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SENS
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Sns
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Tric
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WATER
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DES
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PALAVIT
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quide
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mastic
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Disease
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BRUITS
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Polymer
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Silicone
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517156A1
Family ID 8058151
Probable Assignee Metraflu
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ANTENNE ACOUSTIQUE SOUSTRACTIVE DE TURBULENCES
EN Title ACOUSTIC ANTENNA FOR MEASURING NOISE OF WATER TURBULENCE -
USES TWO PIEZOELECTRIC SENSORS AT STAGGERED POSITIONS ON PROBE AND
CONNECTED TO PROCESSOR TO ELIMINATE PARASITIC NOISE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UNE SONDE 8 POUR ENREGISTRER LES SONS A
L'INTERIEUR D'UN FLUIDE 10 QUI PEUT ETRE DE L'water.
LA SONDE 8 PEUT ETRE EN MOUVEMENT DANS L'water 10 DONT L'ECOULEMENT
EST TURBULENT. ELLE PORTE DEUX CAPTEURS PIEZO-ELECTRIQUES 2 ET 3 QUI
SONT DECALES A LA FOIS DANS LE SENS AXIAL ET DANS LE SENS ANGULAIRE.
LA CALCULATRICE ELECTRONIQUE 7 COMPARE LES ENREGISTREMENTS FOURNIS PAR
LES CAPTEURS 2 ET 3, POUR ELIMINER LES BRUITS DE TURBULENCE.
APPLICATION: ENREGISTREMENT DES SONS DANS UN LIQUIDE EN ECOULEMENT
TURBULENT, NOTAMMENT SI LA SONDE 8 EST PORTEE PAR UN NAVIRE OU PAR UN
SOUS-MARIN.
A cylindrical probe (A) has two piezoelectric sensors (2,3) located on
its external surface. These sensors are separated in the axial plane
by a given distance and are located in different diametral planes.
They are also protected from the liquid by a sealing sleeve (9) of a
silicone or mastic elastomer which is transparent to the sound waves
being propagated. The sensors are connected by wires in a cable (6) to
a measuring unit (7). This receives and processes the sensor signals
and compares them to produce the sound signal in the liquid (10). This
processing allows the speed of flow or the speed of the probe to be
measured.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a une antenneacousti- que d'un type
nouveau, destinee a etre immergee dans un fluide qui peut etre en
mouvement. L'antenne est destinee a detecter et a nesurer un signal
acoustique propage dans le milieu fluide environnant, etant entendu
que ce fluide peut etre aussi bien liquide que gazeux.
La d6tection ot la mesure d'un signal acoustique dans un milieu fluide
en mouvement se heurtentessentiellement a deux problemes, a savoir
1. I)es que l'on place une sonde de mesure dans un fluide en
mouvement, cette sonde pertube l'ecoulement dans son voisinage
immediat,creant ainsi des fluctuations de pression parasites
2. a u niveau de la surface sensible des capteurs por- tes par la
sonde, la mesure est contaminee par les fluctuas tions de pression
puremen-t convectives existant au sein me- me du fluide, et qui
viennent se superposer aux ondes acoustiques.
Bien entendu, les mouvements pris en consideration sot des mouvements
relatifs. I1 peut donc s'agir aussi bien d'une antenne dont la sonde
immobile se trouve dans un fluide en mouvement, que d'une antenne dont
la sonde se deplace dans un milieu fluide plus ou moins immobile.
La presente invention vise a eviter ces inconvenients en realisant une
antenne acoustique susceptible de soustraire les indications provenant
de la turbulance environnante, et qui snnt considerees comme
parasites, pour ne retenir que les vibrations acoustiques a mesurer.
A titre d'exemple non limitatif, une antenne soustractive de
turbulences selon l'invention convient particulierement bien pour
effectuer des mesures acoustiques dans l'water. Elle peut donc etre
utilisee dans des tunnels ou des conduites hydrodynamiques. O peut
e0alement l' uti- liser a partir d'une base en mouvement, notamment a
partir d'un bateau, pour detecter des sources acoustiques dans la
mer.Enfin, on peut l'utiliser pour effectuer de la detec- tion
acoustique au sein d'un fluide turbulent
Une antenne acoustique selon l'invention comprend au moins deux
captours pieco-electiques disposes sur la face exterieuxe cylindrique
d'une sonde immergee dans le fluide a etudeer, des deux onpteurs
occupant sur le corps cylindrique de la soude, des positions decalees
l'une part rap port a l'autre, a la fois augulairement et dens le sns
exiol.
