FR 2051645 A1 19710409 FR 7025588 A 19700709 70 25588 -1- 2051645 La présente invention se rapporte d'une façon générale à des transducteurs et plus particulièrement à un transducteur pour sonar à exploration, latérale, qui transmet l'énergie acoustique à une étroite bande d'une zone cible telle que le fond de la mer, 5 ou reçoit l'énergie acoustique réfléchie de cette "bande. Dans les installations de sonar à exploration latérale, un transducteur de forme allongée est généralement monté sur un véhicule porteur qui se déplace sur une trajectoire donnée. Le transducteur émet une énergie acoustique en un faisceau en éventail 10 très étroit, en direction d'une zone cible constituée par exemple par le fond de la mer, et l'énergie qui est réfléchie par le fond ou les objets situés sur le fond est captée par un transducteur récepteur analogue au premier® A mesure que le véhicule porteur décrit sa trajectoire, un appareil indicateur, qui peut être 15 par exemple un tube cathodique à mémoire ou un enregistreur sur papier, trace une représentation du fond en fonction de chaque signal transmis et réfléchi. La représentation résultante est analogue à un dessin tracé sur un écran de télévision, en ce sens qu'elle est composée d'un grand nombre de balayages parallèles, 20 chaque balayage constituant la reproduction d'un signal émis et réfléchi. Il a déjà été réalisé un type de transducteur pour sonar à exploration latérale, dans lequel le transducteur présente une configuration courbée et allongée. Le transducteur courbe est 25 utilisé pour les applications à haut pouvoir de résolution et le véhicule porteur se déplace à une altitude relativement faible au-dessus du fond, par exemple à six mètres au-dessus du fond. Le transducteur courbe présente une surface radiante disposée sur un arc de cercle dont le rayon est égal à l'altitude no-30 minaie et l'énergie acoustique est focalisée sur une ligne du plan focal sur le fond de la mer. La courbure de l'arc correspond approximativement à la courbure du front dfonde de l'énergie acoustique réfléchie et tout écart par rapport à l'altitude nominale se traduit par une défocalisation et par une dégradation 35 consécutive de la représentation. Le principal but de l'invention est de réaliser un transducteur, pour sonar à exploration latéraln focalisée cpi possède une plus grande profondeur cl® oîiaïap au-'* iss *5E,ajs.sâ3ie,"33"2ï*s d® la "feoeh.— nique antérieure. BAD ORÏGINAL 25588 -2- 2051645 Un autre "but de l'invention, est de réaliser un transducteur rectiligne pour sonar à exploration latérale, qui augmente efficacement la profondeur de champ de la représentation, c'est-à-dire qui augmente le pouvoir de ' résolution pour des zones cibles ^ relativement proches du transducteur. L'invention a pour objet une installation de sonar à exploration latérale qui comprend : un transducteur de forme allongée comportant une surface active qui présente une plus grande largeur au moins à une extrémité que dans la partie centrale. ^q L'invention a plus particulièrement pour objet un transduc teur pour sonar à exploration latérale qui comprend une surface active de forme allongée et dont la largeur s'agrandit vers l'une des extrémités, et de préférence vers les deux: extrémités du transducteur. Le transducteur peut être utilisé comme émetteur et/ou ^ récepteur d'énergie^ acoustique et l'utilisation d'une surface active à : largeur variable donne un transducteur qui présente une longueur effective :L qui détermine la réponse à des distances relativement grandes du transducteur et une longueur effective L', inférieure à L, qui détermine la réponse pour les zones relative-2o ment proch.es du transducteur. Le raccourcissement apparent du transducteur donne une plus grande profondeur de champ pour les zones relativement proch.es du transducteur. Bans la forme préférée de réalisation, le transducteur de forme allongée comporte une surface active rectiligne ou en un 25 arc de cercle, ou qui contient une ligne droite ou un arc de cercle et 1© transducteur est composé d'une série de courts segments de matière pour transducteur disposés bout à bout pour former une file, et les éléments extrêmes de cette file sont plus larges que les éléments proch.es du milieu de la file. ^0 figures 1a et 1b sont respectivement une vue en éléva tion. et une vue en plan d'un exemple type de faisceau de sonar à e:rploration latérale ; - la figure 2 est un schéma bloc des parties électroniques d'émission et de réception d'un exemple type d'installation de 55 sonar à exploration latérale ; - la figure 3 représente un sonar à exploration latérale de la technique antérieure ; - la figure 4- montre l'orientation positionnelle du transducteur âe la figuré 3 ; 70 25588 -3- 205t645 - la figure 5 représente