Modernisation d’un banc de mesure acoustique

Présentation de l’entreprise:

• DCN est le premier constructeur naval européen

• L’entreprise fournit à ses clients:– Des navires (bâtiments de surfaces, sous-

marin).– Des équipements (systèmes armés,

système de combat, de transmission…).– Des services (maintien en condition

opérationnelle).

Présentation de l’entreprise:

• DCN emploie 12100 personnes.• L’entreprise est répartie sur 8 sites en France:

DCN Services Toulon:

• DCN Services Toulon emploie 2000 personnes.

• Elle représente 20% de l’activité et son impact sur l’économie locale est importante.

• Chiffre d’affaire = 400 millions d’euros.

Organisation interne:

Organisation interne:

Banc de mesure existant:

• Les bancs de mesures se trouvent sur le Laboratoire Flottant de Mesures Acoustiques (ou LAFMA).

Liste du matériel nécessaire:

• Amplificateur de puissance.

• Préamplificateurs filtrés.• Boîtier de commande

manuel.• Boîtier de commutation.• Oscilloscope numérique.• Générateur basse

fréquence.• Un vieux

microcalculateur.

• Matériels vétustes.• Trop d’appareils,

risques d’erreurs.• Manque

d’automatisation.• Manipulations

longues et pénibles.

• Accessibilité du programme de mesure (Basic 5.0).

Synoptique du banc de mesure:

Connaissances requises:

• Modernisation d’un banc de mesure acoustique:– Acoustique sous-marine.– Qu’est-ce qu’un Transducteur.– Notion de directivité.

Introduction à l’acoustique sous-marine:

• Les vibrations mécaniques sont le principale moyen d’investigation.

• Applications militaires:– Guidage d’arme, reconnaissance, cartographie..– Localisation, détection et classification.– Transmission d’information, communication..

• Applications civiles:– Mesure du fond de la mer, prospection pétrolière.– Transmission d’information, océanographie…– Aide à la navigation, mesure de vitesse…

Type de sonars utilisés:

Le principal objet nécessaire à la détection sous-marine sont les sonars. Il existe 2 types de sonars:

• Sonars actifs:– Il utilise les échos des ondes acoustiques.– Après on traite l’information pour connaître la cible.– Avantage: on peut connaître sa distance et sa

vitesse.• Sonars passifs:

– Sert à détecter les signaux émis volontairement ou pas par des bâtiments.

– Antennes de coques.– Antennes linéaires.

Les Transducteurs:

Le Transducteur est utilisé par les système Sonars.• Transforme l’énergie électrique en énergie

acoustique et vice-versa.• De nombreux paramètres sont liés aux

transducteurs (Rp, Cp, Sv, Sh et directivité).

Les Transducteurs:

La notion de directivité:

• Notion importante pour la détection sous-marine et aérienne.

• Concentration de l’intensité acoustique dans une direction.

• Amélioration de la détection.

Projet existant:

• Il a été réalisé précédemment un nouveau boîtier de commande en puissance du mât.

• Il peut communiquer avec le pc via une liaison série RS232• Affichage de l’angle sur un écran LCD.

Programme assembleur réalisé:

• Le programme claqué sur un microcontrôleur de chez Atmel (AT90S8515), est en assembleur.

• Il contrôle:– La rotation du mât.– L’état du synchro et interprète

la valeur de l’angle.– Reçoit des instructions depuis

le pc avec Labview, via la liaison série.

Cahier des charges:

• Mettre au point une interface homme machine sous Labview.

• Automatisation du banc.• Interface homme machine intuitive.• Déverminage du programme et tests

grandeur nature.

Application Labview:

• Labview semble le logiciel le plus adéquate:– Gestion des liaisons

série.– Commande pour le

protocole GPIB.– Gestion des données

Active X.– Bibliothèque de

fonctions importante.– Facilité pour traiter des

signaux et leur analyse.

Présentation de Labview:

Interrogation série pour obtenir son octet d’état.

Va chercher l’heure et la date sous forme de chaîne de caractère.

Réinitialisation des fonctions GPIB.

Affichage d’un boîte de dialogue.

Temporisation.

Convertit un nombre en une chaîne de caractère de chiffres décimaux.

Écrit des données dans le périphérique GPIB identifié par adresse.

Écrit les données provenant de buffer à écrire dans le périphérique ou l'interface spécifié.

Interface Homme machine Réalisée:

Interface Homme machine Réalisée:

• Interface plus intuitive.– Bouton start.– Bouton consultations des graphiques.– Menus déroulants.

• Langage de programmation plus connue.• Réglage de la forme du signal (amplitude,

intervalle d’impulsion, durée d’impulsion).• Possibilité de choisir 4 fréquences pour les tests

et consultations des résultats graphiques.• Possibilité de choisir le répertoire de destination

pour les fichiers Excel créés (dates, commentaires paramètres auxiliaires).

Interface Homme machine Réalisée:

• Voici le schéma de hiérarchisation des sous-vis nécessaire au Vi principal de directivité.

• Le programme est organisé de façon séquentiel. Ainsi il s’exécute linéairement et donc plus simple à réaliser et à comprendre

Initialisation du banc d’essai:

• Pour démarrer la phase de test, il faut impérativement que tous les instruments de mesures soient allumés (et attribuer les bonnes adresse).

• Tous les voyants de la face avant passent au vert.

• Un bouton start apparaît.• Il ne reste plus qu’à régler les paramètres de

l’interface et appuyer sur le bouton start.

Initialisation du banc d’essai:

Initialisation des instruments:

• On initialise toutes les fonctions GPIB du système.

• L’étape suivante du programme consiste à initialiser tous les instruments de mesures.– Le Générateur BF.– L’oscilloscope:

• Initialisation.• Calibration des voies.

– Le mât.

Début des mesures:

• Une fois que le mât a été initialisé le début des mesures peut commencer.

• Les mesures consiste à faire tourner le mât d’un angle de départ jusqu’à l’angle de fin, d’un pas de mesure.

• Ensuite on enregistre la réponse du récepteur (en volt), à quatre fréquences différentes.

• Par la suite on traite l’information avec une boîte de calcul pour avoir la réponse en dB en fonction de l’angle.

Résultats:

• Pour finir, il est possible de consulter les résultats au travers d’un fichier Excel.

• Il est possible aussi de les consulter sous formes de graphiques à la fin des mesures.

Schéma synoptique du programme:

Conclusion:

• Maîtrise du logiciel de développement Labview.• Manque de temps pour terminer le projet.

– Mauvaise gestion du temps de travail.– Tendance à l’isolement.

Projet enrichissant et intéressant tant au niveau personnel que du côté professionnel.