Brevet FR2077864A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne des perfectionnements aux répondeurs à ultra-sons utilisables sous l'eau et généralement connus sous l'appellation bouées répondeuses". Ces dispositifs comportent, outre le répondeur proprement dit, formé de circuits électroniques avec leur alimentation par piles, et une tête acoustique permettant la réception et l'émission, un corps mort reposant sur le fond marin et un flotteur maintenant la bouée verticale de manière que la partie contenant le répondeur se trouve à quelques dizaines de mètres du fond. De telles bouées répondeuses sont notamment utilisées pour toute opération de repérage sous liteau cu pour permettre de localiser avec précision des structures immergées. Elles sont pour cela associées à des stations d'appel comportant des émetteurs récepteurs , connues sous le nom d'interrogateurs, qui permettent de les interroger, de les identifier, de les localiser et de télécommander certaines opérations particulières. Un signal acoustique d'appel bref, émis par l'interrogateur, est reçu et détecté par une bouée qui, en réponse émet un signal acoustique de réponse, également bref. Le temps mis par le signal d'appel pour être reçu par la bouée, ajouté à celui mis par le signal de réponse fourni par cette dernière pour parvenir à l'interrogateur permet d'élaborer une mesure de la distance qui sépare ces deux ensembles, la vitesse de propagation du son dans l'eau pouvant être connue aùec une bonne précision. Un codage des signaux d'appel et/ou de répqnse permet à l'interrogateur d'identifier les différentes bouées avec lesquelles il peut être en liaison. Un inconvénient important des bouées répondeuses existant jusqu'alors est qu'elles sont très mal protégées contre les effets de bruits parasites, et notamment de bruits blancs à niveau élevé, qui peuvent inopportunément être détectés par la bouée et reconnus comme étant des signaux d'appel, ce qui provoque alors l'émission intempestive d'un signal de réponse. D'autre part, ces bouées répondeuses sont généralement pourvues d'un dispositif de largage télécommandable de la station d'appel, dispositif consistant essentiellement en un circuit électronique associé au répondeur proprement dit et commandant, sur ordre de la station d'appel, l'explosion de boulons explosifs reliant le corps mort au reste de lia bouée qui peut ainsi être ré cupére à tout moment. Un codage simple des signaux detélécomman- de de largage permet à la station appel de commander le largage d'une bouée parmi plusieurs. Là encore, les bouées répondeuses connues jusqu'alors présentent l'inconvénient d'être sensibles aux bruits qui peuvent déclencher un largage intempestif des bouées, La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en permettant de réaliser des bouées répondeuses beaucoup moins sensibles à des signaux de bruit, une réponse ou un largage de ces bouées ne pouvant être commandés que par des signaux spécifiquement caractéristiques d'un appel ou d'un ordre de largage, tant par leur fréquence que par leur durée. Selon l'invention, des bouées ainsi perfectionnées sont no notamment réalisées en remplaçant les amplificateurs sélectifs des channes de détection des circuits récepteurs-émetteurs du-répon- dèur proprement dit et des circuits de commande de largage associés, par une combinaison de plusieurs amplificateurs montés en parallèle et ayant des bandes de fréquence adjacentes*- D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées- qui représentent - la figure 1 : vue schématique des différentes parties d'une bouéé répondeuse - la figure 2 : un schéma synoptique des chaînes de réception émission et de commande de largage dtune bouée répondeuse conforme à l'art antérieur. - la figure 3 : un schéma synoptique des chaînes de réception émission.et de commande de largage dtune bouee répondeuse conforme à l'invention, - la figure 4 : une représentation graphique de l'allure des bandes de fréquence adjacentes des amplificateurs combinés selon l'invention dans les channes de détection des bouées répondeuses. - la figure 5 : un schéma simplifié