Brevet FR2563014A1 — publié le 19851018

. invention concerne un dispositif découse de 51 gnaule acoustiques reçus d'un sonar. Pour détecter et localiser des navires de surface, des sous-marins ou autres émetteurs acoustiques, on utilise dans la technique de transmission des sons par l'eau des hydrophones ou des systèmes d'hydrophones qui captent liérer- gie d'onde acoustique réfléchie par les bâtiments, et la consertit en signaux électriques. Le traitement correspondant des signaux permet non seulement de détecter mais également de repérer la cible émettant l'énergie des ondes. En utilisant ces sonars, il est encore d'usage même aujourd'hui d'effectuer non seulement une détection et un repérage automatiques, mais egalement de sonoriser les signaux acoustiques reçus au moyen d'un haut-parleur.Un opérateur expérimenté du sonar est à même, à l'aide des bruits reçus de déterminer s il s'agit simplement de bruits perturbateurs dus au bruit de la mer, des vagues, du vent et d'autres conditions d'environnement, ou si ceux-ci contiennent des bruits déga- gés par un bâtiment de surface, un sous-marin ou un sonar se trouvant à l'état d'émission. Du fait que le pouvoir de dis cernement de l'homme est toujours supérieur à la meilleure analyse automatique de l'énergie des ondes reçues, on ne renonce pas, même aujourd'hui, à l'utilisation du canal d'écou- te pour détecter et classer le bruit reçu en fonction de cri ts appris.On distingue par exemple entre le bruit provoque par des hélices de navires en rotation, accompagné ou non de cavitation ou de bourdonnement d'hélice, et le bruit causé par le battement de chaînes ou d'outils ou de machiles tournantes, ou le tremblement de i 'échappement ou des si- gnaux pulsés émis par un autre sonar. Pour classer avec précision la cible5 il importe de compter par exemple le nombre de tours de l'hélice qui se manifeste par une intensité sonore puisée du bruit. Pour reallser un décompte exactS il serait raisonnable de mémoriser le bruit et d'en faire la lecture à une vitesse de reproduction plus lente, afin de pouvoir compter par exemple la vitesse d'une machine tournant à 1 000 révolutions par minute. Une analyse de ce genre pourrait par exemple être réalisée par l'enregistrement des signaux reçus sur une bande magnétique et une reproduction plus lente. Mais cette méthode exigerait énormément de temps et serait difficile, car le signal reçu devrait d'abord être fois en mémoire et finalement la vitesse de reproduction devrait être réglée manuellement de manière a rendre une analyse possible. De plus, le magnétophone doit avoir des caractéristiques élevées, eu égard à la reproduction fidèle de la dynamique d'intensité sonore et de la largeur de bande de fréquence. L'invention se propose de créer un dispositif du type indiqué précédemment, permettant d'écouter et d'analyser de manière simple le signal acoustique reçu sans faire appel à des moyens de mémorisation onéreux. Suivant l'invention le dispositif d'écoute est caractérisé en ce qu'il comporte deux canaux de traitement, qu'au moins un premier canal de traitement est relie à l'entrée de signaux, que le premier canal de traitement comprend un démodulateur, un filtre pour le signal demodulé et une première mémoire montée en aval dont la vitesse de mise en mémoire et/ou de reproduction est pilotable, et qui est adaptee à l'amplitude et à la largeur de bande du signal demodule, que le deuxième canal de traitement comprend un ensemble destiné à genérer un signal porteur, que les deux canaux de traitement sont interconnectés côté sortie avec un modulateur dont la sortie est reliée à un transducteur électro-a- coustique par l'intermédiaire d'un circuit filtre. Le dispositif selon l'invention assure une modulation d'amplitude du signal reçu permettant d'effectuer une analyse simple, car le signal démodulé mémorisé dans le premier canal de traitement est lu à une vitesse de reproduction plus lente que la vitesse de mise en mémoire en fonction de la frequence du signal demodulé. Le signal démodulé présente par exemple un domaine de fréquences entre 1 et 300 Hz, tandis que le signal acoustique reçu contient des composantes de signaux jusqu'à 20 kHz lorsque le sonar fonc tionne dans cette plage de fréquences.La démodulation a pour effet de séparer les variations de l'intensité sonore basse fréquence de la porteuse bruit, de sorte que la capacité de mémorisation de la premiere mémoire est essentiellement déterminée par la période de mémorisation voulue et la dynamique de l'intensité sonore produite. I1 faut simplement assurer le maintien de la dynamique d'intensité