FR2517155A1 - Hydrophonic appts. for acoustic wave detection in liq. - has tubular piezoelectric pressure pick=up in watertight sheath - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à n: apparcil dl't- phone d'un type nouveau, c'est-à-dire un appareil destiné à mesurer, détecter ou visualiser les sons ou les ultra-sons
se propageant dans un liquide. En particulier, ce@ apparoil est utilisé pour détecter les sons dans l'eau.The present invention relates to n: apparcil dl't-phone of a new type, that is to say an apparatus intended to measure, detect or visualize sounds or ultrasounds
propagating in a liquid. In particular, this @ apparoil is used to detect sounds in water.
Un appareil hydrophone de ce type permet d'effectuer des mesures acoustiques en laboratoire, dans la mer, dans les bassins ou dans le s tunnels hydrodynamiques. A hydrophone device of this type makes it possible to carry out acoustic measurements in the laboratory, in the sea, in basins or in hydrodynamic tunnels.
On connaît des appareils hydrophones, susceptibles d'assurer ce résultat. Toutefois, les appareils connus com pre@nent la plupart du @emps une électronique de mesure qui dol être incorporée et notamment un amplificateur de charge à baute impédance d'entrée. Il en résulte, d'une part, un prix de revient important, d'autre part , une certaine fragilité pour la partie de l'appareil qui doit être immergée dans le liquide à étudier. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients en réalisant un appareil nydeulique d'une coi,struction particulière simple, robuste et peu conteuse. Hydrophone devices are known, capable of ensuring this result. However, the known devices include most of the time measurement electronics which must be incorporated and in particular a charge amplifier with high input impedance. This results, on the one hand, a significant cost price, on the other hand, a certain brittleness for the part of the apparatus which must be immersed in the liquid to be studied. The object of the present invention is to avoid the drawbacks by producing a nydeulic device of a simple, robust and relatively inexpensive structure.
Un appareil hydrophone selon l'invention comprend un capteur de pression piézo-électrique, et il est caractérisé en ce que ce capteur est constitué par une céramique piézo électrique ayant la forme d'un tube à faible épaisseur de proi, au centre duquel est lovée une électrode rigide axiale noyée dans une matière isolante qui ren:plit I l'intérieur du tube, la paroi extérieure de celui-ci étant raccorde n une éléctrode souple qui complète l'appareil tandis que le capteur céramique tubulaire est enrobé extérieurement dans une gaine on élastomère souple, qui assure l'isolation extérieure et l'étanchéité de l'appareil. A hydrophone device according to the invention comprises a piezoelectric pressure sensor, and it is characterized in that this sensor is constituted by a piezoelectric ceramic having the shape of a tube with a small thickness of proi, in the center of which is coiled a rigid axial electrode embedded in an insulating material which folds the interior of the tube, the external wall of the latter being connected to a flexible electrode which completes the apparatus while the tubular ceramic sensor is coated externally in a sheath flexible elastomer, which provides external insulation and sealing of the device.
suivant une autre caractéristique de l'invention, l'iso- lation interne est réalisée à l'aide d'une résine autopoly- mérisante, de préférence à deux constituants (accélérateur et durcisseur). according to another characteristic of the invention, the internal insulation is carried out using a self-polymerizing resin, preferably with two components (accelerator and hardener).
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'isolation extérieure est réalisée à l'aide d'un mastic d@élas- tomère au silicone, qui convient particulièroment lorsque l'appareil doit être utilisé dans l'eau. En effet, après solidification de ce mastic, qui reste souple, on obtient une bonne a daptation d'impédance acoustique au milieu environnant : ce@@@ geina éla@@@@@e @@éla@i@mère est parfaitemen@ trans- @arente aux @ndes acpustiques se transmeitant da@ @@eau. According to another characteristic of the invention, the external insulation is carried out using a silicone elastomer putty, which is particularly suitable when the apparatus is to be used in water. Indeed, after solidification of this putty, which remains flexible, a good adaptation of acoustic impedance to the surrounding environment is obtained: this @@@ geina éla @@@@@ e @@ éla @ i @ mother is perfectly trans - @arente to the acpustic waves moving through water.
