Brevet FR2091959A1 — publié le 19720121

L'invention a, notamment, pour objet de créer un procédé et un dispositif de discrimination entre des signaux-échos provenant de- corps réflecteurs d'inerties acoustiques différentes lors d'un sondage par écho sous l'eau. Pour atteindre ce but, l'invention part de l'observation connue résidant en ce que, lors de la réflexion d'ondes sonores, il se produit des anomalies de phase qui sont à attribuer aux inerties acoustiques différentes des corps réflecteurs. Lors de réflexions sonores sur un milieu dans lequel le son se propage plus lentement que dans l'eau, et en particulier, lors de réflexions contre la surface de 1' eau, il se produit un déphasage de 1800, tandis que des réflexions sur un milieu dans lequel le son se propage plus vite que dans l'eau ntont sucune influence sur la phase. L'invention est basée sur le principe consistant à utiliser cet effet pour assurer la discrimination désirée entre des corps réflecteurs d'inerties acoustiques différentes à l'aide d'une représentation des différences entre les signaux-échos réfléchis par eux.La solution proposée par l'invention consiste à utiliser des signaux émis en vue d'un sondage par échos et qui contiennent au moins deux oscillations de référence de fréquences différentes couplées entre elles avec une relation de phase fixe, à séparer l'une de l'autre les deux oscillations de référence de signaux-échos résultantes, à mesurer leur déphasage- par rapport à la position de phase des oscillations de référence des signaux émis avant la réflexion et à utiliser cette mesure comme critère de détermination de l'inertie acoustique des corps réflecteurs. Au cours de ce processus, on utilise le fait que le déphasage produit par un corps réflecteur est sensiblement le même pour les différentes oscillations de référence. En vue de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, le dispositif émetteur de sondage par échos peut être agencé de telle manière qutil engendre des signaux d'émission contenant au moins deux oscillations de référence couplées entre elles avec une relation de phase fixe, mais de fréquences différentes, tandis que le dispositif récepteur de sondage par échos comprend des moyens permet tant de séparer les oscillations de référence les unes des autres, moyens auxquels est connecté un discriminateur de phase permettant de mesurer le décalage en fonction de l'inertie acoustique de la position de phase relative des échos des oscillations de référence par rapport à la position de phase relative des oscillations de référence lors de l'émission. On obtient des relations particulièrement simples, si les fréquences des oscillations de référence du signal d'émission sont dans la relation f2=n.f1, n étant un nombre entier de préférence égal à 2, et si ces fréquences sont couplées entre elles avec une relation de phase fixe, de telle manière que les passages par zéro de l'os- cillation de référence de fréquence inférieure colncident avec des passages par zéro de l'oscillation de référence de fréquence supérieure. Dans le dispositif récepteur de sondage par échos, on peut prévoir dans le discriminateur de phase, traitant l'oscillation de ré référence de fréquence inférieure, un conformateur d'impulsions dans lequel ladite oscillation de fréquence inférieure est convertie en un signal de comparaison dont la fréquence correspond à la fréquence supérieure de l'autre oscillation de référence et dont les passages par zéro coïncident avec les passages par zéro de ladite autre oscillation de référence. Un tel signal de comparaison peut être comme paré dans un étage de comparaison avec l'oscillation de référence de la fréquence supérieure reçue. Pour le signal de sorti fourni par le discriminateur de phase, on peut prévoir un dispositif d'établissement de valeur moyenne suivi d'un étage à seuil. Avantageusement, l'indication de l'écho est donnée de la manière usuelle par un dispositif indicateur d'échos connecté à un canal de réception associé à l'une des oscillatipns de référence et, par exemple, à ltoscillation de référence de fréquence inférieure. Le signal de sortie fourni par le discriminateur de phase peut être affiché dans un étage de contrôle et/ou être utilisé pour engendrer un signal de commande du dispositif indicateur d'échos, par exemple, pour donner aux signaux-échos destinés à être indiqués, une caractéristique d'identification appropriée ou encore pour n'autoriser l'indication que de signaux-échos provenant de corps réflecteurs intéressants. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.- Aux dessins annexés donnés uniquement. à titre d'exemple: la Fig. 1 est un schéma de principe d'un dispositif de sondage p.ar échos. comportant des moyens de discrimination entre des corps réflecteurs d'après leur inertie acoustique, avec indication en fonction de cette inertie; la Fig. 2 représente un graphique d'un signal-écho après réflexion sur un corps à forte inertie acoustique et des diagrammes de la tension en fonction du temps relatif au traitement du signal dans le dispositif de la Fig. 1; la Fig. 7 représente un graphique d'un signal-écho après réflexion sur un corps à faible inertie acoustique et des diagrammes de la tension en fonction du temps relatif au traitement du signal dans le dispositif de la Fig. 1. Pour la mise en oeuvre du procédé de discrimination suivant lt invention, des signaux d'émission S sont transmis par un dispositif émetteur à sondage