Brevet FR2717652A1 — publié le 19950922

Cette invention se rapporte à des agencements de transducteur de sonar passif et concerne à la fois la construction d'une rangée de transducteurs et le traitement de signaux provenant de la rangée. Des rangées de transducteurs de sonar passifs sont utilisées afin de recevoir des signaux acoustiques habituellement, mais pas exclusivement, dans des conditions sous-marines. Les rangées peuvent être statiques ou mobiles, et les dernières peuvent être fixées à ou remorquées par des véhicules marins ou aériens. Une rangée remorquée peut comprendre un grand nombre de transducteurs de sonar disposés sur une ligne. Pour un traitement de signal efficace, des connexions électriques doivent être faites de chaque transducteur individuel vers l'équipement de traitement de signal, qui se trouve habituellement sur le véhicule remorqueur. Ceci signifie que le nombre de connexions électriques individuelles devant passer à travers l'ensemble de rangée doit être proportionnel au nombre de transducteurs utilisés dans la rangée. Ceci impose des limitations de conception à la rangée, du fait que des compromis d'espace et de poids doivent être trouvés pour ces connexions électriques. Ce problème apparaît également avec des rangées montées sur des coques de grande surface. On sait utiliser des techniques de multiplexage afin de réduire le nombre de connexions électriques qui doivent sortir de la rangée. Ceci s'avère toutefois coteux. Le nombre de transducteurs utilisés dans la rangée affecte également le coût de l'équipement de traitement de signal embarqué. Les rangées de transducteur sont souvent utilisées par paires, ou bien une unique rangée est divisée en deux sections, afin de permettre l'utilisation d'une technique de traitement de signal appelée " corrélation croisée ". Il s'agit d'une technique bien connue dans le domaine des sonars, utilisée en particulier pour la réduction du bruit qui peut affecter une section d'une rangée et pas l'autre. Les sorties électriques des hydrophones individuels sont traitées de manière électronique afin de former des " faisceaux ", avec la direction de réponse maximum dirigée dans une direction particulière, dans laquelle la rangée est dite être " orientée ". L'angle d'orientation est habituellement variable. La plage d'angle d'orientation impose des limitations au nombre de transducteurs qui doivent être utilisés dans chaque section de la rangée, dans la mesure o il y a une valeur maximum de l'espacement physique entre les transducteurs individuels si un problème connu sous le nom de " parasitage " doit être évité. De plus, la longueur d'une rangée est déterminée, au moins en partie, par la largeur de faisceau requise et la fréquence de fonctionnement de la rangée, une fréquence de fonctionnement inférieure nécessitant une rangée plus longue. Le problème des connexions électriques séparées de chaque transducteur ne peut donc être surmonté de façon simple en réduisant le nombre de transducteurs ou en augmentant l'espacement entre les transducteurs. C'est un but de la présente invention que de procurer un agencement de transducteur de sonar passif tel que le nombre de transducteurs de sonar nécessaires dans une situation particulière quelconque peut être réduit. Ceci rend possible la réduction du nombre de connexions électriques nécessaires pour aller de la rangée au circuit de traitement de signal. Selon la présente invention, il est prévu un agencement de transducteur de sonar passif qui comprend deux sections de rangée pouvant être orientées avec les transducteurs d'une section espacés l'un de l'autre d'une distance différente de l'espacement entre les transducteurs de l'autre section, l'espacement pour chaque section étant tel qu'un parasitage se produit pour au moins certains angles d'orientation et tel que les faisceaux parasites produits par les deux sections de la rangée ne se chevauchent pas, et des moyens de corrélation croisée pouvant fonctionner afin de traiter les signaux reçus des transducteurs de sonar des deux sections de telle sorte que les effets des faisceaux parasites sont sensiblement supprimés. L'invention va maintenant être décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, qui est une représentation schématique d'une rangée et de son circuit de corrélation croisé associé. Dans les rangées connues de transducteur de sonar passif, l'espacement d entre des transducteurs adjacents dans la rangée est donné par l'expression d plus faible nombre de transducteurs nécessaires. Le dessin montre sous une forme schématique une rangée de transducteurs de sonar passifs comportant deux sections 10 et 11. La première section 10 se compose de N1 transducteurs, espacés l'un de l'autre d'une distance dl. L'autre section 11 se compose de N2 transducteurs, espacés l'un de l'autre d'une distance d2. Chaque transducteur de la section 10 est relié à un réseau de pondération séparé, le réseau pour la section étant représenté en 12. Chaque transducteur est pondéré d'une manière connue couramment