Brevet FR2021427A1 — publié le 19700724

L'invention concerne un appareillage pour déterminer la répartition de la pression acoustique dans 11 entourage d'une sous ce d'explosion sonore, avec un convertisseur mécano-électrique de la pression acoustique. Un tel appareillage est nécessaire pour la mesure du champ acoustique de certains types d'armes; il permet, d'une part, au constructeur de tirer des conclusions au suet des perfectionnements supplémentaires pouvant être apportés à l'arme et, d'autre part, d'estimer la fatigue physiologique subie par les servants de l'arme. Lorsqu'on veut déterminer, par exemple, le bruit de la détonation à la bouche d'un canon, on doit considérer que l'onde sonore prenant naissance s'épanouit d'abord sphériquement autour de la bouche, mais que sa forme subit des modifications importantes par suite de réflexions sur le sol et sur l'arme elle-meme, de telle manière qu'il s'établit des zones de pression acoustique dans lesquelles la valeur de la pression, la forme et la vitesse de propagation sont différentes. La répartition de la pression acoustique dépend en outre de la valeur de la saute de pression elle-m & , ainsi que du coefficient kappa du milieu de propagation, c'est-à-dire de la vitesse du son, et enfin de la situation atmosphérique. La difficulté à laquelle se heurte l'utilisation de microphones usuels pour la mesure précitée tient à ce qu'au moment où le front d'onde acoustique très abrupt - souvent dans la bande des ultrasons - rencontre le microphone, celui-ci est excité de manière à vibrer à sa fréquence propre, ce qui fausse le résultat de la mesure. Ce résultat est également faussé par des réflexions au point d'encastrement du microphone. L'invention s'est donc proposé de fournir un appareillage du genre sus-décrit, qui donne une valeur de mesure aussi exacte que possibles Pour résoudre ce problème, conformément à l'invention, le convertisseur est un récepteur à cristal piézo-électrique de fréquence propre supérieure à 100 kHz, inséré dans l'ouverture tournée vers la source sonore d'une sonde sensiblement tubulaire, qui est disposée à l'emplacement de mesure considéré en direction de la propagation attendue de la pression acoustique. Le choix pour le récepteur à cristal, d'une fréquence propre extrêmement élevée, a pour résultat qu'une augmentation mê- me très abrupte de la pression (saute de pression) ne peut pratiquement pas exciter le récepteur à cristal à sa fréquence propre et que la sensibilité ne varie pas sensiblement avec la fréquence du son à mesurer qui est en règle générale nettement inférieure. Bu fait de l'utilisation de la sonde conformée et de sa disposition à la manière précitée, les ondes sonores, qui ont parcouru le récepteur à cristal et rencontrent dans la sonde le support du récepteur, cheminent en premier lieu à l'intérieur de la sonde sans être immédiatement réfléchies. Le front d'ondes peut donc etre pour le moins, mesuré avec une grande exactitude. Comme fréquence propre du récepteur à cristal, une valeur d'environ 140 kHz s'est avérée suffisamment élevée pour qu'on puisse négliger les vibrations à la fréquence propre. bi l'on veut augmenter le temps de mesure, en particulier lorsqu'on désire saisir une partie au moins des ondes sonores réfléchies par le sol ou l'arme, il est avantageux de donner à la sonde une longueur égale approximativement à la moitié du chemin parcouru dans la sonde par l'onde sonore au cours de la durée de la mesure. Le matériau constituant la sonde est le plus souvent un métal; ceci correspond à une vitesse du son de 5000 m/ sec par exemple. Pour un temps de mesure fixé à une milliseconde par exemple, la sonde aurait donc une longueur de deux mètres et demi, afin qu'une onde éventuellement réfléchie sur l'extrémité de la sonde ne rencontre le récepteur à cristal qu'après le temps de la mesure. I1 est toutefois souvent souhaitable que la durée de mesure ne soit soumise à aucune espèce de restriction. Pour empêcher une réflexion totale, qui serait sans cela possible, sur l'extrémité de la sonde opposée au récepteur à cristal, la sonde présente à cette extrémité la forme d'un entonnoir de diamètre progressivement