@ui@a@@ une autre @ar@ctéristique de l'invention, @@él@@@@@@@e centrale rig@de, est électriquement reliée à la face interne du capteur @éramique tubulaire, et elle constitue l'électrode positive du capteur, dont l'électrode négative est reliée à la surface externe du tube céramique . @ ui @ a @@ another @ ar @ c @ teristics of the invention, @@ él @@@@@@@ e central rig @ de, is electrically connected to the internal face of the sensor @ tubular ceramic, and it constitutes l positive sensor electrode, the negative electrode of which is connected to the external surface of the ceramic tube.
@@ivant une autre caractéristique de l'invention, la liaison électrique des deux électrodes de l'appareil est assurée par an câ@l@ pour mi@r@phones coaxial blindé, per mettan@ de relier à un apparcillage de mesure situé hors du liquide. @@ ive another characteristic of the invention, the electrical connection of the two electrodes of the device is ensured by year Câ @ l @ for mi @ r @ coaxial shielded phones, per mettan @ to connect to a measuring device located outside some cash.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble du capteur céramique tubulaire, de sa résine interne, et de l'c-lec- rode rigide centrale est porté par un joint d'appui transversal en caoutchouc, lequel prend appui sur l'embase rigide de l'appareil : cette disposition assure une bonne isolation du capteur par rapport aux vibrations parasites. According to another characteristic of the invention, the whole of the tubular ceramic sensor, of its internal resin, and of the central rigid electrode is carried by a transverse rubber support gasket, which bears on the rigid base of the device: this arrangement ensures good isolation of the sensor from parasitic vibrations.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limi- tatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. The appended drawing, given by way of nonlimiting example, will allow a better understanding of the characteristics of the invention.
La figure unique est une vue en coupe axiale d'un appareil hydrophone selon invention, destiné à être relié à un appareil de mesure de type connu. The single figure is an axial sectional view of a hydrophone device according to the invention, intended to be connected to a measuring device of known type.
On a représenté sur le dessin un appareil hydrophone selon l'invention, plus particulièrement prévu pour être immergé dans l'eau afin d'y mesurer ou d'y détecter les ondes sonores ou ultra-sonores
L'appareil comprend un capteur de pression piézoélectrique 1 qui se présente sou@ la forme d'une paroi céramique @ubulaire ouverte à ses doux extrémités.Il peut s'agir par exemple d'une @éremique pié@o-él@@trique en titanate @i@@@na@e de @@omb, conn@e sous la référence commerciale @@@ Quartz et Silice". @esurée, radialement, l'épaisseur de @ @aroi tubulaire out être de l'ordre de 1 mm.There is shown in the drawing a hydrophone device according to the invention, more particularly intended to be immersed in water in order to measure or detect therein sound or ultrasonic waves.
The apparatus comprises a piezoelectric pressure sensor 1 which is presented in the form of a ceramic @ubular wall open at its soft ends. It can be, for example, an eric @ pié @ o-él @@ trique in titanate @i @@@ na @ e de @@ omb, conn @ e under the commercial reference @@@ Quartz and Silica ". @ measured, radially, the thickness of tubular @ @ aroi or be around 1 mm.
L'espace int@rieur de la@ paroi tu@ulaire 1 est rempli @ar une rés ne isolante 2 eu peut etre une résine autopoly- mérisante à deux composants (par exemple celle qui est connue sous le nom commercial "Palavit M, utilisee pour l'orthodontie).
The interior space of the tuular wall 1 is filled with an insulating resin 2 or perhaps a two-component self-curing resin (for example that which is known under the trade name "Palavit M, used for orthodontics).
A l'intérieur de cette résine isolante, est enrobée une électrode rigide 3 disposée axialement à l'in~ trieur du capteur tubulaire 1. Un fil de liaison électrique 4 assure la connexion de l'électrode centrale 3 avec la face interne du capteur tubulaire 1. Inside this insulating resin, is coated a rigid electrode 3 disposed axially at the sorter of the tubular sensor 1. An electrical connection wire 4 ensures the connection of the central electrode 3 with the internal face of the tubular sensor 1.
