Brevet FR2058282A1 — publié le 19710528

L'invention se rapporte de façon générale au domaine des enregistrements océanographiques. Elle se rapporte plus particulièrement à l'enregistrement du fond de l'océan. De tels enregistrements sont à la merci des conditions qui se présentent en mer. Ainsi, par exemple, quand les enregistrements sont faits en présence d'une forte houle, le mouvement de la houle se superpose à l'enregistrement, ce qui rend l'enregis- trement difficile à interpréter. Dans beaucoup de cas, un temps notable est perdu parce que l'amplitude de la houle rend les enregistrements complètement inutilisables pour leur interprétation. Un but de la présente invention est d'établir un appareil électronique pour minimiser l'effet de la houle sur les enregistrements. Lgappareil selon ltinvention comprend un moyen destiné à titre monté sur un corps flottant ou un navire pour émettre un signal vers le fond de l'océan, un moyen pour recevoir le signal réfléchi en retour par le fond de l'océan, un moyen pour reporter l'information, obtenue de l'émision et de la réception du signal, sur un enregistrement du fond de l'océan, un accéléromètre destiné à capter le déplacement du navire sous action de la houle, un moyen pour effectuer la double intégration de la sortie de l'accéléromètre et un moyen répondlnt à la sortie du moyen d'intégration pour faire varier l'instant auquel le signal est émis vers le fond de l'océan afin de compenser le déplacement dA à la houle. De plus, selon ltinvention, l'appareil comprend un enregistreur, un générateur d'une fonction en rampe destiné à être mis en action par ltenregistreur à des intervalles prédéterminés, un moyen pour ajouter la sortie provenant du générateur de rampe à la sortie des intégrateurs, et un détecteur de niveau répondant à la sortie composite provenant du moyen d'addition pour faire avancer le signal émis vers le fond de duc l'océan quand 9e arire est au-dessus du niveau moyen de la houle et your rebarder le signal quand le vire est au-dessous du niveau moyen de la houle. On décrira l'invention plus en détails ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 montre le principe sur lequel est basée la présente invention la figure 2 est un schéma par blocs du circuit utilisé dans l'invention les figures 3a, 3b, 3c, 4a, 4b et 4c montrent des formes d'ondes des signaux dans différentes parties du circuit. Le principe sur lequel est basée l'invention est déjà connu. Cependant, pour faciliter l'explication de l'invention, on exposera brièvement ce principe en référence à la figure 1 du dessin, La figure 1 montre un navire 11 portant un appareillage d'enregistrement monté sur la coque et voguant à travers une forte houle 12 ayant un niveau moyen 13. Pour simplifier la description, on supposera que le fond de la mer 10 est absolument horizontal. Quand le navire Il est à la position A, c'est -a-dire au niveau moyen de la houle, une impulsion est émise au temps T0 vers le fond de l'océan 100 Cette impulsion est réfléchie en. retour par le fond de l'océan et reçue par l'appareillage d'enregistrement à bord du navire. On supposera que le temps mis par l'impulsion pour aller du navire au fond de l'océan est t secondes. Le temps total de transit de l'impulsion à la position L du navire sera 2t et l'impulsion reviendra au navire au temps (T0+2t). On supposera que la distance entre le navire et le fond de l'océan n'a pas notablement varié dans llintervalle. À la position B, le navire Il est à la ceste de la houle0 On supposera que le temps de transit de l'impulsion de la position B au fond de la mer est t + #t. Le temps de transit total de l'impulsion émise de la position B sera ainsi (2t + 2 At). L la position C, le navire est au fond du creux de la houle0 On supposera que le temps de transit de l'impulsion de la position C au fond de la mer est t - At. Le temps de transit total de l'impulsion émise de la position C sera ainsi (2t il en résulte donc que, s'il n'y a pas compensation de l'augmentation ou de la diminution du temps de transit de l'impulsion due à la houle, l'augmentation ou la diminution At influencera l'enregistrement dont l'interprétation sera rendue difficile. Le problème est résolu par l'avance ou le retard de l'impulsion selon la position verticale instantanée du navire par rapport au niveau moyen de la houle. Ainsi, à la position S, l'impulsion est émise au temps 0 - 2 at). En d'autres termes, l'impulsion émise de la position. B est avancée d'une durée équivalente à deux fois la distance du navire au-dessus du niveau moyen de la houle. Cela signifie que l'impulsion reviendra au navire au temps (20 - 2 tut + 2t + 2 tut), c'est-à-dire X0 + 2t. 4 la position C, l'impulsion est émise au temps (g0 + 2hot). En cette position, l'impulsion est engendrée au temps (20 + Mn d'autres termes, l'impulsion élise de la position C est retardée d'une durée équivalente à deux fois la distance du navire au-dessous du niveau moyen de la houle. Cela signifie qu'â partir de cette position l'impulsion reviendra au navire au temps T0 + 2 tt + 2t - 2 tu, c'est-à-dire T0 + 2t. On voit donc qu'en utilisant le principe exposé ci-dessus, l'effet perturbateur sur l'enregistrement, dû à la houle, peut etre efficacement éliminé. Le principe énoncé ci-dessus est employé dans la présente invention d'une manière complètement électronique et le circuit qui est utilisé est représenté schématiquement par blocs sur la figure 2. Un accéléromètre sensible 20 est monté sur cardans dans la coque du navire. L'accéléromètre