Brevet FR2517156A1 — publié le 19830527

La présente invention est relative à une antenneacousti- que d'un type nouveau, destinée à être immergée dans un fluide qui peut être en mouvement. L'antenne est destinée à détecter et à nesurer un signal acoustique propagé dans le milieu fluide environnant, étant entendu que ce fluide peut être aussi bien liquide que gazeux. La d6tection ot la mesure d'un signal acoustique dans un milieu fluide en mouvement se heurtentessentiellement à deux problèmes, a savoir 1. I)ès que l'on place une sonde de mesure dans un fluide en mouvement, cette sonde pertube l'écoulement dans son voisinage immédiat,créant ainsi des fluctuations de pression parasites 2. à u niveau de la surface sensible des capteurs por- tés par la sonde, la mesure est contaminée par les fluctuas tions de pression puremen-t convectives existant au sein me- me du fluide, et qui viennent se superposer aux ondes acoustiques. Bien entendu, les mouvements pris en consideration sot des mouvements relatifs. I1 peut donc s'agir aussi bien d'une antenne dont la sonde immobile se trouve dans un fluide en mouvement, que d'une antenne dont la sonde se déplace dans un milieu fluide plus ou moins immobile. La présente invention vise à éviter ces inconvénients en réalisant une antenne acoustique susceptible de soustraire les indications provenant de la turbulance environnante, et qui snnt considérées comme parasites, pour ne retenir que les vibrations acoustiques à mesurer. A titre d'exemple non limitatif, une antenne soustractive de turbulences selon l'invention convient particulièrement bien pour effectuer des mesures acoustiques dans l'eau. Elle peut donc être utilisée dans des tunnels ou des conduites hydrodynamiques. O peut é0alement l' uti- liser à partir d'une base en mouvement, notamment à partir d'un bateau, pour détecter des sources acoustiques dans la mer.Enfin, on peut l'utiliser pour effectuer de la detec- tion acoustique au sein d'un fluide turbulent Une antenne acoustique selon l'invention comprend au moins deux captours piéco-électiques disposés sur la face extérieuxe cylindrique d'une sonde immergée dans le fluide à étudéer, des deux onpteurs occupant sur le corps cylindrique de la soude, des positions décalées l'une part rap port à l'autre, à la fois augulairement et dens le sns exiol. Duivant une autre caract6ristique de l'invention, les counnexions électriques des deux capteurs piézo-élec triques sont assurées par des fils réunis on un côble qui relie la sonde immergée un appareil dc icsure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les capteurs piézo-électriques affleurent la surface du czars de la sonde dont la forme reste do cylindrique et continue. Suivant une autre caract6ristique de l'invention, le cor cylindrique de la sonde est immergé de façon que ses oénératrices soient orientées parallèlement " la direce- tion de la vitesse relative moyenne par rapport au fluide environnant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le corps cylindrique de la sonde est terminé à une ex trémité par une ogive profilée, qu'on oriente vers l'amont par rapport à la vitesse de l'écoulement relatif du fluide, tandis que le câble de liaison de l'antenne sort à l'extrémité aval du corps de la sonde. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble du corps de la sonde, capteurs compris,est revôte d'une gaine en un mastic élastomeze au silicone. Ce ratériau reste souple après sa solidification, et on cons tate qu'il est parfaitement transparent aux ondes sonores se propagoant dans l'eau. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on choisir la longueur du décalage axial des deux cap tours sur le corps de la sonde, en fonction des caractéristiques de l'écoulement relatif, et notamment en fonc tion de la vitesse relative d'écoulement, du diamotre de la sonde, et de la vlscosit du fluide. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limi tatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 montre une antenne acoustique selon l'invention, immer- gée en position de fonctionnement dans un fluide turbulent. - Figure 2 est un schéma partiel permettant de définir les positions relatives des deux capteurs ou Je corps cylindrique. - ure 3 est une coupe axiale partielle. L'antenne accoustique selon l'invention telle qu'elle est illustrée sur le dessin comprend un corps de sonde cylindrique A su. 1 surface extérieure duquel sont disposés au moins deux capteurs piezo- électrioues 2 et 3. Les connexions électriques de ces deux capteurs piézoélectriques sont assurées par des fils tels que 4 et 5, réunis en un câble 6 susceptible de relier la sonde 8 à un appareil de mesu- re 7. Cet appareil 7 est de type connu, et il n'est donc pas neces- are de le décrire en détail.Il s'agit d'un appareil électronique susceptible de recevoir et de traiter les signaux piézo-électriques en provenance des capteurs 2 et 3, pour les comparer et en déduire un signal sonore caractéristique du bruit environnant la sonde 8e Chacun des capteurs piézo-électriques 2 et 3 est noyé