Brevet FR2517155A1 — publié le 19830527

La présente invention est relative à n: apparcil dl't- phone d'un type nouveau, c'est-à-dire un appareil destiné à mesurer, détecter ou visualiser les sons ou les ultra-sons se propageant dans un liquide. En particulier, ce@ apparoil est utilisé pour détecter les sons dans l'eau. Un appareil hydrophone de ce type permet d'effectuer des mesures acoustiques en laboratoire, dans la mer, dans les bassins ou dans le s tunnels hydrodynamiques. On connaît des appareils hydrophones, susceptibles d'assurer ce résultat. Toutefois, les appareils connus com pre@nent la plupart du @emps une électronique de mesure qui dol être incorporée et notamment un amplificateur de charge à baute impédance d'entrée. Il en résulte, d'une part, un prix de revient important, d'autre part , une certaine fragilité pour la partie de l'appareil qui doit être immergée dans le liquide à étudier. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients en réalisant un appareil nydeulique d'une coi,struction particulière simple, robuste et peu conteuse. Un appareil hydrophone selon l'invention comprend un capteur de pression piézo-électrique, et il est caractérisé en ce que ce capteur est constitué par une céramique piézo électrique ayant la forme d'un tube à faible épaisseur de proi, au centre duquel est lovée une électrode rigide axiale noyée dans une matière isolante qui ren:plit I l'intérieur du tube, la paroi extérieure de celui-ci étant raccorde n une éléctrode souple qui complète l'appareil tandis que le capteur céramique tubulaire est enrobé extérieurement dans une gaine on élastomère souple, qui assure l'isolation extérieure et l'étanchéité de l'appareil. suivant une autre caractéristique de l'invention, l'iso- lation interne est réalisée à l'aide d'une résine autopoly- mérisante, de préférence à deux constituants (accélérateur et durcisseur). Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'isolation extérieure est réalisée à l'aide d'un mastic d@élas- tomère au silicone, qui convient particulièroment lorsque l'appareil doit être utilisé dans l'eau. En effet, après solidification de ce mastic, qui reste souple, on obtient une bonne a daptation d'impédance acoustique au milieu environnant : ce@@@ geina éla@@@@@e @@éla@i@mère est parfaitemen@ trans- @arente aux @ndes acpustiques se transmeitant da@ @@eau. @ui@a@@ une autre @ar@ctéristique de l'invention, @@él@@@@@@@e centrale rig@de, est électriquement reliée à la face interne du capteur @éramique tubulaire, et elle constitue l'électrode positive du capteur, dont l'électrode négative est reliée à la surface externe du tube céramique . @@ivant une autre caractéristique de l'invention, la liaison électrique des deux électrodes de l'appareil est assurée par an câ@l@ pour mi@r@phones coaxial blindé, per mettan@ de relier à un apparcillage de mesure situé hors du liquide. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble du capteur céramique tubulaire, de sa résine interne, et de l'c-lec- rode rigide centrale est porté par un joint d'appui transversal en caoutchouc, lequel prend appui sur l'embase rigide de l'appareil : cette disposition assure une bonne isolation du capteur par rapport aux vibrations parasites. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limi- tatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. La figure unique est une vue en coupe axiale d'un appareil hydrophone selon invention, destiné à être relié à un appareil de mesure de type connu. On a représenté sur le dessin un appareil hydrophone selon l'invention, plus particulièrement prévu pour être immergé dans l'eau afin d'y mesurer ou d'y détecter les ondes sonores ou ultra-sonores L'appareil comprend un capteur de pression piézoélectrique 1 qui se présente sou@ la forme d'une paroi céramique @ubulaire ouverte à ses doux extrémités.Il peut s'agir par exemple d'une @éremique pié@o-él@@trique en titanate @i@@@na@e de @@omb, conn@e sous la référence commerciale @@@ Quartz et Silice". @esurée, radialement, l'épaisseur de @ @aroi tubulaire out être de l'ordre de 1 mm. L'espace int@rieur de la@ paroi tu@ulaire 1 est rempli @ar une rés ne isolante 2 eu peut etre une résine autopoly- mérisante à deux composants (par exemple celle qui est connue sous le nom commercial "Palavit M, utilisee pour l'orthodontie). A l'intérieur de cette résine isolante, est enrobée une électrode rigide 3 disposée axialement à l'in~ trieur du capteur tubulaire 1. Un fil de liaison électrique 4 assure la connexion de l'électrode centrale 3 avec la face interne du capteur tubulaire 1. L'ensemble peut etre