Duivant une autre caract6ristique de l'invention, les counnexions
electriques des deux capteurs piezo-elec tric sont assurees par des
fils reunis on un coble qui relie la sonde immergee un appareil dc
icsure.
Suivant une autre caracteristique de l'invention, les capteurs
piezo-electriques affleurent la surface du czars de la sonde dont la
forme reste do cylindrique et continue.
Suivant une autre caract6ristique de l'invention, le cor cylindrique
de la sonde est immerge de facon que ses oeneratrices soient orientees
parallelement " la direce- tion de la vitesse relative moyenne par
rapport au fluide environnant.
Suivant une autre caracteristique de l'invention, le corps cylindrique
de la sonde est termine a une ex tremite par une ogive profilee, qu'on
oriente vers l'amont par rapport a la vitesse de l'ecoulement relatif
du fluide, tandis que le cable de liaison de l'antenne sort a
l'extremite aval du corps de la sonde.
Suivant une autre caracteristique de l'invention, l'ensemble du corps
de la sonde, capteurs compris,est revote d'une gaine en un mastic
elastomeze au silicone. Ce rateriau reste souple apres sa
solidification, et on cons tate qu'il est parfaitement transparent aux
ondes sonores se propagoant dans l'water.
Suivant une autre caracteristique de l'invention, on choisir la
longueur du decalage axial des deux cap tours sur le corps de la
sonde, en fonction des caracteristiques de l'ecoulement relatif, et
notamment en fonc tion de la vitesse relative d'ecoulement, du
diamotre de la sonde, et de la vlscosit du fluide.
Le dessin annexe, donne a titre d'exemple non limi tatif, permettra de
mieux comprendre les caracteristiques de l'invention.
- Figure 1 montre une antenne acoustique selon l'invention, immer- gee
en position de fonctionnement dans un fluide turbulent.
- Figure 2 est un schema partiel permettant de definir les positions
relatives des deux capteurs ou Je corps cylindrique.
- ure 3 est une coupe axiale partielle.
L'antenne accoustique selon l'invention telle qu'elle est illustree
sur le dessin comprend un corps de sonde cylindrique A su. 1 surface
exterieure duquel sont disposes au moins deux capteurs piezo-
electrioues 2 et 3. Les connexions electriques de ces deux capteurs
piezoelectriques sont assurees par des fils tels que 4 et 5, reunis en
un cable 6 susceptible de relier la sonde 8 a un appareil de mesu- re
7. Cet appareil 7 est de type connu, et il n'est donc pas neces- are
de le decrire en detail.Il s'agit d'un appareil electronique
susceptible de recevoir et de traiter les signaux piezo-electriques en
provenance des capteurs 2 et 3, pour les comparer et en deduire un
signal sonore caracteristique du bruit environnant la sonde 8e
Chacun des capteurs piezo-electriques 2 et 3 est noye dans une resine
synthetique isolante qui constitue le corps cylindrique A.
Cette resine peut Qtre par exemple du type connu sous la denomination
commerciale "PALAVIT".
Sur le corps cylindrique A, les capteurs 2 et 3 sont decales, a la
fois
- d'une longueur L comptee dans le sens axial;
- d'un angle A qui est celui des deu plans diametraux qui, sur le
cylindre du corps A, correspondent aux capteurs 2 et 3.
L'ensemble du corps A de la sonde est revetu d'une gaine etanche 9
realisee en un mastic elastomere au silicone. Il s'agit d'un materiau
qui reste souple apres sa solIdification et dont on constate qu'il est
parfaitement transparent aux ondes sonores se propageant dans l'water.
L'ensemble de la sonde 8 se presente donc coe un solide tan- che,
revetu par la gaine 9.
Le fonctionnement est le suivant
Corme indique sur la figure 1, on immerge la sonde 8 dans le li quide
10 au sein duquel on se propose d'enregistrer les bruits. te coffret
electronique 7 peut etre maintenu en behors du liquide 10.