un autre transducteur de la technique antérieure ; - la figure 6 représente un faisceau en coordonnées rectangulaires ; 5 - la figure 7 représente le développement d'un faisceau sur une zone cible pour un transducteur tel que celui représenté sur la figure 5 ; - la figure 8 représente une zone couverte par un émetteur ou zone de réception pour un exemple type de transducteur de 10 sonar à exploration latérale ; - les figures 9a à 9ç. illustrent un exemple de concordance et de non concordance entre l'énergie acoustique et le transducteur courbe, donné pour faciliter la compréliension de l'effet de profondeur de champ du transducteur ; 15 - la figure 10 montre l'effet apporté par le raccourcisse ment du transducteur des figures 9a à 9c ; - la figure 11 est un graphique dont les courbes représentent la variation de la profondeur de champ avec l'accroissement de la distance sur le fond ; 20 - la figure 12 représente une forme préférée de réalisa tion de l'invention ; - les figures 13 à 15 représentent le fonctionnement de la forme préférée de réalisation de la figure 12 ; - la figure 16 représente l'orientation d'un transducteur 25 rectiligne par rapport à une zone-cible ; - la figure 17 représente une autre forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 1a, qui montre un exemple type d'application d'un sonar à exploration latérale, un véhicule porteur 10 30 se déplace suivant un parcours donné, dirigé vers l'observateur à une altitude prédéterminée H au-dessus du fond 12 de la mer. Bien que l'on ait mentionné ici l'application à l'exploration du fond de la mer, il est évident que l'appareil peut également être utilisé sur d'autres zones-cibles différentes 35 et dans diverses nappes d'eau. L'installation sonar à exploration latérale embarquée sur le véhicule porteur 10 projette un faisceau 14 aplati en crêpe, qui est large dans un plan sensiblement vertical et relativement étroit dans un plan sensible- 70 25588 -4- 2051645 ment horizontal, comme on peut le voir sur la figure 1b qui est prise en regardant de haut en bas l'installation de la figure 1a. Pour améliorer la couverture de la zone cible, il peut être prévu des transducteurs à bâbord et à tribord, ces transduc-5 teurs fonctionnant simultanément à des fréquences légèrement différentes, ou bien fonctionnant alternativement et à la même fréquence. Le transducteur qui donne un tel faisceau comporte une surface radiante ou active dont la longueur est très grande com-10 parativement à la largeur. Par exemple, exprimée en longueur d'onde, >• , la longueur L peut être de plus de 150/^et ia largeur V inférieure à 1 ^ , où ^ est la longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement, dans le milieu fluide dans lequel le transducteur travaille. La figure 2 représente par un schéma bloc l'installation sonar à exploration latérale prévue pour un côté. Lorsqu'on peut tolérer une très basse vitesse, on peut utiliser un transducteur unique combiné à un appareillage de commutation approprié, et qui constitue à la fois l'émetteur et le récepteur d'énergie 2o acoustique. Par contre, pour les vitesses plus élevées, on utilise deux transducteurs, l'un pour projeter l'énergie acoustique et l'autre pour recevoir l'énergie acoustique réfléchie, les transducteurs étant orientés l'un Par rapport à l'autre de façon que l'énergie acoustique émise soit projetée suivant un certain 25 angle par rapport au récepteur. Dans l'installation représentée sur la figure 2, lorsqu'il reçoit une impulsion de commande appropriée, 2, l'émetteur 3 transmet un signal électrique au transducteur émetteur TR. L'énergie acoustique réfléchie est reçue par le transducteur récepteur EEG, dont le signal de sortie est 50 transmis à un récepteur 5- Pour donner au signal de retour une intensité à peu près uniforme (en l'absence d'une cible), la sortie du récepteur, qui diminue en amplitude par rapport au temps, est traitée par un amplificateur 6 à gain variable en fonction du temps, qui présente une variation de gain conforme 55 à la courbe tracée sur le dessin. Cette technique est bien connue de l'homme de l'art. Le détecteur 8, qui reçoit la sortie de l'amplificateur 6, transmet un signal de sortie à un enregistreur 9 qui donne alors la représentation voulue. Cet enregis 70 25588 -5- 2051645 treur 9 peut être, par exemple une mémoire à "bande magnétique, qui sera ultérieurement pour la représentation un appareil à tube cathodique à mémoire, ou "bien une "bande de papier sensible à l'électricité, et combinée à un fil métallique enroulé 5 en hélice, pour ne citer que quelques types» Pour le travail à résolution élevée, on utilise un transducteur courbe tel que celui représenté sur la figure 3, auquel on se reportera maintenant. Le transducteur 18, qui est représentatif