dlun amplificateur différen tiel utilisé dans les circuits de bouées selon l'invention. - la figure 6 : l'allure des signaux électriques obtenus en différents points de la chaste de réception-émission d'une bouée selon l'invention. - la figure 7 : l'allure des signaux électriques obtenus en différents points de la channe de commande de largage d'une bouée selon l'invention. De manière générale, une bouée répondeuse se compose des éléments déjà cités et schématiquement illustrés sur la figure 1 : un corps cylindrique A contenant les circuits de réception émission et de commande de largage avec leur alimentation par piles, une tête acoustique B solidaire du corps A, un flotteur C, un corps mort D et un système de boulons explosifs E. La figure 2 représente les channes électroniques Ao de réception-émission et A1 de commande de largage d'un répondeur ultra-sonore conforme à l'art antérieur. L'entrée et la sortie de la channe Ao sont respectivement reliées à des transducteurs B1 et B2 de réception des signaux d'appel et d'émission des signaux de réponse.Cette channe Ao se compose d'un récepteur accordé tl suivi d'un amplificateur sélectif 20 à bande étroite, lui-me'me suivi d'un détecteur 30. la sortie de ce dernier est reliée à un circuit de seuil 40 suivi dlun circuit monostable 5 commandant le déclenchement d'un oscillateur 6 alimentant un émetteur 12, En ce qui concerne le channe de commande de largage A1, elle se compose d'un amplificateur sélectif 21 de fréquence différente de celle de l'amplificateur 20, 3ont {8entrée est reliée à la sortie du récepteur il de la channe Âô et dont ~P ?ortie est reliée par le.moyen d'un détecteur 31 suivi dlun intégrateur 7 à un circuit de seuil 41 connecté à un circuit 8 de commande de l'explosion du boulon E. Lorsqu'un signal d'appel de fréquence 20 parvient au trandducteur Bj , ce signal est amplifié par le circuit 20 dont la bande de fréquences est centrée sur le seuil du circuit 40, qui est par exemple une bascule de Schmitt, est franchi, ce qui provoque le déclenchement du circuit monostable 5 dont le rôle est de définir la durée - d'émission Ta pendant laquellel'oscillatewr 6 alimente l'émetteur 12. Cette durée 23 sera par exemple différente pour chacune des bouées susceptibles d'tre appelées par un même interrogateur, de manière à permettre son identification par cet interrogateur. Dans cet exemple de codage , l'ensemble des bouées reçoivent et décodent un signal d'appel ; chacune y répond par un signal qui la caractérise . Un autre exemple de codage simple peut consister à faire appeler les différentes bouées par des signaux de fréquences différentes, chaque bouée répondant alors uniquement lorsqu'elle a détecté sa propre fréquence d'appel. il est à noter, qutun troisième type de codage simple peut être envisagé en oombi- nant les deux précédents. D'autres codages classiques, non décrits ici, sont encore utilisables. Lorsqu'un signal parasite parvient au récepteur 11, stil est hors de la bande de fréquences de l'amplificateur sélectif 20, rien ne se passe car le seuil du circuit 40 n'est pas atteint. Far contre, lorsque ce - bruit intervient dans la bande du circuit 20, il provoque le déclenchement du monostable 5 commandant une émission intempestive de 1E bouée . C'est en particulier le cas lorsque le bruit est un bruit blanc à niveau élevé. En ce qui concerne le channe de commande de largage A1, lorsqu'un signal de commande de largage de fréquence F1 lui parvient, il est amplifié par le circuit 21 dont la bande est centrée sur ladite fréquence F1 Après détection puis intégration avec une constante de temps importante, c'est-à-dire de l'ordre de la durée T2 du signal de commande de largage reçu , le circuit de seuil 41 est déclenché et actionne l'ensemble 8 de commande de largage, clest-à-dire l'explosion du boulon E. Ici encore un codage simple, gråce auquel 11 interrogateur peut commander le largage d'une bouée parmi plusieurs, peut être obtenu par l'utilisation de fréquences différentes pour les si gnaux de commande de largage des différentes bouées et/ou de durées T2 différentes de ces