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L'invention a pour objet un dispositif pour
déterminer la position reIative d'au moins deux éléments allongés
remorqués derriere un navire.
Elle concerne en particulier un dispositif com-
portant un systeme de télémétrie acoustique pour déterminer en
une pluralité de points différents les écarts entre des flutes
sismiques remorquées par un navire de surface.
La présente invention concerne donc un disposi-
tif pour déterminer la position relative d'au moins un premier
10' élément de grande longueur par rapport à un second élément de'
grande longueur remorqués -tous les deux derriere un navire com-
portant une pluralité de dispositifs émetteurs d'impulsions
acoustiques répartis le long du second élément, une pluralité ,
de dispositifs récepteurs des impulsions acoustiques transmises
répartis le long du premier élément et un systeme de télémétrie
pour mesurer la distance relative entre les dispositifs émetteurs
et les dispositifs récepteurs par détermination des intervalles
de temps de propagation d'impulsions acoustiques~entre les
dispositifs émetteurs,et les dispositifs récepteurs. Chaque
dispositif émetteur comporte des moyens pour transmettre sélec- '
' tivement des signaux a une fréquence respective déterminée et
chaque'dispositif récepteur comporte des moyens pour capter
sélectivement des signauX acoustiques provenant d'un seul dis- '
- .
posltif émetteur.
Les di~férents organes associés a un élément ~'
peuvent être interconnectés en parallele. Si de plus'les organes ''
.
émetteurs et récepteurs comportent-des éléments a fonctionnement ',~
réversible, la pluralité d'organes répartie dans chaque élément
de grande'longueur pourra indifféremment être utilisée pour
, ~ . .
", ' '
, - . , . , . ,. ~ , . . .. .
()64~7
llémission ou la réception. Leur fonction dépendra de leur
connexion à un système electronique de commande ou d'exploitation.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront
à la lecture d'un mode de réalisation non limitatif du dispositif
et en se réf~rant aux dessins_annexés sur lesquels.~ ~ =
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- la figure 1 représente un ensemble de trois ~léments allongés tractés
derrière un bateau,
- la figure 2 représente schématiquement un ensemble de transducteurs
connectés en parallèle,
- la figure 3 une vue en perspective d'un élément transducteur à l'int~-
rieur d'une ga~ne,
- la figure 4 représente schématiquement une vue en coupe suivant A-A
d'un transducteur disposé ~ l'intérieur de l'élément allongé,
- la fig~lre 5 représente schématiquement un dispositif d'émission,
- la figure 6 est une représentation synoptique du disposi~if de réception,
- la figure 7 représente schématiquement un détecteur d'écho,
- la ~igure 8 représente schématiquement un système de visualisation et
de traitement des données télemétriques,
- la figure 9 représente un chromogramme des signaux produits par un
modulateur et le synchronisateur,
- la figure 10 est une représentation synoptique du modulateur,
- la figure 11 représen~e schématiquement le synchronisateur.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, les éléments allongés sont
` constitu~s par des ÇlOtes sismiques de grande longueur Rl, R2 et R3 tractées
dcrrière un navire et déportées latéralement les unes par rapport aux autres.
Le systèmc de t~lémétrie acoustique comporte un ensemble de transducteurs
de pression Tl, T2,... T6, associé ~ chacune des flutes sismiques. Les tranducteurs -
de chaque ensemble sont disposés ~ intervalles réguliers à l'intérieur de chaqueflûtc sismique et connectés en para;lèle ~ un système électronique 2 installé
sur le navire (figure 2).
Chaque transducteur comporte (figures 3 et 4) un élément sensible 3 -
de forme tubulaire par exemple et pourvu de deux électrodas 43, 44 en contact
respectivement avec sa paroi interne et sa paroi externe. Chacune des extrémitésde l'él~ment sensible est emboitée dans un support annulalre 4 réalisé en un
matériau élastique qui peut être rendu solidaire de la ga~ne extérieure 5 de
la flûte sismique.
- A l'intérieur de chaque élément sensible 3 et dans des canaux traversant
axialement les suppor~s 4,passe un clb-e électrique 6 aux conducteurs duquel
. :.
.
., : , . . . .. . . .
.. . . ~
. -: . ... : ..
4~
les électrodes 43, 44 de chaque élément sensible sont respectivement connectés
par des conducteurs de liaison 7 et 8 ainsi que des cables de traction 9 auxquels
sont fix~s les supports annulaires 4.