par échos constitué par un émetteur à sondage par échos I auquel est associé un oscillateur d'émission 2, signaux qui contiennent deux oscillations de référence s1 et s2 couplés entre eux avec une relation de phase fixe et ayant, respectivement, une fréquence inférieure f1 et une fréquence supérieure f2. Ces fréquences sont avantageusement dans la relation f2=n. f1, n étant un nombre entier. Les passages par zéro de l'oscillation de référence sl de fréquence inférieure f1 coïncident avec des passages par zéro de l'os- cillation de référence s2 de fréquence supérieure f2 (cf. Fig. 2 > . kors de la réflexion du signal d'émission S=s1+s2, la position de phase relative des oscillations de référence est maintenue si 1' ob-jet réflecteur est constitué par un milieu dans lequel le son se propage plus vite que dans liteau W; par contre, il se produit une modification de la position de phase relative si l'objet réflecteur est constitué par un milieu dans lequel le son se propage plus lentement que dans l'eau W. Cé dernier cas se présente, en particulier, lorsqu'une réflexion se produit à la surface de l'eau sur l'air t, comme milieu adjacent. Cette modification de la position de phase relative est à attribuer au fait que, lors de la réflexion du son sur un milieu dans lequel il se propage plus lentement que dans 11 eau W, il se produit un déphasage de î800, tandis que la réflexion sur un milieu dans lequel le son se propage plus rapidement que dans 1' eau W se produit sans déphasage.Certes, ces comportements différents se produisent de la même maniere pour les deux oscillations de référence, mais comme celles-ci ont des fréquences différentes f1 et- f2, le déphasage de 1800 de l'oscillation de référence de la fréquence inférieure correspond, en raison de la longueur d'onde plus grande, à un parcours de propagation dans l'eau W plus long que dans le cas de l'oscillation de référence de fréquence supérieure f2 et, par conséquent, de longueur d'onde plus courte. Comme le montre la Fig. 2, les oscillations de référence s1 et 52 du signal d'émission S sont couplées entre elles avec une rela- tion de phase fixe de telle manière quVà chaque passage par zéro de une demi-onde positive de s2 commence. Lors d'une réflexion du signal d'émission S=s1+s2, sur un milieu à forte inertie acoustique et dans lequel le son se propage plus rapidement que dans l'eau, les oscillations de référence e1 et e2 d'un signal-écho E ont la même position de phase que les oscillations de référence s1 et s2 du signal d'émission S. La Fig. 3 représente la position relative des oscillations de référence el et e2 du signal-écho B lors de la réflexion du signal d'émission S sur un milieu dans lequel le son se propage plus lentement que dans l'eau W, par exemple, lors d'une réflexion sur l'air L présent au-dessus de la surface de l'eau W. Il en résulte un déphasage relatif de 1800, ce qui correspond à une demi-longueur d'onde de 1'oscillation de référence de fréquence supérieure f2. Gomme on peut le voir sur la Fig. 3, à chaque passage par zéro de l'oscil- lation de référence e1 de fréquence inférieure ft, commence une demionde négative de l'oscillation de référence e2 de fréquence supérieure f2.Ce dephasage relatif est mesuré dans le dispositif de la Fig. 1 et exploité pour établir une discriminatLion entre des signaux-échos E, provenant d'objets à forte inertie acoustique, et des-signauxéchos E, provenant d'objets à faible inertie acoustique. A cet effet, dans le récepteur 4 à sonde à écho sont prévus des filtres passebande 5 et 6 pour les fréquences f1 et f2 des deux oscillations de référence e1 et e2 qui sont transmises, par l'intermédiaire d'un oscillateur de réception 3au récepteur à sondage par échos 4. A partir de l'oscillation de référence e1 de fréquence inférieure f est engendrée de 1a manière usuelle, par l'intermédiaire d'une détection de courbe-enveloppe et au moyen d'un démodulateur 7 suivi d' un étage à seuil 8, une impulsion de déclenchement dVécho U pour un dispositif indicateur d'échos 9. Des tensions U5 et U6 tirées des oscillations de référence e1 et e2 apparaissant aux sorties des filtres passe;bande 5 et 6 sont transmises à un discriminateur de phase 10. Comme l'information de phase est tirée des passages par zéro différents des oscillations de référence e1 et e2, l'exploitation peut-être facilitée par un montage limiteur. A cet effet les tensions U5 et.U6 sont transmises à des étages limiteurs il et 12 du discriminateur de phase 10.La tension U11 de fréquence inférieure f1 parvient dans un conformateur d'impulsions 13 dans lequel une tension U13 de fréquence double f2 est tirée de ladite tension U11 de telle manière qu a chaque passage par zéro de la tension U11 une impulsion positive soit engendrée. Grâce à cette disposition, la tension U1-3 est maintenue à la même position de phase, au'il se produise ou non un déphasage lors de la réflexion. Cette tension U13 est comparée dans un étage de comparaison 14 avec la tension U12 fournie par l'étage limiteur 12. Le signal de sortie U14 de l'étage de comparaison 14 est transmis à un dispositif d'établissement-de valeur moyenne 15 dont la sortie est connectée à un étage à seuil 16 pour l'identification de la phase. Le signal de sortie de l'étage à seuil 16 ou du discriminateur de phase 10 parvient dans un étage dé controle 17 pour permettre la production d'un signal d'inertie-acoustique U17 pour le dispositif indicateur d'échos 9. Ce signal d'inertie acoustique U17 peut être exploité, non seulement dans le dispositif indicateur d'échos 9 proprement dit, mais encore pour toutes autres fonctions désirées, par exemple sous la forme d'autres signaux d'indication, d'-avertissement ou de commande. La Fig.