Un hidrófono filtrado mecánicamente.

Un hidrófono para inmersión en un cuerpo líquido que define una presión estática dependiente de la profundidady una presión dinámica,

incluyendo dicho hidrófono:

un elemento de soporte de presión (11) para su exposición a dicho cuerpo líquido;

un sensor de movimiento (13, 16, 36) separado de dicho elemento de soporte de presión, y

un material dilatante de acoplamiento (14, 34) que tiene un perfil de viscosidad dependiente de la frecuencia detensión mecánica, estando el material dilatante de acoplamiento dispuesto entre dicho elemento de soporte depresión y dicho sensor de movimiento como para transmitir mecánicamente movimientos que sustancialmentecorresponden a dicha presión dinámica desde dicho elemento de soporte de presión a dicho sensor de movimiento,no transmitiendo dicho material dilatante de acoplamiento movimientos a dicho sensor de movimiento que corresponden sustancialmente a dicha presión estática dependiente de la profundidad.

Un hidrófono filtrado mecánicamente

Campo de la invención La presente invención se refiere a sensores de presión. En una forma particular, la invención se refiere a un hidrófono mejorado para la detección acústica submarina y similares. La invención se ha desarrollo para proporcionar hidrófonos que se pueden desplegar en el océano como parte de una disposición de detección de presión, y se describirá a continuación con referencia a esta aplicación. Sin embargo, se apreciará que la invención no queda limitada a este campo de uso particular.

Antecedentes de la invención Las disposiciones de hidrófono conocidas usadas en aplicaciones de detección remota, tales como en disposiciones de lecho marino y disposiciones submarinas, , utilizan por ejemplo, de forma típica, dispositivos piezoeléctricos que requieren instrumentación local activa. Esto hace que estas disposiciones de la técnica anterior sean más susceptibles de detección por partes no autorizadas. Estas tienen también requisitos de datos y cableado de potencia y preamplificación que hace que tales disposiciones de hidrófonos de la técnica anterior sean voluminosas, difíciles de desplegar y de mantenimiento intensivo.

En un intento por solucionar estos problemas, se han desarrollado hidrófonos basados en tecnología de fibra óptica. Sin embargo, el autor de la presente invención ha apreciado que los hidrófonos basados en fibra óptica de la técnica anterior ofrecen de forma típica una reducida calidad de rendimiento cuando se despliegan a profundidad debido a una falta de compensación de presión de profundidad. Por ejemplo, la señal acústica que tiene que ser detectada por el sensor láser es típicamente una pequeña onda de presión a la que en el presente documento se denominará “presión dinámica". A modo de ejemplo no limitante, una onda de presión dinámica típica tiene una amplitud de hasta aproximadamente 100 Pa y está en un rango de frecuencias de aproximadamente 10 Hz a 20 kHz. En profundidad, el dispositivo se somete adicionalmente a “presión estática”. En el océano, esta presión estática aumenta típicamente en aproximadamente 100.000 Pa por cada 10 m de profundidad. De este modo, en profundidad, la presión estática es varias órdenes de magnitud mayor que la presión dinámica. Esto puede hacer que un sistema de hidrófonos o sensores se sature y se quede sordo respecto a la presión dinámica significativamente menor y, por consiguiente, no se detecta la señal de sonido deseada. También es necesario el uso de un ancho de banda óptica excesivo para transmitir la señal resultante a lo largo de un cable de fibra óptica.

Un objetivo de la presente invención es solucionar o reducir al menos una de las desventajas de la técnica anterior,

o proporcionar una alternativa útil.

Sumario de la invención De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un hidrófono para inmersión en un cuerpo líquido que define una presión estática dependiente de la profundidad y una presión dinámica, incluyendo dicho hidrófono:

un elemento de soporte de presión para su exposición a dicho cuerpo líquido;

un sensor de movimiento separado de dicho elemento de soporte de presión; y

un material dilatante de acoplamiento dispuesto entre dicho elemento de soporte de presión y dicho sensor de movimiento para transmitir mecánicamente movimientos que sustancialmente corresponden a dicha presión dinámica desde dicho elemento de soporte de presión a dicho sensor de movimiento, no transmitiendo dicho material dilatante de acoplamiento movimientos a dicho sensor de movimiento que corresponden sustancialmente a dicha presión estática dependiente de la profundidad.

Preferiblemente, el material dilatante de acoplamiento tiene un perfil de viscosidad dependiente de la frecuencia de 55 tensión mecánica. Más preferiblemente, el perfil de viscosidad dependiente de frecuencia define una frecuencia de corte por debajo de la cual el material de acoplamiento muestra baja viscosidad y por encima de la cual el material de acoplamiento muestra alta viscosidad.

