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La présente invention concerne les écho-sondes et spécia- lement les écho-sondes utilisées pour déterminer le relief du fond de la mer en envoyant de l'énergie vers le fond, sous la forme d'ondes de pression émises par la surface d'un transducteur électro- mécanique et en captant l'énergie réfléchie par le fond, le temps écoulé entre l'émission et la réception de l'énergie étant propor- tionnel à la profondeur de l'eau en. ce point.
Les écho-sondes connues utilisent habituellement un seul transducteur à face pla.ne fonctionnant à une fréquence telle qu'il arrose d'énergie sonore une grande' partie du fond 'de la mer, -le signal de réflexion capté débutant par l'énergie réfléchie par le poit le moins éloign' de lapartie arrosée et finissant par le
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ppint le plus éloigné de cette partie. Il n'est donc pas possible e déterminer avec précision le relief du fond de la mer.
Le sinus de la moitié de l'angle d'ouverture du faisceau d'ondes de pression émises par un transducteur est approximative- ment proportionnel au rapport entre la longueur d'onde de pression et le rayon de la surface vibrante du transducteur (en supposant qu'il s'agit d'une surface circulaire). Comme exemple pratique, un transducteur ayant une surface vibrante de 18 centimètres de diamètre et fonctionnant à une fréquence de 25 kc/sec, donne une longueur d'onde de pression d'en substance 6 centimètres et un angle d'ouverture de faisceau d'environ 48 La largeur effective du faisceau peut être prise à l'endroit où la valeur de l'énergie est égale à la moitié du maximum.
L'angle d'ouverture du faisceau utile, dans l'exemple précédent, peut donc être considéré comme valant environ 24 ce qui, à une profondeur de 100 pieds (30 mètres donne une largeur effective de faisceau de 42 pieds (12 mètres) à hauteur du fond.
Il s'ensuit que, même si le fond de la mer est parfaite- ment plat, l'écho capté ne serait pas infiniment court, mais aurait une durée proportionnelle à la différence entre le chemin parcouru par l'écho provenant du centre de la surface arrosée et 'celui parcouru par l'écho provenant du périmètre de cette surface arrosée, Si, dans la partie arrosée, un-creux ou un vallonnement se présente, il est, de ce fait, difficile de le situer exactement.
:En d'autres mots, la discrimination réelle est faible. Quoiqu'on 'puisse évidemment améliorer le pouvoir de discrimination en diminuant l'angle d'ouverture du faisceau par augmentation de la surface émissive du transducteur en longueurs d'onde, il y a des limites pratiques et des inconvénients évidents à cette façon de procéder et, en outre, si on diminue l'angle d'ouverture, il faut faire un plus grand nombre de sondages pour obtenir le relevé d'une superficie donnée de fond de mer à une profondeur donnée, ce qui allonge la durée de l'opération.
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L'invention a pour but de procurer une écho-sonde perfec- tionnée, permettant de faire des relever en profondeur avec un. bon degré de discrimination et en un temps court. suivant la présente invention, une éch sonde comprend au moins un transducteur émetteur et au moins un transducteur récepteur servant à produire ou à capter (suivant le cas) un fa.isceau d'ondes de pression étroit dans un plan et la.rge dans le plan perpendiculaire au premier, les transducteurs étant disposés de façon à former un angle important entre eux - de préférence un angle droit - afin que, malgré qu'une longue bande étroite du fond de mer soit arrosée par le transducteur émetteur, le transduc- teur récepteur ne reçoive que les échos d'une petite partie de cette bande.
Comme données pratiques, on peut citer, pour la petite dimension de chaque transducteur, trois longueurs d'onde et, pour la grande dimension, vingt longueurs d'onde, de façon que leurs superficies réunies soient plus petites que celle d'un transducteur carré ou circulaire de 20 longueurs d'onde de côté ou de diamètre, comme on en utilise couramment pour l'émission et la réception.
La grande dimension d'un transducteur peut être mise longitudinalement et celle de l'autre transducteur transversalement par rapport'au bateau. Avec cette disposition, l'un ou l'autre peut être utilisé pour l'émission, le second étant utilisé pour la réception. Quand le bateau avance au-dessus du fond de la: mer, le ;relief du fond est sondé avec un haut degré de discrimination suivant une bande dont la longueur est dans le sens de déplacement du bateau et dont la largeur, dans des cas pratiques, peut être limitée à 6 pieds (lm80) à une profondeur de 100 pieds (30 mètres).