(2 a) représente le mode de fonctionnement du discrimi nateur de phase pour le traitement des tensions U5 etU lors d'une o réflexion sur un milieu à forte inertie acoustique et la Fig.(3 a) représente le~même mode de fonctionnement dans le cas d'un milieu à faible inertie acoustiqué. Pour distinguer les deux cas, les tensions relatives à des réflexions sur un milieu à forte inertie acoustique sont représentées entrait plein et désignées par ltindice h, tandis que les tensions relatives àsla réflexion sur un milieu à faible inertie acoustique sont représentées en trait interrompu et désignées par l'index w. Comme ongle voit sur les diagrammes, l'étant ge de comparaison 14 ne fournit un signal de sortie U14 que si la réflexion se produit sans déphasage du fait que le corps réflecteur est constitué par un milieu d'une plus forte inertie acoustique que l'eau. Le dispositif d'établissement de valeur moyenne t5, qui se présente sous la forme d'un élément résistance-capacité et l'étage à seuil 16 qui le suit sont prévus pour éviter que de faibles différences de temps de propagation dues à la réponse de phase du dispositif ne soient interprêtées comme une information de phase. En outre, il est encore prévu un conducteur de commande supplémentaire 18 au moyen duquel l'étage à seuil 8 est connecté à l'étage de comparaison 14 pour n'activer celui-ci que lorsqu un écho est identifié. Revendications 1 - Procédé de discrimination entre des signaux-échos provenant de corps réflecteurs d'inerties acoustiques différentes lors d'un sondage par échos sous l'eau, caractérisé en ce que l'on utilise pour le sondage par échos des signaux d'émission (S) qui contiennent au moins deux oscillations de référence (s1,s2) couplées entre elles avec une relation de phase fixe mais de fréquences différentes (f1,f2) en ce que les oscillations de référence (e1,e2) de signaux-échos (E) résultantes sont séparées l'une de l'autre, après quoi leur déphasage (' ) par rapport à la position de phase des oscillations de référence (s1,s2) du signal d'émission (s) est mesuré avant la réflexion et est utilisé comme critère de détermination des inerties acoustiques des corps réflecteurs. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un émetteur à sondage par échos (1) est agencé de manière à engendrer des signaux dVémission (S) qui contiennent au moins deux oscillations de référence (s1,s2) couplées entre elles avec une relation de phase fixe mais de fréquences différentes (f1,f2), en ce qu'un récepteur à sondage par échos (4) associé comporte des moyens de séparation des deux oscillations de référence (e1,e2) suivis d'un discriminateur de phase (10 > permettant de mesurer un déphasage (# # ) fonction de l'inertie acoustique entre la position de phase relative des oscillations de référence (et,e2) et la position de iase relative des oscillations de référence (s1,s2) des signaux d'émission(S), discriminateur qui est agencé de manière à fournir un signal d'inertie acoustique (U17). 7 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les fréquences (f1,f2) des oscillations de référence (s1,s2) des signaux d'émission (S) sont entre elles dans la relation f -n.f1, n étant un nombre entier de préférence egal à 2, et en ce que les passages par zéro des oscillations de référence de fréquence inférieure (st) coïncident chacun avec un passage par zéro d'une oscil lation de référence (s2) de fréquence supérieure (2)-. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, dans le discriminateur de phase (10) est prévu, pour les oscillations de référence (e1), de fréquence inférieure (f1) un conformateur d'impulsions (13) dans lequel 1' oscillation de référence (e1) de fréquence inférieure (f1 ) est convertie en un signal de comparaison (U13), dont la fréquence correspond à la fréquence supérieure (f2) de l'autre oscillation de référence (e2) et dont les passages par zéro coïncident avec des passages par zéro de l'autre oscillation de référence (e2). 5 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le discriminateur de phase (10), est prévu un étage de comparaison (14) permettant de comparer le signal de comparaison (riz) avec la tension de sortie cru12) obtenue dans un étage limiteur (12) par limitation de ltoscillation de référence (e2) de fréquence supérieure. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif d'établissement de valeur moyenne (15) pour le signal de sortie (U14) de l'étage de comparaison (14), ce dispositif étant suivi d'un étage à seuil. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caracterisé en ce qu'un dispositif indicateur d'échos classique (9) est connecté à un canal de réception de l'une des oscillations de référence, par exemple de l'oscillation (et) de fréquence inférieure (f1). 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'un signal de sortie (ut4) est affiché à la sortie du discriminateur de phase (1o) dans un étage de eontrôle (17) et/ou sert à la dérivation d'un signal d'inertie acoustique (U17) qui -est utilisable pour l'indication de l'écho en fonction de l'inertie acoustique dans le dispositif indicateur d'échos (9) et, le cas échéant, comme signal åe commande pour d'autres dispositifs de surveillance.