En una realización preferida, el elemento de soporte de presión es una membrana, mientras que en otra realización preferida el elemento de soporte de presión es un alojamiento.

En una realización preferida, el sensor de movimiento es una cerámica de detección piezoeléctrica. En otra realización preferida adicional, el sensor de movimiento incluye un cable de fibra óptica que tiene una región activa de láser que define una longitud de onda emitida que varía según una tensión que actúa sobre la región activa de 65 láser. En esta realización preferida, el cable de fibra óptica está montado en un elemento flexible dispuesto en contacto íntimo con el material de acoplamiento, de manera que los movimientos transmitidos por el material de acoplamiento sean comunicados al elemento flexible, para ejercer una tensión mecánica sobre la región activa de láser. Preferiblemente, el elemento flexible está dispuesto sobre un par de pies separados para maximizar la flexión del elemento flexible en una porción predefinida del elemento flexible entre los pies. La región activa de láser está preferiblemente dispuesta en, o próxima a, dicha porción predefinida del elemento flexible.

En otra realización preferida, el material de acoplamiento está contenido dentro de una cámara que se puede deformar al menos parcialmente de manera elástica. Preferiblemente, la cámara está definida por al menos los siguientes componentes:

la membrana;

el elemento flexible dispuesto opuesto a dicha membrana; y

al menos una pared lateral deformable de manera elástica que se extiende entre la membrana y el elemento flexible.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un hidrófono láser de fibra para su inmersión en un cuerpo líquido que define una presión estática dependiente de la profundidad y una presión dinámica, incluyendo dicho hidrófono:

una primera viga flexible alargada adaptada para doblarse como respuesta a dicha presión estática dependiente de la profundidad y dicha presión dinámica;

una segunda viga flexible alargada dispuesta adyacente a, y separada de, dicha primera viga;

un material dilatante de acoplamiento dispuesto entre dicha primera y dicha segunda viga para transmitir mecánicamente movimientos que corresponden sustancialmente a dicha presión dinámica desde dicha primera viga a dicha segunda viga, no transmitiendo dicho material de acoplamiento movimientos que corresponden sustancialmente a dicha presión estática dependiente de la profundidad; y

un cable de fibra óptica dispuesto en dicha segunda viga, teniendo dicho cable de fibra óptica una región activa de láser que define una longitud de onda emitida que varía según una tensión mecánica que actúa sobre dicha región activa de láser, estando dicha región activa de láser sometida a tensión mecánica que se deriva del movimiento de dicha segunda viga flexible alargada.

Preferiblemente, la primera viga flexible alargada está dispuesta dentro de un alojamiento y el exterior del alojamiento se puede exponer al cuerpo líquido.

En una realización preferida, la primera viga flexible alargada incluye una pluralidad de salientes de acoplamiento con una o más superficies internas del alojamiento para transmitir mecánicamente movimientos a la primera viga flexible alargada que corresponden sustancialmente a la presión estática dependiente de la profundidad y la presión dinámica. En esta realización preferida están dispuestas una pluralidad de piezas del material dilatante de acoplamiento respectivamente adyacentes a la pluralidad de salientes.

Ahora se describirán realizaciones preferidas de la invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos 45 que se acompañan, en los cuales:

la figura 1 es una vista lateral de una primera realización de la invención;

la figura 2 es una vista en perspectiva de una doble viga usada en una segunda realización de la invención;

la figura 3 es una vista desde un extremo de la doble viga mostrada en la figura 2; y

la figura 4 es una vista lateral de la segunda realización de la invención.

Con referencia a los dibujos, la primera realización del hidrófono 10 como se ilustra en la figura 1 está adaptada para su inmersión en un cuerpo líquido, que es típicamente el océano, En su uso normal, el hidrófono 10 se somete a la presión ejercida por el cuerpo líquido, la cual consiste típicamente en una presión estática dependiente de la profundidad y una presión dinámica. Como se ha indicado antes, a profundidad... [Seguir leyendo]

1. Un hidrófono para inmersión en un cuerpo líquido que define una presión estática dependiente de la profundidad y una presión dinámica, incluyendo dicho hidrófono: 5 un elemento de soporte de presión (11) para su exposición a dicho cuerpo líquido;

un sensor de movimiento (13, 16, 36) separado de dicho elemento de soporte de presión, y

un material dilatante de acoplamiento (14, 34) que tiene un perfil de viscosidad dependiente de la frecuencia de tensión mecánica, estando el material dilatante de acoplamiento dispuesto entre dicho elemento de soporte de presión y dicho sensor de movimiento como para transmitir mecánicamente movimientos que sustancialmente corresponden a dicha presión dinámica desde dicho elemento de soporte de presión a dicho sensor de movimiento, no transmitiendo dicho material dilatante de acoplamiento movimientos a dicho sensor de movimiento que corresponden sustancialmente a dicha presión estática dependiente de la profundidad.

