<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS.AUX CIRCUITS OSCILLANTS EXCITES PAR CHOC.
La présente invention a trait aux systèmes électriques dans lesquels des oscillations amorties sont engendrées par l'application d'une tension brusque ou transitoire, uni-directionnelle, à un circuit résonnant et est particulièrement utile dans les systèmes utilisant un tube électri- que à décharge comme interrupteur 'ou relais pour appliquer cette tension tran- sitoire.
Des circuits de ce type ont été utilisés dans les sondeurs de fonds en tant que sources d'oscillations électriques pour exciter un conver- tisseur afin de transmettre de courtes impulsions d'ondes soniques ou super- soniques. La tension transitoire est généralement produite en déchargeant soudainement un condensateur réservoir dans le circuit résonnant et il est courant d'employer, comme dispositif de commutation pour compléter le circuit ou chemin de décharge, un tube à décharge à commande par la grille tel qu'un thyratron. De tels tubes sont capables de se laisser traverser momentanément par des courants-relativement élevés, cependant, ces tubes s'usent rapide- ment si de grands courants les traversent trop fréquemment.
Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à augmenter le rendement des circuits oscillants excités par choc et en même temps, à augmenter la durée d'utilisation du dispositif de commutation uti- lisé pour appliquer la tension transitoire excitatrice au circuit oscillant.
Cet objet est accompli en insérant une inductance en série avec le dispositif de commutation dans le circuit de décharge du condensateur ré- servoir. L'inductance réduit la pointe de courant à travers le dispositif de commutation et, de ce fait, prolonge la durée d'utilisation de celui-ci. Bien qu'il pourrait sembler qu'une réduction de l'intensité de pointe de l'onde excitatrice appliquée au circuit oscillant puisse réduire l'amplitude de l'oscillation engendrée dans celui-ci, il a été trouvé, au cours d'essais,
<Desc/Clms Page number 2>
que le transfert d'énergie du condensateur réservoir au circuit oscillant est réellement amélioré si l'inductance a une valeur telle que la durée de l'onde excitatrice ne soit pas supérieure à plus d'un demi-cycle des oscillations engendrées.
La durée optimum de l'onde excitatrice est obtenue en choisissant la valeur de l'inductance de telle sorte que celle-ci ré- sonne avec le condensateur réservoir à la fréquence des oscillations engen- drées.
Lorsque le dispositif de commutation est un thyratron, il a été trouvé qu'une autre amélioration peut être effectuée en insérant une résis- tance en série avec la grille de celui-ci.
Cet objet et caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit ainsi que du dessin y annexé, étant bien entendu que celui-ci n'est donné qu'à titre d'exemple nullement limitatif.
L'unique Figure du dessin illustre une représentation schémati- que d'un sondeur de fonds faisant usage de la présente invention.
Le sondeur représenté sur le dessin comprend un ensemble électri- que 10 et un convertisseur 11 qui sont interconnectés par une ligne de trans- mission 12. En fonctionnement, une impulsion ou train d'ondes électriques de fréquence sonique ou super-sonique, émanant de l'ensemble 10, est appliqué au convertisseur 11, excitant ce dernier afin que celui-ci transmette une onde de pression de fréquence correspondante à travers l'eau vers le fond où cette dite onde est réfléchie vers le convertisseur.
En réponse à la récep- tion de l'onde de pression réfléchie, le convertisseur développe une onde électrique de fréquence correspondante qui est transmise à l'ensemble 10 et qui, là, est utilisée pour produire une indication donnant le temps qui s'est écoulé entre le moment de la transmission de l'onde de pression à partir du convertisseur 11 et le moment où l'écho correspondant retourne au convertis- seur.
Divers types de circuits ont été employés pour produire les os- cillations électriques utilisées pour exciter le convertisseur dans les son- deurs de fonds; cependant, puisque les ondes Sont transmises sous la forme de courtes impulsions ou trains, il est souvent commode d'engendrer ceux-ci en excitant par choc un circuit oscillant. Sur le dessin, un tel circuit oscillant est représenté en 13 et comporte une inductance variable 14 et un condensateur 15. L'extrémité inférieure du circuit oscillant est connectée à la masse ainsi qu'à un conducteur de la ligne de transmission 12 condui- sant au convertisseur. L'autre conducteur de la ligne de transmission est connecté à une prise 14a ménagée sur l'inductance 14.
