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perfectionnements aux indicateurs de front d'ondes.
Le présente invention est relative à des perfectionnements dans les indicateurs de front d'ondes et elle a pour but principal de prévoir des moyens par lesquels la direction de mouvement d'un front d'ondes peu% être déterminée plus rapidement, avec moins de dérangement par interférence et avec une plus grande exactitude qu'il n'a été possible jusqu'à présent, tout au moins pour autant que l'invention prévoit une lecture directe de la direction de mouvement d'une onde de compression.
Un autre but de l'invention est de prévoir des moyens qui répondent plus efficacement aux sons qui sont excessivement
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variables en intensité et/ou aux sons qui se produisent
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d'une manière non fréquente et/ou aux sons qui se praauisent à aes intervalles de temps au hasard, cette efflcgc.Lt6 gezant plus grande que pour les appareils connus, tels, par exemple, les systèmes de direction bineuriela ou l'hydrophone à direg- tion.
Il est connu que la direction de mouvement d'une onde de compression peut 'être déterminée en mesurant l'intervalle de temps entre l'arrivée de la même pulsation d'onde à des récepteurs différents, de préférence disposés en ligne et des
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dispositifs d'oscillographes vérins, ainsi que d'aures dispo.. sitifs mesureurs de temps ont été employés à cet usage, mais étant donné la nécessité d'intervenir dans l'enregistrement en ordre pour pouvoir procéder à des lectures, ou pour un réglage manuel, afin d'établir une position nulle ou une
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"croisure" bioeunék, il n'a pas été possible jusqu'à présent de pouvoir procéder à des lectures de direction continues sans perte de temps.
D'autres buts de l'invention consistent à prévoir des moyens capables de donner substantiellement des lectures continues de direotion et qui seront débarrassés de la néces-
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sité el' un réglage manuel quelconque à l'usage. y'invention consiste en un indicateur de front d'ondes perfectionné, comportant deux ou plusieurs récepteurs influen -ces par les ondes de compression et adaptés pour transformer pareilles ondes en impulsions électriques, récepteurs disposés sur une ligne de base en relation déterminée l'un avec
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l'autre;
deux Ou plusieurs indicateurs influencés par les in. pulsions électriques, connectés électriquement respectivement
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aux dits récepteurs, 61i disposes mn position relative simi- laire que les récepteurs, et des dispositifs pour comparer les positions des indications pour permettre que la relation
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angulaire du front d'ondes à la ligne de base du récepteur
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soit déterminée par la' relation angulaire des impulsions indiquées.
Il doit 'être entendu que la ligne de base en question ne doit pas nécessairement être rectiligne ou ae courbure rec -tangulaire, de façon que les récepteurs peuvent 'être disposés en toute position arbitrairement choisie; il est également entendu que l'on peut utiliser tout nombre de récepteurs,, en plus d'un, et d'indicateurs associés à l'intérieur de limites pratiques; il est également entendu que les dispositifs désignés comme indicateurs peuvent 'être des appareils à rayons cathodiques ou autres, donnant un résultat: visuel ou un dispositif électro-chimique ou tout autre enregistrement don.. na nt un rapport graphique.
Dans les dessins, la figure 1 montre un arrangement schématique de l'invention, avec deux récepteurs.
La figure 2 est un diagramme montrant la relation de deux récepteurs et la direction de marche d'une onde.
La figure 3 est un diagramme montrant l'analyse géomé trique de l'enregistrement produit par le dispositif de la fig. 2.
La figure 4 est une Élévation de face d'une forme de lecteur de carte pouvant être utilisé avec l'invention quand l'enregistreur possède un bras de stylet tournant de façon continue.
Le figure 5 est une élévation de face d'une autre forme de lecteur de carte.
La figure 6 montre le, forme de carte ou indication obtenue quand les trajets sont des lignes rectilignes parallèles, et cette figure montre également la méthode d'analyse.
La figure 7 est une élévation de face d'une simple forme de lecteur de carte adapta pour 'être employé avec la forme de carte illustrée dans la fig.6.
La figure 8 est une élévation de face d'une variante de
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lecteur de carte convenable pour l'usage avec la forme de car-
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te illus1irée dans la fig.6. de lecteur
La figure 9 est. une élévation de face d'un autre genre/ de carte .
La figure 10 est une élévation latérale de la fig.9.