de la technique 10 antérieure, est composé d'une série d'éléments actifs 20 agencés bout à bout de telle manière que le centre de chaque élément 20 se trouve sensiblement sur la courbe A, qui constitue un arc d'un cercle de centre 0 et de rayon S. Tous les éléments 20 (plus précisément le centre des surfaces rectangu-15 laires représentées) sont situés à la même distance R du point 0. Si le transducteur 18 est conçu pour se déplacer à une altitude H égale à la distance R, le point 0 se trouve sur le fond de la mer 12 et l'énergie rayonnée à un instant quelconque par l'un quelconque des éléments actifs 20 atteint le point 20 o en même temps que l'énergie émis® par les autres éléments actifs. Inversement, si le transducteur 18 est un récepteur, l'énergie émise au point 0 ou réfléchie par le point 0 et qui est rayonnée en ondes sphériques, arrive en même temps sur • chacun des éléments actifs 20. Si 0 présente une certaine di-25 mension dans une direction perpendiculaire au plan du cercle, chacun des éléments actifs 20 sera équidistant de tous les points de cette ligne. Ceci est représenté sur la figure 4. La figure 4 représente un système de coordonnées ï ï Z, le transducteur 18 de la figure 3 étant représenté par la li-30 gne T, qui est le segment de la courbe A compris entre les points a et b. Le transducteur 3? est contenu dans le plan XZ, à une altitude ou distance R du point origine 0 et chaque point du transducteur T est à la même distance R de 0 puisque T est un arc du cercle centré sur 0. La ligne F, qui est la 35 droite focale est la perpendiculaire élevée en 0 sur le plan du cercle et chaque point de la lieiie F est à la même distance de tous les poiàts sa taaas&uc2« Une ligna 25 qui joint le poisrfc 24 de eett® Xigsa 3? à '* latex-section îûits?e le traas- BAD ORIGINAL 70 25588 -6- 2051645 ducteur T et l'axe Z présente une longueur S, qui constitue la distance latérale oblique du point 24. les lignes 25 qui relient les points extrêmes du transducteur au point 24 sont également d'une longueur égale à S. Les lignes qui joignent le point 24 5 aux divers points du transducteur T forment un segment de cône. Les perpendiculaires élevées sur les faces des éléments actifs de la figure 3 sont toutes parallèles entre elles et parallèles à l'axe T de la figure 4. Le maximum d'énergie est émis et reçu le long de cette perpendiculaire. Pour diriger 10 une plus grande quantité d'énergie, vers le fond de la mer, les divers éléments actifs sont généralement inclinés autour de l'axe constitué par l'arc A, d'un certain angle appelé angle de dépression, comme représenté sur la figure 5» de façon que la . perpendiculaire à chacune des faces passe par le point de la 15 ligne F, qui est désigné par la référence Bm et qui représente le point de distance latérale maximale. Par exemple, si le point 24 représenté sur la figure 4 représente le point Bm de distance maximale, les lignes 25 sont identiques aux lignes 26. Le transducteur 18, qu'il soit émetteur ou récepteur 20 d'énergie acoustique, possède un profil caractéristique de rayonnement ou un profil caractéristique de réception. La figure 6 représente un exemple type de courbe de projection de faisceau sur le fond de la mer. Sur la figure 6, l'axe horizontal représente les unités de distance longitudinale à partir 25 de 13 origine 0, 0 étant par exemple un point représentatif quelconque pris sur la droite focale F. L'axe vertical repré-s©a3.t@ la pression sonore acoustique normalisée. C'est-à-dire qu'on, a donné à la pression sonore acoustique maximale (au point particulier en question) une valeur arbitraire de 1, et 30 que toutes las pressions sonores ont été rapportées à ce maximum et donc comprises entre 0 et 1. L'échelle verticale de la figure 6 a également été graduée en décibels (dB). Cette désignation constitue un autre moyen d'indication des pressions relatives et, étant donné que la pression est au maximum de 1 55 ou de moins de 1, la pression sera désignée par moins dB ou "dB en dessous". Par exemple, le point maximum 1,0 sur l'échelle des pressions relatives sera équivalente à 0-dB ; une pression d'environ 0,7 du maximum sera appelée -3dB ou 3 dB au-@i ma pression d'environ,0.1 sera appelée -20dB.ou 20dB aj*-desBqœ dessous^ Les valeurs en décibel.s sornf approximatives et on *peut 40 les calculer exactement en partant de formules connues. La 70 25588 -7- 2051645 largeur du faisceau est généralement donnée par tin certain niveau de référence. A titre d'exemple, on peut choisir comme référence les points -3dB, comme on le fait habituellement, et la largeur du faisceau représenté par le dessin de la figure 6 5 sera donc égale à x unités de distance longitudinale. Chaque point pris sur la droite focale 3? présente un profil de faisceau