L'extrémité supérieure du circuit oscillant 13 est connectée à l'entrée d'un amplificateur 16 dont la sortie est connectée à un conducteur 21 conduisant à un segment de con- tact 22 d'un enregistreur par l'intermédiaire d'un réseau approprié compor- tant une résistance 17, une inductance 18, un condensateur 19 et une résis- tance 20. Un balai mobile 23 possède une branche 23a glissant le long du seg- ment 22 et une branche 23b glissant en travers d'une bande d'enregistrement 24. La branche de balai 23a permet aussi du connecter momentanément le seg- ment 22 à un court segment 25, placé à proximité de l'extrémité supérieure du segment 22, afin d'engendrer la transmission d'une impulsion d'une manière qui sera plus complètement décrite par la suite.
L'impulsion transmise exci- te aussi l'amplificateur 16 et est appliquée par l'intermédiaire du segment 22, des branches de balai 23a et 23b à la bande de papier d'enregistrement 24 pour marquer sur celle-ci une ligne de base ou de référence 26. L'écho qui s'en revient ensuite est amplifié et appliqué par l'intermédiaire du segment 22 et du balai 23 pour produire une seconde ligne 27 dont la distan- ce par rapport à la ligne 26 indique la profondeur.
Le fonctionnement détaillé du circuit et les fonctions des divers éléments inclus dans celui-ci vont être maintenant décrits.
Une source d'énergie électrique telle qu'une batterie 28, a sa borne négative reliée à la masse et a sa borne positive connectée, par l'in- termédiaire d'une résistance 29, à l'une des bornes d'un condensateur réservoir
<Desc/Clms Page number 3>
30, dont l'autre borne est connectée à une prise 14b ménagée sur l'induc- tance 14, La première borne du condensateur 30 est aussi connectée, par l'intermédiaire d'une inductance 32, à l'anode 33a d'un tube thyratron 33.
Normalement, la grille de commande 33b du thyratron 33 est maintenue à un potentiel négatif, suffisant pour bloquer le passage du courant à travers le tube, par une batterie de polarisation 34 qui est connectée à la grille au moyen de résistances 35 et 36. Par conséquent, le condensateur 30 et l'ano- de 33a sont ainsi portés à la pleine tension de la batterie 28.
La borne positive de la batterie 28 est en outre connectée, par l'intermédiaire, d'une part, de l'inductance 18 montée en parallèle avec la résistance 17 et, d'autre part, de la résistance 20, au conducteur 21, de façon à ce que le segment 22 soit soumis à la pleine tension de la batterie 28. Cependant, lorsque le balai 23a passe du segment 25 sur le segment 22 (une fois pour chaque cycle de fonctionnement), la pleine tension de la bat- terie est appliquée à partir du segment 22 à la grille 33b par l'intermédiai- re du segment 25, d'un conducteur 38, d'un condensateur 39 et de la résistan- ce 36, ce qui porte cette grille à un potentiel suffisamment positif pour o- bliger le thyratron à s'amorcer et ainsi, à devenir conducteur.
La résistan- ce 20 qui est montée en parallèle sur le condensateur 19 est d'une très gran- de valeur, de sorte qu'aucun courant appréciable de régime constant ne peut circuler de la batterie 28 vers le conducteur 21. Cependant, durant les in- tervalles entre les contacts successifs s'effectuant entre le segment 25 et le segment 22 au moyen de la branche de balai 23a, la plaque de droite du condensateur 19 se charge à travers la résistance 20 et, au moment de la dé- charge, fournit un courant suffisant pour assurer l'amorçage du thyratron 33.
Faisant suite à chaque application de tension à partir du condensateur 19 sur le condensateur 39, ce dernier retourne au potentiel de la masse par une résistance de fuite 40. De même, la charge appliquée à la grille 33b est dis- sipée dans le tube et la batterie 34 rétablit la tension négative normale sur la grille, permettant au thyratron de s'éteindre après qu'un seul courant transitoire l'ait traversé.
Cet unique courant transitoire est fourni par le condensateur réservoir 30 qui se décharge à travers un circuit comprenant, d'une part, l'inductance 32, l'anode et la cathode du tube 33 et la masse, et, d'autre part, la partie inférieure de l'inductance 14, c'est-à-dire la partie com- prise entre la prise 14b et la masse. Ce courant transitoire, à travers la partie inférieure de l'inductance 14, donne naissance à un train d'oscilla- tions amorties dans le circuit oscillant 13 dont la fréquence correspond à celle de résonance du circuit. Ce train d'oscillations est appliqué à l'amplificateur 16 et provoque l'inscription d'une marque relative à la li- gne de base 26 sur la bande d'enregistrement 24, comme cela a été précédem- ment mentionné.