La figure 11 montre un dispositif schématique de l'inven- tion avec trois récepteurs.
La figure 12 montre une carte employée pour quatre ré-
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cepteu rs.
La figure 13 montre une disposition dans laquelle on utilise des oscillographes à rayons cathodiques.
Les figures 14 et 15 montrent les différents genres d'in-
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àiaatiorsobservé* Jans le miroir sem:L-réf lecteur.
L'invention est expliquée dans la description suivante, à titre d'exemple seulement, avec référence eux ondes sonores et aux appareils sondant ou résonant a l'écho.
La figure 1 montre un dispositif très simple, comportant
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deux récepteurs de pulsations d'écho IL et Ra, des amplifioateurs 1 et A2. et un enregistreur électro-chimique E comp or- tant un bras tournant autour d'un axe 0 et portant deux stylets
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et 82 qui suivent des trajets parallèles t, t et ayant la ligne a qui joint les points de contact s, s des Stylets S1 et
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sur la ea rte 4 , perpendiculairement a la direction ae mouvement des Q.J.ts stylées (indiquée par la flèche b).
Il est évident que les impulsions électriques, provoquées
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dans les récepteurs R 1 et quand une pulsation de son est reçue, sont conduites aux entrées des amplificateurs thermo-
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ioniques à1 et A" respectivement par la voie ordinaire , et que les impulsions électriques amplifiées sont conduites des sorties de ces ompliricileurs vers les anneaux de frottement el 0 %2 connectés aux stylets si et s2 respeotivement par
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les :
08lri($) 8 et sa un retour commun el connectant la plaque métaliique e de l'enregistreur E avec les deux amplifixateurs AI et 49. les récepteurs Ri et Ra ont une position relative l'un par rapport à l'autre et par rapport a l'enregistreur de façon que, quand les dits récepteurs sont excités simulta-
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-n6oeent par une onde sonore, les enregistrements vl et V 2 des pulsations indiquées par les stylets S1 et SI% respectivement tombent sur la ligne perpendiculaire à la direction de mouvement des dits stylets.
Avec cet arrange-, ment, on peut se rendre compte que, quand la ligne de base r des récepteurs R et R2 forme un certain angle par rapport au front d'ondes, les dits récepteurs seront excités oonsé-
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outivement et la séparation des enregistrements 5?1. et Ta des pulsations individuelles indiquées par les stylets 1 et s2 sera fonction de l'angle du front d'ondes aveG,la ligne de base !, ce dont il résulte que la direction de mouvement de Inonde peut être déterminée de la manière suivante.
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Référant à la flg.3e 0 désigne le centre de rotation des stylets, t t les trajets concentriques traces par ces stylets, et les enregistrements de pulsations indiquées par les stylets en raison des arrivées de la même pulsation sonore
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consécutivement aux récepteurs pl et la de le figez, Dans la figeas si la distance entre It et n2 est , et #o est l'angle entre le front d'ondes et la ligne de base r. on a
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p 8 sin V 3 r0..vv.v..evvv.vvvevv. I .
Ensuite, si w est la vitesse angulaire du bras de stylet et ce la vitesse du son dans le milieu, alors , dans la
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f1g.Zt le' temps pris pour parcourir .'engle est!!. , lequel est égal au temps pris par le son,de.ns la fig.3,poir parcourir la distance R1F, de façon que :
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a µq -5 ....................... II .
Par i .t. = Sain 00............... III w c
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pour (les angles moindres de 5 sin &0 est suffisamment appro- ximatif à #o (radian),
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de ce fait ' = S 80 IV w c et #o = V.
S w
On peut ainsi voir que #o peut être déduit de lectures de ;( et des dispositifs simples permettent de faire ceci aisément ;
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par exemple, un rapporteur peut 'être #libré pour indiquer 80 quand 1 est appliqué à ,d par l'emploi du facteur # . Si c = 4960 pieds par seconde,
S = 30 pieds w = 26 radians par seconde
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4960 * 6.3# 960 2 ;1 . 6.30 J" ........... VI, 3 26 et,dans pareil cas, .35 serait le facteur propre à employer.
Alterns"ivemen1i. la multiplication peut être effectuée au moyen d'un dispositif à engrènements aomme illustré clans la fig.4, dans lequel les parties 1 et 8 sont en matière transparente, connectées d pivot en 0, la partie 1 comportant des dents .3 en prise avec les dents 4 d'un pignon 5 monté a pivot sur la partie 2.
