FR2885419A1 - Capteur acoustique sous-marin - Google Patents

Abstract

Un dispositif hydrophone capable de mesurer directement la vitesse particulaire acoustique est décrit sur la base du principe que le son se dépasse plus vite dans la direction de l'écoulement d'un fluide que contre celle-ci. Dans ce contexte, l"écoulement de fluide" est produit par le champ acoustique oscillant considéré.Un tel capteur produit des informations qui peuvent être traitées pour donner des informations sur le gisement d'une source acoustique pour une bouée sonore ou d'autres application du type sonar. Le capteur comprend deux paires émetteur-récepteur (T,R) disposées à angle droit.

Description

La présente invention concerne un capteur acoustique sous marin permettant

d'obtenir des informations non ambiguës quant au gisement d'une source acoustique.

Une bouée sonore existante emploie un capteur pour produire des informations non ambiguës sur une source de gisement, le capteur utilisant un hydrophone à gradient de pression pour déduire la vitesse particulaire acoustique en même temps qu'un hydrophone de détection de pression. Ceci est réalisé dans un dispositif disponible grâce à la réaction de paires d"'ailes" contre une masse sismique centrale, le mouvement résultant étant détecté par une bande de céramique piézo électrique. Cette disposition a pour inconvénient que, en dessous de la fréquence de résonance des "ailes", la vitesse particulaire acoustique n'est pas mesurée directement.

Pour éviter ces problèmes, l'invention propose un capteur acoustique sous marin comprenant un hydrophone pour vitesse particulaire acoustique comportant un moyen permettant d'établir un champ d'onde ultrasonore, et un moyen permettant de mesurer la vitesse particulaire à l'intérieur du champ dans plus d'une direction, où, en utilisation, le champ est exposé à un rayonnement acoustique venant d'une source sous marine qui module le champ d'onde ultra sonore, de sorte que les vitesses particulaires modulées qui sont mesurées fournissent une indication de la direction de la source par rapport au capteur.

L'invention repose sur le fait qu'une onde ultrasonore se déplacera plus vite dans un écoulement de fluide dans la même direction que la propagation du son et plus lentement dans un écoulement du fluide de la direction opposée. Dans un champ acoustique, la vitesse particulaire se comporte comme un écoulement de fluide oscillant.

Ainsi, si c est la vitesse de propagation normale du son dans l'eau calme, sa vitesse dans l'eau s'écoulant avec une vitesse v est c + v dans la même direction et c v dans la direction opposée.

Si deux paires émetteur/récepteur ultrasonores rayonnant avec une amplitude et une fréquence constantes sont placées à une distance, entre l'émetteur et le récepteur de chaque paire respective, qui est inférieure à la longueur d'onde du son que l'on souhaite détecter, alors, la vitesse du champ sonore, v, peut être déterminée à partir de la différence entre les deux signaux, donc: (c+v) (c v)=2v Une mesure directe de la vitesse particulaire acoustique est ainsi possible depuis le courant continu jusqu'à une fréquence supérieure dépendant de la séparation du transducteur.

Dans un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple seulement et schématiquement représenté sur la figure annexée, des paires, disposées en regard, de transducteurs ultrasoniques (émetteur et récepteur) sont placées à environ 100 mm l'un de l'autre sur un bâti convenable, qui peut être constitué, entièrement ou en partie, de matériau ayant une impédance acoustique proche de celle de l'eau de mer.

Un deuxième groupe identique de paires de transducteurs est placé dans le même plan, ou un plan différent, à angle droit par rapport au premier groupe, afin d'offrir une capacité de détection omnidirectionnelle. L'agencement jusqu'ici décrit permet d'obtenir l'orientation de l'axe suivant lequel le son arrive, à partir des composantes de vitesse dans les deux directions perpendiculaires.

Toutefois, si un gisement non ambiguë doit être obtenu, alors, un signal venant du capteur de pression P est nécessaire pour donner la phase de la pression par rapport à la vitesse.

L'ensemble de mesure peut ou non faire partie intégrante de techniques de réduction de bruit d'écoulement, telles que * Ensemble à cage d'écoulement * Encapsulation acoustique (enrobage) * Dômes du type sonar.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Capteur acoustique sous marin, caractérisé en ce qu'il comprend un hydrophone pour vitesse particulaire acoustique comportant un moyen permettant d'établir un champ d'onde ultrasonore et un moyen permettant de mesurer la vitesse particulaire (v) à l'intérieur du champ dans plus d'une direction, où, en utilisation, le champ est exposé au rayonnement acoustique venant d'une source sous marine qui module le champ d'onde ultrasonore de façon que les vitesses particulaires modulées qui sont mesurées fournissent une indication sur la direction de la source par rapport au capteur.

2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de support montant un premier groupe de paires, en regard, de transducteurs ultrasonores (T, P) et un deuxième groupe de paires, en regard, de transducteurs ultrasonores (T, P) disposé à angle droit du premier groupe.

3. Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de pression et un moyen permettant de déduire la phase relative de l'onde de pression par rapport à l'onde de vitesse afin d'obtenir un gisement non ambiguë d'une onde sonore acoustique incidente.