Les six cylindres 3 en céramique piézo-électrique d'u~ ensemble de
transducteurs vibrent selon un mode de vibration longitudinal respectivement
à six fréquences différentes. A titre d'exemple, les six fréquences fl~ f2... f6peuvent être choisies égales respectivement à 22 kHZ,30 kHz, 40 kllz, 52,5 k~1z,~0 kHz et 93 kHz. Ces fr.équences sont choisies parmi celles des standards IRIG
(~nter Range Ins;rumentation Group).
: '
o La fréquence de vibration principale de chaque élément sensible étantinversement proportionnelle à sa longueur, les longueurs respectives des cylindres
sensibles 3 sont déterminées en fonction des fréquences fl~ f2... f6 choisies.
L'intérêt principal de l'utilisation du mode de vibration longitudinal
réside dans le fait que l'angle d'érnission d'un cylindre fonctionnant selon ce mode
est indépendant de la fréquence.
En effet, l'angle d'émission 2 ~ évalué en degrés est donné par la
~ relation : 2 ~ ~ 50 ~/~ (1)
: e ~tant la longue~r du cylindre et ~ étant la longueur d'onde liée à la fréquence
f par la relation : ~ = Cf ~2)
Dans cette relation c désigne la vitesse de propagat.on et f la fr~qu~nce
de rés~nance.
Comme la fréquence fr est inversement proportionnelle à la longueur
(f ~ 2 1 ) , il s'ensuit que l'angle d'émission 2 Q est sensiblement égal
~ loo
. .
Le fonctionnement des éléments sensibles piézo-~lectriques étant réver-
sible, l'ensemble de transducteurs associé à une flûte peut être utilisé pour
emettre des signaux acoustiques ou pour les recevoir. La fonction de chaque
ensemble est déterminée par sa connexion soit à un dispositif d'émission, soit
un dispositif de réception.
,
! 30 La ~lûte sismique centrale Rl (figure 1) est par exemple connectée à
un ensemble d'émission et celles (R2, R3) se trouvant de part et d'autre sont
connectées par exemple à des ensembles de réception 2 Ifig. 2).
.
' ' ~ . ' ' ~ :
6~37
Du fait de llutilisation du multiplexage pour l'emission et la réception,
les transducteurs de chaque ensemble, quel que soit leur nombre, peuvent être
connectés cn parallèle sur deuxconducteurs seulement
L'ensemble d'émission (figure 5) comporte un modulateur M6V (ll) command~
par un synchronisateur 12. Le modulateur comporte autant de voies que de trans-
ducteurs émetteurs, en l'ocurrence six . Sur commande du synchronisateur 12,
le modulateur 11 engendre avec une période de récurrence déterminée une impulsion
constituée par une séquence continue de signaux de fréquences fl~ ~2... f6. Les
signaux engendr~s sont amplifiés dans un amplificateur apériodique ~PE (13)
puis transmis aux transducteurs émetteurs disposés dans la flûte sismique centrale
Rl et émis sous forme d'une séquence d'impulsions acoust~ques.
Les signaux acoustiques reçus successivement par les transducteurs de cha-
cune des flûtes sismiques R2 et R3 sont transmis au récepteur 2 (figure 2) qui
comporte sur chacune des deux voies de réception Ull amplificateur apériodique
à gain réglable 14 (figure 6) dont la sortie est connectée aux entrées d'un
démultiplexeur à six voies 15 constitué par des filtres passe~bande aiguillant
les signaux amplifiés respectivement sur six voies de sortie correspondant aux
æix fréquences flJ f2... f6 et un ensemble 16 de six détecteurs d'écho recevant
respectivement du modulateur ~6V (11) des signaux Al, A2... A6.
: '
Un ensemble de mesure 17 comportant dou~e t~lémètres numériques d'un type
connu rcçoit les signaux produits par les détecteurs d'écho de chacune des voiesde réc~ption et mesure Ies durées de propagation des s~gnaux de fréquences
fl~ f2... f6 reçus par les transducteurs des deux flûtes sismiques. Les valeurs
mesur~es pour les durées de propagation sont utilis~es dans un ensemble de
calcul et de visualisation 24 pour déterminer les distances entre les transd~cteurs
~metteurs et récepteurs et représenter la position relative des trois flûtes
sismiques les unes par rapport aux autres. `-
Comme il sera précisé ult~rieurement, le synchronisateur 12 produit
des signaux délimitant les instants SVl, SV2... SV12 (désignés en abrégé par
SVl_l2) où les t~lémètres ont ordre de transmettre à l'ensemble 24 l~s durées depropagation qu'ils ont mesurées et les intervalles de temps CMl, CY2... CM6
(en abrégé CMI ~) de mesure sur les signaux reçus, et un signal TBEM commandant
le début de l'émission par le modulateur 11. ~ chaque changement de la fréquence~'~mission le modulateur transmet au synchronisateur des signaux successifs TB
TB ,. TB6 (~n abr~gé TBl_6).