L'arbre 6 du pignon 5 porte une aiguille 7 coopérant à l'échelle 8 de la partie .2..et le rapport de vitesse de l'engrenage et du pignon est c/S w : 1. Le rayon osl (le la partie 1 est égal
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au rayon OS1 àe travail du stylet si et la longueur os2 est égale au rayon (le travail 0" ctu stylet S2 ..A l'emploi, le lecteur de carte montre dans la fig.4 est placé sur une carte de telle façon que l'axe o occupe la position qui était occupée par
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l'axe ae rotation au bras ae stylet quand la carte fut fabriquée,
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le coin s1 est placé sur le bord menant du repère . effectué par le stylet S1, et le coin %, est placé sur le bord menant du repère- établi par S2;
quand ceci est fait, l'angle entre
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les bords os-t et os sera pl (fig.3J. et l'aiguille 7 indiquera la portée OQ (fig,2) sur l'échelle 8 avec une précision qui dépend de Ifapproxima'ti oa adoptée dans les équations 17 et V. pour obtenir une plus grande exactitude, les engremges 3 et 4 peuvent être façonnés pourque les indications de l'aiguille 1 soient gouvernées par l'équation III.
Référant encore à la fig.3. on peut voir que la longueur
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lx.qUand elle est en unité3sppropriêe. est égale a la distanoe Fur o'est-a-dire : Tex = 0 sin 8 o = x ...""""'.".. vis par l'éque*uion 1 il est possible de rendre la longueur x (fig.3) égale à s en utilisant les mêmes unités pour #2x que pour Tex, de façon que Tzx = S........................... VIII par inspection de la fig.3 8 T1 x S' o o .. o o o o o o o o . o o . o o o o . IX T x
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de façon qu'en divisant VII par VIII. on voit que tang. = sin #o ...................... X et pour depetitsangles
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0 sera approximativement <7o .......21 avec moins de 5 d'erreur pour des lectures de moins de 30 .
De ce qui procède on voit que 80 peut être déduit des lec- tures de 0 et que l'instrument montré dans la fig.5 permet de faire ceci sans difficulté.
L'instrument, de préférence en matière transparente, comme illustré dans la fig.5, comporte un élément en forme de T ayant
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un bloo 11 et une feuille 3. Le feuille 3, un bord , de cour
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-bure Circulaire, et une lame 14 pivotée sur cette feuille au centre 15 de la courbure du bord 13.
La lame 14 porte un rappor- teur 16 et une articula,,ion 17 pivote en 18, l'articulation 17 ayant une ligne-index 19 pour la coopération avec les traces et l'échelle 20 du rapporteur 16. pour obtenir les résultats les plus simples, la distance entre le bord intérieur 21 du bloc 11 et le centre 15 est telle que, quand le bord 21 est appliqué au bord de la carte C, le centre 15 occupe la position de l'axe de rotation du bras de stylet, le rayon de courbure du bord 13 est égal au rayon du stylet S1 a partir du centre 0, et la distance entre les centres de pivotement 15 et 18 est égale au rayon de courbure du bord 13.
A l'usage, cette forme de lecteur de carte a son bord intérieur du bloc 11 placé contre le bord de la carte C, le bord courbé 13 est applique au trajet.! du stylet S1, la lame 14 est dépla- cée autour au centre 15 jusqu'a ce que le centre 18 se trouve sur la ligne menante de la trace T1, l'articulation 17 tourne au- tour du centre 18 jusqu'à ce que la ligne-index 19 vienne en travers des bords menants des traces T1 et T2, et l'angle # peut être lu sur l'échelle 20. par ce moyen, l'angle #o peut 'être déduit dans les limites d'erreur dE l'équation XI; alternativement, si l'échelle de degrés est remplacée par un calibrage constitué selon l'équation X. #o peut, être lu directement et exactement.
