Brevet FR2135154A1 — publié le 19721215

La présente invention concerne un sondeur ultrasonore particulièrement destiné à localiser des objets dans une région particulière environnante et comprenant un émetteur destiné à . créer une suite prédéterminée d'au moins deux types différents 5 d'impulsions électriques ayant des intervalles égaux de temps entr,e elles, et " à transformer les impulsions électriques en signaux acoustiques correspondants et à- les émettre au voisinage, et un récepteur des signaux acoustiques réfléchis par les objets,et destiné à transformer ceux-ci en impulsions électri--""ÏO'""tfu.es et à n'enregistrer que les impulsions du type correspondant à la dernière impulsion créée. On utilise un tel dispositif par exemple pour des amorces acoustiques commandées à distance- qu'on peut avantageusement utiliser avec divers types d'armes sous-marines, par exemple des 15 torpilles, des mines, des charges profondes, etc. Dans de telles applications, les signaux acoustiques transmis par un transducteur électro-acoustique. - faisant partie de l'émetteur sont réfléchis par des objets disposés dans l'eau environnante, par exemple par des navires ennemis gui ont l'intention de combattre. De plus, t 20 le récepteur est disposé dans de tels cas de manière à emettre des impulsions électriques repérées par un ensemble de déclenchement , remplissant le rôle voulu à cet égard, par exemple dans le cas du présent mémoire, l'explosion d'une charge portée par l'arme sous-marine en question, l'ensemble de déclenchement 25 est alors souvent disposé de manière qu'il remplisse la fonction voulue seulement dans le cas où les échos répérés par le récepteur ont lieu à une fréquence prédéterminée. Les impulsions électriques individuelles et les signaux acoustiques correspondants diffèrent habituellement en ce qui concerne la fréquence d'oscillation, 30 et ils sont émis avec une fréquence donnée de répétition et suivant une séquence prédéterminée. La fréquence de répétition et la vitesse de propagation du son dans le fluide environnant, c'est-à-dire dans l'eau dans le cas décrit,déterminent"la distance maximale de détection d'un objet pour qu'une impulsion réfléchie 35 par l'objet donne lieu à un écho repéré par le récepteur. Comme ce dernier est disposé de manière à être sensible uniquement aux impulsions du dernier type créé dans un intervalle de temps 72 11571 2 2135154 compris entre les impulsions, des objets qui se trouvent dans une zone voisine de celle décrite ci-dessus, donnent lieu à des -impulsions auxquelles le récepteur n'est pas sensible lors de la réception. Avec un nombre fini d'impulsions n, la zone dans 5 laquelle des objets ne peuvent pas renvoyer des impulsions repérées par le récepteur est comprise entre la limite de détection et une distance égale à n fois cette limite. Des objets compris entre n et n+1 fois la plage de détection donnent lieu à des impulsions auxquelles le récepteur est sensible. Pour que des ob-10 jets aussi éloignés du dispositif délocalisation ne puissent pas être détectés et ne provoquent pas un déclenchement, par exemple ne provoquent pas l'explosion de l'amorce et de la charge d'une arme souterraine, il est nécessaire que les signaux soient amortis par réflexion sur l'objet et par la propagation dans le fluide •15 à une valeur inférieure au seuil du récepteur. Le sondeur ultrasonore décrit-qui représente les récents progrès dans la technique présente deux inconvénients importants. D'abord, le nombre de types différents d'impulsions n choisie peut être si important que les signaux d'écho provenant des ob-20 jets à la distance comprise entre n et n+1 fois la distance maximale ont un niveau de sêuil inférieur au seuil du récepteur ; dans le cas ou on veut avoir une fréquence de répétition élevée et une courte distance correspondante de détection , il faut un grand nombre d'impulsions de types différents si bien que le 25 sondeur peut être très compliqué et coûteux. Ensuite, deux sondeurs de ce type fonctionnant indépendamment l'un de l'autre peuvent interférer à une distance bien supérieure à la portée de chacun. Une telle