surmonté par une coupelle isolante 5. L'isolation externe est assure par une gaine périphérique 6 qui enrobe l'ensemble. Cette gaine est préférablement constitue par un mastic élastomère aux silicone, connu sous la dénomination commerciale "SILI COMET". Une telle gaine est parfaitement transparente aux ondes sonores transmises dans l'eau, si bien que l'appareil hydrophone est alors particulièrement utilisable pour des mesures dans l'eau, par exemple dans l'eau de mer. L'emsemble 1,2 est porté par un joint en caout- chouc 7 dispose transverqalement. Ce joint assure la liaison avec un socle rigide 8 qui peut entre par exemple métallique. L'intérieur du socle 8 est rempli d'une résine 9 qui peut entre de même nature que la résine 2. Un fil souple 10, noyé dans la résine 9 assure la liaison électrique avec la face externe du capteur tubulaire 1. Un autre fil souple 11, noyé au centre de la rd- sine 9, relie ltélectrode centrale 3 à l'extérieur. Les deux fils 10 et 11 sont raccordés à la ma- nitre connue à un câble blindé 12 de type à faible bruit, qui peut être d'une longueur quelconque. A son autre extrémité, ce câble blindé est terminé par une fiche de raccordement 13 de type connu, qui permet de le brancher sur tout appareil de mesure situé hors du liquide. Un revêtement 14 en mastic silicone assure l'étanchéité de l'appareil au niveau du point de départ du 0a ble blindé 12. Le fonctionnement est le suivant Lorsque l'ensemble de l'appareil est immergé, par exemple dans de l'eau, l'apparition d'une onde sonore ou ultra-sonore provoque une variation de contrainte mécanique dans la céramique piézo-électrique 1, qui se traduit par l'apparition d'un dipole électrique. Une différence de potentiel apparat alors entre les deux électrodes 10 et 11, l'électrode 11 étant positive et l'élec~ trode 10 négative. Ce signal électrique est transmis par le câble 12, vers l'extérieur où l'on peut l'étudier et le traiter à volonté. Le joint caoutchouc 7 assure -une bonne isolation acoustique du capteur sensible 1 pat rapport à tous les bruits parasites. Les avantages d'un hydrophone selon l'invention sont les suivants - il s'agit d'un appareil de construction simple et robuste, - La sensibilité et la bande passante de l'appareil sont excellentes, - Le prix de revient de l'appareil est environ 6 fois inférieur à celui des hydrophones habituellement connus à ce jour. REVENDICATIONS 1 -Appareil hydrophone comprenant un capteur de pression piézo-électrique, caractérisé en ce que ce capteur (1) est constitué par une céramique piézo-électrique ayant la forme d'un tube à faible épaisseur de paroi, au centre duquel est logée une électrode rigide axiale (3) noyée dans une matière isolante (2) qui remplit l'intérieur du tube (1), la paroi extérieure de celuå-ci étant raccordée à une électrode souple (10) qui complète l'appareil tandis que le capteur céramique tubulaire (1) est enrobé extérieurement dans une gaine (6) en un élastomère souple qui assure l'isolation extérieure et ltetanchéité de l'appareil. 2 -Appareil hydropiione suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolation interne est réalisée à l'aide d'une résine autopolymèrisante (2), de préférence à deux constituants (accélérateur et durcisseur). 3 -Appareil hydrophone suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que l'isolation extérieure est réalisée à l'aide d'un mastic d'élastomère au silicone (6) qui convient particulièrement lorsque l'appareil doit être utilisé dans l'eau, étant donné qu'une telle gaine élastique (6) est parfaitement transparente aux ondes acoustiques se transmettant dans l'eau. 4 -Appareil hydrophone suivant la revendication 1, caracte- risé en ce que l'électrode centrale rigide (3) est électriquement reliée à la face interne du capteur céramique tubulaire (1), et consitue l'électrode positive du capteur, dont l'électrode négative(10) est reliée à la surface externe du tube céramique (1). 5 -Appareil hydrophone suivant l'une quelconque des revendications précédentes catactérisé en ce que la liaison électrique des deux électrodes (10) et (11) de l'appareil est assurée par un câble pour microphone (12) coaxial blindé, permettant de relier à un appareillage de mesure situé hors du liquide. 6 -Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble du capteur céramique tubulaire (1), de sa résine interne (2), et de l'électrode rigide centrale (3) est porté par un joint d'appui transversal en caoutchouc (7) lequel prend appui sur î'embase rigide (8) de l'appareil, disposition qui assure une bonne isolation du capteur (1) par rapport aux vibrations parasites.