tel que celui représenté sur la figure 6. Sur la figure 7* le profil 30 est celui qui est associé au point ?2 à une distance latérale oblique S2 du transducteur T. les 10 points -3dB sont représentés en 31• Un autre profil de faisceau 34- est représenté pour le point situé à une distance latérale oblique S^ du transducteur T et les points -3cLB sont désignés par la référence 35- I " X = °T89 > S (1) 1 où est la longueur d'onde de la fréquence, de fonctionnement, 1 est la longueur du transducteur ï et S la distance latérale oblique. Eu se basant sur cette relation, on voit que, lorsque 20 la distance S croît, la distance x qui sépare les points -3dB croît également. Il est évident que l'on pourrait dessiner le profil dé faisceau pour chacun des points de la droite focale 3F. Si oh trace la ligne qui joint tous les points (3dB situés sur un même côté de la droite focale P et la ligne qui joint les 25 points -3dB située sur l'autre cSté de cette droite focale P, on obtient une zone en coin 38, comme représenté sur la figure 8, la zone 38, que l'on peut appeler la zone couverte ou arrosée, est la zone qui contient le maximum d'énergie,acoustique. Inversement, si le transducteur T est un récepteur, il reçoit 30 sensiblement l'énergie réfléchie de cette zone 38 ou d'une cible contenue dans cette zone et il donne un signal de sortie correspondant en réponse à la réception de cette énergie. En fonctionnement réel, le transducteur T émet une impulsion acoustique 39 qui frappe initialement le fond de la mer (le plan Xï) 35 par exemple au point 40 et qui se propage vers l'extérieur le long de la droite focale 3? jusqu'au point maximal 42, pour définir la zone 38. 70 25588 -8- 2051645 Si l'on considère maintenant le cas dans lequel la figure 8 présente un cas de réception et où le transducteur I est un transducteur récepteur, l'énergie acoustique réfléchie par la zone 38 ou par une cible contenue dans cette zone 38 rayonne 5 sensiblement dans toutes les directions. C'est-à-dire qu'on peut représenter le front de l'onde réfléchie comme une sphère qui se dilate en partant du point de réflexion. Lorsque l'énergie réfléchie par la zone 38 atteint le transducteur ï le front d'onde de cette énergie est sensiblement conforme à la courbure 10 du transducteur T qui, de ce fait, donne un signal de sortie correspondant. Le transducteur est calculé ppur une altitude critique et tout écart par rapport à cette altitude placera la droite focale 3P au-dessus ou au-dessous du plan Xï. 15 Même si le transducteur est maintenu à cette altitude cri tique, il est visible que l'énergie réfléchie peut émaner d'un point situé au-dessus ou au-dessous de la zone 38, en raison de la réflexion sur une cible physique ou sur une irrégularité du profil du fond. On peut voir que, pour des distances latérales 20 relativement grandes, par exemple pour des points voisins du point 42, le front d'onde de l'énergie réfléchie d'un point situé à une distance considérable au-dessus ou au-dessous de la ligne focale 3P sera encore suffisamment conforme à la courbure du transducteur ï pour donner un signal de sortie significatif. 25 Par contre, pour un point situé à une distance latérale relativement faible, c'est-à-dire à proximité du point 40, dès que le point réfléchissant se trouve à une certaine hauteur, relativement petite au-dessus ou au-dessous de la droite focale 3P, on n'obtient plus un bon signal indicatif de cette cible. Cet effet 30 de défocalisation est représenté par les figures 9a, b et £. La figure 9a est une vue prise en regardant le long de la droite focale F, en direction du plan XZ et elle représente l'énergie acoustique réfléchie par le point 40. La figure 9a représente un front d'onde particulier 50 qui émane du point 40 35 et se dirige vers le transducteur T. On voit que le front d'onde 50, après avoir parcouru une distance R, est exactement conforme à la courbure du transducteur î, dont chaque segment recevra un signal de sortie qui sera fonction du front d'onde, et 70 25588 -9- 2051645 en phase avec celui de tous les autres segments du transducteur T. Sur la figure 9b, on a représenté la situation qui existe lorsque l'énergie acoustique est réfléchie par un point 40' si-5 tué au-dessus de la droite focale I". Le front d'onde 52 part du point 40' et, un peu plus tard, touche le transducteur T, en 52'. En continuant à se propager, le front d'onde touchera les extrémités a et b du transducteur ï et il se forme un croissant 55 entre le front d'onde 52' et le transducteur T. 10 Si la hauteur h de ce croissant est supérieure à une valeur prédéterminée, on peut constater qu'on n'obtiendra pas un signal de sortie correct. La hauteur h critique varie avec la construction de l'installation et, à titre d'exemple, si h est