interférence peut avoir lieu tout à fait indépendamment du nombre de types différents d'impulsions, car le déplacement 30 temporel entre les séquences d*émission des signaux fournis par les deux dispositifs et la distance entre les dispositifs peuvent toujours être tels qu'au moins l'un des dispositifs interfère avec l'autre. Les inconvénients cités limitent naturellement l'utilité 35 de tels dispositifs de localisation. Il est évident qu'on ne peut pas les utiliser pour des amorces de torpille qui par exemple à la suite d'une mise à feu simultanée à partir des positions respectives de la mise à feu, avancent en parallèle, même si la distance entre elles dépasse de beaucoup la portée des dispositifs 72 11571 3 2135154 respectifs. L'invention concerne un sondeur viltrasonore destiné à localisc-r ues objets placés à une distance inférieure à une portée particulière, au voisinage du dispositif et comprenant un émet-5 teur destiné à créer une séquence particulière d'au moins deux types différents d'impulsions électriques, ayant des intervalles de temps égaux entre les impulsions, l'émetteur étant destiné à transformer les impulsions électriques en signaux acoustiques correspondants et à les émettre, un récepteur destiné à la réception 10 des signaux acoustiques réfléchis par des objets et à les transformer en impulsions électriques correspondantes et à ne repérer que les impulsions du type correspondant à celui de la dernière impulsion créée, et un dispositif de commande destiné à agir en fonction des impulsions repérées sur la séquence prédéterminée. 15 Grâce au sondeur de l'invention décrit dans la suite du présent mémoire, il est ainsi possible d'obtenir avec un nombre même très limité de types différents d'impulsions qu'aucun objet situé en dehors de la portée ne puisse donner des impulsions enregistrées constamment, et que deux dispositifs 20 analogues disposés a une distance dépassant le double de leur portée ne puissent interférer l'un avec l'autre constamment, par des signaux directs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en 25 référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un diagramme synoptique du dispositif de l'invention ; la figure 2 représente la forme des signaux en différents points du schéma de la figure 1 ; 30 les figures 3a, 3b et 3c montrent comment des objets à des intervalles différents agissent sur le dispositif ; les figures 4a, 4b, 4c et 4d représentent comment deux dispositifs analogues interagissent ; et la figure 5 montre comment les signaux renvoyés par 35 objet placé au-delà de la portée de l'appareil et les signaux directs d'un second dispositif interférant agissent sur un premier dispositif. 72 11571 4 2135154 La figure 1 représente le dispositif qui comprend un multivibrateur bistabl^l qui fournit par un générateur d'impulsions 2 un train d1 impulsions en un point _a, l'aspect du train apparaissant en a sur la figure 2. Ce train d'impulsions commande des impul-? sions transmises par le transducteur électro-acoustique 3, en ce qui concerne la fréquence de répétition et la durée des impulsions. Une première porte ET 4 a une entrée reliée au point .a. Au niveau de cette porte, il existe au point le train d'impulsions représenté en b sur la figure 2, commandant un ensemble 10 logique 5 contrôlant la fréquence d'émission du transducteur 3. Tant qu'aucun écho n'est enregistré par un récepteur 6, le train d'impulsions point b_ est identique à celui du point a, si bien que la fréquence de transmission est décalée d'un cran par l'ensemble logique 5 suivant une séquence prédéterminée pour chaque 15 impulsion successive à transmettre. Lorsque le récepteur 6 enregistre le premier écho, une première impulsion c^ apparaît (c figure 2) par l'intermédiaire d'un ensemble 7 de traitement de signaux reliés au récepteur, à la sortie c de cet ensemble, la première impulsion passant par une seconda.porte ET 8 et 20 fournissant une impulsion à la sortie de de cette porte, comme représenté en d sur la figure 2. La dernière impulsion citée déclenche un multivibrateur monostable 9, si bien qu'une impulsion (e sur la