Hydrophones - Capteurs sous-marins

Parmi tous nos modèles de capteurs, découvrez notre gamme d'hydrophones de précision et leurs accessoires conçus pour effectuer des mesures sous-marines et pour offrir une fiabilité optimale :

  • Hydrophones acoustiques miniatures
  • Hydrophones acoustiques sphériques
  • Hydrophones acoustiques avec préamplificateur
  • Capteurs de pression pour mesures d'ultrasons
  • Récepteurs pour hydrophones

Consultez aussi notre dossier complet pour tout savoir sur les hydrophones :

 

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Qu’est-ce qu’un hydrophone ?

Un hydrophone est un transducteur électroacoustique conçu pour capter les ondes acoustiques sous-marines et les convertir en signaux électriques. Utilisé principalement dans des environnements liquides, ce capteur fonctionne comme un microphone dans l'air mais en étant spécifiquement adapté aux conditions sous-marines.

La majorité des hydrophones utilisent un récepteur piézoélectrique, généralement en céramique, qui génère une tension électrique en réponse aux variations de pression acoustique dans l'eau.

Les hydrophones sont souvent intégrés à des systèmes plus complexes, incluant d'autres capteurs acoustiques, dans le but d’offrir une analyse plus poussée des signaux sous-marins. Ils sont utiles dans la collecte de données sur l'environnement marin, que ce soit pour la recherche scientifique ou dans des applications militaires voire industrielles.

Comment fonctionne un hydrophone ?

Un hydrophone fonctionne en convertissant les ondes acoustiques sous-marines en signaux électriques. Il repose principalement sur les propriétés piézoélectriques de certains matériaux, comme les céramiques, qui génèrent une tension électrique lorsqu'ils sont soumis à des variations de pression acoustique.

Lorsqu'une onde sonore atteint l'hydrophone, elle provoque une déformation des plaques piézoélectriques à l'intérieur de l'appareil. Cette déformation est convertie en un signal électrique. Ce signal peut ensuite être amplifié par un préamplificateur et transformé en données numériques par un convertisseur analogique-numérique, facilitant ainsi l'analyse et l'enregistrement des données acoustiques.

Les hydrophones peuvent capturer des sons provenant de toutes les directions ou être configurés pour des mesures directionnelles spécifiques. Ils sont utilisés dans divers systèmes, y compris les sonars, et peuvent être déployés en réseaux pour augmenter la précision des mesures.

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Schéma d'un hydrophone et dénomination des éléments qui le composent

Quels sont les différents types d'hydrophones ?

Les hydrophones se déclinent en plusieurs types, chacun utilisant des principes différents pour convertir les ondes acoustiques en signaux électriques :

Hydrophones piézoélectriques

Ce sont les plus courants. Ils utilisent des matériaux piézoélectriques, comme la céramique titano-zirconate de plomb (PZT), qui génèrent une tension électrique en réponse à une pression acoustique.

Ce type d'hydrophone peut aussi être utilisé en émission grâce à l'effet piézoélectrique inverse, où une tension appliquée provoque des déformations mécaniques et génère une onde sonore.

Ils sont souvent constitués d'un empilement de plaquettes de céramique et d'une adaptation d'impédance pour optimiser la performance.

Hydrophones à magnétostriction

Ces hydrophones exploitent les propriétés des matériaux ferromagnétiques qui se déforment en présence d'un champ magnétique.

L'action sonore sur le barreau magnétostrictif modifie sa géométrie et le champ magnétique, induisant une variation de tension dans un circuit électrique.

Ce principe est réversible et était utilisé autrefois dans les sonars actifs. Cependant, celui-ci a été largement remplacé par les hydrophones piézoélectriques.

Hydrophones à électrostriction

Basés sur le principe de l'électrostriction, ces hydrophones utilisent un matériau diélectrique dont la déformation sous l'effet de la pression acoustique modifie le champ électrique, entraînant une variation de tension.

Bien que peu répandus en raison de leur grande taille due au matériau diélectrique, les récents développements dans les matériaux ont amélioré leur efficacité et leur compacité.

Hydrophones électromagnétiques

Composés d'une membrane et d'un circuit électrique enroulé autour d'un aimant, ces hydrophones détectent les vibrations de la membrane causées par les ondes sonores.

Ces vibrations modifient le champ magnétique, induisant un courant variable dans le circuit. 

Ce principe est également réversible et est utilisé en général pour l'émission, tel un haut-parleur.

Hydrophones optiques

Encore en cours de développement, ces hydrophones utilisent des fibres optiques pour mesurer les variations de pression causées par les ondes sonores.

L'onde sonore modifie l'indice de réfraction de l'une des fibres, et le retard de propagation de la lumière dans la fibre est mesuré pour déterminer le signal acoustique.

Ils sont prometteurs en raison de leur flexibilité et sensibilité accrue.

En conclusion

Chaque type d'hydrophone a des applications spécifiques en fonction de ses caractéristiques techniques et de ses avantages particuliers.

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Comparatif des hydrophones acoustiques miniatures, sphériques et avec préamplificateur

 

*Le gain est préréglé et ne peut pas être ajusté.

Quels sont les domaines d'application des hydrophones ?

Les hydrophones sont utilisés dans divers domaines d'application pour capter et analyser les ondes acoustiques sous-marines.

Voici les principaux domaines d'application où ces capteurs acoustiques sont employés :

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Sonars actifs et passifs

Les sonars actifs

Ces systèmes émettent des ondes acoustiques et analysent les échos réfléchis par des objets ou des surfaces, comme le fond marin.

Ils sont utilisés dans des applications militaires, pas seulement navales, (sonar de coque, sonar remorqué, sonar d'hélicoptère) et dans des applications civiles telles que les sondeurs et les sonars de pêche.

Les sonars passifs

Ces dispositifs captent uniquement les ondes acoustiques émises par des sources externes sans émettre de signaux.

Ils sont utilisés pour la surveillance et la détection discrète, notamment à bord de sous-marins pour la veille passive, ou en tant que sonar passif remorqué.

Sonars monostatiques et bistatiques

Les sonars monostatiques

Le même équipement émet et reçoit les ondes acoustiques.

Ils sont couramment utilisés dans les systèmes sonar intégrés.

Les sonars bistatiques

Les fonctions d'émission et de réception sont séparées, ce qui est typique des systèmes de télécommunications sous-marines.

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Applications militaires

Les sonars passifs militaires sont utilisés pour repérer, identifier et localiser des bruiteurs sous-marins.

Ils sont installés sur :

  • des sous-marins
  • des navires de surface
  • ou des bouées larguées depuis des aéronefs

Applications civiles

Les sonars latéraux

Ces dispositifs permettent une visualisation étendue des fonds marins. Ils sont donc utilisés pour l'exploration, la cartographie, et la recherche d'épaves.

Ils sont composés de transducteurs montés sur un "poisson" cylindrique tracté par un navire et fournissent des images détaillées des fonds marins.

Les sondes et sondeurs

Utilisés pour des applications telles que la pêche et l'hydrographie, ils permettent de mesurer la profondeur et d'analyser la structure des fonds marins.

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Autres applications

Téléphones sous-marins

Utilisés pour la communication acoustique sous l'eau.

Sondeurs sismiques

Employés pour la recherche géophysique en milieu marin, utilisant des signaux acoustiques pour étudier les structures sous-marines.

En conclusion

Les hydrophones sont essentiels pour la collecte de données acoustiques dans divers contextes afin de fournir des informations précises pour la navigation, la recherche, et la sécurité en milieux marins.