dans une résine synthétique isolante qui constitue le corps cylindrique A. Cette résine peut Qtre par exemple du type connu sous la dénomination commerciale "PALAVIT". Sur le corps cylindrique A, les capteurs 2 et 3 sont décalés, à la fois - d'une longueur L comptée dans le sens axial ; - d'un angle A qui est celui des deu plans diamétraux qui, sur le cylindre du corps A, correspondent aux capteurs 2 et 3. L'ensemble du corps A de la sonde est revêtu d'une gaine étanche 9 réalisée en un mastic élastomère au silicone. Il s'agit d'un matériau qui reste souple après sa solIdification et dont on constate qu'il est parfaitement transparent aux ondes sonores se propageant dans l'eau. L'ensemble de la sonde 8 se présente donc coe un solide tan- che, revêtu par la gaine 9. Le fonctionnement est le suivant Corme indiqué sur la figure 1, on immerge la sonde 8 dans le li quide 10 au sein duquel on se propose d'enregistrer les bruits. te coffret électronique 7 peut être maintenu en behors du liquide 10. Le liquide 10 donne lieu a un écoulement turbulent, ce qui peut correspondre à deux possibilités différentes à savoir - ou bien la sonde 9 est immobile dans le liquide 10 qui, lui, de déplo@@@. - ou bien le liquide 10 est plus ou moins immobile globalement, plour qu'ou contraire c'est la sonde 9 qui se déplace (cela peut être le @@@ ps exemple si lr sonde 9 et son coffret 7 sont porté s par un bateau ou par un sousmarin, en mouvement dans le liquide 10) Dons tous les cas, le liquide 10 est en mouvement relatif par rapport la sorte c et on oriente celle-ci de façon que son axe ion- gitudinal 11 soit orienté sensiblement parallèlement à la direction du mouvement relatif. En pratique, cette vitesse relative est de l'ordre d'une dizai- ne de mètres à la seconde. Il s'agit donc d'une vitesse très différente de la vite se de propagation des sons au sein du liquide 10. Par exemple, si le liquide 10 est constitué par de l'eau de mer, la vitesse du son au sein du liquide 10 est de l'ordre de 1 500 m/s. Bans ces conditions, les sons à détecter ont une longueur d'ondes qui est de 10 à 15 fois supérieure à la longueur d'ondes des sons parasites produits par la turbulence. Dans ces conditions, en comparant les enregistrements produits séparément par les capteurs 2 et 3, le calculateur contenu dans le coffret électronique 7 peut identifier et éliminer les bruits parasites à courte longueur d'ondest pour ne retenir que les sons à grande longueur d'ondes, qui sont les sons à détecter. Enfin, l'utilisation de la gaine étanche 9 en élastomère permet de gainer l'ensemble de la sonde 8, tout en assurant une transparence absolue aux sons à détecter, comme si les capteurs piézoiletriques 2 et 3 baignaient directement dans le liquide 10. REVENDICATIONS 1 - Antenne acoustique soustrative de turbulence , caractérisée en ce queelle comprend au moins deux capteurs piézo-électri- ques (2) et (3) disposés sur la face extérieure d'une sonde (8) immergée dang le fluide à étudier , ces deux capteurs (2) et (3) ocoupant sur le corps cylindrique (1) de la sonde (8) , des positions décalée lune par rapport à l'autre , à la fois angulairement d'un angle (s) et dans le sens axial , d'une longueur (L). 2 - Antenne acoustique suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que les connexions électriques des deux capteurs pidso- électriques (2) et (3) sont assurées par des fils réunis en un câble (6) qui relie la sonde immergée (8) à un appareil de mesure (7). 3 - Antenne acoustique suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que les capteurs piézo-électriques (2) et (3) affleu- rent la surface du corps (1) de la sonde (8) dont la forme reste cylindrique et continue. 4 - Antenne acoustique suivant la revendication t , caractérisée en ce que le corps cyltndrique (1) de la sonde (e) est im mergé de façon que ses génératrices soient orientées parallèlement à la direction de la vitesse realtive moyenne par rapport au fluide environnant. 5 - Antenne acoustique suivant la revendication d , caractérisée en ce que le corps cylindrique (1) de la sonde (8) est terminé à une extrémité par une ogive profilée , qu'on oriente vers l'amont par rapport à la vitesse de l'écoulement relatif du fluide (10) tandis que le cible (6) de liaison de l'antenne sort à l'extrémité aval du corps (1) de la sonde (8). 6 - Antenne acoustique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce que l'ensemble du corps (1) et de la sonde (8) , oapteurs (2) et (3) compris , est revêtu d'une gaine (9) en un mastic élastomère au silicone , matériau qui reste souple après Sa solidification , et est parfaitement transparent aux ondes sonores se propageant dans l'eaux 7 - Antenne acoustique suivant lune quelconque des revendications précédentes , caractériste en ce que la longueur du déca lage axial (L) des deux capteurs (2;) et (3)sur le corps (1) de la sonde (8) est fonction des caractéristiques de l'écoulement relatif , et notamment fonction de la vitesse relative d'écoulement , du diamètre de la sonde (8) et de la viscosité du fluide (10).