Brevet FR2012815A1 — publié le 19700327

La présente invention se rapporte à un dispo'sitif de compensation des composantes parasites, fonction d'harmoniques de l'angle d'incidence acoustique, des tensions-différences d'un agencement circulaire d'un convertisseur de gradient de pression acous-5 tique directionnel tirant, au moyen d'éléments convertisseurs disposés à sa périphérie, des tensions ir.dicatrices de direction, de la tensions-différence entre deux éléments convertisseurs diamétralement opposés. Dans les convertisseurs de gradient de pression acoustique 10 de ce type il est connu, pour indiquer une direction dans un plan, d'utiliser deux tensions indicatrices de direction obtenues à partir des tensions-différences et qui sont, respectivement, une fonction sinusoïdale et une fonction cosinusoïdale des amplitudes de l'angle d'incidence acoustique, ainsi qu'une tension omni-15 directionnelle,-c'est-à-dire-indépendante de la direction. On utilise- ces tensions, par exemple:, pour indiquer la. direction sur 1' écran d'un tube à rayons cathodiques, en appliquant, .au dispositif de déviation de celui-ci, les tensions indicatrices de direction précitées. La tension omnidirectionnelle est utilisée, d'une 20 manière connue en soi, pour assurer une interprétation univoque de l'indication de direction.' : Un tel convertisseur de gradient de pression acoustique fonctionne de façon satisfaisante tant que' la distance ëntre les éléments convertisseurs est inférieure à la longueur d'onde 25 X = c/f ; dans cette formule c est la vitesse du son dans le max ' — milieu intéressé et fTt|flT, la fréquence maximale des signaux sonores de la gamme de fréquence prise en considération. Si la loni-gueur d'onde X , par contre, est comparable à la distance entre les éléments convertisseurs, l'indication de direction est fonc-30 . t ion de la, fréquence. Les erreurs d'indication systématiques (erreurs inhérentes au convertisseur), se, produisent du fait que, dans ce cas, les composantes parasites des tensions indicatrices de direction et de la tension omnidirectionnelle, qui sont fonction d'harmoniques de l'angle d'incidence acoustique et qui dé-35 pendent également de la fréquence et de la direction, ne sont pas négligeables. L'invention a, notamment, pour objet de réduire les erreurs systématiques au moyen r'un dispositif du type mertiorxé au début du présent préambule, dans lequel or. prévoit en outre un conver-40 tisseur identique mais décalé angulairement de ou , ou plus 3 5 3AD ORIGINAL 69 20483 2 2012815 généralement de -y , dont les éléments convertisseurs sont interconnectés d'une manière additive, en tension ou en intensité, avec les éléments convertisseurs non décalés.correspondants. En outre, l'invention comprend la compensation simultanée 5 d'erreurs systématiques dues à plusieurs harmoniques; à cet effet, il est prévu plusieurs convertisseurs décalés angùlairement, le premier de -j, le second de ^ et chacun des suivants d'un angle supplémentaire de "TT par rapport à l'axe directionnel 2k +1 • • • de l'ensemble formé par les convertisseurs précités. 10 D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, la figure unique représente un dispositif suivant l'invention comportant deux convertisseurs H" et K décalés entre eux d'un angle 0 15 et qui comprennent chacun quatre éléments convertisseurs 1N» 2N» 3jj et 4jj; 1K, 2g, 3g- et 4g» respectivement, disposés sur un cercle. Les deux convertisseurs se trouvent dans le plan dans lequel la détermination de direction doit avoir lieu. Les signaux sonores d'une source Q q-ôi émet sur la fréquence ^ et qui est suf-20 fisamment éloignée pour assurer l'arrivée sur l'ensemble d'un front d'onde plan W, engendrent dans le convertisseur N les tensions indicatrices de direction X et Y, à partir des caractéristiques différentielles, et la tension omnidirectionnelle Z sous la forme d'une somme de toutes les tensions de l'ensemble con-25 vertisseur. On a : X = Aq sin ( —) cos oi ). cos lù t et Y = Ag.sin ( —sino(). cos «-t. On sait que la fonction sinus peut être développée sous la forme d'une série qui ne contient que des termes impairs. Ce 30 développement donne alors : X = (A^ cos oi + A.^ cos 3 Y = (A^ sin Z =(Bq+B2 cos 2 Dans ces formules, o Xw,— H H II ' " n (n = 1, 2, 3 .... ) harmonique des tensions indicatrices, de n * * ' - « - • direction-et Bn_-| » l'amplitude du (n-1)eme harmonique, de la tension omnidirectionnelle. Les composantes parasites' des tensions BAD ORIGINAL f * * 69 20483 3 2012815 indicatrices de direction X et Y du convertisseur N sont éliminées grâce au fait qu'à ces composantes s'ajoutent les tensions indicatrices de direction X' = (A,|cos(o 5 Y' ^A^sin^-eJ+A^sin 3(°'-e)+A^sin5(0c-9) + .. 