supérieur à 0,38 X » le signal de sortie sera dégradé à tel point que le 15 point 40' ne pourra pas être représenté convenablement sur l'appareil enregistreur. Pour des rayonnements qui émanent effectivement du point 40", le croissant se trouverait au-dessous de la ligne T et, si la hauteur de ce croissant est supérieure à la distance critique h, on n'obtient pas un signal de 20 sortie significatif. La raison de cette dégradation du signal est représentée graphiquement sur la figure 9ç_, qui montre divers éléments actifs 20 du transducteur T en combinaison avec le front d'onde 52' de la figure 9b. On a tracé un point au centre de la face 25 active de chaque élément 20 pour servir de point de référence et on voit que, lorsque le front d8onde 52' touche exactement le point de l'élément actif 20 qui est situé sur l'axe Z, il se trouve à une distance progressivement croissante des autres éléments actifs. 30 Sur la figure = 0 et 5g Chaque élément actif débite par conséquent un signal individuel qui est déphasé par rapport aux signaux fournis par les autres éléments actifs. Les signaux sont débités par des électrodes appropriées, non représentées, mais bien connues de 18homme de 35 l'art. L'addition vectorielle de ces divers signaux individuels donne un signal résultant d'une ampli-sude notablement réduite. Au contraire, un front d'ond® çjai i-j-ssa du poi&i» 40 frappe simultanément chacun des éléments actifs 20 et les divers signaux 70 25588 -10- 2051645 de sortie individuels, étant tous en plia.se, donnent au total un signal de sortie nettement plus élevé. Si la hauteur h du croissant 55 formée par le front d'onde de l'éhergie qui émane du point 40' était ramenée à une valeur ^ inférieure à la valeur critique 0,38?^, l'information relative au point 4-0' pourrait également être convenablement Représentée Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 10, si la longueur du transducteur T est racoourcie, c'est-à-dire que des extrémités passent des points a et t aux points a' et b1, res-/]q pectivement, le front d'onde 52 qui émane du point 40' forme un croissant 55° d'une hauteur h qui est nettement réduite, de sorte que l'information relative au point 40' peut maintenant être représentée. On peut voir que, pour des distances latérales sur le fond ^ comprises entre le point situé directement au-dessous du transducteur et la distance latérale maximale, la profondeur de champ varie comme l'inverse du carré de la longueur du transducteur. Pour des distances latérales sur le fond à peu près égales ou inférieures à l'altitude E, la profondeur de champ est appro- p 2o ximativement proportionnelle à E ï? Pour les distances latérales plus grandes, la profondeur de champ est approximativement proportionnelle à . La variation de la profondeur de champ est représentée sur la figure 2^ 11, sur laquelle 19axe horizontal représente la distance latérale sur 1© fond, en mètres, mesurée sur la droite focale, tandis que l'as© vertical représente les distances verticales,=en mètreso La courbe 60 représente la profondeur de champ au-dessus de la ligne droite et la courbe 60' la profondeur de champ 7,0 au-dessous de la droite focale, pour up. transducteur tel que celui de la figure 9b, et qui possède les paramètres de construction suivants : Altitude de fonctionnement E 6 mètres Longueur L 0,55 m 1 mm Largeur ¥ de la surface active 0,75 mm (3/4 ✓*- ) Distance critique h 0,38 La courbe 60 montre que, directement au-dessous du trans- 35 70 25588 -11- 2051645 ducteur, c'est-à-dire à une distance latérale de zéro sur l'échelle horizontale, la profondeur de champ est de +0,342 mètres tandis que la courbe 60' montre une profondeur de champ de -0,385 mètres. Un transducteur analogue^. dont la longueur est réduite ^ à ^0,35 m, aurait une profondeur de champ de +0,777 mètre et de -1,05 mètres pour la même distance latérale nulle. La profondeur de champ positive et la profondeur de champ négative pour ce transducteur de 0,35 m sont représentées par les courbes 62 et 62' respectivement. 10 Au-delà d'environ 6 mètres, les courbes 60 et 60' diver gent de sorte que, par exemple, à une distance latérale de 30 fflètrgg, la profondeur de champ serait de +1,827 m et -1,870 m. Pour le transducteur de 0,35 m.» ces valeurs sont portées respectivement à +4,475 m et -4,7^7 m» Il ressort des courbes de la figure 11, que, pour de grandes distances latérales, on peut tolérer un écart relativement grand sur l'altitude du transducteur. Pour des points plus rapprochés, le maintien à une altitude relative spécifiée et critique bien que l'on voie que cette altitude est moins critique pour le transducteur de 0,35 m que pour 2o le transducteur de 0,55 m. L'utilisation du transducteur de 0,35 m permet donc d'obtenir une plus grande profondeur de champ mais l'équation (1) montre que la largeur x de la zone arrosée à la distance latérale maximale serait également augmentée, ce qui dégraderait le pouvoir de résolution de l'installation. 