.
Chaque détecteur d'écho de l'ensemble 16 comporte (figure 7) un premier
démodulateur 18 recevant sur une premi~re entr~e un des signaux reçus, dont la
fréquence fi est sélectionn~ par le mul~ plexeur 15 parmi les fréquences
fl' f2 f6, et un signal de référence Ai= Ao cos 2 ~fit produit par le
5 modulateur 11, Ai représentant un des signaux Al, A2 A6- le signal recu
étant de la forme E eos (2~rfit ~ ~i)et~i étant le déphasage d~ à la propagationdes signaux acoustiques émis à la fréquence fi, le démodulateur 18 multiplie le
signal reçu par le signal de référence et un filtre passe-bas l9 extrait du
signal produit par ce démodulateur un signal d'amplitude o cos ~i. Un second
démodulateur 21 effectue de meme le produit du signal reçu déphasé de 90 dans
un d~phaseur 20 par le signal de référence et un second filtre passe-bas 22
æélectionne un signal d'amplitude EAo sin
Les slgnaux produits par les deux filtres passe-bas sont additionnés
dans un so~ateur 23, produisant un signal d'amplitude de Ao (sin~ i+ cos '~i~
Vn détecteur d'écho 16 nc produit de signal à sa sortie que lorsqu'un signal
d'~cho est capté par une des cha~nes de réception.
L'ensemble de calcul et de visualisation 24 (figure 8) comporte un calcu-
lateur 25 et un système de visualisation 26 comprenant par exemple un oscillos-
cope connecté à un dispositif de commande à clavier 27Celui-ci comporte des touches S
pour sélectionner un couple de transducteurs émetteurs-récepteurs parmi les
douze couples de transducteurs des deux fl~tes sismiques R2, R3 et commander
l'affichage ~es données fournies par ce couple, et une touche OP pour transmettre
une co~mande manuelle de l'opérateur. Le syst~me de visualisation 26 et le cal-
culateur-25 sont connect~s au synch.onisateur 12 à travers une porte OU 29.
.
~n cable omnibus 28 connecte l'ensemble des télémètres 17 au calculateur
25 et au dispositif de visualisation 26. Sur les données calculées par les ~i
-télémètres, le calculateur peut effectuer diverses opérations telles que par
exemple du flltrage récursif de premier ordre, sulvant les besoins de l'opéra-
teur.
~ '.
Un signal de commande manuelle OP de l'opérateur provenant du système de
visualisatlon ou une impulsion automatique produite par une horloge interne au
calculateur 25 sont acheminées vers le synchronisateur 12 à travers cette porte
0~ et constitue un ordre déslgné par TBEX (figure 9). Le modulateur ~ six
~ .
.
,
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voies M6V (11) et lc synchronisateur 12,sont synchronis~s par une horloge ex~erne
, ~1 (30) de fréquence f . Au début de chaque cycle d'émission-réception , le synchro-
nisateur 12 transmet au calculateur 25 et au dispositif de visualisation 26 un
signal IT.
Le modulateur 11 comporte (figure lo) un ensemble de compteurs diviseurs
31 qui divisent la fréquence du signal de référence produit par l'horloge 30
par des nombres prédéterminés 2Nl, 2N2, ... 2N6 et produisent simultanément
les six signaux Al, A2, ... A6 de fréquences respectives fl~ f2, 6
utilisés dans les ensembles 16 de détecteurs d'écho (figure
6). Les compteurs diviseurs sont connectés à un multiplexeur numérique M~N (32)
qui, sur des commandes successives provenant d'un compteur d'adresse CAD (38) déli-
vre en séquence les six signaux de fréquences fl, f2... f6 sur six voies de sortie , ,
différentes.La progression du compteur d'adresse est commandée par un comparateur
36 connecté d'une part à un registre interne d'une mémoire 37, Des valeurs de
référence lues à des adresses successives de la memoire sont transférées dansle registre sur commande du compteur d'adresse 38. Le comparateur 36 est connecté
d'autre part à la sortie d'un compteur 35 dont l'entrée est connectée à une ::sortie de multiplexeur 32 délivrant en séquence les signaux de fréquence fl~ f2..
