Brevet FR2456328A1 — publié le 19801205

La présente invention concerne un dispositif d'essai sous pression d'un élément piézoélectrique et plus particulièrement un dispositif d'essai sous pression d'un élément piezoélectrique muni de deux électrodes et capable d'émettre des ondes acoustiques sous-marines. Il est utile d'effectuer des essais pour déterminer l'influence de la pression sur les performances d'éléments piezoélectriques capables d'émettre des ondes acoustiques sous-marines, notamment lorsque ces éléments sont destinés à équiper des émetteurs immergés à grande profondeur. Pour effectuer ces essais il existe des cuves remplies d'eau souspression. Les éléments à essayer peuvent être introduits dans ces cuves et la pression de l'eau peut être portée à des valeurs comprises entre 500 et 1000 bars. Ces essais doivent être effectués dans une chambre anécholque pour éviter que les réflexions, sur les parois de la cuve, des ondes émises par l'élément piezoélectrique ne faussent les résultats d'essai. On sait qu'il est possible de réaliser de telles chambres en utilisant des matériaux absorbant les vibrations acoustiques se propageant dans 1' eau, par exemple les matériaux faisant l'objet de la demande brevet publiée sous le numéro 2.346.306 et déposée par la demanderesse le 30/3/76. Mais il n' est pas possible d'effectuer des essais électriques dans 11 eau, d'éléments piezoélectriques comportant des électrodes sous tension non protégées. De plus, il n' est pas possible d'envisager de revêtir ces électrodes d'un isolant protecteur, car la présence de cet isolant peut modifier les performances à mesurer. La présente invention a pour but d'essayer sous pression un élément piézoélectrique. La présente invention a pour objet un dispositif d'essai sous pression d'un élément pi ezoélectri que muni de deux électrodes et capable d'émettre des ondes acoustiques sous-marines, comportant - un système électrique d'essai relié à l'élément par des conducteurs, système comportant au moins un générateur électrique dont les bornes sont connectées aux électrodes de 1' élément - et des panneaux anéchorques disposés autour de l'élément pour absorber les ondes acoustiques émises par l'élément, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une enceinte étanche aux liquides contenant au moins le volume délimité par les panneaux entourant l'élément, cette enceinte étant remplie d'un liquide diélectrique et plongée dans une cuve d'eau sous pression, les conducteurs traversant les parois de l'enceinte et de la cuve de façon étanche, le système électrique d'essai étant disposé en dehors de la cuve. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente en coupe, schématiquement, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention et la figure 2 représente une partie de la paroi d'une enceinte entrant dans la composition d'un autre dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, est représentée une céramique piézoélectrique 1 en forme de disque, munie de deux électrodes 2 et 3. Ces électrodes sont reliées par des connexions 4 et 5 respectivement aux deux bornes d'un générateur électrique 6. Ce générateur est capable de délivrer un courant électrique à haute fréquence. Le générateur 6 comporte un appareil de mesure 7 affichant la fréquence du courant délivré et un bouton de règlage 8 permettant de faire varier cette fréquence. Un voltmètre 9 est branché à l'entrée du générateur 6. Le générateur 6 et le voltmètre 9 constituent un système électrique d'essai à l'aide duquel il est possible de mesurer la fréquence de résonance et la fréquence d'antirésonance de la céramique 1.Il suffit pour cela de. noter les fréquences lues sur l'appareil 7 lorsque la tension lue sur le voltmètre 9 est, respectivement, maximale et minimale. Autour de la céramique 1 sont disposés 6 panneaux anécholques juxtaposés de façon à former un volume cubique non étanche aux liquides, ce volume entourant la céramique 1. Pour clarifier la figure, seuls les panneaux coupés ont été représentés. Chaque panneau a donc une forme carrée et comporte une plaque métallique telle que 10 dont une face disposée en regard de la céramique est revêtue d'un matériau anéchoique 11. Ce matériau peut comporter, comme représenté, des pyramides telles que 12 dont le sommet est tourné vers la céramique 1 et peut être constitué par des billes de plomb enrobées par exemple d'une résine de polyuréthane. Le panneau supérieur 13 est traversé par les conducteurs 4 et 5 qui maintiennent la céramique 1 sensiblement au centre du volume. Bien entendu le volume délimité par les panneaux est de type quelconque. Ce volume peut être aussi par exemple un cylindre dont la paroi cylindrique peut être formée par la juxtaposition de deux parties symétriques par rapport à un plan axial. Les panneaux anécholques entourant la céramique sont disposés à l'intérieur d'une enceinte 14 étanche aux liquides et constituée d'un récipient 15 bouché par un couvercle 16 par l'intermédiaire d'un joint 17. Au moins une partie de la paroi de l'enceinte est constituée d'un matériau souple tel qu'un caoutchouc synthétique. Dans l'exemple représente sur la figure 1 le récipient 15 et le couvercle 16 sont en totalité