Brevet FR2681495A1 — publié le 19930319

La présente invention concerne des transducteurs (par exemple des hydrophones) et se rapporte plus particulièrement a des transducteurs à fibres optiques, qui font partie d'un groupement. Des groupements d'hydrophones de grande étendue néces- sitent de grands nombres de transducteurs distincts. Des hydrophones à grande étendue sont actuellement uti- lisés ou sont proposés pour des systèmes sonar, pour lesquels il faut de grandes ouvertures remplies et qui exigent une bonne réjec- tion aux nombres d'onde acoustiques élevés pour l'élimination du bruit d'écoulement. Des transducteurs à fibres optiques destinés à être uti- lisés dans des hydrophones sont révélés par exemple dans la demande de brevet britannique n 2 126 820 A, ayant le même déposant que La présente demande. L'invention vise à produire un élément transducteur qui peut être utilisé dans un groupement Alors que le document britan- nique 2 126 820 A traite principalement du cas des systèmes multi- plexés, l'invention vise à produire un élément pouvant être uti- lisé dans un système quelconque, qu'il soit multiplexé ou non. L'invention propose un transducteur comprenant plusieurs bobines de fibre optique optiquement reliées de façon à former un unique trajet pour la lumière et encapsulées ensemble à l'intérieur d'un matériau plein. Elle propose un élément transducteur offrant une réjec- tion améliorée aux nombres d'onde acoustiques élevés. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses par- ticularités et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 montre un élément transducteur connu; la figure 2 montre un groupement d'éléments transduc- teurs; la figure 3 montre un premier élément transducteur selon l'invention; et la figure 4 montre un deuxième élément transducteur selon l'invention. Sur la figure 1, est représenté un élément capteur de pression à fibre optique de type connu Celui-ci comprend une bobine de fibre optique 1 encapsu Lée à l'aide d'un matériau d'encapsulage 2, par exemple une résine époxy Si la capteur doit être incorporé dans un groupement d'hydrophones, on peut ajouter une quantité supplémentaire de matériau d'encapsulage pour y ins- taller la bobine de manière qu'elle soit "au large" et former un carreau 3 de forme carrée Des signaux optiques peuvent entrer dans la bobine suivant l'extrémité libre 1 A de la fibre optique 1, et sortir de la bobine suivant l'extrémité libre l B de la fibre optique 1 Comme cela est bien connu, un tel capteur fonctionne sur la base des variations de pression acoustique modifiant la longueur de trajet optique de la fibre optique et faisant donc varier le temps que la lumière met à passer dans la bobine. On peut produire un tel élément capteur en enroulant la fibre optique sur un mandrin, puis en retirant le mandrin et en encapsulant la bobine dans de la résine époxy. Alors qu'on peut former un groupement d'hydrophones à l'aide de plusieurs de ces éléments capteurs liés en série du point de vue optique, il donne une réjection médiocre pour les nombres d'onde acoustiques élevés. Un groupement typique d'éléments capteurs 3 du type hydrophone est représenté sur la figure 2, o l'on voit que plu- sieurs éléments capteurs 3 sont remorqués par un navire 14 sur un câble flottant 15 Pour réduire la charge exercée sur le câble 15, on construit les hydrophones 3 de façon qu'ils flottent de manière équilibrée Le câble 15 porte un câble de fibre optique qui lie toutes les bobines 1 tout en fixant les éléments capteurs 3 au navire 14 On a compris qu'il était possible d'améliorer la réjec- tion du bruit d'écoulement par un élément capteur de pression en remplaçant la bobine unique par plusieurs bobines coplanaires plus petites, comme représenté sur la figure 3. Quatre bobines sont disposées suivant un groupe copla- naire ayant leurs axes de symétrie 4 E parallèles et forment un unique élément capteur Les bobines 4 sont disposées suivant un ensemble carré se trouvant dans un plan perpendiculaire à leurs axes de symétrie 4 E Chaque bobine 4 est constituées d'une fibre optique bobinée 4 A qui est encapsulée à l'aide d'une résine époxy 4 B Naturellement, on pourrait utiliser, à la place de la résine époxy, d'autres matériaux appropriés d'encapsulage Les quatre bobines 4 sont toutes reliées à une boite de raccordement 5 par les extrémités libres de leurs fibres optiques bobinées 4 A respectives. L'extrémité