mimes signaux De la meme manière que pour la channe Ao de réception-émis- sion, un signal de bruit risque de déclencher le largage pour peu qutil soit situé dans la bande de fréquences de l'amplificateur sélectif 21. La figure 3 représente un schéma synoptique d'un exemple de réalisation des circuits d'une bouée répondeuse perfectionnée selon l'invention. La chaine Ao de réception-émission se compose dlun récepteur accordé 11, consistant par exemple en un amplificateur à grand gain fonctionnant à la saturation,et recevant les signaux provenant du transducteur B1 par l'intermédiaire d'un filtre de bande centré de préférence sur la fréquence d'appel B0 , la bande de ce dernier couvrant à la fois les fréquences d'appel et de largage. Ce récepteur il est suivi de trois amplificateurs sélectifs combinés 200, 201 et 202 eux-mêmes suivis de trois détecteurs identiques 300, 301 et 302.Comme le montre la figure 4, représentant un diagramme de la tension V à la sortie des amplificateurs sélectifs en fonction de la fréquence F, les bandes pas santes de ces amplificateurs sont décaléesen fréquence d'une même valeur les unoepar rapport aux autres, l'amplificateur central 200 ayant pour fréquence centrale la fréquence d'appel Fo . La bande de ces amplificateurs est avantageusement choisie du meme ordre de grandeur que l'inverse de la durée T0 d'un signal d'appel. le décalage en fréquence est par exemple choisi de manière que les flancs des diagrammes de tension de sortie des deux amplificateurs latéraux 201 et 202 coupent le flanc adjacent du diagramme de l'amplificateur central 200 au voisinage de - 6 dB. les sorties respectives des détecteurs latéraux 301 et 302 sont toutes deux reliées à une même entrée d'un circuit à seuil 40, tandis que la sortie du détecteur central 300 est reliée à une seconde entrée dudit circuit 40. Ce dernier consiste par exemple en un amplificateur différentiel tel que celui représenté à la figure 5, lequel se compose de deux transistors 400 et 401 montés en émetteur commun. En l'absence de signaux provenant des détecteurs 300 d'une part, 301 et 302 d'autre part, les bases des transistors 400 et 401 sont respectivement à des potentiels de repos Volet V1 , V0 étant inférieur à V1 .Pour qutun signal d apparaisse à la sortie de cet amplificateur, ctest-à-dire sur le collecteur du transistor-401, il faut et il suffit que la tension appliquée à la base de ce transistor soit inférieure à celle appliquée à la base du transistor 400. Cela se produit chaque fois que la somme C0 + V0 est supérieure à C1 + V1 ou encore que C0 est supérieur à C1 + (V1 - V0) , C0 et C1 étant le tensions fournies respectivement d'une part par le détecteur central 300 et d'autre part par les détecteurs latéraux 301 et 302. la sortie de l'amplificateur différentiel 40 est reliée à un circuit monostable 50 dont létat instable dure un temps T1 suivi d'un second circuit monostable 51 dont l'état instable dure un temps 22 Une des deux sorties de ce dernier , Ppar exemple, est reliée d'une part à un troisième circuit monostable- 5 dont l'étant ins -table dure un temps T3 correspondant à la durée d'émission, et autre part à la commande dtalimentation des amplificateurs sélectifs 200, 201 et 202.Un circuit 9 de mise en forme et de découpage reçoit d'une part le signal h fourni par un oscillateur 6 et d'autre part le signal g fourni par le monostable 5. Sa sortie est reliée par le moyen d'un émetteur 12 au transducteur d'émission B2 . L'émetteur se compose par exemple dtun amplificateur de puissance suivi d'un filtre. La channe de commande de largage A1 présente une structure semblable à celle de la bouée représentée à la figure 2. Toutes fois, c-omme pour la channe Ao de réception-émission, son amplificateur sélectif 21 se compose de la combinaison de trois éléments semblables 210, 211, 212, montés en parallèle et suivis de détecteurs 310, 311, 312, l'élément central 210 ayant sa bande de fréquences centrée sur la fréquence 21 du signal de commande de largage. La sortie du détecteur central 310 est reliée par l'intermédiaire d'un intégrateur 70 à une entrée d'un circuit