L'ensemble peut etre surmonté par une coupelle isolante 5. L'isolation externe est assure par une gaine périphérique 6 qui enrobe l'ensemble. Cette gaine est préférablement constitue par un mastic élastomère aux silicone, connu sous la dénomination commerciale "SILI
COMET". Une telle gaine est parfaitement transparente aux ondes sonores transmises dans l'eau, si bien que l'appareil hydrophone est alors particulièrement utilisable pour des mesures dans l'eau, par exemple dans l'eau de mer.The assembly can be surmounted by an insulating cup 5. The external insulation is provided by a peripheral sheath 6 which coats the assembly. This sheath is preferably constituted by an elastomeric silicone sealant, known under the trade name "SILI
COMET ". Such a sheath is perfectly transparent to the sound waves transmitted in water, so that the hydrophone device is then particularly usable for measurements in water, for example in sea water.
L'emsemble 1,2 est porté par un joint en caout- chouc 7 dispose transverqalement. Ce joint assure la liaison avec un socle rigide 8 qui peut entre par exemple métallique. L'intérieur du socle 8 est rempli d'une résine 9 qui peut entre de même nature que la résine 2. The assembly 1,2 is carried by a rubber seal 7 arranged transversely. This seal provides the connection with a rigid base 8 which can for example be made of metal. The interior of the base 8 is filled with a resin 9 which can be of the same nature as the resin 2.
Un fil souple 10, noyé dans la résine 9 assure la liaison électrique avec la face externe du capteur tubulaire 1. A flexible wire 10, embedded in the resin 9 provides the electrical connection with the external face of the tubular sensor 1.
Un autre fil souple 11, noyé au centre de la rd- sine 9, relie ltélectrode centrale 3 à l'extérieur. Another flexible wire 11, embedded in the center of the plant 9, connects the central electrode 3 to the outside.
Les deux fils 10 et 11 sont raccordés à la ma- nitre connue à un câble blindé 12 de type à faible bruit, qui peut être d'une longueur quelconque. A son autre extrémité, ce câble blindé est terminé par une fiche de raccordement 13 de type connu, qui permet de le brancher sur tout appareil de mesure situé hors du liquide. The two wires 10 and 11 are connected to the known master to a low noise type shielded cable 12, which can be of any length. At its other end, this shielded cable is terminated by a connection plug 13 of known type, which makes it possible to connect it to any measuring device located outside the liquid.
Un revêtement 14 en mastic silicone assure l'étanchéité de l'appareil au niveau du point de départ du 0a ble blindé 12. A coating 14 of silicone sealant seals the device at the starting point of the shielded cable 12.
Le fonctionnement est le suivant
Lorsque l'ensemble de l'appareil est immergé, par exemple dans de l'eau, l'apparition d'une onde sonore ou ultra-sonore provoque une variation de contrainte mécanique dans la céramique piézo-électrique 1, qui se traduit par l'apparition d'un dipole électrique. Une différence de potentiel apparat alors entre les deux électrodes 10 et 11, l'électrode 11 étant positive et l'élec~ trode 10 négative.The operation is as follows
When the entire device is immersed, for example in water, the appearance of a sound or ultrasonic wave causes a variation in mechanical stress in the piezoelectric ceramic 1, which results in l appearance of an electric dipole. A potential difference then appears between the two electrodes 10 and 11, the electrode 11 being positive and the elec ~ trode 10 negative.
Ce signal électrique est transmis par le câble 12, vers l'extérieur où l'on peut l'étudier et le traiter à volonté. This electrical signal is transmitted by the cable 12, to the outside where it can be studied and processed at will.
Le joint caoutchouc 7 assure -une bonne isolation acoustique du capteur sensible 1 pat rapport à tous les bruits parasites. The rubber seal 7 ensures -a good acoustic insulation of the sensitive sensor 1 pat compared to all parasitic noises.
Les avantages d'un hydrophone selon l'invention sont les suivants - il s'agit d'un appareil de construction simple et robuste, - La sensibilité et la bande passante de l'appareil sont excellentes, - Le prix de revient de l'appareil est environ 6 fois inférieur à celui des hydrophones habituellement connus à ce jour. The advantages of a hydrophone according to the invention are as follows - it is a device of simple and robust construction, - The sensitivity and the bandwidth of the device are excellent, - The cost price of the device is about 6 times lower than that of hydrophones usually known to date.
Claims (6)
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| FR2517155B1 FR2517155B1 (en) | 1987-03-20 |
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ID=9264523
Family Applications (1)
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