sonore du signal demodulé. Dans le modulateur, les variations d'intensité sonore reçue sont de nouveau remodulées à un signal porteur haute fréquence de quelques kHz pour rétablir 1 'im- pression de bruit habituel et rendre audible le signal dé- modulé basse fréq-uence, dont la fréquence a encore éte abaissee par la vitesse de reproduction plus lente.La fréquence du signal reproduit n'est plus que de quelques hertz, de sorte qu'on peut aisément realiser un decompte des variations d'intensité sonore dans un intervalle de temps détermine. En connaissant le facteur de réduction entre la vitesse de mise en mémoire et de reproduction, on peut facilement calculer la frequence des variations d'intensite sonore qui, par exemple, caracterise la vitesse de rotation de l'hélice. Grâce à un perfectionnement avantageux du dispositif d'un amplificateur dont le gain est réglable en fonction de l'am- plitude de sortie voulue1 est monté en aval de la première mémoire, le degré de modulation est réglable et il s'élève, par exemple, à 100 %. Ce dispositif permet d'analyser de manière simple des composantes de signaux périodiques basse frequence du signal acoustique reçu. Selon un autre perfectionnement du dispositif de l'invention le deuxième canal de traitement est relié à l'entrée de signaux, crue l'ensemble destiné à géne- rer le signal porteur comprend un écrêteur et une deuxieme mémoire pour deux étages d'amplitude et une grande largeur de la bande de frequences, de sorte qu'on reproduit également les composantes de bruit du signal reçu. Le signal acoustique reçu est tout d'abord écrête à l'infini dans le deuxième canal de traitement, c'est-à-dire qu'il est converti en un train de signaux rectangulaires, et finale ment mémorisé dans une deuxième mémoire. Cette deuxième mémoire a seulement besoin de mémoriser deux niveaux d'amplitude différents, de sorte qu'aucune exigence n'est posée à sa dynamique d'amplitude.Selon un perfectionnement du dispositif de l'invention un échantillonneur dont la fréquence de balayage est égale à au moins deux fois la plus haute fre- quence contenue dans le signal acoustique reçu, est prévu dans la deuxième mémoire en aval de l'ecrêteur, et que la deuxieme mémoire renferme une mémoire numerique, une fréquence d'impulsions, le cas échéant réglable, étant appliquee à son entrée pour la reproduction. Ainsi la deuxième mémoire comprend un échantillomneur et une mémoire de donnees numeriques, le nombre de cellules de mémoire et la fréquence d'impulsion étant choisis en fonction de la durée de memoisation voulue et de la largeur de bande de bruit.Grâce à ce traitement du signal les composantes de bruit peuvent etre mémorisées avec une largeur de bande de 20 kHz par exemple dans un simple registre à décalage ou une mémoire vive par le choix approprié de la frequence d'analyse conformément au théorème de Shannon. On peut egalement abaisser la fréquence des composantes de bruit en inversant la frequence d'impulsion lors de la reproduction. Une reproduction fidèle est assure lorsqu'on choisit une vitesse identique pour la mise en mémoire et la reproduction.Si le signal démodulé obtenu dans le premier canal de traitement est module avec les composantes de bruit écrêtées mises en mémoire et libérées des harmoniques par le filtre sous forme de signal porteur, on obtient à la sortie du modulateur un signal reprod-uisant toutes les informations essentielles pour 1 'opérateur du sonar, le choix autonome des deux vitesses de reproduction et le haut degré de modulation du signal porteur garantissant une analyse simple et fiable. Le battement de l'hélice, le bourdonnement de l'hélice et le tremblement de 1 'échap- pement sont devenus audibles et exploitables pour l'operateur du sonar. La separation du support de mémoire utilisé en deux mémoires offre l'avantage de pouvoir disposer de deux diffe rentes mémoires correspondant aux diverses exigences et dans l'ensemble de réduire à un minimum le coût de la mémoire, celui-ci etant en effet moindre que si on avait choisi une seule mémoire pour des signaux de haute dynamique d'amplitude et de grande largeur de bande. Le dispositif selon 1 'in- vention permet d'analyser de maniere simple même des composantes de signaux- de haute fréquence par un choix autonome approprié de la vitesse de mise en mémoire et de reproduction Du fait qu'il est possible d'écrire et de lire simultanement les deux mémoires, on pourra effectuer en même temps la reproduction, voire 1 'analyse pendant la mise en mémoire. Selon un erfectionnement avantageux du dispositif de l'invention, les periodes de retenue des deux