mesure l'accélération verticale du navire due à la houle0 La sortie de l'accéléromètre est un signal de tension analogue qui est appliqué à deux intégrateurs 21 et 22 qui donnent une sortie proportionnelle au déplacement vertical dans la houle. Cela résulte en fait de ce que l'intégrale double de l'accélération est la distance. Un indicateur (non représenté) est utilisé pour surveiller la fonction d'intégrale double et est calibré à cet effet en pieds par rapport à la position verticale moyenne du navire. Un type particulier d'accéléromètre qui a été utilisé et s'est révélé satisfaisant est le modèle 609 vendu par Bourns. Un ensemble d'enregistrement classique en hélice 23 est employé pour faire émettre périodiquement une impulsion par une photo diode 24 vers un générateur de rampe 255 Lors de la réception de cette impulsion, le générateur 25 engendre- une fonction en rampe. Un détecteur de niveau 26 décèle le point moyen de chaque fonction en rampe en l'absence de toute sortie de l'accéléromètre 20 et engendre un train d'impulsions qui est retardé de quelques millisecondes à partir des impulsions primitives de la photo diode. Cela apparat clairement d'après les formes d'ondes qui sont représentées sur les figures 3a, 3b et 3c. Cela ne s'applique que quand la position verticale du navire ne change pas ou si l'intégrale double est nulle. La forme d'onde de la fonction en rampe engendrée par le générateur 25 est représentée sur la figure 3a, d'après laquelle on voit que la fonction en rampe a sa moyenne à O volt. Le détecteur de niveau 26 est polarisé pour fermer un circuit quand son entrée (dans ce cas, la fonction en rampe) dépasse O volt. En d'autres termes, le détecteur de niveau est conçu pour agir en T2 et revenir au repos en 1. La forme d'onde de la sortie du détecteur de niveau est représentée sur la figure 3b. Le bord devenant négatif (en T2 de la forme d'onde) de la sortie du détecteur de niveau est alors utilisé pour engendrer une courte impulsion T2 - T3 de durée fixe comme représenté sur la figure 3c. Quand le navire rencontre une houle, 1 t accéléromètre aura évidemment une sortie et, comme représenté dans le schéma du circuit, son intégrale double s'ajoute à la fonction en rampe par l'action d'un amplificateur d'addition 27 avant l'application au détecteur de niveau 26. Les formes d'onde ainsi obtenues sont représentées sur la figure 4. La figure 4a montre l'onde composite de l'intégrale double et de la fonction en rampe, la fonction d'intégrale double étant représentée en trait interrompu. La figure 4b montre la forme d'onde de la sortie du détecteur de niveau et la figure 4c montre les formes d'onde des impulsions finales allant à l'amplificateur de déclenchement 28. On voit d'après la figure 4b que, si la position moyenne de la forme d'onde composite de la figure 4a est au-dessus de la ligne à 0 volt (c'est-à-dire si la fonction d'intégrale double est positive), l'intervalle de temps entre TI et 2 est diminué De façon analogue, quand le niveau moyen de la forme d'onde composite est au-dessous de O volt, l'intervalle de temps entre T et X2 est augmenté. il résulte de ce qui a été dit ci-dessus que, quand le circuit de la figure 2 est employé, il s'introduit un retard TI - T2 qui varie avec la position verticale du navire de telle façon que, quand le navire est sur la crête de la houle, X TI T2 est diminué tandis que, quand le navire est dans le creux d'une houle, TI - T2S-est augmenté. En d'autres termes, l'impulsion réelle émise vers le fond de l'océan est avancée ou retardée comme on 11a exposé dans la description dela figure 1. du dessin. En conclusion, on doit mentionner, en ce qui concerne les intégrateurS 21 et 22, que la caractéristique de réponse en fréquence classique d'un intégrateur de courant alternatif est étendue pour établir une intégration précise aux basses fréquen cesO Cette caractéristique sJobtient par la mise en parallèle du condensateur d'intégration avec un réseau en T conçu pour agir approximativement à la meme fréquence que celle à laquelle la résistance et le condensateur de stabilisation commenceraient normalement à limiter la réponse en fréquence. R E V E N D I C LL I O N $. 1. Appareil pour minimiser l'effet de la houle sir les enregistrements du fond de l'océan comprenant un moyen destiné à entre monté sur un corps flottant ou un navire pour émettre un signal vers le fond de l'océan, un moyen pour recevoir le signal réfléchi en retour par le fond de 1océan, un moyen pour reporter l'information obtenue de l'émission et de la réception du signal sur un enregistrement du fond de ltocéan et caractérisé par un accéléromètre destiné à capter le déplacement du navire sous l'action de la houle, par un moyen pour effectuer la double intégration de la sortie de l'accéléromètre et par un moyen répondant à la sortie du moyen dtintégration pour faire varier l'instant auquel le signal est émis vers le fond de l'océan afin de compenser le déplacement db à la houle. 2o Appareil selon la revendication 1, caractérisé par un enregistreur, un générateur de rampe destiné à être mis en action par l'enregistreur à des intervalles prédéterminés, un moyen pour ajouter la sortie provenant du générateur de rampe à la sortie des intégrateurs et un détecteur de niveau répondant à la sortie composite provenant du moyen d'addition pour faire avancer le signal émis vers le fond de l'océan quand le navire est au-dessus du niveau moyen de la houle et pour retarder le signal quand le navire est au-dessous du niveau moyen de la houle.