utilisée avec des rangées de transducteurs pouvant être orientées. De plus, un retard séparé est appliqué sur le signal provenant de chaque transducteur séparé de la section par un réseau de retard 13. Le retard est utilisé afin d'orienter la section, à nouveau d'une manière connue couramment utilisée avec des rangées pouvant être orientées. Les sorties des transducteurs séparés sont alors ajoutées dans un additionneur 14. La section 11 de la rangée de transducteurs est reliée de manière similaire par l'intermédiaire d'un réseau de pondération 15 et d'un réseau de retard 16 à un additionneur 17. Un retard additionnel est appliqué à la sortie additionnée d'une section de la rangée par un retard global 18 et les deux sorties, une de l'additionneur 14 et l'autre du retard global 18, sont multipliées et intégrées en 19. Les réseaux de pondération 12 et 15, les réseaux de retard 13 et 16, les additionneurs 14 et 17, le retard 18 et le multiplicateur et intégrateur 19 sont courants dans les circuits de corrélation croisée de ce type. Si des techniques de traitement numérique modernes sont utilisées, les éléments de circuits 12 à 14 et 15 à 17 sont alors habituellement combinés dans des unités de mise en forme de faisceau. Le retard global 18 peut être appliqué à chaque section de la rangée, en fonction de la direction dans laquelle est orienté le faisceau. Par exemple, si la direction d'orientation fait un angle aigu avec la section " droite " de la rangée, le retard global est alors appliqué à cette section. L'analyse suivante de la rangée suppose que la rangée est rectangulaire et que la section avec le plus grand nombre de transducteurs, c'est-à-dire avec le plus faible espacement entre transducteurs, produit uniquement un faisceau parasite dans chacune des directions - horizontale " et " verticale ". La technique décrite ici n'est pas limitée en pratique. On suppose également que l'analyse concerne seulement la dimension " horizontale " de la rangée. Les termes " horizontale " et " verticale " sont des termes relatifs. En considérant les deux sections de rangée représentées sur la figure, on suppose que l'angle d'orientation maximum par rapport à la direction latérale est Es et que la fréquence maximum intéressante est fmax- Il est par conséquent possible de définir le nombre d'onde acoustique maximum k0 comme étant k0 = 2lrfmax/c (1) o c est la vitesse du son dans le milieu o est utilisée la rangée. La condition selon laquelle la première section de la rangée doit avoir un seul faisceau parasite est satisfaite pourvu que la première valeur nulle du deuxième faisceau parasite soit égale ou supérieure au nombre d'onde acoustique maximum ko. Ceci exige que di S- (2-al/Nl).c (2) (1+sinOs) - fmax o a1 est le facteur de correction de largeur de faisceau pour la fonction de compensation d'ouverture (c1 = 1 pour une compensation uniforme) et N1 est le nombre de transducteurs. La condition selon laquelle aucun des faisceaux parasites de la deuxième section de la rangée ne chevauche le faisceau parasite de la première section est donnée par (2-a2/N2) d2 > (l+2/N2) (l+ax/Nl) dl (1-xl)/N o N2 et a2 sont respectivement le nombre de transducteurs et le facteur de correction de largeur de faisceau pour la deuxième section de la rangée. L'équation (3) est une équation générale destinée à s'assurer qu'il n'y a pas de chevauchement entre les faisceaux parasites de la deuxième section de la rangée et les faisceaux parasites de la première section. Elle s'applique également aux espacements horizontaux et verticaux. Elle est également valable pour des rangées courbes, pourvu que le rayon de courbure soit nettement supérieur à la longueur d'onde à la fréquence de fonctionnement maximum. L'équation (2) est utilisée uniquement pour limiter l'étendue du problème, c'est-à-dire pour s'assurer que seul le faisceau parasite de la première section de la rangée peut se trouver dans la zone acoustique. Comme cela a déjà été exposé, la référence à la rangée ayant deux sections peut être appliquée également à deux rangées séparées, la différence étant seulement une question de convenance. REVENDICATIONS. 1. Agencement de transducteur de sonar passif, caractérisé par deux sections de rangée pouvant être orientées (10, 11) avec les transducteurs d'une section (10) espacés l'un de l'autre d'une distance (dl) différente de l'espacement (d2) entre les transducteurs de l'autre section (11), l'espacement pour chaque section étant tel qu'un parasitage se produit pour au moins certains angles d'orientation (0s) et tel que les faisceaux parasites produits par les deux sections de la rangée ne se chevauchent pas, et des moyens de corrélation croisée (12 à 19) pouvant fonctionner afin de traiter les signaux reçus des transducteurs de sonar des deux sections de telle sorte que les effets des faisceaux parasites sont sensiblement supprimés. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espacement des transducteurs dans une section de la rangée est tel que pas plus d'un faisceau parasite est produit.