mémoires sont de durées différentes. La capacite de la mémoire de données numériques choisie pourra être nettement inférieure a celle de la première mémoire. Une duree de mémairisation comprenant plusieurs périodes du signal porteur est suffisante. Les variations de l'intensité sonore sont particu lièrement audibles lorsqu'un générateur de bruit ou un oscillateur basse fréquence délivre le signal porteur dans le deuxième canal de traitement. Selon une autre particularite le deuxième canal de traitement comporte un inverseur muni de trois entrées et d'une sortie, la première entrée étant reliée a la sortie de la deuxième mémoire, la deuxième entrée à l'oscillateur de bruit la troisieme entrée à l'oscillateur à basses fréquences (32) et la sortie à l'entrez du modulateur. La deuxième entrée du modulateur est commutable au choix sur l'un des trois ensembles destines à genérer le signal porteur, et peut par con séquent être adaptée au signal reçu. Suivant un autre perfectionnement avantageux du dispositif de l'invention un convertisseur analogique/numérique est prévu entre le filtre et la première mémoire dans le premier canal de traitement que la première mémoire est une mémoire numérique, que la capacité de la mémoire numérique est choisie en fonction de la quantification de l'amplitude, que les entrées de commande de la mémoire numérique sont reliées à un générateur pour les impulsions d'horloge de fréquence de mise en mémoire et de lecture réglable, la frequence de lecture étant au maximum egale à la frequence de mise en mémoire, que la mémoire numérique comporte en aval un circuit filtre pilotable dont la bande passante est réglable en fonction du réglage de la fréquence de lecture, et qu'un convertisseur numérique/analogique est prévu soit en aval du circuit filtre pilotable soit en aval du modulateur. Ainsi le dispositif comprend un traitement numerique du signal au cours duquel le signal démodulé est numérise dans le premier canal de traitement en fonction d'une résolution d'amplitude voulue et la première mémoire est constituée par exemple par une mémoire vive. Cette mémoire est amorcée par un générateur d'impulsions à fréquence de mise en mémoire et de lecture reglable qui est dimensionne de manière qu'il n'y ait aucune perte des informations. Des signaux de commande et des impulsions d'horloge sont alors appliqués alternativement à la mémoire numerique pour la mise en mémoire et la lecture.Une mémoire numerique de ce genre offre l'avantage de pouvoir effectuer sans difficultés une analyse en temps réel. I1 est possible d'une part de régler manuellement la fréquence de lecture du générateur d'impulsions en fonction du signal perçu de manière à pouvoir effectuer aisément un comptage, et selon un perfectionnement avantageux du dispositif de l'invention, la fréquence de lecture est réglable manuellement dans le générateur d'impulsions, et il est pré- vu d'automatiser également la vitesse de reproduction. L'o pérateur du sonar pourra se consacrer de manière avantageuse entièrement à l'analyse. On pourra également choisir une période de retenue en mémoire plus courte, car la vitesse de reproduction exacte est réglée immédiatement par le système automatique et l'analyse peut commencer et il n'est pas né- cessaire de varier la fréquence de lecture pendant la perio- de de retenue en mémoire jusqu'à ce qu'apparaisse une telle suite de variations de volume susceptibles d'être décomptées. Selon un autre perfectionnement avantageux de l'invention, un système de mesure destiné à mesurer l'inter valise des passages par zéro est branche à la sortie du filtre dans le premier canal de traitement pour le réglage automatique de la fréquente de lecture, la fréquence de lecture étant réglée à un niveau d'autant plus élevé que l'intervalle est plus grand. Le dispositif se caractérise par une conception particulièrement simple du système de mesure pour la réduction de la vitesse de reproduction. Un affichage du facteur de réductionpermet de calculer la-vitesse de rotation, après avoir décompte les variations de volume par unite de temps. L'invention sera décrite en détail ci-après a l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin an nexé, qui est un schéma synoptique pour les signaux acoustiques reçus d'un sonar. Les variations d'amplitude ou de volume du signal acoustique appliqué à l'entrée sont analysées dans un premier canal de traitement, lequel comprend un démodulateur avec un circuit filtre en aval, les variations de volume du signal reçu étant délivrées à sa sortie sous forme d'un signal BF. Le signal BF ne comprend que le signal