à seuil 41, tandis que les sorties respectives des détecteurs latéraux 311 et 312 sont toutes deux reliées par un intégrateur 71 à une seconde entrée du circuit à seuil 41.Ce dernier est par exemple un amplificateur différentiel semblable à celui 40 de la chatoie Ao de réception-émission. La sortie du circuit à seuil 41 est reliée au circuit 8 de commande d'explosion du boulon E, circuit 8 qui reçoit par ailleurs le second signal de sortie f du circuit monostable 51 de la channe de réception-émission Ao , Ce même signal f commande en outre l'alimentation des amplificateurs sélectifs 210, 211 et 212. Les diagrammes des figures 6 et 7 permettent de comprendre le fonctionnement d'une bouée perfectionnée selon l'invention. Xorsqutun signal d'appel de fréquence F0, par exemple de l'ordre de 16 EXB et de durée 9 , par exemple 10 me, est envoya par l'interrogateur en direction du répondeur, à la sortie du récepteur il de ce dernier, on obtient un signal périodique a de durée To et de fréquence B0 et ce, en l'absence de bruit et de parasites. Ce signal est saturé, ce qui fait que les amplificateurs sélectifs 20 sont touJours attaqués par un signal de même niveau. Le signal bo obtenu à la sortie de l'amplificateur sélectif central 200 correspond au signal a amplifié, tandis que le signal b1 obtenu à la sortie des amplificateurs latéraux 201 et 202 correspond à ce mEme signal a atténué, la différence de niveau entre les signaux bo et b1 étant par exemple de l'ordre de 10 dB, A ces signaux bo et b1 , correspondent respectivement les signaux cO et c1 appliqués aux entrées de l'amplificateur différentiel 40. Ce dernier délivre alors une impulsion d dont la durée dépend essentiellement du seuil dudit amplificateur 40. Le flanc de montée de l'impulsion d déclenche le monostable 50 qui fournit alors une impulsion e dont la durée T1 , par exemple de l'ordre de 5 ms, permet d'éviter que, dans le cas où la distance entre l'interrogateur et la bouée appelée est très faible, la réponse de cette bouée ne soit reçue par l'interrogateur avant que celuici ait fini d'émettre. 'Le flanc de descente de cette impulsion e déclenche le monostable 51 dont la dupée T2 de basculement dans l'état instable, qui est. par exemple de l'ordre de 10 secondes, correspond, comme il est expliqué plus loin dans la description de la figure 7, à la constante de temps d'intégration des circuits de commande de largage, durée qui est légèrement inférieure au temps aller-retour d'une onde parcourant une distance égale à la portée maximum admise pour la bouée répondeuse. La sortie f de ce monostable 51 fournit le signal f dont le flanc de descente commande d'une part l'interruption de l'alimentation des amplificateurs sélectifs 20 permettant d'éviter qu'ils consomment inutilement de l'énergie en période d'mise sion et d'autre part le déclenchement du monostable 5 qui définit la durée T3 d'émission, durée qui est par exemple de l'ordre de 10 ms. le signal h fourni par l'oscillateur pilote 6 n'est donc transmis par l'élément 9 à 1 t émetteur 12 que pendant la durée T3-, ce qui correspond au signal j;; Une autre solution peut être utilisée qui consiste à faire déclencher l'oscillateur pilote 6 directement par le flanc de montée du signal g fourni par le monostable démission 5 et de l'interrompre par le moyen du flanc de descente dudit signal g , solution qui semble moins avantageuse quant à sa mise en oeuvre, Simultanément à l'interruption de l'alimentation des amplificateurs sélectifs 20 de la channe Ao de réception-émission, le monostable 51 commande par le signal f délivré par s-a deuxième sortie, complémentaire de la sortie f , l'alimentation des amplificateurs sélectifs 21 de la chaste de commande de largage A1 . I1 permet ainsi d'éviter que cette dernière ne consomme inutilement de' l'énergie en période d'écouta. I1 permet en outre d'éviter que les signaux éventuels dds à des réflexions acoustiques sous-marines'mtiltiples ne déclenchent l'émetteur de la bouée plusieurs fois de suite. lorsqu'un signal de commande de largage de durée T2 et de fréquence FX suit immédiatement un signal