Quand les trajets t t son- des lignes droites, tel qu'il arri- ve quand les stylets S1 et S2 sont montés sur des chariots a mou -vement rectiligne ou quand les indications sont observées a l'ai- de de tubes a rayons cathodiques, l'indication de la carte sera -celle qu'illustrée dans la fig.6, et si celle-ci est associée à la fig.Z, elle peut être analyste de la manière suivante:
Si V est la vitesse de retour réciproque, le temps pris pour parcourir la distance T1x (fig.6) sera de T1x lequel
V
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est égal au tempspris par le son pour parcourir la distance FIL (fig. 2) = x/c, 'Où c est la vitesse du son dans le milieu , e¯tlpar 1es équations III x/@ = S/@ sin et par les équations II et III x/c = ####### par l'équation I T1x/V = x/c = ######### ........XII .
Si la séparation des stylets T2x est choisie de faço,n que
T2x/V = S/c ................................. XIII il s'ensuit que T1x/T2x = sin # o ................. XIV si l'équation XII est divisée par l'équation XIII. par inspection de la figure 6, on voit que taris......................... XV de façon que tang. # = sin #o XVI et pour des angles de moins de 30 on peut admettre que # approche de #o XVII dans les limites d'erreur de moins de 5 .
De XVII il résulte que l'angle de portée peut être directe- ment lu de l'indication et, dans le @as d'une carte, on peu% utiliser avantageusement un dispositif comme illustré dans les figures 7 et 8,
Dans le dispositif montre dans la fig.7. la jante 21 est montée sur le bottier d'un enregistreur et un disque 22, en verre ou autre matière transparente y est monté, ce disque étant ré- glé par des lignes parallèles 23, à intervalles. La jante 21 est graduée en degrés, de façon que l'angle de portée -0 o peut 'être lu dans les limites d'exactitude de XVII quand la ligne menante est ajustée pour couper transversalement les bords menants des traces T1 T2 sur les parcours t t.
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Le dispositif montré dans la fig.8 est simllaire a celui de la fig.7, mais l'échelle est ici concentrée . ses extrémités de façon à indiquer l'angle de portée #o avec l'exactitude de l'équation XVI.
Le. lecteur titi carte montré dans les figs.9 et 10 est disposé pour donner des portées correctes de traces rectilignes de son en degrés sur une échelle calibrée en degrés effectifs. , Dans ce but, il est fait usage d'un mécanisme simple, qui résoud automatiquement la relation trigonométrique contenue dans l'éque -tion XVI. ce mécanisme simple comporte un disque 22 rotatif transparent, ayant des lignes-index 23 et tournant au-cour d'un point qui est de préférence près de son centre. Le disque 22 a un bras 24 qui y est pivoté en un point 25.
Ce bras est à son tour connecté à une articulation 26 par un pivot 27. L'articulation 26 est montée rotativement sur la plaque de base 28 par le pivot 29, et la distance entre le p oint de pivotement 25 et l'axe de rotation du disque 22 est égale à le distance entre les pivots 27 et 29.
L'articula ci on 26 a une surface plane 30 venant en contact aveo une saillie 31 montée sur une barre fendue 38. disposée à coulissement sur des pointes 33 vissées dans la plaque de base 28. La barre 32 a une pièce en croix 34 avec une surface plane 35 perpendiculaire a la direction de coulissement de la barre 32.
La surface plane 35 est en prise. par l'extrémité angulaire d'un levier 37 monté sur un pivot 38 fixé dans la plaque de base 28 et qui est élastiquement connecté à l'articulation 26 par un ressort 39 qui sert à maintenir la surface 30 en contact avec la saillie 31, et la surface 35 en contact avec l'extrémité angulaire 36. de façon à transmettre ainsi tout mouvement de l'articulation 26 au levier 37 sans jeu de retour ou perte de mouvement.
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Le levier 37 est rigidement connecte au bras 40 qui coopère avec l'échelle 41 à degrés, et munit si nécessaire, de visées 40, 42.
A titre de facilite, la lecteur de carte montré dans les figs.9 et 10 peut 'être monté sur l'enregistreur avec les lignes- index 23 en relation appropriée aux traces produites par les
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stylets at à l'emploie le disque 29 est tourné de feyo-4 à appll quer une des .3gr,esirdex Jg3, au bord menant des tre ces résultant d'un son.