figure 2) ayant une longueur égale à l'intervalle entre deux impulsions existe dans la seconde entrée e 25 de la première porte 4. L'impulsion au point 3 empêche que l'impulsion suivante au point ja ne passe dans la porte 4. Une impulsion du train au point b. est ainsi omise, si bien que le cran cité décalant la fréquence de transmission sous la commande de l'ensemble 5 est aussi omis. Cela signifie que la séquence 30 de fréquence de transmission est retardée d'un cran, du fait de la répétition de la dernière impulsion créée. L'aspect en fonction du temps du train d'impulsions émis par l'émetteur 3 apparaît en i sur la figure 2. Lorsque le multivibrateur 9 est déclenché, une impulsion (f sur la figure 2) est aussi obtenue} 35 avec une longueur qui est égale à l'intervalle entre deux impulsions au point f. Cette impulsion parvient à une entrée d'une troisième porte ET 10, et cette porte est alors ouverte si bien que l'impulsion suivante la plus proche au point a, auquel est reliée la seconde entrée de la porte 10, donne 72 11571 5 2135154 une impulsion (g sur la figure 2) à la sortie g de la porte 10, cette impulsion déclenchant un autre multivibrateur monostable 11. Ce dernier émet alors une impulsion (h sur la figure 2) dont la longueur est égale à l'intervalle entre deux impulsions, 5 à sa sortie h, de manière à fermer la seconde porte 8 au cours du temps correspondant. Ainsi, le décalage de la fréquence de transmission ne peut pas être empêché au co\irs de l'intervalle suivant le plus proche de transmission, même si une seconde impulsion (c sur la figure 2} existe à la sortie de l'en-10 semble 7, du fait de la présence d'un .second écho enregistré par l'ensemble récepteur 6. ^ la figure 3 montre comment les objets/diverses distances d'un dispositif selon l'invention agissent sur celui-ci. Sur la figure 3a, la distance entre le dispositif et l'objet est 15 inférieure à quatre fois la portée, si bien qu'aucun écho n'est enregistré. Sur la figure 3b, la distance entre le dispositif et l'objet est quatre à cinq fois la portée, et les échos sont alors enregistrés à chaque cinquième intervalle, la figure 3b montre que s*.il n'y a pas de retard de la séquence de fréquence 20 de transmission, 1' Enregistrement continu des échos a lieu. Sur la figure 3c, la distance entre le dispositif et l'objet est supérieure à cinq fois la portée, et aucun écho n'est enregistré . les figures 4a à 4d montrent comment deux dispositifs 25 A et B à diverses distances interagissent. Sur la figure 4a, la distance entre les dispositifs est égale à trois fois la portée, et des échos d'interférence ne peuvent être obtenus qu'occasionnellement dans l'un des dispositifs A. le même raisonnement s'applique aux distances entre les dispositifs de l'ordre 30 de 2, 3, 6, 7, 10, 11, etc. fois la portée et les -cieux dispositifs A et B peuvent alors recevoir des échos d'interférence tous les cinquièmes intervalles. Ce raisonnement est vrai pour les distances correspondant à 8, 12 fois la portée. Sur la figure 4c, la distance entre les dispositifs est égale à cinq 35 fois la portée, et les deux dispositifs A et B peuvent alors recevoir des échos d'interférence tous les trois intervalles.Lé même raisonnement s'applique lorsque la distance entre les dispositifs 72 11571 6 2135154 est voisine de 9, 13, etc. fois la portée. Les figures 4a et 4b montrent aussi que, s'il n'y a pas de retard dans la séquence de transmission, à certaines distances et pour certains temps, le dispositif A peut être soumis à une interférence continue. 