Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

EP0506529B1 - Antenne acoustique basse fréquence directive - Google Patents

Antenne acoustique basse fréquence directive Download PDF

Info

Publication number
EP0506529B1
EP0506529B1 EP19920400754 EP92400754A EP0506529B1 EP 0506529 B1 EP0506529 B1 EP 0506529B1 EP 19920400754 EP19920400754 EP 19920400754 EP 92400754 A EP92400754 A EP 92400754A EP 0506529 B1 EP0506529 B1 EP 0506529B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
front face
antenna according
acoustic
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19920400754
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0506529A1 (fr
Inventor
Eric Sernit
Thierry Mazoyer
Jean-Marie Audoli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0506529A1 publication Critical patent/EP0506529A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0506529B1 publication Critical patent/EP0506529B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006—Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys

Definitions

  • the present invention relates to acoustic antennas which operate in the low frequency range, that is to say essentially below 5 kHz, and for which it is sought to improve the reception and / or emission diagram.
  • the dimensions of the antenna are then small compared to the wavelength and typically they are of the same size as the latter.
  • the acoustic radiation of such an antenna then essentially depends on the diffraction and becomes very sensitive to the arrangement of objects, in particular the support of the antenna, which are located near the latter, even when they are placed behind the emission face.
  • the antenna is composed, in a known manner, of elementary sources of very small dimensions compared to the wavelength, for example 1/4 of this wavelength, which induces acoustic couplings between the acoustic projectors and strongly influences the total directivity pattern of the antenna.
  • the directivity template of a sonar antenna must often be of complex shape. For example, we often need to emit a very open front lobe, for example 120 °, while obtaining a very weak rear parasitic lobe.
  • the radiation pattern of a small acoustic base in front of the wavelength is in principle omnidirectional.
  • this diagram depends essentially on the environment and the parts located near the base, which are likely to disturb the propagation of sound waves.
  • Knowledge of the boundary conditions imposed by these parts, in particular by the load-bearing structures of acoustic projectors, is therefore very important for controlling the directivity in the far field.
  • the invention proposes a low-frequency directive acoustic antenna comprising a set of acoustic transducers assembled along a front face to emit in a direction perpendicular to this front face, characterized in that the antenna further comprises two soft baffles located at the ends and behind the front face and substantially perpendicular thereto.
  • the acoustic antenna which is shown in the appended figure comprises a front face 101 on which are grouped together a set of acoustic transducers (or projectors) 102, 6 in the example shown.
  • These acoustic transducers are designed to emit low frequencies and their dimensions are calculated for a determined frequency, while being usable in a certain frequency band surrounding it. They are for example of the known type "Tonpilz".
  • the diameter of these transducers is small compared to the wavelength used and a sufficient number is used to obtain the desired acoustic power.
  • the width of the front face of the antenna is approximately of the order of 1 wavelength at the frequency used.
  • the height is relatively arbitrary since the specifications of the directivity diagram to be obtained are essentially defined in the horizontal plane. By taking as in the figure a height appreciably smaller than the width, one obtains an omnidirectional diagram in the direction of the height.
  • the structure of the antenna is arranged so that the ends of the front face fold back at an angle of 90 ° towards the rear to present two lateral faces 103 and 104.
  • These lateral faces can be constituted by the supporting structure of the acoustic projectors 102.
  • these side faces are provided with baffles known as "soft baffles" in order to control the directivity of the antenna in the horizontal plane.
  • These soft baffles cover the lateral faces over the entire height of the antenna and over a depth which is substantially equal to 1 / 5th of the wavelength.
  • the baffles are slightly offset backwards with respect to the front face of the antenna, but this arrangement, used in the example shown for mechanical construction reasons, has no critical influence on the directivity of the 'antenna.
  • two antennas are made to transmit on the right and on the left, so that the assembly is parallelepipedic and the addition of soft baffles therefore does not oblige to increase the size of the antenna.
  • baffle Any type of known baffle can be used, for example those formed by panels of naturally compliant material as described in patent application FR-A-83 00753 of the applicant, or panels comprising an air gap in equipression such as described in patent application FR-A-89 17432 in the name of the applicant.
  • a preferred solution consists in using compliant tubes of substantially flattened section, made of composite material and which resonate at frequencies of the order of the antenna transmission frequency. These tubes are fixed vertically to cover the side faces.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte aux antennes acoustiques qui fonctionnent dans le domaine des basses fréquences, c'est-à-dire essentiellement en-dessous de 5 kHz, et dont on cherche à améliorer le diagramme de réception et/ou d'émission.
  • Dans le domaine de la détection sous-marine on cherche à détecter des objets qui sont situés de plus en plus loin et dont le coefficient de réflexion est de plus en plus faible. Ceci nécessite, pour des raisons bien connues, d'utiliser des fréquences de plus en plus basses et des puissances d'émission des sonars de plus en plus importantes.