Grâce à la dimension et à la forme des transducteurs utilisés, il est cependant facile d'augmenter le nombre de transducteurs linéaires émetteurs et/ou récepteurs, de façon à augmenter la largeur de la bande de fond sondée pendant le déplacement du bateau. Si le bateau est immobile, en multipliant le nombre
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d'émetteurs (ou de récepteurs), on peut évidemment, en un temps donné, sonder une plus grande surface de fond que ce ne serait possible autrement. En utilisant donc plusieurs émetteurs linéaires excités successivement et disposés transversalement au bateau, chaque émetteur linéaire étant incliné sous un angle différent, on produit un jeu de faisceau dont les petites dimensions s'addition. nent de façon à sonder une surface de grande largeur transversale.
Un transducteur récepteur dont la grande dimension est dirigée dans le sens longitudinal du bateau reçoit tous les échos de ces fais- ceaux transmis. Les transducteurs émetteurs sont actionnés soces sivemetn avec des intervalles convenables entre émissions, de façon qu'un seul amplificateur récepteur et un seul enregistreur suffisent pour enregistrer séparément les échos des différentes émissions. On peut aussi utiliser le transducteur linéaire longi- tudinal pour l'émission et les transducteurs transversàux diffé- rement inclinés pour la réception, et, si on relie chacun de ceux-ci à un enregistreur différent on peut obtenir les différents enregistrements simultanément. Dans les deux cas, avec le bateau en marche avant, on'sonde de façon continue une large bande de fond de mer.
On peut encore utiliser un nombre d'émetteurs linéaires différemment inclinés avec un nombre de récepteurs linéaires dif- féremment inclinés. Avec cet arrangement, on peut, quand, le bateau est à l'ancre, sonder une grande surface de fond, en faisant -émettre tous les émetteurs simultanément en groupe et en faisant recevoir tous les récepteurs de même en groupe, chaque récepteur ayant son propre enregistreur.
Dans tous les cas, un résultat équivalent à celui obtenu par un nombre de transducteurs linéaires différemment incli- nés et actionnés successivement, peut être atteint au moyen d'un seul transducteur linéaire excité successive.nent à travers des déphaseurs différement réglés afin que, de façon bien connue, les faisceaux-successifs émis par le transducteur (ou captés suivant le
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cas) le soient sous des angles d'inclinaison différents.
L'invention est représentée aux dessins annexés, dans lesquels la fig. 1 représente une forme d'exécution de l'invention, les figs. 2 et 3 représentent une modification et les figs. 4 et 5 représentent une autre forme d'exécution de l'invention. Sur les figs. 3 et 5, certaines parties des transducteurs ont été omises pour la.clarté du dessin. Sur les différentes figs. les mêmes éléments portent les mêmes références.
Sur la fig. 1, un bateau 2 se déplace dans le sens de la flèche 3. Un transducteur électromécanique d'émission 1 émet vers le bas (perpendiculairement au plan du papier) au moyen d'une surface vibrante de forme rectangulaire longue de nombreuses longueurs d'onde et large de quelques longueurs d'onde seulement.
Le transducteur est mis en vibration à sa fréquence de résonance par des circuits électroniques d'émission convenables bien connus etcontenus dans le rectangle 4, de façon à arroser une bande du fond de la mer qui est étroite dans le sens longitudinal et large dans le sens transversal-. Un second transducteur 5 ayant des dimensions et une fréquence de résonance semblables à celles du transducteur 1 est aussi monté mais perpendiculairement au premier,:de façon à être excité par les ondes réfléchies par une bandé de fond de.mer large dans le sens longitudinal et étroite dans le sens' transversal.
Le transducteur 5 alimente un récepteur écho-sonde convenable 6 attaquant un enregistreur approprié 7 de type connu, par exemple du type à style enregistreur balayant un tambour enregistreur qui tourne à vitesse constante perpendicu- laire-nent au déplacement -de style.
Lorsqu'une impulsion est envoyée de l'émetteur 4 au transducteur d'émission l, celui-ci projette une onde sonore du bà- teau vers le fone de la mer A son arrivée au font, l'onde sonore est réfléchie et une partie de l'énergie frappe le transducteur récepteur 5 qui vibre et fait porter une indication sur le papier de l'enregistreur 7.