4-A^sin n(°(-ei}h.. )cos o31 d'un convertisseur supplémentaire K décalé de l'angle 9, les éléments convertisseurs de ce/supp^m^rfiSxre étant, à cet effet, montés en série, chacun avec l'élément convertisseur correspondant du convertisseur K. On obtient, pour la somme des tensions 10 indicatrices de direction X + X' : X+X' = 2(A^(cos ( A^ (cos5 («*- g) cos 5e^ )+ An (cos n 0* - ^)cos +..) cos t s Un harmonique de neme ordre disparaît lorsque cos = O. Il "TT en est ainsi, si l'on fait © = m —, m et n étant des nombres en-' n — — 15 tiers. Si, par exemple, l'harmonique de troisième ordre (n = 3) doit être annulé, on choisit Q = Ij-, En même temps, disparaissent également les harmoniques pour lesquels n = 9, 15» 21 ete.., car le facteur m peut prendre les valeurs m = 1, 3, 5» 7, 9, etc.. Avec un décalage angulaire de Q = ^ , disparaissent donc tous les 20 harmoniques pour lesquels on a n = 3m. La nouvelle tension indicatrice de direction X + X* est compensée pour ces harmoniques. Pour "les tensions indicatrices de direction Y et Y', tin raisonnement analogue s'applique. Les tensions indicatrices de direction compensées ont leur 0 TT 25 positions relatives sous ^ = g" à égale distance entre les positions relatives du convertisseur lî et du convertisseur K décalé de Au lieu d'une addition de tensions par montage en'série, on peut, si l'on préfère, obtenir une addition d'intensités par montage en parallèle. 30 Comme éléments convertisseurs, or? peut utiliser des appa reils connus en soi à caractéristique de rayonnement omnidirectionnelle pour ondes sonores transmises dare l'air ou dans l'eau, c'est-à-dire des microphones ou des hydrophones qui sont petits devant la longueur d'onde acoustique de la fréquence maximale de 35 la gamme prise en considération, ou bien le convertisseur de gradient de pression acoustique peut être réalisé sous la forme compacte d'un cylindre creux à magnétostriction ou à électrostriction avec une densité d'enroulement ou de revêtement associée correspondante. bad original 69 20483 4 2012815 L'invention n'est nullement limitée à la forme d'exécution représentée dans l'exemple. Il est possible, en plus des harmoniques n = 3m» de compenser également les harmoniques n = 5m, 7m, ou plus généralement n = (2k + 1) au moyen du système convertis- 5 seur supplémentaire décalé de Q = î-* % ou ^lus généralement T ô = 2^—en additionnant, d'une manière analogue, leurs tensions aux tensions indicatrices de direction initiales. Le décalage, par exemple de "ï, doit se rapporter à la position relative / / précédemment compensée £•, et ainsi de suite. Comme le montre le 10 développement sous forme de série de la fonction sinus, les harmoniques supérieures décroissent rapidement, de sorte que la compensation est techniquement limitée, en général, au troisième et éventuellement au cinquième termes. Le procédé indiqué peut toutefois être encore mis en oeuvre en cas d'exigences de précision 15 plus grandes. En outre, 1*invention n'est pas limitée à une indication de direction indépendante de la fréquence dans un unique plan. Avec des convertisseurs se croisant perpendiculairement et compensés, il est également possible d'obtenir une détermination de direc-20 tioh à trois dimensions indépendante de la fréquence. 3AO ORIGINAL 69 20483 5 2012815 Revendica t ions 1 - Dispositif de compensation des composantes parasites, fonction d'harmoniques de l'angle d'incidence acoustique, des tensions-différences d'un agencement circulaire d'un convertis- 5 seur de gradient de pression acoustique directionnel tirant, au moyen d'éléments convertisseurs disposés à sa périphérie, des tensions indicatrices de direction, de la tension-différence entre deux éléments convertisseurs diamétralement opposés, caractérisé en ce qu'on prévoit en outre un convertisseur identique 10 mais décalé angulairement de j , de ^ ,ou plus généralement de , dont les éléments convertisseurs sont interconnectés d' une manière additive, en tension ou en intensité, avec les éléments convertisseurs non décalés correspondants. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'il est prévu plusieurs convertisseurs décalés angulairement, le premier de j , le second de ^ ^ et chacun des suivants d'un angle supplémentaire de 2Ïc+T ^ar raPP°r't' ® l'axe directionnel de l'ensemble formé par les convertisseurs précités. 3ÀD ORIGINAL