libre 4 C de L'une des fibres optiques bobinées 4 A se trouvant dans l'une des bobines 4 joue le rôle de l'entrée optique de l'élément capteur, et l'extrémité libre 4 D de la fibre optique bobinée 4 A se trouvant dans une autre des bobines 4 joue le rôle de La sortie optique de l'élément capteur. Les quatre bobines 4, la boîte de raccordement 5 et les extrémités libres des fibres sont toutes encapsulées dans un maté- riau approprié 6 de manière à former un carreau 7 de forme carrée. Les extrémités des fibres d'entrée 4 C et de sortie 4 D sont chacune recouvertes par une couche de blindage 8 servant à les protéger, et les extrémités 8 A de ce blindage 8 sont également encapsulées par le matériau élastomère 6. La boîte de raccordement 5 contient des coupleurs permet- tant de lier optiquement en série les quatre bobines 4 toutes ensemble et permet que toute contrainte s'exerçant sur le carreau 6 soit relâchée sans placer de contrainte sur les fibres optiques 4 A grâce à la possibilité d'un mouvement relatif des fibres 4 A et d'un raccordement réfléchissant tel que décrit dans la demande britan- nique 2 126 820 A Selon une autre possibilité, le raccordement réfléchissant pourrait être disposé à l'extérieur de la structure représentée. On a également compris qu'un autre procédé d'amélioration de la réjection du bruit d'écoulement consisterait à remplacer La bobine unique par plusieurs bobines parallèles, comme représenté sur la figure 4. Les quatre bobines 10 sont toutes formées par une unique fibre optique 10 C qui les relie suivant une unique structure optique et comporte une première extrémité libre 10 D formant une ligne d'entrée optique et une deuxième extrémité libre 10 E formant une ligne de sortie optique, ces deux extrémités libres 10 D et 10 E étant protégées par des gaines blindées 11 Les bobines 10 et la gaine 11 sont encapsu Lées dans un matériau 12 compatible du point de vue acoustique, de manière à former un carreau 13 de forme car- rée. Alors que, dans Les deux exemples, on a représenté quatre bobines, il serait possible d'utiliser n'importe quel autre nombre. On peut former les bobines de l'exemple 4 en enroulant une fibre optique sur un unique mandrin, puis en coupant le man- drin de manière à produire quatre bobines distinctes liées par une fibre unique. L'utilisation ou la non-utilisation d'une boîte de rac- cordement est une option dont le caractère souhaitable est fonction de l'application pour laquelle l'hydrophone doit être utilisé, si bien que l'exemple de la figure 4 pourrait employer des bobines séparées reliées par une boîte de raccordement, de la même façon que l'exemple de la figure 3 pourrait être formé par une seule fibre continue formée par enroulement d'une fibre optique sur un mandrin, comme ci-dessus décrit. Dans ce cas, les mandrins pourraient être laissés à l'intérieur des bobines et être encapsulés avec celle-ci. Les systèmes représentés sont du type transmission avec fibres d'entrée et de sortie séparées, mais l'invention pourrait aussi bien être appliquée à des systèmes du type réflexion ayant une unique fibre pour l'entrée et la sortie. Dans tous les cas, le matériau d'encapsulage formant les carreaux carrés 13 doit posséder une raideur interne permettant d'assurer que toutes les fréquences de résonance de la structure se trouvent à l'extérieur de la bande de travail du système d'hydrophones. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Transducteur caractérisé en ce qu'il comprend plu- sieurs bobines ( 4; 10) de fibre optique ( 4 A; 10 C) liées du point de vue optique de manière à former un unique trajet pour la lumière et encapsulées ensemble à l'aide d'un matériau plein ( 6; 12). 2 Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bobines sont cylindriques et ont des axes de symétrie parallèles. 3 Transducteur selon la revendication I ou 2, caracté- risé en ce que les bobines ( 4) sont disposées de manière à former un groupement se trouvant dans un plan perpendiculaire à leurs axes de symétrie. 4 Transducteur selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que les bobines ( 10) sont disposées de façon que leurs axes de symétrie soient coplanaires. Transducteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, o il y a quatre transducteurs. 6 Transducteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que toutes les bobines sont formées et liées par une unique fibre optique continue.