Cette rotation a travers l'ongle 0 déplace l'articuration a6 angulairement autour du pivot 2""8, da fa g on àfaire coulisser la barre fendue 32 vers le bas et tourner le bres 0 d'un angle 6 o qui peut 'ètre leu en degrés sur 1'échelle 1. on peut voir que la rotation du disque 22 sur, un angle
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provoque un Éonvemen% de la barre fendue 2 qui est proportionnel à la tangente de liongle 0 et que ce mouvement est à son tour transmis au levier qui provoque une rotation de ce bras gouvernée par l'expression - déplacement de la barre fendue 32 est égal à
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R aïn 0o - dans laqùella 3 est le rayon de 14extrémitê angulai- re 36 autour du pivot 38,
et que le changement de l'angle 8 par rapport au déplacement de la barre rendue 32 est gouverne par
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lrexproseion - le déplacement de la barre fendue est égal à A tang.
8 o àans laquelle A est la distance entre le trajet du bord de eontao't de la saillie SI et le pivot 89. Si Iton fait A égal à R alors sin 0 o m tang. 0 .
Afin d'ester une ambiguïté de 180" on peut disposer un troisième rdeepteur de pulsations d*eqho Ë dans une position à angle droit à la ligne de base rUes deux récepteurs RI et R , tel qu'illustre dans la fig.l@ 9e récepteur 0 ayant un ampllfioateur &3 et un stylet 8 de façon qu'on obtient trois traces ri Te T5 pour ohaquo son.
En outre, pour réduire la possibilité d*un.résultat erroné dû à 1*enregistrement simultané de pulsations provenant de la récep-
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tion de fronts d'ondes différents, on peut disposer un nombre de récepteurs (soit quatre ou plus) sur la même base rectiligne, et qui sont connectés avec les différents stylets respectivement d'un enregistreur électrochimique pareillement disposé sur une ligne droite, et,comme il est évident, les récepteurs et stylets doivent avoir une relation d'espacement correspondant. Il est avantageux d*espacer les récepteurs et les stylets respectivement à des distantes égales.
Pareille disposition produira un enregistrement somme illustré dans la fig. 12, dans laquelle T1 T2 T3 et T4 sur les trajets! ! ! ! sont des traces indiquant l'arrivée d'un front d'ondes simultanément aux quatre récepteurs , et X1 X2 X3 et X4 sont les traces indiquant l'arrivée d'un front d'ondes qui est incliné par rapport à la base droite des récepteurs.
Au lieu d'appareils utilisant des plumes ou stylets déplacés alternativement ou à rotation, la réception des pulsations électriques des amplificateurs peut être appliquée à des oscillographes à rayon cathodique .
Comme montré dans la fig.15, la sortie de l'amplificateur A1 excité par le récepteur R1 est appliquée au tube K1,et la sortie de l'amplificateur A2 excité par le récepteur R2 est appliquée au tube K2 qui a la même vitesse de balayage que le tube K1, les trajets sur les deux écrans fluorescents étant amenés en relation convenable pour Inobservation; on utilise avantageusement un semi-réflecteur 50 , à travers lequel on peut observer l'indication du tube K2, miroir,qui reflète aussi l'indication du tube K1.
Le type d'indication obtenu dépend du mode d'application des pulsations et peut consister en une déflection latérale de l'endroit, Gomme montré dans la fig. 14, ou une modulation de l'intensité de l'endroit, eomme montré-dans la fig. 15.
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Pour la simplicité de la description, les lecteurs de carte illustres dans les fige*4 et 5 sont décrits comme dissociés de l'instrument indicateur ,mais, en pratique, pareils lecteurs sont montés sur le boîtier de pareils instruments, soit temporairement , soit en permanence, de façon qu'on puisse faire des déductions à partir des indications immédiatement après qu'un enregistrement a été effectué, et il est évident que, dans le cas où il est prévu un montage permanent, l'alignement du lecteur peut être effectué par toute voie possible, soit par un chariot sur rails de guidage, par des gui-des rainurée: ou par un mécanisme à parallélogramme.
Revendications*-
1... Un indicateur de front d'ondes perfectionné . eomportant deux ou plusieurs récepteurs, influencés par des ondes de compression et adaptés pour transformer pareilles ondes en pulsations électriques, disposés sur une ligne de base suivant une relation déterminée l'un par rapport à l'autre; deux ou plusieurs indicateurs influences par les pulsations dleetri- ques, électriquement connectés respectivement à ces récepteurs et disposés dans des positions relatives similaires aux réoepteurs, et des dispositifs pour comparer les positions des indications de façon à permettre la détermination du rapport angulaire du front d'ondes à la ligne de base du récepteur par la relation angulaire des pulsations indiquées.
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