemple de réalisation de la figure jointe, lesdits bords de ladite ouverture 6 sont associés chacun à une couronne de matériau résistant à la pression et faisant partie intégralement du boitiez dont elles sont solidaires ; ladite couronne n'est pas représentée sur la figure.
Claims (16)
1. Procédé pour émettre des ondes acoustiques à basses fréquences dans un liquide (4) au moyen d'un transducteur comportant au moins un moteur électroacoustique (1) mettant en vibration toute paroi (3) d'émission desdites ondes et un boîtier (5) creux enfermant ledit moteur (1) et délimitant, avec entre autres ladite paroi vibrante (3), une cavité (7), caractérisé en ce que:
- on réalise dans ledit boîtier (5) au moins une ouverture (6) faisant communiquer la cavité (7) avec le milieu ambiant (4);
- on dispose dans au moins une partie du volume de ladite cavité (7) au moins une vessie (8) souple;
- on remplit cette vessie (8) d'un liquide plus compressible (9) que le liquide (4).
- on réalise dans ledit boîtier (5) au moins une ouverture (6) faisant communiquer la cavité (7) avec le milieu ambiant (4);
- on dispose dans au moins une partie du volume de ladite cavité (7) au moins une vessie (8) souple;
- on remplit cette vessie (8) d'un liquide plus compressible (9) que le liquide (4).
2. Procédé pour émettre des ondes acoustiques à basses fréquences dans un liquide (4) au moyen d'un transducteur comportant au moins un moteur électroacoustique (1) mettant en vibration toute paroi (3) d'émission desdites ondes et un boîtier (5) creux enfermant ledit moteur (1) et délimitant, avec entre autres ladite paroi vibrante (3), une cavité (7), caractérisé en ce que:
- on remplit au moins une vessie d'un liquide plus compressible (9) que le liquide (4);
- on réalise dans ledit boîtier (5) au moins une ouverture permettant le passage de ladite vessie (8) ainsi remplie;
- on glisse ladite vessie (8) dans ladite cavité
(7) par ladite ouverture (6), de telle façon que au moins une partie du volume de ladite cavité (7) soit occupée par au moins ladite vessie (8).
- on remplit au moins une vessie d'un liquide plus compressible (9) que le liquide (4);
- on réalise dans ledit boîtier (5) au moins une ouverture permettant le passage de ladite vessie (8) ainsi remplie;
- on glisse ladite vessie (8) dans ladite cavité
(7) par ladite ouverture (6), de telle façon que au moins une partie du volume de ladite cavité (7) soit occupée par au moins ladite vessie (8).
3. Transducteur pour émettre des ondes acous-tiques à basses fréquences dans un liquide (4), comportant au moins un moteur électroacoustique (1) mettant en vibra-tion toute paroi (3) d'émission desdites ondes, et un boîtier (5) creux enfermant ledit moteur (1), et délimitant, avec entre autres ladite paroi vibrante (3), une cavité (7), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ouverture (6) faisant communiquer ladite cavité (7) avec le milieu ambiant (4), au moins une vessie (8) souple occupant au moins une partie du volume de ladite cavité (7), laquelle vessie étant remplie d'un liquide plus compressible (9) que ledit liquide (4).
4. Transducteur pour émettre des ondes acous-tiques suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit liquide (9) est de compressibilité inférieure à
10 9N/m2.
10 9N/m2.
5. Transducteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit liquide (9) est de visco-sité au plus égale à celle de l'eau.
6. Transducteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite viscosité du liquide est inférieure à 6,5 × 10 -7 m2/seconde.
7. Transducteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit liquide est un composé
organique totalement fluoré de type C8F18.
organique totalement fluoré de type C8F18.
8. Transducteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les dimensions de ladite ouver-ture (6) sont déterminées pour que par couplage de l'élasticité du boîtier (5) avec la masse du liquide (4) situé dans cette ouverture (6), la fréquence d'Helmholtz de la cavité (7) du boîtier est voisine de la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble du transducteur.
9. Transducteur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux moteurs (1) électroacoustiques alignés sur un axe (xx') placé de part et d'autre d'une contre masse centrale (2) et coaxialement à l'intérieur dudit boîtier (5) cylindrique et creux, recouvrant l'ensemble desdits moteurs (1) jusqu'aux parois vibrantes (3) formant pavillon d'extrémité de ceux-ci, laquelle ouverture (6) est réalisée dans ledit boîtier au voisinage de son plan médian.
10. Transducteur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite ouverture (6) est périphé-rique et circulaire, et lesdits bords de celle-ci sont associés chacun à une couronne de matériaux résistant à la pression, et faisant partie intégralement du boîtier (5) dont elles sont solidaires.
11. Transducteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit liquide est un composé
organique totalement fluoré de type C8F18.
organique totalement fluoré de type C8F18.
12. Transducteur suivant la revendication 6 ou 11, caractérisé en ce que les dimensions de ladite ouverture (6) sont déterminées pour que par couplage de l'élasticité du boîtier (5) avec la masse du liquide (4) situé dans cette ouverture (6), la fréquence d'Helmholtz de la cavité (7) du boîtier est voisine de la fréquence fondamentale des vibrations de l'ensemble du transducteur.