constitués d'un caoutchouc synthétique. Mais on peut réaliser aussi une enceinte formée en majeure partie de matériaux rigides tels que l'acier et dont la paroi comporte une partie souple rapportée, ormée d'une membrane en caoutchouc synthétique. Cette membrane peut avoir comme indiqué sur la figure 2, la forme d'un petit ballon 18 dont le volume s'étend à 1' extérieur du volume délimité par la partie rigide 19 de ltencein- te. L'enceinte 14 contient au moins le volume délimité par les panneaux anéchoiques. Dans un autre mode de réalisation non représenté, les panneaux peuvent faire partie de la paroi de l'enceinte. Ces panneaux sont alors reliés mécaniquement entre eux par des raccords étanehes présentant au moins une partie souple. L'enceinte 14 est remplie d'un liquide diélectrique 26 eonstitué par exemple d'une huile de transformateur. Ce liquide pénètre dans le volume délimité par les panneaux de façon à baigner les électrodes 2 et 3 et la céramique 1. De préférence, l'huile remplissant l'enceinte 14 possède un coefficient de compression sensiblement égal à celui de l'eau et son impédance acoustique est voisine de celle de l'eau. Les conducteurs 4 et 5 sortant du volume délimité par les panneaux traversent la paroi de l'enceinte 14 respectivement par des sorties étanches 20 et 21. L'enceinte 14 est placée à l'intérieur d'une cuve 22 remplie d'eau 23. Cette cuve comporte des moyens connus non représentés pour porter la pression de l'eau à une valeur de l'ordre de 500 à 1000 bars. Les conducteurs 4 et 5 sortant de l'enceinte 14 traversent la paroi de la cuve 22 respectivement par des sorties étanches 24 et 25. Bien entendu, les conducteurs 4 et 5 sont isolés au moins sur leurs parties traversant l'eau 23 de la cuve 22. De plus, le générateur 6 et le voltmètre 9 sont placés en dehors de la cuve 22. Les dispositifs d'essais illustrés par les figures 1 et 2 permettent de mesurer les caractéristiques électriques de la céramique tout en soumettant sa surface extérieure à une pression sensiblement égale à celle de l'eau contenue dans la cuve. Dans le cas de la figure 1, la pression de l'eau 23 est transmise au liquide diélectrique 26 entourant la céramique par l'intermédiaire de la paroi souple de 1' enceinte 14 qui se déforme lorsqu'on augmente la pression de l'eau contenue dans la cuve. Cette deformation dépend de la différence entre les coefficients de compression de l'eau et du liquide diélectrique. Dans le cas de la figure 2, la pression de l'eau 23 entourant le ballon 18 est transmise au liquide diélectrique 26 contenu dans le ballon 18 par déformation de la membrane souple constituant le ballon. Le volume du ballon à une pression d'eau donnée dépend aussi de la différence entre les coefficients de compression de l'eau et du liquide diélectrique. D'autre part, le choix d'un liquide diélectrique ayant une impédance acoustique voisine de celle de l'eau favorise l'absorption par les panneaux anéchoSques des ondes acoustiques émises par l'élément piezoélectrique alimenté par le générateur 1. En effet, les matériaux des panneaux anécholiques utilisés sont spécialement choisis pour être utilisés dans l'eau. La présence d'un liquide diélectrique en contact avec les électrodes 2 et 3 de la céramique 1 permet d'éviter de court-circuiter les électrodes comme ce serait le cas si l'essai de la céramique était effectué dans l'eau. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier on peut, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer certains moyens techniques par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'essai sous pression d'un élément piezoelectrique muni de deux électrodes et capable d'émettre des ondes acoustiques sous-marines, comportant - un système électrique d'essai relié à l'élément par des conducteurs, ce système comportant au moins un générateur électrique dont les bornes sont connectées aux électrodes de l'élément - et des panneaux anéchorques disposés autour de l'élément pour absorber les ondes acoustiques émises par l'élément, caractérisé en ce qu'il compor te en outre une enceinte étanche aux liquides contenant au moins le volume délimité par des panneaux entourant l'élément, cette enceinte étant rem plie d'un liquide diélectrique et plongée dans une cuve d'eau sous pres sion, les conducteurs traversant les parois de l'enceinte et de la cuve de façon étanche, le système électrique d'essai étant disposé en dehors de la cuve. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte entoure le vol une délimité par les panneaux. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux font partie de la paroi de l'enceinte. 4/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que au moins une partie de la paroi de 1' enceinte est formée d'un matériau souple. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide diélectrique est une huile ayant un coefficient de compression sensiblement égal à celui de l'eau. 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide diélectrique est une huile ayant une impédance acoustique voisine de celle de l'eau. 7/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des panneaux anéchoiques est formé d'un support métallique recouvert d'un matériau anéchoique.