Brevet FR2640106A1 — publié le 19900608

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR CORRIGER LE SIGNAL DE SORTIE D'UN HYDROPHONE EN EN ELIMINANT LA COMPOSANTE HYDROSTATIQUE La présente invention concerne un dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone dans la gamme des infrasons et elle a trait, en particulier, à un procédé et à un moyen pour corriger les erreurs qui se produisent en raison des fluctuations de pression provoquées par une accélération verticale de l'hydrophone et qui diminuent considérablement les performances de l'hydrophone aux fréquences infrasonores. On comprendra que les signaux acoustiques devant être mesurés sont des signaux de pression et qu'une accélération verticale produit également un signal de pression et lorsque, par exemple, un dispositif hydrophone est suspendu à une bouée qui flotte sur la surface de l'océan, l'hydrophone effectuant la mesure est soumis à une accélération due au mouvement des vagues. La présente invention a pour objet de corriger l'erreur provoquée par une telle accélération. On obtient cette correction selon la présente invention en utilisant un accéléromètre, tel qu'un élément piézocéramique qui est protégé vis-à-vis de la pression acoustique, et en appliquant le signal de ce dispositif par l'intermédiaire d'un moyen électronique au signal infrasonore pour effectuer une correction. Le procédé de commande de correction de signal d'hydrophone selon la présente invention consiste à suspendre un capteur acoustique dans l'océan à une profondeur choisie à l'aide d'un moyen flottant, à recevoir les signaux acoustiques dans le capteur acoustique, à enregistrer le déplacement vertical du capteur acoustique par suite du mouvement des vagues au moyen d'un capteur d'accélération, et à appliquer le signal du capteur d'accélération au signal du capteur acoustique pour éliminer l'effet de soulèvement et d'abaissement du capteur acoustique par suite du mouvement des vagues. Le procédé consiste donc à incorporer dans l'hydrophone un moyen enregistrant une pression correspondant à une accélération et à éliminer du signal de sortie de l'hydrophone le signal du moyen enregistrant la pression correspondant à une accélération. Le dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone dans la gamme des infrasons comprend donc un capteur acoustique adapté pour être supporté à une profondeur choisie dans l'océan par un moyen flottant, un capteur d'accélération vertical accouplé au capteur acoustique de manière à être soulevé et abaissé quand le capteur acoustique s'élève et s'abaisse par suite du mouvement des vagues, un moyen pour protéger le capteur d'accélération vis-à-vis des signaux acoustiques, et un moyen pour appliquer le signal du capteur d'accélération au signal du capteur acoustique, afin d'éliminer du signal de sortie du capteur acoustique les effets d'accélération. Le dispositif comprend, avantageusement, un moyen d'enveloppement qui est transparent du point de vue acoustique et qui comporte un boîtier supportant un capteur d'accélération protégé contre les signaux de pression acoustiques afin de ne mesurer que l'accélération verticale. L'invention comprend donc un système d'hydrophone dans lequel un hydrophone forme un capteur de pression acoustique dont le signal de sortie contiendrait un signal d'erreur provoqué par l'accélération verticale correspondant à une pression hydrostatique dans l'hydrophone, ce système d'hydrophone étant caractérisé par un moyen destiné à détecter la pression engendrée par une accélération dans l'hydrophone et par un moyen destiné à éliminer du signal de sortie de l'hydrophone la pression correspondant à une accélération. Le procédé et l'appareil peuvent, en réalité, varier bien entendu largement dans le cadre de la présente invention mais, pour permettre de mieux comprendre cette dernière, on va décrire ci-après un mode de réalisation en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique illustrant l'invention d'une façon générale; la figure 2 est un schéma synoptique montrant l'appareil de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe schématique montrant un hydrophone selon l'invention; et la figure 4 est un schéma de principe montrant une application typique de l'invention. On va se référer tout d'abord à la figure 1 pour donner un aperçu de l'arrière plan technologique de l'invention. La formule suivante démontre les principes mis en oeuvre: P = pgh = p2a Ph = signal de pression hydrostatique p = densité de l'eau S2 g = constante de gravité h = profondeur instantanée a = accélération de l'hydrophone s = variable complexe de Laplace Le facteur 1/s2 implique une très grande importance de cet effet aux fréquences très faibles (infrasonores) et atteint 40 dB/décade de fréquence. En se référant maintenant à la figure 2 qui montre schématiquement l'agencement de l'invention, on voit que le capteur acoustique 1 produit en 2 un signal général de pression qui est le signal de tension comprenant la composante hydrostatique tandis que le capteur 3 d'accélération produit en 4 la composante hydrostatique. La composante hydrostatique est soustraite en 5 du signal de tension général et celui- ci est transmis à un préamplificateur 6 pour donner le signal corrigé. L'hydrophone 7 à annulation de pression hydrostatique comprend un moyen 8 d'enveloppement, transparent du point de vue acoustique, pour le capteur acoustique 1, mais dans un boîtier 10 est protégé le capteur 3 d'accélération, de manière que ce capteur 3 ne mesure que l'accélération et non pas la pression acoustique. L'ensemble correcteur, comprenant le préamplifica- teur 6, peut être logé dans le prolongement 12 du dispositif et l'hydrophone 7 à annulation de pression hydrostatique est conçu pour être suspendu à une bouée 11 de détection acoustique ou autre moyen analogue, pour se trouver à une profondeur requise dans l'océan. Le schéma de principe de la figure 4 montre un circuit que l'on peut utiliser pour traiter le signal du capteur acoustique 1 et du capteur 3 d'accélération pour produire le signal corrigé. D'après ce qui précède, on voit que la