  • Lorsque l'on peut se permettre d'utiliser des antennes acoustiques dont les dimensions sont grandes devant la longueur d'onde, on sait résoudre sans trop de difficulté le problème de la directivité de ces antennes.
  • On ne peut pas toujours utiliser des antennes de ces dimensions, surtout pour des questions hydrodynamiques, par exemple lorsqu'elles sont placées dans des poissons dont les dimensions sont nécessairement restreintes. Les dimensions de l'antenne sont alors faibles devant la longueur d'onde et typiquement elles sont de même grandeur que celle-ci. Le rayonnement acoustique d'une telle antenne dépend alors essentlellement de la diffraction et devient très sensible à la disposition des objets, notamment le support de l'antenne, qui se trouvent à proximité de celle-ci, même lorsqu'ils sont placés derrière la face d'émission. En outre l'antenne est composée, de manière connue, de sources élémentaires de dimensions très faibles devant la longueur d'onde, par exemple 1/4 de cette longueur d'onde, ce qui indult des couplages acoustiques importants entre les projecteurs acoustiques et influence fortement le diagramme de directivité totale de l'antenne.
  • On sait par ailleurs que pour pouvoir détecter dans des conditions satisfaisantes les objets recherchés le gabarit de directivité d'une antenne sonar doit souvent être de forme complexe. Par exemple on a souvent besoin d'émettre un lobe avant très ouvert, par exemple 120°, tout en obtenant un lobe parasite arrière très faible.
  • Or le diagramme de rayonnement d'une base acoustique petite devant la longueur d'onde est en principe omnidirectionnel. En fait ce diagramme dépend essentiellement de l'environnement et des pièces situées à proximité de la base, qui sont susceptibles de perturber la propagation des ondes sonores. La connaissance des conditions aux limites imposées par ces pièces, notamment par les structures porteuses des projecteurs acoustiques, est donc très importante pour maîtriser la directivité en champ lointain.
  • L'approche théorique bien connue montre que pour obtenir un champ acoustique ayant la directivité décrite ci-dessus on devrait utiliser un baffle plan de dimensions infinies dans lequel sont implantés les projecteurs acoustiques. Comme cela n'est manifestement pas possible, on réduit les dimensions de ce baffle et on tente de manière empirique de placer divers écrans permettant d'obtenir le diagramme de directivité souhaité. Ceci nécessite donc des essais longs et coûteux et le résultat obtenu est médiocre et dépend fortement de la longueur d'onde utilisée.
  • Pour pallier ces inconvénients et obtenir de manière systématique une antenne acoustique ayant la directivité souhaitée, l'invention propose une antenne acoustique basse fréquence directive comprenant un ensemble de transducteurs acoustiques assemblés selon une face avant pour émettre dans une direction perpendiculaire à cette face avant, caractérisée en ce que l'antenne comprend en outre deux baffles mous situés aux extrémités et en arrière de la face avant et sensiblement perpendiculairement à celle-ci.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en regard de la figure annexée qui représente une vue schématique en perspective d'une antenne acoustique selon l'invention.
  • L'antenne acoustique qui est représentée sur la figure annexée comprend une face avant 101 sur laquelle sont regroupés un ensemble de transducteurs ( ou projecteurs ) acoustiques 102, 6 dans l'exemple représenté. Ces transducteurs acoustiques sont prévus pour émettre des basses fréquences et leurs dimensions sont calculées pour une fréquence déterminée, tout en étant utilisables dans une certaine bande de fréquences entourant celle-ci. Ils sont par exemple du type connu "Tonpilz". Le diamètre de ces transducteurs est petit devant la longueur d'onde utilisée et on en utilise un nombre suffisant pour obtenir la puissance acoustique voulue.
  • La largeur de la face avant de l'antenne est sensiblement de l'ordre de 1 longueur d'onde à la fréquence utilisée. La hauteur est relativement quelconque puisque les spécifications du diagramme de directivité à obtenir sont essentlellement définies dans le plan horizontal. En prenant comme sur la figure une hauteur sensiblement plus petite que la largeur, on obtient un diagramme omnidirectionnel dans le sens de la hauteur.
  • Selon l'invention, la structure de l'antenne est aménagée de manière que les extrémités de la face avant se replient selon un angle à 90° vers l'arrière pour présenter deux faces latérales 103 et 104. Ces faces latérales peuvent être constituées par la structure porteuse des projecteurs acoustiques 102.
  • Selon l'invention, on munit ces faces latérales avec des baffles connus sous le nom de "baffles mous" afin de contrôler la directivité de l'antenne dans le plan horizontal. Ces baffles mous recouvrent les faces latérales sur toute la hauteur de l'antenne et sur une profondeur qui est sensiblement égale à 1/5ème de la longueur d'onde. Sur la figure, les baffles sont légèrement décalés en arrière par rapport à la face avant de l'antenne, mais cette disposition, utilisée dans l'exemple représenté pour des questions de construction mécanique, n'a aucune influence critique sur la directivité de l'antenne. Généralement, deux antennes sont réalisées pour émettre à droite et à gauche, de sorte que l'ensemble est parallélépipèdique et l'adjonction de baffles mous n'oblige donc pas à augmenter l'encombrement de l'antenne.
  • On peut utiliser tout type de baffle connu, par exemple ceux formés par des panneaux en matériau naturellement compliant tel que décrit dans la demande de brevet FR-A-83 00753 de la demanderesse, ou des panneaux comprenant une lame d'air en équipression tel que décrit dans la demande de brevet FR-A-89 17432 au nom de la demanderesse.
  • Une solution préférentielle consiste à utiliser des tubes compliants de section sensiblement aplatie, réalisés en matériau composite et qui résonnent à des fréquences de l'ordre de la fréquence d'émission de l'antenne. Ces tubes sont fixées verticalement pour recouvrir les faces latérales.
  • Les essais effectués avec une telle structure ont donné des résultats particulièrement intéressants quant à la directivité vers l'avant et à l'atténuation du lobe arrière.