2. Un hidrófono según la reivindicación 1, en el que dicho perfil de viscosidad dependiente de la frecuencia define una frecuencia de corte por debajo de la cual dicho material de acoplamiento muestra baja viscosidad y por encima de la cual dicho material de acoplamiento muestra alta viscosidad.

3. Un hidrófono según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho material de acoplamiento está contenido dentro de una cámara deformable al menos parcialmente de manera elástica.

4. Un hidrófono según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento de soporte de 25 presión es una membrana.

5. Un hidrófono según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sensor de movimiento es una cerámica de detección piezoeléctrica.

6. Un hidrófono según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho sensor de movimiento incluye un cable de fibra óptica que tiene una región activa de láser que define una longitud de onda emitida que varía según una tensión mecánica que actúa sobre dicha región activa de láser.

7. Un hidrófono según la reivindicación 6, en el que dicho cable de fibra óptica está montado sobre un elemento flexible dispuesto en contacto íntimo con dicho material de acoplamiento de manera que los movimientos transmitidos por dicho material de acoplamiento son comunicados a dicho elemento flexible para ejercer una tensión mecánica sobre dicha región activa de láser.

8. Un hidrófono según la reivindicación 3 o la reivindicación 7, en el que dicha cámara está definida por al menos los siguientes componentes:

dicho elemento de soporte de presión;

dicho elemento flexible dispuesto opuesto a dicha membrana; y

al menos una pared lateral deformable de manera elástica que se extiende entre dicha membrana y dicho elemento flexible.

9. Un hidrófono según la reivindicación 7 u 8, en el que dicho elemento flexible está dispuesto sobre un par de pies separados para maximizar la flexión del elemento flexible en una porción predefinida del elemento flexible entre dichos pies.

10. Un hidrófono según la reivindicación 9, en el que dicha región activa de láser está dispuesta en o en la proximidad de dicha porción predefinida del elemento flexible.

5.

11. Un hidrófono láser de fibra para inmersión en un cuerpo líquido que define una presión estática dependiente de la profundidad y una presión dinámica, incluyendo dicho hidrófono:

una primera viga flexible alargada (26) adaptada para doblarse como respuesta a dicha presión estática dependiente de la profundidad y dicha presión dinámica;

una segunda viga flexible alargada (33) dispuesta adyacente a, y separada de, dicha primera viga;

un material dilatante de acoplamiento (34) que tiene un perfil de viscosidad dependiente de la frecuencia de tensión 65 mecánica, estando dispuesto el material dilatante de acoplamiento entre dicha primera viga (23) y dicha segunda viga (33) para transmitir mecánicamente movimientos que corresponden sustancialmente a dicha presión dinámica desde dicha primera viga a dicha segunda viga, no transmitiendo dicho material de acoplamiento (34) movimientos que corresponden sustancialmente a dicha presión estática dependiente de la profundidad; y

un cable de fibra óptica (35) dispuesto en dicha segunda viga (33) , teniendo dicho cable de fibra óptica una región activa de láser (36) que define una longitud de onda emitida que varía según una tensión mecánica que actúa sobre dicha región activa de láser, estando dicha región activa de láser sometida a tensión mecánica que se deriva del movimiento de dicha segunda viga flexible alargada 33.

12. Un hidrófono según la reivindicación 11, en el que dicha primera viga flexible alargada está dispuesta dentro de 10 un alojamiento y/o el exterior de dicho alojamiento se puede exponer a dicho cuerpo líquido.

13. Un hidrófono según la reivindicación 12, en el que dicha primera viga flexible alargada incluye una pluralidad de salientes de acoplamiento con una o más superficies internas de dicho alojamiento para transmitir mecánicamente movimientos a dicha primera viga flexible alargada que corresponden sustancialmente a dicha presión estática dependiente de la profundidad y dicha presión dinámica.

14. Un hidrófono según la reivindicación 13, en el que una pluralidad de piezas de dicho material dilatante de acoplamiento están dispuestas respectivamente adyacentes a dicha pluralidad de salientes.