25 II se présente donc ici une situation dans laquelle il est souhaitable de disposer d'un transducteur relativement long afin de conserver son pouvoir de résolution à l'installation tandis qu'il est en même temps souhaitable de disposer d'un transducteur plus court pour augmenter la profondeur de champ pour les 30 points situés à une petite distance latérale. L'invention permet d'augmenter la profondeur de champ aux faibles distances latérales sans sacrifier le pouvoir de résolution de l'installation. On obtient ce résultat en utilisant un transducteur de forme allongée qui possède une surface active émettrice ou ré-35 ceptrice et dans lequel la largeur de la surface active est plus grande, au moins à une extrémité du transducteur, et se rétrécit en direction de la partie centrale du transducteur. Dans la forme préférée de réalisation, la largeur de la surface active 70 25588 -12- 2051645 est plus grande aux deux extrémités et cette largeur diminue vers le centre. La figure 12 représente une forme préférée de réalisation. Le transducteur 65 est analogue à de nombreux égards au trans-5 ducteur de la figure 5> en ce sens que, d'une part, il est composé de plusieurs éléments actifs qui forment une surface active, les éléments étant agencés sensiblement sur un arc A d'un cercle de rayon E, et s'étendant entre les points a et b, et que, d'autre part, il est symétrique par rapport à une ligne (l'axe Z de 10 la figure 12) qui est perpendiculaire à la ligne qui joint les points a et b. Chaque élément actif est de préférence incliné d'un angle de dépression déterminé. Les éléments actifs peuvent être faits de n'importe quelle matière pour transducteurs bien Qonnue, dont un exemple est le 15 titanate de baryum, bien que, naturellement, le transducteur ne doive pas nécessairement être du type piézoélectrique ou piézo-céramique, mais qu'il puisse également être du type magnétostrictif. Le fonctionnement du transducteur est classique en ce sens que, lorsqu'il est alimenté en une énergie électrique appropriée, 20 le transducteur 65 émet une énergie acoustique dans un certain faisceau ou bien que, s'il est constitué par uh récepteur, il donne un signal de sortie électrique correspondant en réponse à la réception d'une énergie acoustique appropriée, et en fonction de la forme ou du profil du faisceau reçu. La surface active du 25 transducteur 65 est effectivement plus large dans ses parties extrêmes qu'en son centre. A titre d'exemple, les deux éléments actifs 67 de chaque partie extrême sont plus larges que les autres éléments actifs 68. En utilisant une construction appropriée, le transducteur 65 peut être rendu propre à simuler le 30 transducteur de 0,35 m représenté sur la figure 11, pour augmenter la profondeur de champ pour les points situés à des petites distances latérales, tout en gimulant également le transducteur de 0,55 mètre pour conserver/l'installation un grand pouvoir de résolution. 35 On peut montrer que l'on obtiendra ce mode de fonctionne ment si chacun des éléments actifs 68 (le transducteur comporte sept de ces éléments) possède une longueur de 50 mm et une largeur de 0,75 mm, et si chaque élément actif (67) (le transducteur comporte quatre de ces éléments) possède une longueur de 25588 -13- 2051645 50 mm et une largeur de 1,125 mm. Les autres paramètres du transducteur sont identiques à ceux du transducteur décrit en regard de là figure 11, c'est-à-dire, une altitude de fonctionnement de 6 mètres avec une fréquence telle que la longueur d'on-5 de T^soit de 1 mm. Cette dualité apparente de la longueur d'un transducteur unique est mieux expliquée avec référence aux figures 13, 14 et 15» Dans l'exposé donné ci-après, le transducteur sera considéré comme un émetteur. Il va de soi que, par réciprocité, les ^0 principes s'appliquent également au transducteur travaillant en récepteur. Dans ce cas, les divers éléments individuels sont sensibles à des sources ponctuelles de rayonnement et, pour obtenir une réponse égale d'une source de rayonnement située en un point éloigné, comme représenté sur la figure 15 s on pourra 1 g; modifier la réponse des éléments larges 67 comparativement à celle des éléments 68. Sur la figure 13? la surface 74- d'un élément actif se trouve dans le plan XZ sur l'axe Z et présente une longueur £ et une largeur W. On a représenté une surface plane, mais l'élé-20 ment actif peut posséder une surface incurvée. La ligne 76 est perpendiculaire à la surface 74 et le point-79 est un point contenu dans le plan ZT. La ligne qui joint l'intersection entre la perpendiculaire 76 et la surface 74- au point 79 possède une longueur S et forme un angle 0 avec la perpendiculaire 76. 