Claims (7)

  1. Antenne acoustique basse fréquence directive comprenant un ensemble de transducteurs acoustiques ( 102 ) assemblés selon une face avant (101) pour émettre dans une direction perpendiculaire à cette face avant, caractérisée en ce que l'antenne comprend en outre deux baffles mous (103) situés aux extrémités et en arrière de la face avant et sensiblement perpendiculairement à celle-ci.
  2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur de la face avant est sensiblement égale à une longueur d'onde à la fréquence d'émission utilisée.
  3. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la largeur des baffles mous (103) est sensiblement égale au 1/5ème de la longueur d'onde à la fréquence d'émission utilisée.
  4. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les baffles mous (103) sont formés de panneaux en matériau naturellement compliant.
  5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les baffles mous (103) sont formés d'une lame d'air maintenue en équipression.
  6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les baffles mous (103) sont formés de structures résonnantes sensiblement accordées sur la fréquence d'émission de l'antenne.
  7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que les structures résonnantes sont formées de tubes compliants.
EP19920400754 1991-03-29 1992-03-20 Antenne acoustique basse fréquence directive Expired - Lifetime EP0506529B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9103853 1991-03-29
FR9103853A FR2674717B1 (fr) 1991-03-29 1991-03-29 Antenne acoustique basse frequence directive.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0506529A1 EP0506529A1 (fr) 1992-09-30
EP0506529B1 true EP0506529B1 (fr) 1995-02-15