solution du problème de la détérioration des signaux infrasonores réside dans une élimination de signal actif et montre comment on peut utiliser un accéléromètre pour mesurer l'accélération verticale de l'hydrophone. Le signal du capteur d'accélération 3 est filtré et amplifié pour donner le niveau correct puis est soustrait du signal de pression réel mesuré par l'hydrophone. C'est- à-dire que, si le signal de pression mesuré est Pr et que Pr = Ph + Pa Pa = signal requis Ph = contamination hydrostatique Ph est alors dérivé de l'accélération et soustrait de Pr pour donner le signal requis Pz. Ceci est représenté schématiquement sur la figure 2. - Comme on l'a expliqué, le capteur 3 d'accélération, se présentant sous la forme d'un élément piézo-céramique, fonctionne comme un accéléromètre et est protégé vis-à- vis de la pression acoustique. Le capteur acoustique i comprend, de préférence, deux éléments piézo-céramiques extérieurs sensibles à la flexion qui agissent ensemble comme le capteur acoustique 1 dont les signaux de sortie sont combinés pour réduire à un minimum la sensibilité à l'accélération inertielle et pour augmenter au maximum la sensibilité à la pression. Le circuit électronique nécessaire pour effectuer l'amplification et le filtrage peut être logé dans le même boîtier, un agencement approprié de circuit tel qu'illustré sur la figure 4 soumettant le signal résultant à une pré-accentuation de -20dB/décade. 2 6 4 0 1 0 6 REVENDICATIONS 1. Procédé de correction de signal de sortie d'hydrophone dans la gamme des infrasons, caractérisé par le fait que l'on forme un hydrophone (7) à annulation de pression hydrostatique en incorporant dans cet hydrophone un capteur (3) d'accélération et un capteur acoustique (1) et en annulant du signal de sortie de l'hydrophone le signal de pression hydrostatique du capteur acoustique. 2. Procédé pour commander une correction du signal de sortie d'un hydrophone dans la gamme des infrasons, caractérisé par le fait que l'on suspend un capteur acoustique (1) dans l'océan à une profondeur choisie à l'aide d'un moyen flottant, on reçoit les signaux de pression dans le capteur acoustique (1), on mesure le déplacement vertical du capteur acoustique (1) da au mouvement des vagues à l'aide d'un capteur (3) d'accélération, et on applique le signal du capteur (3) d'accélération au signal du capteur acoustique (1) pour annuler l'effet du soulèvement et de l'abaissement du capteur acoustique (1) dû au mouvement des vagues. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on loge le capteur acoustique (1) dans un moyen (8) d'enveloppement transparent du point de vue acoustique et on dispose le capteur (3) d'accélération dans un bottier (10) dans le moyen (8) d'enveloppement de manière qu'il soit actionné par les forces d'accélération, mais qu'il soit protégé vis-à-vis des signaux acoustiques. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les signaux du capteur acoustique (1) et du capteur (3) d'accélération sont transmis à un moyen électronique (6) pour soustraire du signal du capteur acoustique le signal de pression correspondant à l'accélération. 5. Dispositif de commande de correction du signal de sortie d'un système d'hydrophone comprenant un hydrophone et un moyen flottant, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un capteur (1) de pression acoustique donnant, à sa sortie, un signal général (2) de pression qui contiendrait un signal d'erreur provoqué par des pressions qui correspondent à une accélération et se manifestent à l'endroit de l'hydrophone, un capteur (3) d'accélération pour détecter la composante hydrostatique de l'hydrophone, et un moyen pour annuler du signal de sortie de l'hydrophone la composante hydrostatique correspondant à la pression. 6. Dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone mis en oeuvre dans un hydrophone (7) à annulation de pression hydrostatique selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il est suspendu à une bouée (11) de détection acoustique. 7. Dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone dans la gamme des infrasons, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur acoustique (1) adapté pour être supporté dans l'océan à une profondeur choisie, un moyen flottant pour supporter le capteur acoustique à la profondeur choisie, un capteur (3) d'accélération agencé pour enregistrer une accélération verticale et logé dans le capteur acoustique (1), un boîtier (10) pour protéger le capteur d'accélération vis-à-vis des signaux acoustiques, et un moyen pour appliquer le signal du capteur (3) d'accélération au signal du capteur acoustique (1) pour annuler du signal de sortie du capteur acoustique (1) les effets de l'accélération, en formant ainsi un hydrophone (7) à annulation de pression hydrostatique. 8. Dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'hydrophone (7) à annulation de pression hydrostatique comprend un moyen d'enveloppement (8) transparent du point de vue acoustique et logeant le capteur acoustique (1) ainsi que le bottier (10) dans lequel se trouve le capteur (3) d'accélération,grâce à quoi le capteur d'accélération ne mesure que l'accélération et non pas la pression acoustique. * 9. Dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le capteur acoustique (1) comprend au moins un élément piézo-céramique fonctionnant à la flexion et le capteur d'accélération est un élément piézo-céramique supporté de manière à fléchir sous les forces d'accélération. 10. Dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le capteur acoustique (1) comprend une paire d'éléments piézo-céramiques fonctionnant à la flexion et positionnés de manière à réduire à un minimum la sensibilité à l'accélération inertielle. 11. Dispositif de commande de correction de signal de sortie d'hydrophone selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le moyen (8) d'enveloppement, transparent du point de vue acoustique, loge des circuits électroniques destinés à effectuer une amplification et un filtrage ainsi qu'une soustraction pour produire uniquement un signal de sortie de pression acoustique.