2^ La pression en un point quelconque tel que le point 79 est donnée par la formule du profil du faisceau : Bin/" 7 K 2= _(2) 79 S Ï2E-' ' Sin 0 30 Si l'angle 0 (0 est exprimé en radians) est égal à 0, le point 79 se trouve sur la ligne. 76 et l'équation (2) se réduit à : P?9 = | « 1 - (3) 35 Sin/f^ Sia 0 i (Pour 0 = Q1 o* a . 1) ■ ... 70 25588 -14- 2051645 K est une constante de proportionnalité qui dépend de la longueur t et de la puissance d'entrée transmise à l'élément. Avec un angle de dépression donné G , on obtient l'orientation de la figure 14. La perpendiculaire 76 coupe la droite focale 5 1 à un point m où la pression est Pm et la distance qui sépare la face 7^ au point m est désignée par S^. La pression en n'importe quel autre point n de la droite focale 3T compris entre O et m est Pn et la distance séparant la face 74 de ce point n est désignée par SQ. Le rapport entre la pression au 10 point n et la pression au point m est donnée par la relation : Sin f~ V îf Sin 0 7 15 P > S n _ • _n Pm ~~ VÎT gin 0 Sm m —— m r Avec les formules de profil de faisceau indiquées plus haut, on analyse la forme de réalisation du transducteur qui est indiqué sur la figure 12 dans la forme simplifiée de la figure 15, qui représente deux éléments actifs, l'élément 68 20 ayant line largeur de 0,075 mm et l'élément extrême 67 une plut, grande largeur, de 1,125 mm. Dans 11 analyse donnée ci-après, les paramètres relatifs à l'élément 67 sont désignés par des caractères de référence suivis de l'indice prime ('). Les deux éléments ont un angle de dépression tel que la ligne S^ et la 2^ ligne S9m soient équivalentes à la perpendiculaire 76 représentée sur la figure 14. Le point n est directement au-dessous du transducteur à l'origine du système de coordonnées et, par conséquent, les distances S^ et S' sont égales à un rayon E esosme sur la s figure 12. La ligne Sm forme un angle 0 avec la 30 ligne S8a et la ligne S'm forme un angle 0' avec la ligne S'^. Dans cette illustration S = S' ; S„ = S' ; et 0 = 0'. On m m ' n n tire de l'équation (3) la pression au point m qui est due à 1'élément 68 : P = —-— (5) 35 m Sm m La pression au point m qui est due à l'élément 67 est de même K] S" m q, m 70 25588 -15- 205T645 Bien que ceci ne soit pas une condition nécessaire, pour les "besoins de l'illustration, la pression au point m qui est due à l'élément 67 sera égale à la pression au point m qui est due à l'élément 68, c'est-à-dire P„, = P' . Etant donné que ' mm m 5 est égale à S'm, les pressions peuvent être rendues égales par ajustement relatif des constantes K et K1. l'élément -67 a une plus grande surface active que l'élément 68 et K et K' sont donc rendues égales par réduction proportionnelle de la puissance transmise à l'élément 67* 10 'La pression au point n due à l'élément 68 peut être déter minée au moyen de l'équation (4), où ;>*- = 1 mm; ¥ s 0,75 m; 0 = 1,22 radians (70°) et S ■jg— = cos 0o m La résolution de l'équation (4) avec ûes paramètres donne 15 P = 0,124 P , ce qui démontre que l'élément 68 contribue à la n 7 m pression au point n, de même que tous les éléments 68 de la figure 12. La pression au moint m qui est due à l'élément large 67 peut également être calculée à partir de l'équation (4), la 20 largeur ¥ étant de 1,062 mm. La solution de l'équation (4) avec cet accroissement de largeur donne P' = 0. Cette même observation est également valable pour n'importe lequel des autres éléments 67 de la figure 12. On voit donc que la pression totale au point m est la combinaison de toutes les pressions individuel-25 les développées par les éléments 67 et 68 et, étant donné que chaque élément est de 50 mm de longueur, la pression au point m est le résultat d'un transducteur de 0,55 m, puisque, dans le présent exemple, on dispose d'un nombre total de 11 éléments. Les éléments larges 67 ne contribuent pas à la pression au point 30 n et la pression totale en ce point est développée uniquement par les éléments 68. Dans l'exemple considéré, le transducteur comporte sept de ces éléments, chacun de 50 mm de longueur, de sorte que, au point n, le transducteur semble être effectivement un transducteur de 0,35 m. 35 Les principes ci-dessus peuvent également s'appliquer à un transducteur rectiligne tel que le transducteur !D de la figure 16. Le transducteur T peut être de même composé de plusieurs éléments actifs dont chacun est incliné d'un certain angle de 70 25588 -16- 205t645 dépression pour arroser une partie du fond de la mer. Etant donné que le transducteur T est sensiblement parallèle à l'axe X, l'énergie acoustique qui est rayonnée par ce transducteur n' est pas focalisée suivant une droite focale. 