Family

ID=9411280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19920400754 Expired - Lifetime EP0506529B1 (fr) 1991-03-29 1992-03-20 Antenne acoustique basse fréquence directive

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0506529B1 (fr)
DE (1) DE69201388T2 (fr)
FR (1) FR2674717B1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2725867A1 (fr) 1994-10-13 1996-04-19 France Etat Source autonome acoustique pour la tomographie des oceans
FR2731130B1 (fr) * 1995-02-23 1997-04-11 France Etat Procede et transducteurs pour emettre des ondes acoustiques dans un liquide avec une directivite marquee aux basses frequences

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1649113A (en) * 1924-01-09 1927-11-15 Harvey C Hayes Submarine sound transmitter
US4140992A (en) * 1977-08-17 1979-02-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Baffled blanket acoustic array
FR2539541B1 (fr) * 1983-01-19 1986-09-19 Thomson Csf Dispositif a interface reflectrice d'ondes acoustiques

Also Published As

Publication number Publication date
EP0506529A1 (fr) 1992-09-30
DE69201388D1 (de) 1995-03-23
FR2674717B1 (fr) 1993-05-14
FR2674717A1 (fr) 1992-10-02
DE69201388T2 (de) 1995-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0769988B1 (fr) Transducteur acoustique multifrequences a bandes larges
EP0070494B1 (fr) Sonar sous-marin
CA2682273C (fr) Antenne a resonateur equipe d'un revetement filtrant et systeme incorporant cette antenne
EP1568104B1 (fr) Antenne multi-faisceaux a materiau bip
FR2994519A1 (fr) Enceinte bass-reflex a event echancre
FR2571898A1 (fr) Structure de reflecteur a grille double et son procede de montage
EP0800656A1 (fr) Procede d'emission acoustique pour sonar
EP1554777B1 (fr) Antenne a materiau bip multi-faisceaux
EP2010937A1 (fr) Procede pour optimiser l'alimentation d'une antenne lineaire d'emission remorquee pour emettre en mode omnidirectionnel
EP0506529B1 (fr) Antenne acoustique basse fréquence directive
EP3198586B1 (fr) Antenne omnidirectionnelle
EP1523062B1 (fr) Antenne omnidirectionnelle pour la transmission et/ou la réception de signaux audio et/ou vidéo
CA2814281A1 (fr) Cornet d'antenne a grille corruguee
EP1407292A1 (fr) Sonar d'imagerie et systeme de detection utilisant un tel sonar
FR2987500A1 (fr) Dispositif a bande interdite electromagnetique, utilisation dans un dispositif antennaire et procede de determination des parametres du dispositif antennaire
EP2076937A2 (fr) Antenne a materiau bip (bande interdite photonique), systeme
FR2590081A1 (fr) Antenne a reflecteurs a grilles polarisees lineairement avec de meilleures performances de polarisation transversale
EP0264320B1 (fr) Sonar cylindrique déployable
EP0929914B1 (fr) Antenne a haute frequence
EP0619025B1 (fr) Antenne acoustique lineaire
FR2902893A1 (fr) Recepteur sonar a lobes lateraux reduits.
FR2767587A1 (fr) Procede d'amelioration de la detection acoustique et de la determination de la position de petites cibles
FR2731866A1 (fr) Antenne acoustique lineaire a balayage electronique
EP0407258A1 (fr) Distributeur d'énergie hyperfréquence pouvant rayonner directement
FR2505098A1 (fr) Capteur d'ondes

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE GB IT

17P Request for examination filed

Effective date: 19930305

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: THOMSON-CSF

17Q First examination report despatched

Effective date: 19940722

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE GB IT

ITF It: translation for a ep patent filed
REF Corresponds to:

Ref document number: 69201388

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950323

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19950404

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19960219

Year of fee payment: 5

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19960221

Year of fee payment: 5

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Effective date: 19970320

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 19970320

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19971202

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050320