Le liquide 10 donne lieu a un ecoulement turbulent, ce qui peut
correspondre a deux possibilites differentes a savoir
- ou bien la sonde 9 est immobile dans le liquide 10 qui, lui, de
deplo@@@.
- ou bien le liquide 10 est plus ou moins immobile globalement, plour
qu'ou contraire c'est la sonde 9 qui se deplace (cela peut etre le @@@
ps exemple si lr sonde 9 et son coffret 7 sont porte s par un bateau
ou par un sousmarin, en mouvement dans le liquide 10)
Dons tous les cas, le liquide 10 est en mouvement relatif par rapport
la sorte c et on oriente celle-ci de facon que son axe ion- gitudinal
11 soit oriente sensiblement parallelement a la direction du mouvement
relatif.
En pratique, cette vitesse relative est de l'ordre d'une dizai- ne de
metres a la seconde. Il s'agit donc d'une vitesse tres differente de
la vite se de propagation des sons au sein du liquide 10.
Par exemple, si le liquide 10 est constitue par de l'water de mer, la
vitesse du son au sein du liquide 10 est de l'ordre de 1 500 m/s.
Bans ces conditions, les sons a detecter ont une longueur d'ondes qui
est de 10 a 15 fois superieure a la longueur d'ondes des sons
parasites produits par la turbulence. Dans ces conditions, en
comparant les enregistrements produits separement par les capteurs 2
et 3, le calculateur contenu dans le coffret electronique 7 peut
identifier et eliminer les bruits parasites a courte longueur d'ondest
pour ne retenir que les sons a grande longueur d'ondes, qui sont les
sons a detecter.
Enfin, l'utilisation de la gaine etanche 9 en elastomere permet de
gainer l'ensemble de la sonde 8, tout en assurant une transparence
absolue aux sons a detecter, comme si les capteurs piezoiletriques 2
et 3 baignaient directement dans le liquide 10.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 - Antenne acoustique soustrative de turbulence, caracterisee en ce
queelle comprend au moins deux capteurs piezo-electri- ques (2) et (3)
disposes sur la face exterieure d'une sonde (8) immergee dang le
fluide a etudier, ces deux capteurs (2) et (3) ocoupant sur le corps
cylindrique (1) de la sonde (8), des positions decalee lune par
rapport a l'autre, a la fois angulairement d'un angle (s) et dans le
sens axial, d'une longueur (L).
2 - Antenne acoustique suivant la revendication 1, caracterisee en ce
que les connexions electriques des deux capteurs pidso- electriques
(2) et (3) sont assurees par des fils reunis en un cable (6) qui relie
la sonde immergee (8) a un appareil de mesure (7).
3 - Antenne acoustique suivant la revendication 1, caracterisee en ce
que les capteurs piezo-electriques (2) et (3) affleu- rent la surface
du corps (1) de la sonde (8) dont la forme reste cylindrique et
continue.
4 - Antenne acoustique suivant la revendication t, caracterisee en ce
que le corps cyltndrique (1) de la sonde (e) est im merge de facon que
ses generatrices soient orientees parallelement a la direction de la
vitesse realtive moyenne par rapport au fluide environnant.
5 - Antenne acoustique suivant la revendication d, caracterisee en ce
que le corps cylindrique (1) de la sonde (8) est termine a une
extremite par une ogive profilee, qu'on oriente vers l'amont par
rapport a la vitesse de l'ecoulement relatif du fluide (10) tandis que
le cible (6) de liaison de l'antenne sort a l'extremite aval du corps
(1) de la sonde (8).
6 - Antenne acoustique suivant l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterisee en ce que l'ensemble du corps (1) et de la
sonde (8), oapteurs (2) et (3) compris, est revetu d'une gaine (9) en
un mastic elastomere au silicone, materiau qui reste souple apres Sa
solidification, et est parfaitement transparent aux ondes sonores se
propageant dans l'water
7 - Antenne acoustique suivant lune quelconque des revendications
precedentes, caracteriste en ce que la longueur du deca lage axial (L)
des deux capteurs (2;) et (3)sur le corps (1) de la sonde (8) est
fonction des caracteristiques de l'ecoulement relatif, et notamment
fonction de la vitesse relative d'ecoulement, du diametre de la sonde
(8) et de la viscosite du fluide (10).
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