croissant. De cette manière, d'une part, les ondes sonores longitudinales sont transformées au moins partiellement en ondes transversales qui sont rayonnées et, d'autre part, il se produit un amortissement énergique tant à l'aller qu'au retour de l'onde; enfin cette disposition favorise l'établissement d'interférences d'amortissement entre les ondes à l'aller et au retour. I1 est bien évident que la sonde doit être maintenue à un emplacement quelconque, de préférence en son centre de gravité, par exemple au moyen d'up pied; ce support doit être néanmoins conformé et assujetti de manière à permettre un parcours sans réflexion de l'onde sonore à travers la sonde. Un amortissement (pur) de l'onde sonore à cet emplacement est au contraire tout à fait souhaitable. C'est pourquoi le support comprend de préférence une pièce exécutée partiellement en un métal et partiellement en un élastomère pour assurer sa liaison ou assemblage avec la sonde. De telles pièces d'assemblage se trouvent dans le commerce sous la dénomination de "Schwingmetall". I1 est prévu comme d'habitude un amplificateur adaptateur monté directement derrière le récepteur à cristal, afin que le signal électrique produit puisse être transmis par un câble de grande longueur sans un amortissement trop important. Comme il s'agit de mesurer la pointe de pression acoustique, on doit mesurerla charge créée dans le cristal comme suite à la saute de pression, ce qui nécessite un amplificateur électrométrique ou de charge, de préférence monté dans la sonde, approximativement au niveau de son extrémité en entonnoir. Le dessin annexé représente une vue en coupe longitudinale dtun appareillage selon l'invention donné à titre d'exemple et qui s'est avéré utilisable jusqu'à des sautes de pression minimales de 20 millibars. Le récepteur à cristal est constitué par un quartz 1 du commerce possédant une fréquence propre de 140 kHz, fixé au moyen d'une vis 2 dans la pointe en ogive 3 de la sonde 4. Â peu près à la hauteur de l'extrémité en entonnoir ou en trompette 5 de la sonde 4 est monté le premier étage 6 d'unamplificateur électrométrique, qui est suspendu dans la sonde de manière à interdire tou- te réflexion au point de fixation. On utilise de préférence des organes de fixation élastomères. L'étage amplificateur 6 est relié au récepteur à cristal par un câble 7. La sonde est munie d'un perçage 8, pratiqué en un point sensiblement à la hauteur du centre de gravité de la sonde et pré pour la fixation de la sonde 4 sur un pied. Entre la sonde et le pied non représenté, est intercalé un amortisseur 9, constitué dans l'exemple par un Silentbloc. RVENDICATIONSo 1. Appareil age pour déterminer la répartition de la pression acoustique dans l'entourage d'une source d'explosion 50- nore, avec un convertisseur mécano-électrique de la pression acoustique, caractérisé en ce que le convertisseur est un récepteur à cristal piézo-électrique (1) de fréquence propre supérieure à 100 kHz, inséré dans l'ouverture tournée vers la source sonore d'une sonde (4) sensiblement tubulaire, disposée à l'emplacement de mesure considéré en direction de la propagation attendue de la pression acoustique. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence propre du récepteur à cristal est d'environ 140 kHz. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde possède une longueur égale approximativement à la moitié du chemin parcouru dans la sonde par l'onde sonore au cours de la durée de la mesure. 4. Appareillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité (5) de la sonde opposée au récepteur à cristal (1) a la forme d'un entonnoir de diamètre progressivement croissant. 5. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde est pourvue d'un support (9), qui est conformé et assujetti de manière à permettre un parcours sans réflexion de l'onde sonore à travers la sonde. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support (9) est constitué par une pièce partiellement en métal et partiellement en élastomère pour assurer l'assemblage avec la sonde. 7. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde contient un amplificateur ajustable (6) pour le récepteur à cristal.