Ce train d'oscillations est aussi appliqué, à partir de la prise 14a et de l'extrémité inférieure de l'inductance 14 et par l'intermé- diaire de la ligne de transmission 12, au convertisseur 11 pour engendrer une impulsion d'onde de pression de fréquence correspondante. Il est à re- marquer que la ligne de transmission 12 peut être très longue, de sorte que pour fonctionner avec un rendement élevé, celle-ci doit avoir une impédance caractéristique relativement faible ; pour cette raison, cette ligne est con- nectée seulement à une fraction de l'inductance 14. Le convertisseur 11 peut être de tout type bien connu, et, en général, du type piézo-électrique ou du type à magnétostriction.
Dans l'un et l'autre cas, sa réactance est de préférence équilibrée au moyen d'une réactance de signe opposé, de sorte que son impédance caractéristique soit résistive et adaptée à l'impédance de la ligne 12.
La présente invention réside principalement dans l'addition au condensateur 30 et au tube 33, pour exciter par choc le circuit oscillant 13, de l'inductance 32. Antérieurement, on connectait couramment le conden- sateur réservoir 30 directement entre le circuit oscillant 13 et l'anode 33a du tube 33. Avec un tel circuit, la seule inductance se trouvant dans le circuit de décharge étant celle de l'inductance 14, comprise entre la pri- se 14b et la partie inférieure de celle-ci, laquelle était relativement petite
<Desc/Clms Page number 4>
et ne pouvait matériellement entraver la décharge du condensateur 30.
Il en résultait qu'immédiatement après le passage du tube 33 de son état non- conducteur à son état conducteur (par l'application d'une tension positive sur la grillè 33, comme cela est décrit précédemment), que le condensateur 30 se déchargeait à travers ce tube avec une grande rapidité, libérant en- tièrement sa charge dans un espace de temps si court que cela produisait une pointe de courant extrêmement élevée à travers le tube 33. Les tubes thyratron de ce type sont capables de supporter de telles décharges rapi- des et ont une durée d'utilisation'relativement longue si les impulsions ne sont pas répétées trop fréquemment.
Cependant, dans certains sondeurs de fonds, il est souhaitable d'actionner le mécanisme de balai 23 à des vites- ses relativement élevées afin de produire des enregistrements successifs espacés par de très courts intervalles de temps et il a été trouvé qu'à des vitesses, qu'il est parfois souhaitable d'employer, le tube 33 a une durée d'utilisation relativement brève.
La brève durée d'utilisation est due, principalement, à l'in- tensité de pointe du courant traversant le tube, plutôt qu'à la puissance totale transmise à travers le tube pendant un long intervalle de temps.
On sait depuis longtemps que la vitesse de décharge d'un condensateur peut être diminuée par l'adjonction d'une résistance ou d'une inductance dans le circuit de décharge, mais on a considéré généralement que l'utilisation de tels expédients dans un circuit du type précédemment décrit réduirait énormément la puissance des oscillations induites dans le circuit oscil- lant 13. En fait, on considérait généralement que l'amplitude moyenne des oscillations engendrées dans un circuit excité par choc était due, pour une grande part, à la soudaineté avec laquelle le courant excitateur était appliqué au circuit.
Cependant, il a été trouvé par le demandeur que, pour- vu que l'impulsion excitatrice appliquée au circuit 13 ne persiste pas plus d'un demi-cycle des ondes à engendrer dans le circuit oscillant, l'impulsion peut être adoucie et son intensité maximum réduite sans diminuer pour cela la puissance des ondes engendrées dans le circuit 13. L'inductance 32 pré- sente une valeur optimum, lorsqu'elle est choisie de façon à résonner avec. le condensateur 30 à la fréquence de résonance du circuit 13. Avec un tel choix, la puissance développée dans le circuit oscillant 13 et appliquée au convertisseur 11 est réellement augmentée, et, simultanément, la durée d'utilisation du tube 33 est, elle aussi, augmentée.
Dans un système destiné à transmettre des ondes d'une fréquence de 50.000 cycles par seconde, le condensateur réservoir 30 peut avoir une capacité de 0,25 microfarad et l'inductance 32 peut avoir une valeur maxi- mum de 40 microHenrys. Des essais comparatifs ont montré que l'addition de l'inductance 32 et de la résistance de grille 36 augmente l'amplitude des oscillations engendrées dans le circuit oscillant 13 d'environ 30% et aug- mente la durée d'utilisation du tube 33 d'environ cinct fois par rapport à la durée de ce tube dans le même circuit, mais sans l'impédance 32.
L'utilisation de la résistance série de grille 36 conduit aussi à un fonctionnement adouci ainsi qu'à une augmentation de la durée d'utili- sation du tube 33. La résistance 36 peut avoir une valeur de 10. 000 ohms.
Bien que dans un but d'explication de l'invention, une réalisa- tion particulière de celle-ci ait été représentée et décrite, il est enten- du que divers changements et/ou modifications évidents à tout homme de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine.