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L'invention se rapporte à un transducteur d'ondes acous-
tiques muni d'un système automatique de compensation des variations
de la pression statique du milieu dans lequel il fonctionne.
Ce transducteur peut être constitué par un hydrophone
susceptible de fonctionner dans une large gamme de profondeurs.
un procéde connu permettant de compenser pour une certai-
ne gamme de pro~ondeurs les variations de la pression hydrostatique
~ s'exercant sur la face avant d'un element sensible, consiste à
- soumettre egalement sa face arrière à ces variations par l'inter-
mediaire d'une membrane élastique et d'un filtre acoustique méca-
nique qui ne laisse passer que les fréquences très basses hors de
la gamme de fréquences qu'il s'agit de capter. Un tel filtre est
constitué par exemple par un tuyau fin.
Les dispositifs appliquant ce procede assurent une bonne
compensation des variations de la pression hydrostatique, mais seu-
lement pour une couche d'eau d'epaisseur relativement faible limi-
~ tée par les possibilités de deformation de la membrane.
-~; Le dispositif selon l'invention presente l'avantage, par
rapport aux dispositifs existants, de pouvoir fonctionner de façon
satisfaisante dans des limites bien supérieures.
Specifiquement, la presente invention concerne un dispo-
sitif transducteur d'ondes acoustiques comportant un element sensi-
ble disposé dans un corps rigide pourvu d'au moins une paroi trans-
parente aux ondes acoustiques, l'élément sensible ayant une première
face soumise à la pression régnant dans le milieu extérieur au
dispositif à travers ladite paroi transparente et une secon~ face en
regard d'une cavite interieure au corps, des moyens de régulation
automatiques pour établir une communication entre la cavité interne
et le milieu extérieur ou une source de fluide dont la pression est
en permanence supérieure a celle du milieu extérieur selon que la
pression à l'interieur de la cavité est plus grande ou plus petite
que la pression exercée par le milieu exterieur, lesdits moyens de
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régulation comportant un el~ment mobile dans la cavité interne et
délimitant avec la surface intérieure de celle-ci plusieurs compar-
timents communiquant respectivement, quand la différence entre la
pression du milieu extérieur et la pression à l'interieur de la
cavité est inférieure à une valeur-seuil, avec le milieu extérieur,
avec la source de fluide, avec la partie de la cavité en regard de
la seconde face de l'element sensible et avec le milieu exterieur
à travers une soupape pouvant s'ouvrir seulement vers l'exterieur
de la cavité, ces compartiments étant sépar~s les uns des autres.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la
lecture de la description de modes de realisation, non limitatifs,
.. ~. de l'invention et en se reférant aux dessins annexes sur lesquels:
- - la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble en
coupe du dispositif transducteur;
- la figure 2 représente schematiquement, en coupe, les moyens de
régulation en équilibre lorsque la différence de pression s'exercant
sur l'élément déplacable est sensiblement nulle;
- la figure 3 représente schematiquement, en coupe, les moyens de
régulation lorsque la pression exercee sur l'element déplacable par
le milieu extérieur est supérieure à la pression régnant dans la
partie de la cavité en communication avec la seconde face de l'élé-
ment sensible;
- la figure 4 représente schématiquement en coupe les moyens de
régulation lorsque la pression exercée sur l'élément déplaçable par
: le milieu extérieur est inférieure à la pression régnant dans la
partie de la cavité en communication avec la seconde face de l'élé-
ment sensible;
- la figure 5 représente schématiquement une vue partielle des mo-
yens de régulation dans le cas où la source de fluide sous pression
est extérieure au corps du dispositif transducteur.
Le dispositif transducteur comporte (figure 1) un corps
rigide all~ge 1 pourvu d'une cavité centrale sensiblement cylindri-
. 11 .
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que. Cette cavite comporte une premiere chambre 3 ouverte sur une
des parois terminales 2 du corps et prolongée intérieurement par une
seconde cllambre 4 de diamètre inferieure à celui de la première.
La seconde chambre communique avec un canal
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fin 5 d~bouchant sur l ' autre paroi terminale 6 du corps l . Une
cavité annulaire 7 est ménagée dans la paroi terminale 6 et dé-
li~.ite une portée cylindrique 8 dont l'extrémite comporte un e-
paulement supportant un ensemble sensible.Ce dernier comporte
une première électrode 10 constituee par exemple par une plaque
circulaire mince et flexible 11, munie d'un rebord annulaire 12
- dont le diametre intérieur est voisin de celui de l'epaulement
de la portee 8. Un joint 13 assure l'etancheite lorsque la pre-
miere electrode est enfoncee sur l'epaulement de la portee 8.L'es-
- pace entre la plaque 11 et la portee 8 communique avec le canal
5. Un ~l~ment sensible 14 constitue par exemple par un disque
realise en un matériau pi~ézo-électrique est fixé sur la plaque
par exemple par collage. La face opposee de l'elément sensibIe
est solidaire d'une seconde électrode 15 constituée par exemple
par un dépôt métallique. Deux bornes conductrices 16 et 17 sont
engagees dans des logements radiaux ménagés dans le corps 1 au
voisinage de la paroi terminale 6 et traversant la cavité annu-
laire 7. Des joints 18,19 disposés dans les logements autour des
bornes 16, 17 assurent l'étanchéité entre la cavité annulaire 7
et l'extérieur du corps 1.
- Les deux électrodes 10,15 de l'élément sensible sont con-
- nectés par des conducteurs électriques 20 et 21 respectivement
~xbornes 16 et 17 ~ l'intérieur de la cavité annulaire. Des con-
` necteurs étanches et des câbles non représentés, assurent la con-
nexion électrique entre les bornes 16,17 et un appareil d'utili-
sation. La hauteur de la paroi latérale de la cavité annulaire 7
est supérieure A celle de la portée cylindrique 8.
Une membrane souple 22, réalisée par exemple en caoutchouc,
ferme la cavite annulaire 7. Elle est maintenue en place de fa-
çon étanche par une bague de fixation 23 annulaire disposée sur
la paroi extérieure du corps 1. La chambre, constituée par la ca-
vité annulaire, fermée par la première électrode 10 et la membra-
ne 22, est remplie d'huile incompressible permettant de trans-
mettre ~ l'élément sensible les variations de pression du milieu
extérieur. A l'intérieur de la seconde chambre 4 est disposé un
élément cylindrique ou tiroir 24 de diamètre légèrement inférieur
à celui de la chambre.
Un bouchon fileté 25 sépare de façon étanche la première
chambre 3 de la seconde. Deux ressorts antagonistes 26,27 s'appu-
yant respectivement d'une part, sur la paroi du bouchon fileté
25 et la paroi de la cavité traversée par le canal 5 et, d'autre
part, sur les extrémltés du tiroir 24, maintiennent celui-ci dans
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un certain ~tat d'équilibre. Quatre joints d'étancheite 28, 29,
30 et 31 solidaires du tiroir 24 et disposes entre celui-ci et
la paroi interieure de la seconde chambre, separent celle-ci en
cinq compartiments. L'un d'entre eux, delimite par le joint 28
et contenant le ressort ~6, est ouvert en permanence, par un ca-
nal 40, sur le milieu exterieur au corps. A l'autre extrémite de
la cavite, le joint 31 delimite un second compartiment contenant
le ressort 27 dans lequel debouche le canal 5. Lorsque la diffe-
rence de pression ~P entre la pression exercee par le milieu ex-
terieur et celle regnant dans le second compartiment est sensi-
blement nulle ou n'excède pas une valeur determinee, un troisiè-
me compartiment delimit~ par les joints 28 et 29 est en communi-
~ation par un canal 32 a~ec la première chambre 3 isolee du mi-
lieu extérieur par un bouchon fileté 33. Celui-ci est traversé
par un tube d'injection 34 permettant d'introduire dans la pre-
mlère chambre un fluide sous une pression superieure à la pres-
sion maximale qui peut régner dans le milieu extérieur dans les
limites de profondeur d'utilisation prévues.
De même, un quatrième compartiment délimité par les joints
29 et 30 communique par un canal 35 avec le second comparti-
ment et les deux joints 30 et 31 delimitent un cinquième compar-
timent pouvant communiquer avec le milieu exterieur au corps par
un canal 36.
Une soupape anti-retour 37 est disposee dans le canal 36.
Elle ne peut s'ouvrir que lorsque la difference entre les pres-
sions interieure et exterieure est positive.
Il a ete constate experimentalement que la sensibilite de
l'ensemble sensible utilise dans le dispositif selon l'invention
demeurait très bonne lorsque la difference de pression entre les
deux faces de l'electrode porteuse 10 varie dans un intervalle de
dix bars autour de la pressio~ d'équilibre.
La grande tolérance de l'ensemble sensible aux différences
de pression permet de regler le dispositif pour que seules des
variations de pression excedant une certaine valeur seuil entrai-
nent des ajustements de pression.
On évite ainsi les incessants ajustements et les hattements
qui en résultent lorsque la pression du milieu exterieur subit
des variations ou des fluctuations.
La valeur-seuil des variations de pression est déterminée
experimentalement en faisant varier les frottements des joints
solidaires du tiroir 24 contre la paroi intérieure de la premiè-
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re chambre~ Le tiroir ne peut se déplacer que lorsque la force
correspondante à la différence de pression ~ P est supérieure
aux forces de frottement. Le réglage est effectué pour que
seule une différence a P de plusieurs bars déplace le tiroir.
Lorsque la différence de pression ~ P est inférieure
à la valeur-seuil, le tiroir se trouve dans une position
d'équilibre illustrée à la figure 2. Si la pression régnant
dans le milieu extérieur s'accroit et la différence de pression
~ Pl- excède la valeur-seuil (figure 3) le tiroir se déplace
en direction de la paroi terminale de la cavité communiquant
- avec le canal 5 en comprimant le ressort 27.
La position du joint d'étanchéité 29 et la longueur
du canal 35 sont choisies de telle sorte que le second et le '
troisième compartiment alors communiquent. La face arrière
de l'électrode porteuse de l'élément sensible se trouve en
communication avec la première chambre contenant du fluide sous
pression. La pression s'exerce sur la face arrière et repousse
- le tiroir jusqu'à la position d'équilibre correspondant à une
valeur de ~ P inférieure à la valeur-seuil.
Si au contraire, la pression régnant dans le milieu
extérieur décroit jusqu'à ce que la différence de pression
P2 dépasse en sens inverse la valeur-seuil, le tiroir se
déplace vers le bouchon filetë 25 en comprimant le ressort 26.
Le canal d'évacuation 36 est disposé de telle sorte
qu'il soit alors en communication avec le second compartiment
où débouche le canal 5. La pression dans ce second compartiment
exeédant celle du milieu extérieur, la soupape anti-retour 36
s'ouvre et du fluide s'échappe à l'extérieur jusqu'à ce que le
; mouvement du tiroir ramène le quatrième compartiment délimité
par les joints 29 et 30 en face du canal 36.
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LorsqUe le dispositif est enfoncé progressivement dans l'eau, il
passe par plusieurs paliers de compression pour lesquels la différence de
pression excEde la valeur-seuil et est ramenée rapidement à une valeur
compatible avec un bor fonctionnement de l'élément-sensible. Il en est de
m8me lorsque le dispositif est ramené progressivement à la surface.
Dans le mode de réalisation qui a été décrit, le canal 32 commu_
nique avec la première chambre 3 de la cavité remplie d'un fluide sous
pression,O n ne sortirait pas du cadre de l'invention en modifiant le
dispositif comme illustré à la figure S.
Dens cet autre mode de réalisation. la cavité intérieure ne com-
porte plu8 qu'une seule chambre 4 fermée par un bouchon fileté 25 muni de
moyens d'étanchéité.
Le canal 32 est relié par un connecteur étanche 3b représenté
schématiquement, à une canalisation 39 communiquant avec un réservoir de fl4i-
de sous-pression non représenté. Ce réservoir est installé en surface
lnrsq~e le disp~sit~f est utllis~ comme hydrophone.
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