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L'orientation mutuelle des transducteurs et la forme des surfaces vibrantes font que le récepteur 5 ne reçoit de l'énergie réfléchie que de la partie de fond de mer arrosée, qui coïncide avec l'intersection des champs d'action des deux transducteurs. De cette manière, des transducteurs normale¯ment à champs d'action étendus donnent des résultats équivalents à ceux d'un ou de plusieurs transducteurs à champs d'action restreints, mais sans le coût et la complication de transducteurs de ce genre.
Par exemple, le transducteur émetteur 1 peut être arrangé de façon à arroser (par exemple à une profondeur de 100 pieds ou 30 mètres) une bande de fond 'de mer de 6 pieds 1MSO sur 40 pieds (12m), et le transducteur récepteur 5, à champ d'action semblable mais dirigé perpendiculairement à la bande de fond arrosée, recevra les échos d'une bande de fond de 6 pieds (lm80) sur 6 pieds (lm80) Seulement. Le bateau étant en marche, on (enregistre donc, de façon quasi continue, une mince bande de fond de mer dont le sens longitudinal est parallèle à la route suivie par le bateau et dont la largeur est de 6 pieds 1m80 en émettant une suite d'impulsions une fréquence de récurrence adaptée à la vitesse du bateau et à la réception des échos.
Les figs. 2 et 3 sont des vues schématiques respective- ment en plan et' en bout d'une forme d'exécution à plusieurs (cinq dans le cas considéré) transducteurs émetteurs lA à lE tous alimentés par un émetteur commun 4 de telle façon qu'un seul transducteur vibre à la fois et que, pendant les intervalles séparant les émissions successives, chaque impulsion réfléchie puisse être captée par le récepteur-avant l'émission de la suivante.
Ces transducteurs sont tous différemment inclinés de façon à arroser, chacun une bande de fond de mer parallèle au chemin parcou- ru par le bateau.mais différente, toutes les bandes étant en substance accolées les unes aux autres: Les réflexions d'énergie provenant de chaque bande sont captées successivement par le - transducteur 5. détectées et enregistrées comme dans le cas de la
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forme d'exécution représentée à la fig. 1.
Les figs. 4 et 5 sont des vues schématiques respective- ment en plan et en bout d'une autre forme d'exécution à un seul transducteur émetteur 1 arrosant une bande de fond de mer transver- sale au mouvement du bateau, et à plusieurs (cinq dans le cas consi- déré) transducteurs récepteurs différemment inclinés 5A à 5E et dis- posés de façon aue le champ d'action de chacun d'eux coupe la bande de fond de mer arrosée en un endroit différent le'long de celle-ci. Chaque transducteur de réception alimente son propre circuit récepteur 6A à 6E dont les signaux de sortie sont envoyés à des enregistreurs correspondants 7A à 7E.
Si on combine toutes les indications obtenues par les enregistreurs après que le bateau a parcouru une certaine distance et que plusieurs impulsions ont été transmises, il est possible de dresser tune carte du relief d'une surface étendue de fond de mer. Si on le, désire, les enre- gistrements peuvent être découpés ou reproduits et groupés à distances convenables' les uns des autres de façon à donner une carte à trois dimensions de la partie sondée du fond de mer.
Si le bateau est immobile, on peut'évidemment explorer une grande surface de fond en détail, en utilisant le système d'émission de la fig. 2 avec le système de réception de. la fige 4, une impulsion étant émise successivement par chacun des transduc- teurs d'émission.
Il est évidemment avantageux d'utiliser une stabilisation .gyroscopique ou autre pour les transducteurs dans la réalisation de la présente invention, et cela s,era même, dans certains cas, nécessaire (surtout pour les transducteurs linéaires disposés transversalement), afin de réduire ou d'éliminer les effets indé- sirables du roulis et du tangage.
11 a été supposé, dans les formes d'exécution décrites ci-avant,.que les transducteurs ont des surfaces vibrantes planes.
On peut c'ependa,nt, afin d'augmenter la profondeur' de sondage sans
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diwninuer le pouvoir de discrimination, l1tllLcr' des surfac' vibrantes courbes de manière à focaliser par -Lièrent les faisceaux
REVENDICATIONS
1.- Echo-sonde comprenant au moin un transducteur émetteur et au moins un transducteur récepteur servant à produire ou à capter (suivant le cas),un faisceau d'ondes de pression étroit dans un plan et large dans le plan perpendiculaire au premier, les transducteurs étant disposés de façon à former un angle im- portant entre eux, afin que, malgré aucune longue bande étroite du fond de mer soit arrosée par le transducteur émetteur, le transducteur récepteur ne reçoive que les échos d'une petite partie de cette bande.