13 13. Transducteur suivant la revendication 6 ou 11, caractérisé en ce qu'il comporte deux moteurs (1) électroacoustiques alignés sur un axe (xx') placé de part et d'autre d'une contre masse centrale (2) et coaxialement à l'intérieur dudit boîtier (5) cylindrique et creux, recouvrant l'ensemble desdits moteurs (1) jusqu'aux parois vibrantes (3) formant pavillon d'extrémité de ceux-ci, laquelle ouverture (6) est réalisée dans ledit boîtier au voisinage de son plan médian.
14. Transducteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite ouverture (6) est périphéri-que et circulaire, et lesdits bords de celle-ci sont associés chacun à une couronne de matériaux résistant à la pression, et faisant partie intégralement du boîtier (5) dont elles sont solidaires.
15. Transducteur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que ladite ouverture (6) est périphéri-que et circulaire, et lesdits bords de celle-ci sont associés chacun à une couronne de matériaux résistant à la pression, et faisant partie intégralement du boîtier (5) dont elles sont solidaires.
16. Transducteur suivant la revendication 13, caractérisé en ce que ladite ouverture (6) est périphéri-que et circulaire, et lesdits bords de celle-ci sont associés chacun à une couronne de matériaux résistant à la pression, et faisant partie intégralement du boîtier (5) dont elles sont solidaires.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9406439 | 1994-05-27 | ||
FR9406439A FR2720589B1 (fr) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | Procédé et transducteur pour émettre des ondes acoustiques à larges bandes et basses fréquences en profondeur d'immersion illimitée. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CA2150297A1 CA2150297A1 (fr) | 1995-11-28 |
CA2150297C true CA2150297C (fr) | 2006-12-19 |
Family
ID=9463568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA002150297A Expired - Fee Related CA2150297C (fr) | 1994-05-27 | 1995-05-26 | Procede et transducteur pour emettre des ondes acoustiques a larges bandes et basses frequences en profondeur d'immersion illimitee |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5579287A (fr) |
EP (1) | EP0684084B1 (fr) |
CA (1) | CA2150297C (fr) |
DE (1) | DE69506169T2 (fr) |
DK (1) | DK0684084T3 (fr) |
ES (1) | ES2124507T3 (fr) |
FR (1) | FR2720589B1 (fr) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2818754B1 (fr) * | 2000-12-21 | 2004-06-18 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif pour engendrer des ondes elastiques focalisees dans un milieu materiel tel que le sous-sol, et methode pour sa mise en oeuvre |
US7679774B2 (en) * | 2001-04-06 | 2010-03-16 | Oce Printing Systems Gmbh | Method, system and computer program for the generation of an electronic document from scanned image data |
DE10345533A1 (de) * | 2003-09-30 | 2005-05-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Ultraschallwandler zum Betrieb in einem unter erhöhtem Druck stehenden Medium |
FR2971112B1 (fr) * | 2011-02-01 | 2014-01-03 | Ixblue | Transducteur electro-acoustique basse frequence et procede de generation d'ondes acoustiques. |
GB2508206B (en) * | 2012-11-23 | 2017-06-28 | Thales Holdings Uk Plc | A transducer for a locator beacon and an underwater locator beacon |
US9995834B2 (en) * | 2013-05-07 | 2018-06-12 | Pgs Geophysical As | Variable mass load marine vibrator |
US10488542B2 (en) * | 2014-12-02 | 2019-11-26 | Pgs Geophysical As | Use of external driver to energize a seismic source |
US20160202365A1 (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | Pgs Geophysical As | Compliance chamber with linear motor for marine acoustic vibrators |
FR3042134B1 (fr) | 2015-10-09 | 2020-10-09 | Ixblue | Dispositif d'emission/reception acoustique sous-marine a large bande |
US11913329B1 (en) | 2022-09-21 | 2024-02-27 | Saudi Arabian Oil Company | Untethered logging devices and related methods of logging a wellbore |
CN116532349B (zh) * | 2023-06-07 | 2024-01-30 | 中国科学院声学研究所 | 复合驱动的亥姆赫兹换能器 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3274537A (en) * | 1963-10-17 | 1966-09-20 | William J Toulis | Flexural-extensional electro-mechanical transducer |
FR2498867A1 (fr) * | 1981-01-27 | 1982-07-30 | Tech Radioelect Electro Fs | Transducteur electroacoustique de puissance concu pour les immersions a grande profondeur |
FR2569326B1 (fr) * | 1984-08-16 | 1988-07-29 | France Etat Armement | Transducteurs piezo-electriques et antennes de sonar pouvant etre immerges a grande profondeur |
US4875199A (en) * | 1986-09-09 | 1989-10-17 | Hutchins Roger W | Deep water transient sound generator |
FR2665998B1 (fr) * | 1988-05-05 | 1993-10-29 | Etat Francais Delegue Armement | Procedes et transducteurs electro-acoustiques pour emettre des ondes acoustiques a basse frequence dans un liquide. |
FR2634292B1 (fr) * | 1988-07-15 | 1990-10-19 | Grosso Gilles | Procede et dispositifs pour maintenir le gaz contenu dans une enceinte immergee en equilibre de pression avec l'exterieur |
GB8823245D0 (en) * | 1988-10-04 | 1989-04-19 | British Aerospace | Flextensional transducer |
US4868799A (en) * | 1988-10-11 | 1989-09-19 | Frank Massa | Means for equalizing the internal pressure in an underwater transducer employing a vibratile piston to permit operation of the transducer at water depths in excess of a few hundred feet |
FR2665814B1 (fr) * | 1990-08-10 | 1993-06-11 | Thomson Csf | Transducteur electroacoustique destine a etre immerge et comportant un systeme de compensation automatique de la pression d'immersion. |
US5291461A (en) * | 1990-11-28 | 1994-03-01 | Raytheon Company | Elastomer structure for transducers |
FR2671928B1 (fr) * | 1991-01-22 | 1995-10-20 | France Etat Armement | Transducteurs electro-acoustiques directifs. |
DE4111296A1 (de) * | 1991-04-08 | 1992-10-22 | Gkn Automotive Ag | Verstellvorrichtung fuer eine reibungskupplung |
FR2697711B1 (fr) * | 1992-11-05 | 1994-12-30 | France Etat Armement | Procédé et transducteur pour émettre des ondes acoustiques basse fréquence dans un liquide en immersion illimitée. |
-
1994
- 1994-05-27 FR FR9406439A patent/FR2720589B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-05-26 DK DK95401229T patent/DK0684084T3/da active
- 1995-05-26 DE DE69506169T patent/DE69506169T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-26 ES ES95401229T patent/ES2124507T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-26 EP EP95401229A patent/EP0684084B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-26 CA CA002150297A patent/CA2150297C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-30 US US08/452,854 patent/US5579287A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69506169D1 (de) | 1999-01-07 |
FR2720589A1 (fr) | 1995-12-01 |
EP0684084B1 (fr) | 1998-11-25 |
ES2124507T3 (es) | 1999-02-01 |
US5579287A (en) | 1996-11-26 |
EP0684084A1 (fr) | 1995-11-29 |
DK0684084T3 (da) | 1999-08-09 |
DE69506169T2 (de) | 1999-05-06 |
CA2150297A1 (fr) | 1995-11-28 |
FR2720589B1 (fr) | 1996-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2150297C (fr) | Procede et transducteur pour emettre des ondes acoustiques a larges bandes et basses frequences en profondeur d'immersion illimitee | |
EP2670536B1 (fr) | Transducteur électro-acoustique basse fréquence et procédé de génération d'ondes acoustiques | |
FR2961902A1 (fr) | Vibrateur acoustique marin ayant une amplitude a basse frequence accrue | |
EP0728535B1 (fr) | Procédé et dispositif pour diminuer la fréquence de résonance des cavités des transducteurs immergeables | |
EP0323305B1 (fr) | Capteur piézo-électrique tubulaire à grande sensibilité | |
FR2665998A1 (fr) | Procedes et transducteurs electro-acoustiques pour emettre des ondes acoustiques a basse frequence dans un liquide. | |
US20110255375A1 (en) | Acoustic wave transducer and sonar antenna with improved directivity | |
FR3026569A1 (fr) | Antenne omnidirectionnelle | |
EP0656232B1 (fr) | Procédé d'émission de forte puissance d'ondes acoustiques et pavillons de transducteurs correspondants | |
EP0596763B1 (fr) | Procédé et transducteur pour émettre des ondes acoustiques basse fréquence dans un liquide en immersion illimitée | |
EP0657868B1 (fr) | Procédé d'émission d'ondes acoustiques très basses fréquences à forte puissance et transducteurs correspondants | |
EP0600758B1 (fr) | Dispositif d'étanchéité de moteurs électro-acoustiques | |
EP0728533B1 (fr) | Procédé et transducteurs pour émettre des ondes acoustiques dans un liquide avec une directivité marquée aux basses fréquences | |
EP0728534B1 (fr) | Procédé et transducteurs immergés dans un fluide pour l'émission d'ondes acoustiques à basse fréquence avec des pavillons allégés | |
EP0897176B1 (fr) | Absorbeur acoustique sous-marin | |
FR2728425A1 (fr) | Antenne lineaire electroacoustique d'emission et antenne d'emission/reception comprenant une telle antenne | |
FR2806867A1 (fr) | Transducteur de sonar a deux frequences | |
FR2569326A1 (fr) | Transducteurs piezo-electriques et antennes de sonar pouvant etre immerges a grande profondeur | |
EP3167170A2 (fr) | Dispositif et méthode d'atténuation du son | |
Le Gall | Low-frequency Janus-Helmholtz transducers for great-depth acoustical oceanography | |
FR2733620A1 (fr) | Materiau absorbant les ondes sonores, notamment en acoustique sous-marine | |
FR2697963A1 (fr) | Barrière acoustique. | |
FR2728754A1 (fr) | Transducteur composite piezoelectrique | |
FR2720585A1 (fr) | Transducteur électro acoustique antenne sonar ouverts. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EEER | Examination request | ||
MKLA | Lapsed |