d'appel de durée T0 et de fréquence Fo , comme l'indique la figure 7, le signal d'appel est traité comme précédemment et le signal de commande de largage est amplifié par l'élément central 210 et atténué par les éléments latéraux 211 et 212, ce qui donne naissance aux signaux ko et k1 . La constante de temps des intégrateurs 70 et 71 est suffisamment importante, par exemple de l'ordre de 2 4 - , pour éviter que des signaux parasites de fréquence P1 ne provoquent un déclenchement intempestif de l'explosion du boulon E. Cette explosion n'est donc déclenchée que lorsque le seuil de l'amplificateur différentiel 41 est atteint, le circuit de commande de largage 8 recevant alors le signal m. Lorsqu'un signal parasite de fréquence différente de B0 parvient aux amplificateurs sélectif 20 de la chaine Ao de réception- émission, ctest le niveau du signal c1 fourni par les elé- ments latéraux 201, 202 et 301, 302, à l'amplificateur différentiel 40 qui est très supérieur à celui du signal c0 fourni audit amplificateur 40 par l'élément central 200, 300. le seuil de 11 amplificateur différentiel 40 ne peut donc jamais être atteint et il n'y a pas émission. Lorsqu'un signal parasite de fréquence 20 mais de durée brève par rapport à T0 parvient aux amplificateurs sélectifs 20 de la channe Ao de réception-émission, du fait du temps de montée des signaux co et c1 , le seuil de l'amplificateur différentiel 40 ne peut être atteint et il n'y a pas émission d'une réponse. Lorsqu'un bruit blanc est reçu par la bouée, les niveaux des signaux appliqués à l'amplificateur différentiel 40, sont identiques ce qui fait que le seuil dudit amplificateur ne peut être franchi et il ne peut y avoir d'émission. De mêe lorsqu'un signal de bruit ou un signal parasite dont la fréquence est située dans les bandes latérales est reçu, il ne peut y avoir émission car les niveaux des signaux appliqués à l'amplificateur différentiel sont du même ordre de grandeur. En outre, pour qu'un largage puisse intervenir, il est nécessaire que le signal de largage de fréquence F1 soit suffisam 3T2 ment long, par exemple de l'ordre de 4 et qutil succède immédiatement à un signal d'appel susceptible de déclencher une réponse. Dans ce qui précède, on a décrit un répondeur -ultra-sonore comportant des amplificateurs sélectifs 20 et 21 composés de trois éléments en parallèle. Toutefois, par mesure d'économie, on peut, sans sortir du cadre de la présente invention, utiliser des amplificateurs sélectifs ne comportant chacun que deux éléments montés en parallèle, l'un centré sur la fréquence d'appel ou de largage et l'autre sur une fréquence latérale. le fonctionnement d'un tel répondeur est alors sensiblement le même que celui décrit ci-deE-- sus , avec toutefois une moins grande sécurité quant à l'élimina- tion des signaux parasites. La description qui précède est donnée à titre d'exemple non limitatif ; d'autres variantes peuvent être envisagées, sans pour autant, sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONE 1. Répondeur à ultra-sons du type bouée répondeuse utilisable sous liteau en association avec des stations d'appel pour des opérations de repérage, chaque bouée répondeuse, identifiable par la station d'appel, comportant un récepteur de signaux acoustiques associé à une channe électronique de détection des signaux d'appel de fréquence Fo émis par ladite station d'appel et d'émis sion de signaux de réponse, caractérisé en ce que ladite channe comporte, pour la détection des signaux d'appel, au moins deux amplificateurs sélectifs dont les bandes passantes sont centrées sur des fréquences dIfférentes, ltécart-en fréquence étant choisi de manière que les flancs des diagrammes de tension de sortie de ces amplificateurs se récoupent entre eux, l'un de ces amplifica- teurs appelé amplificateur central, ayant sa bande -!assante centrée sur la fréquence Fo des signaux d'appel, chacun de ces am plificateurs ayant son entrée connectée à la sortie dudit récepteur et ayant sa sortie connectée à un circuit à seuil qui délivre un signal de commande d'émission d'un signal de réponse lorsque le signal délivré par l'amplificateur central dépasse d'une valeur prédéterminée le/les signaux délivrés par le/les autres amplificateurs, de manière à limiter l'effet des bruits parasites reçus par ledit récepteur. 2. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 1 susceptible d'béir à un ordre de largage télécommandé depuis la station d'appel en libérant la bouée elle-même et l'ensemble contenant les circuits électroniques, de la partie morte reposant sur le fond marin, ledit récepteur de signaux acoustiques étant alors équipé d'une channe électronique de commande de largage, caractérise en ce que ladite channe comprend, pour la détection des signaux de commande de largage, de fréquence F1 différente de celle Fo des signaux d'appel, au moins deux amplificateurs sélectifs dont les bandes passantes sont centrées sur des fréquences différentes, l'écart en fréquence étant choisi de manière que les flancs des diagrammes de tension de sortie de ces amplificateurs se recoupent entre eux,l'un de ces amplificateurs, appelé amplificateur central, ayant sa bande passante centrée sur la fréquence F1 des signaux de commande de largage, chacun de ces amplificateurs ayant son entrée connectée à la sortie dudit récepteur et ayant -sa sortie connectée à un système à seuil qui délivre un signal de commande de largage lorsque le signal délivré par l'amplificateur central de ladite deuxième chaine dépasse d'lule valeur prédéterminée le/les signaux délivrés par le/les autres amplificateurs de cette même chalande, de manière à limiter lteffet des bruits parasites reçus par ledit détecteur. 3. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 2 caractérisé en ce que chacune des deux charnels électroniques comporte trois amplificateurs sélectifs de bandes passantes identiques centrées sur des fréquences différentes, la fréquence centrale relative El l'amplificateur central étant équidistante des fréquences centrales relatives aux deux autres amplificateurs. 4. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 3 caraci;é- risé en ce que le circuit à seuil de la chaîne électronique de réception-émission est constitué par un amplificateur différentiel à seuil dont une entrée reçoit le signal délivré par l'am- plificateur central tandis que l'autre entrée reçoit les signaux délivrés par les deux autres amplificateurs de cette channe. 5. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 3 caractérisé en ce que le système à seuil de la chaîne électronique de commande de largage comporte deux circuits intégrateurs recevant l'un le signal délivré par l'amplificateur central et l'autre les signaux délivrés par les deux autres amplificateurs de cette chaîne, leur constante d'intégration étant approximativement égale à la durée du signal de commande de largage émis par la station d'appel, les sorties de ces deux intégrateurs étant connectées aI) entrées d'un amplificateur différentiel à seuil. 6. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 4 caractérisé en ce que la sortie de l'amplificateur différentiel à seuil de la chaîne électronique de réception émossion commande l'émission dlun signal de réponse par l'intermédiaire d'un circuit mo constable retardant cette commande d'une durée (t1) égale à la à la durée de son état instable, de manière à éviter que le début d'émission dudit signal de réponse ait lieu avant la fin de réception du signal d'appel correspondant. 7. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 6 caractérisé en ce que le signal de commande de début d'émission dudit signal de réponse commande l'interruption de l'alimentation des trois amplificateurs sélectifs de la chaîne de réception-émission. 8. Répondeur à ultra-sons selon la revendication 7 caractérisé en ce que dans un mode d'utilisation où l'émission par la station d'appel d'un signal de commande de largage est toujours précédée d'un signal d'appel, le signal commandant l'interruption de l'alimentation des trois amplificateurs sélectifs de la chaula ne de réception-émission commande simultanément l'alimentation des trois amplificateurs sélectifs de la channe de commande de largage.