démodulé, de préférence sans sa composante de tension continue. Le signal BF est numérisé dans un convertisseur analogique/numérique et renferme autant de bits qu'il est rationnel de contenir pour une quantification raisonnable en amplitude dans la dynamique d'amplitude bien connue du sonar. Une premiere mémoire conçue sous forme de mémoire vive, est montée en aval du convertisseur analogique/numérique. Une commande comprenant un générateur d'impulsions, est prévue pour la première mémoire.Le générateur d'impulsions est relié aux entrées de commande de la mémoire et delivre des impulsions d'horloge pour la mise en mémoire du signal BF numérisé et pour la lecture du signal mémorisé. Les fréquences de mise en mémoire ou de lecture sont reglables indépendamment l'une de l'autre dans le générateur d'impulsions. La commande comprend en outre une unité d'adressage pour la première mémoire qui a pour tâche de faire écrire et lire le signal BF dans le même ordre chronologique. Les signaux numérises lus passent pour leur filtrage dans un circuit filtre monté en aval de la mémoire. La bande passante du circuit filtre est réglee par la commande en fonction du réglage de la fréquence de lecture.La sortie du circuit filtre est reliée à un amplificateur monté en série avec un modulateur . L'am?lificateur est conçu de manière à fournir à sd sortie un signal BF d'amplitude déterminée. Un deuxième canal de traitement comprend un écrêter constitué par exemple par une bascule de Schmitt, pour le signal acoustique reçu, qui est relié à l'entrée . L'écrêteur est monté en série avec une deuxième mémoire. comprenant un échantillonneur et un registre à décalage fermé en anneau et servant de mémoire de donnes numériques . L'échantillonneur et la me- moire sont amorces par un générateur de fréquence. Le signal reçu est converti dans ltecrêteur en un train d'impulsions rectangulaires dont la frequence correspond à la fréquence de son niveau de bruit. Dans 1 'échan- tillonneur ce signal haute fréquence est analyse à une fréquence de balayage qui est au moins égale au double de la plus haute fréquence contenue dans le bruit. Les grandeurs d'analyse du train d'impulsions rectangulaires sont envoyées de l'échantillonneur dans la mémoire. La memoire de données est montée en série avec un circuit filtre destiné à supprimer les harmoniques du train d'impulsiens rectangulaires.La sortie du circuit filtre se trouvant sur la sortie de la deuxieme mémoire est reliée au modulateur au moyen d'un inverseur Le train d'impulsions -rectangulaires filtrées est modulé comme signal porteur avec le signal BF dans le modulateur, le degré de modulation qui sera de préférence choisi à 100 Z,. etant réglable par le gain de l'amplificateur. L'inverseur osent également relier au choix la sortie d'un générateur de bruit ou d'un oscillateur a basses fréquences, également disposés dans le deuxième canal de traitement , au modulateur lorsque seuls des niveaux périodiques du signal acoustique reçu présentent un intérêt. Le modulateur est monté en série avec un convertisseur numérique/analogique aui est relié par un circuit -filtre à un convertisseur électro-acoustique. Pour le réglage automatique de la vitesse de reproduction de la première mémoire, on compte 1 'i-nter- valle des passages par zéro du signal BF à la sortie du filtre par 1 'intermédiaire d'un circuit écrêteur dans un compteur monté en série. Le temps entre deux passages par zéro du signal BF constitue une mesure pour sa fre- quence. La position du compteur est analysée par itération dans une logique d'exploitation disposée en aval du compteur, et le générateur d'impulsions est amorcé de manière que la fréquence de lecture soit réglée à un niveau d'autant plus faible que la frequence du signal BF est élevée. Cette mesure assure un réglage automatique de la vitesse de reproduction, de sorte qu'il est possible d'effectuer une simple analyse d'écoute du signal BF par 1 'inter- médiaire du convertisseur électro-acoustique. La logique d'analyse est montée en série avec un afficheur qui donne un facteur de réduction indiquant le rapport existant entre la fréquence de mise en mémoire et la fréquence de lecture. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'écoute des signaux acoustiques reçus d'un sonar comportant une entrée pour les signaux, caractérisé en ce qu'il comporte deux canaux de traitement (11, 21), qu'au moins un premier canal de traitement (11) est relié à l'entrée de signaux (10), que le premier canal de traitement (11) comprend un démodulateur (12), un filtre (13) pour le signal démodulé et une première mémoire (15) montée en aval dont la vitesse de mise en mémoire et/ou de rEproduction est pilotable, et qui est adaptée à l'amplitude et a la largeur de bande du signal démodulé, que le deuxième cana de traitement (21) comprend un ensemble destiné à ge- nérer un signal porteur, que les deux canaux de traitement (11, 21) sont interconnectés côté sortie avec un modulateur (20) dont la sortie est reliée à un transducteur électro- acoustique (37) par l'intermédiaire d'un circuit filtre (36). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caracterisé en ce qu'un amplificateur (19) dont le gain est regla- ble en fonction de l'amplitude de sortie voulue, est monté en aval de la première mémoire (15). 3 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caracterise en ce que le deuxieme canal de traitement (21) est relié à l'entrée de signaux (10), que 1 'ensemble destiné à générer le signal porteur comprend un écrêteur (22) et une deuxième mémoire (23) pour deux etages d'amplitude et une grande largeur de la bande de fréquences. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérise en ce qu'un échantillonneur (24) dont la fréquence de balayage est égale à au moins deux fois la plus haute fréquence contenue dans le signal acoustique reçu, est prévu dans la deuxième mémoire (23) en aval de 1 'écrêteur (22), et que la deuxième mémoire (23) renferme une mémoire numérique (25), une fréquence d'impulsons, le cas échéant réglable, étant appliquée à son entrée pour la reproduction. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les périodes de retenue des deux mémoires (15, 23) sont de durées différentes. 6 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble destiné à générer le signal porteur est un générateur de bruit (31). 7 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérise en ce que l'ensemble destiné à générer le signal porteur est un oscillateur a basses fréquences (32), 8 - Dispositif selon les revendications 4, 6 et 7, caractérisé en ce que le deuxième canal de traitement (21) comporte un inverseur (30) muni de trois entrées et d'une sortie, la premiere entrée étant reliée à la sortie de la deuxième mémoire (23), la deuxième entrée à l'oscillateur de bruit (31), la troisième entrée à l'oscillateur à basses fre- quences (32) et la sortie à l'entrée du modulateur (20). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un convertisseur analogique/numerique (14) est prévu entre le filtre (13) et la première mémoire (15) dans le premier canal de traitement (11), que la premiere mémoire (15) est une mémoire numérique, que la capacité de la mémoire numerique est choisie en fonction de la quantification de l'amplitude, que les entrées de commande de la mémoire numerique sont reliées à un générateur (17) pour les impulsions d'horloge de frequence de mise en mémoire re et de lecture réglable, la fréquence de lecture étant au maximum egale à la frequence de mise en mémoire, que la mémoire numerique (18) comporte en aval un circuit filtre pilotable (18) dont la bande passante est réglable en fonction du réglage de la fréquence de lecture, et qu'un convertisseur numérique/analogique (35) est prévu soit en aval du circuit filtre pilotable (18), soit en aval du modulateur (20). 10 - Dispositif selon la revendication 9, carac térisé en ce que la frequence de mise en mémoire est preréglée dans le générateur d'impulsions (17) à un niveau correspondant au moins au double de la frequence maximale du signal démodulé, et la fréquence de lecture est reglable en fonction de la fréquence du signal démodulé reçu momentanement, la frequence de lecture etant d'autant plus faible que la fréquence du signal démodulé est élevee. ll - Dispositif selon la revendication 10, carac terse en ce que la fréquence de lecture est reglable manuellement dans le générateur d'impulsions (17). 12 - Dispositif selon la revendication 10, carac térisé en ce qu'un système de mesure destiné à mesurer l'in- tervalle des passages par zéro est branché à la sortie du filtre (13) dans le premier canal de traitement (11) pour le réglage automatique de la fréquence de lecture, la fréquence de lecture étant réglee à un niveau d'autant plus élevé que l'intervalle est plus grand. 13 - Dispositif selon la revendication 12, tarac- térisé en ce que le système de mesure comprend un circuit écrêteur (40) avec un compteur (41) et une logique d'analyse (42), la position du compteur indiquant l'intervalle des passages par zéro, la logique d'analyse (42) est reliée au générateur d'impulsions (17) et à un afficheur (43) destiné a indiquer un facteur de réduction de la vitesse de lecture.