' f6- - ~
.` ~ ~ . .
~ 20 Le compteur d'adresse 38 co~.ande également un décodeur 39 et un multiple-
; xeur analogique MXA t34) lequel est connecté aux sorties du multiplexeur numé- -
rique MXN par l'intermediaire d'un ensemble de filtres 33. Ces filtres ont pour
ob~et de transEormer les signauY. carr~s successifs produits par le multiplexeurnumérique en signaux sinuso~daux.
Le fonctionnement du modulateur est le suivant
sur commande d'un signal TBEM (figure 9) produit par le synchronisateur
12, le compteur d'adresse est incrémenté et commanda d'une part le transfert ;,
d'une première valeur prédéterminée dans le registre associé à la mémoire 37 et
d'autre part la commutation du multiplexeur numérique 32 et du multiplexeur:, :
30 analogique sur le signal de fréquence fl. Il en résulte un transfert de signaux de :
fr~quence fl dans le compteur 35 qui est incrémenté ,jusqu'à ce qu'il indique une - ~
valeur identique à celle inscrite dans le registre associ~ à la mémoire 37. Le ,
signal de fréquence fl rendu sinuso~dal par un filtre de l'ensemble 33 est
transmis à l'amplificateur 13 (APE) ~figure 5) à travers les deux multiplexeurs
3S 32 e~ 3
6 ~
-: :.-
: :.
.. . . . - , . . . . . ... . . . . .. . .
..
Lorsque le comparateur 36 détecte l'égalité entre le compteur 35 et le
registre associé à la mémoire 37, il émet une impulsion qui incrémente le compteur
d'adresse 3~ d'une unit~ et commute les deux multiplexeurs 32 et 34 sur le signal
de fréquence f2. Le cycle précédent se reproduit jus~u'à l'issue du sixième
cycle où le fonctionnement du modulateur s'arr~te jusqu'à l'arrivée d'une autre
impulsion TBEM engendrée par le synchronisateur 12. Les impulsions émises par
le compteur d'adresse 38, à l'issue des cycles précédents, provoquent l'émissionpar le décodeur 39 d'impulsions TBl, TB2... TB6 (figure 9) qui sont transmises au
synchronisateur 12 et définissent les instants de fin d'émission successifs des
signaux de fréquence fl~ f2... f~ (figu~e 9).
Le synchronisateur 12 comporte (figure 11) un compteur diviseur 40 connecté
a l'horloge ~0 et produisant des impulsions dont la ~réquence est sous-multiple
de celle de l'horloge. Le compteur diviseur 40 alimente un décodeur 41 produisant,
avec une période de récurrence égale à l'intervalle entre deux étapes d'émissionsuccessives, une séquence dlimpulsions. La sortie référencée 0 du compteur divi-seur engendre l'impulsion IT qui commande une première entrée de cl~acune des six
basculeurs bistables d'un ensem~le 42. La seconde entrée des basculeurs est
commandée respectivement par les sign~ux TBl, TB2...T~6 engendrés par le décodeur
39.
Les sorties référer.c~es 1 à i2 engendrent respectivement les signaux
SVl, SV2... SV12 transmis ~ l'ensemble de télém~tres 17. La sortie référen~ée
lS engendre le signal récurrent TBEM qui définit l'instant de début de chaque
étape d'émis~ion.
:
Les ~ignaux SVl, SV2... SV12 définissent les instants respectifs où les
télématres 17 ont ordre de transmettre ~ l'ensem~le ~4 les durées de propagationqu'ils ont mesurées.
Les basculeurs de l'ensemble 42 sont déclenchés d'une part par les impul-
sions respectives TBl, TB2..... TB6 et d'autre part par l'impulsion IT. Les signaux
en forme de créneaux CMl, CM2.. ...CM6 d~limités par les sorties des basculeurs -
30 (iigure 9) sont transmis à l'ensemble de télémètres 17 (figure 6) et délimitent
les intervalles de temps pendant lesquels ceux-ci sont autorisés à effectuer desmesures sur les signaux resos.
.
~ 7
.
.
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