5 La figure 4c montre que, de manière correspondante, les dispositifs A et B sont soumis à une interférencé continue tous les trois intervalles. Si, comme cela est souvent le cas en pratique, au début , l'interférence est seulement unidirectionnelle, par exemple dirigée du dispositif A au dispositif B, si la 10 distance entre les dispositifs est égale à cinq fois la portée, on obtient le fonctionnement le plus favorable selon la figure 4d, et le dispositif B ne reçoit qu'occasionnellement des impulsions d'interférence. La figure 5 montre comment,dans un premier dispositif A 15 selon l'invention, des signaux provenant simultanément d'un objet placé en dehors de la portée et d'un second dispositif B interfèrent, agissent sur le dispositif A. Dans ce cas, la distance de l'objet est égale à 1,5 fois la portée, alors que la distance du dispositif B est égale à trois fois la portée. S'il n'y a pas 20 de retard à la succession de fréquence de transmission, le dispositif B interfère constamment avec le dispositif A. Cependant, le retard de la séquence de transmission ne doit pas être répété plus souvent que tous les deux intervalles, car autrement des objets à une distance du dispositif comprise entre une et 25 deux fois la portée provoqueraient un retard continu de la séquence, et l'enregistrement continu de signaux d'écho. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments consti-30 tutifs sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, un dispositif mettant en oeuvre un retard de fréquence de transmission, dépendant des signaux enregistrés, peut comprendre un dispositif de signaux à modifier la séquence suivant des dessins prédéterminés. De plus, les circuits électroniques destinés à assurer l'ac-35 tion des signaux enregistrés sur la séquence des fréquences de transmission peuvent être évidemment réalisés de manièrestrès différentes. 72 11571 2135154 KEVS'uICATIOIiB 1 . Sondeur ultrasonore destins à la localisation d'objets à une distance particulière inférieure à sa portée, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur destiné à créer une sé-5 quence prédéterminée d'au moins deux types différents d'impulsions électriques ayant des intervalles de temps égaux entre les impulsions, et destiné à transformer les impulsions électriques en signaux acoustiques correspondants et à les émettre, ion récepteur des signaux acoustiques réfléchis par les objets,des-10 tiné à transformer ces signaux en impulsions électriques correspondantes et à enregistrer seulement les impulsions du type correspondant à celui de la dernière impulsion créée, et un dispositif de commande destiné à influencer la séquence prédéterminée en fonction des impulsions enregistrées. 15 2. Sondeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en' réponse à une impulsion enregistrée, le dispositif de commande modifie la séquence prédéterminée de manière que l'émetteur crée une. impulsion du même type que la dernière créée, puis continue l'émission de la même séquence. 20 3. Sondeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande modifie la séquence prédéterminée en fonction des impulsions enregistrées par le récepteur, pendant le temps correspondant au maximum à chaque second intervalle entre les impulsions. 25 4. Sondeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'émetteur comprend un ensemble générateur d'une séquence d'impulsions minutées destiné à contrôler la fréquence de répétition et la durée des impulsions électriques, un ensemble logique destiné à contrôler la séquence prédéterminée et en ce 30 que le dispositif de commande comprend trois portes ET et deux multivibrateurs ir.onostab3.es, la première porte ET ayant sa sortie reliée à l'ensemble logique, une entrée reliée à la sortie du générateur d'impulsions et l'autre entrée reliée à l'une des sorties du premier multivibrateur monostable, leur seconde porte 35 ET ayant -une entrée reliée au récepteur de manière à recevoir un signal lors de l'enregistrement d'une impulsion, son autre entrée étant reliée à l'une-des sorties du second multivibrateur 72 11571 2135154 monostable et sa sortie étant reliée à l'entrée du premier multivibrateur monostable,!1 et en ce que la troisième porte ET a une de ses entrées reliée à l'autre sortie du premier multivibrateur' et son autre entrée reliée à la sortie du générateur 5 de train d'impulsions, sa sortie étant reliée à l'entrée du second multivibrateur monostable. 5. Sondeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les impulsions électriques diffèrent par la fréquence d'oscillation. 10 6. Sondeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur crée des impulsions électriques de quatre types différents.