5 On a représenté sur la figure 17 une vue prise en regar dant de haut en bas sur le transducteur T et sur le fond de la mer. Si le transducteur possède une longueur L, sa largeur de faisceau à -3dB dans une zone rapprochée sera la largeur définie par les lignes 90, 90'. On voit qu'en partant du transducteur, 10 la largeur du faisceau diminue jusqu'à une valeur minimale de 0,6L, après quoi la zone diverge pour former une plus large zone de faisceau à -3dB. La distance séparant la région étroite du 2 transducteur est approximativement donnée par l'expression L . w Si l'on désire accroître le pouvoir de résolution dans la zone 15 rapprochée, on peut donner aux éléments d'extrémités 67 une plus grande largeur qu'aux éléments centraux 68, exactement comme on l'a décrit sur la figure 12, sauf que les éléments se trouvent maintenant sur une ligne droite. Dans cet agencement, on rappellera que les éléments d'extrémités 67 ne donnent aucun effet 20 dans la région située directement au-dessous du transducteur, de sorte qu'on obtient effectivement la simulation d'un transducteur de plus petite longueur. Ce transducteur de plus petite longueur est représenté par la longueur L' et sa largeur de faisceau par les lignes 92, 92'. Cette dernière largeur de fais-25 ceau tombe à une valeur de 0,6L' dans une région plus rapprochée du transducteur, puisque Lf est plus petit que L. En appliquant les principes exposés plus haut, on voit que le profil du faisceau du transducteur pour des distances latérales plus petites sera le profil 92, 92', puisque les éléments 67 ne développent 30 qu'une énergie nulle ou faible dans cette région, tandis que, pour le champ éloigné, le profil du faisceau sera défini par 90, 90'. Le pouvoir de résolution croît donc jusqu'à la distan- T2 ce L Le transducteur à largeur variable peut être un récepteur 35 courbe ou rectiligne, utilisé en combinaison avec un émetteur courbe ou rectiligne de largeur invariable. Inversement, le transducteur à largeur variable peut être l'émetteur et être utilisé en combinaison avec un transducteur courbe ou rectiligne de largeur variable ou invariable. 70 25588 -17- 2051645 lïTEIlUCAtlOIB 1.- Installation sonar comprenant un transducteur de forme allongée possédant une surface active, cette installation étant caractérisée par le fait que la largeur de ladite surfa- 5 ce active est plus grande au moins à une partie extrême du transducteur que dans la partie centrale de ce dernier. 2.- Installation sdnar selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le transducteur comporte une surface radiante de forme allongée qui s'étend entre des points extrêmes 10 pour rayonner une énergie acoustique lorsqu'il est convenablement excité et par le fait que la largeur de la face radiante n'est pas uni forme. 3.- Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la surface radiante est symétrique par 15 rapport à une ligne perpendiculaire à la ligne qui joint.les points extrêmes. 4.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le transducteur comprend une série d'éléments actifs dont chacun présente une surface' 20 active d'une certaine longueur et d'une certaine largeur, et qui sont agencés bout à bout et se trouvent sensiblement suivant une ligne qui s'étend entre lesdits points extrêmes, la largeur des éléments qui sont plus rapprochés des points extrêmes éteint plus grande que la largeur des éléments les plus rappro- 25 chés du milieu de cette ligne. 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la ligne est une ligne courbe» 6.- Installation selon la revendication 5* caractérisée par le fait que la ligne est un arc de cercle de rayon R. 30 7.- Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les éléments sont orientés de façon à former un certain angle de dépression, cet angle étant tel qu'une ligne perpendiculaire à une surface active coupe la zone cible. 8.- Installation selon l'une des revendications précéden- 35 tes, caractérisée par le fait que la surface active présente une largeur qui varie entra uns iral /ar supérieure à 7~ et une valeur inférieure à r longueur d'osâd de la fré quence de foaefciûiiiiSiàôat dans 1» îaxlieu dans Israël le traas- 70 25588 -18- 2051645 ducteur travaille. 9»- Installation selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la longueur de la surface active est supérieure à 150 y~. 10.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la surface active possède une largeur qui varie de telle sorte, que, pendant le fonctionnement sur une zone cible, le transducteur de forme allongée présente une longueur L pour les points de la zone cible qui sont relativement élongnés, et une longueur simulée L' pour les points de ladite zone cible qui sont relativement rapprochés du transducteur, L étant supérieur à L1.