Procédé et dispositif de focalisation d'ondes acoustiques

Description

[0001] La présente invention est relative aux procédés et dispositifs de focalisation et de compression temporelle d'énergie acoustique. Le terme "acoustique" doit être pris dans un sens général, sans le limiter aux fréquences audibles. Il est même susceptible de s'appliquer aux ondes radio-électriques, dans la mesure où elles ont un mode de propagation qui se rapproche de celui des ondes acoustiques.

[0002] L'invention est applicable dans de nombreux domaines de la technique, parmi lesquels on peut citer les suivants.

[0003] L'invention permet de concentrer une énergie acoustique en un emplacement donné. Cet emplacement peut par exemple être celui d'une cible fixe qu'on cherche à localiser ou à détruire. Ce dernier cas est celui de la lithotritie ou de la destruction d'une tumeur dans le corps. C'est aussi celui de la destruction d'un engin explosif, tel qu'une mine.

[0004] L'emplacement (ou un ensemble de tels emplacements) peut encore être situé sur une chaîne industrielle où sont successivement présentés des objets devant recevoir chacun une ou plusieurs impulsions d'énergie acoustique, intenses, brèves et localisées.

[0005] Elle permet également la communication entre une station et un récepteur placé à l'emplacement où se concentre l'énergie, avec une discrétion assurée par le caractère sélectif de la concentration d'énergie ; plusieurs récepteurs peuvent être prévus, au prix d'une distribution d'énergie.

[0006] On connaît déjà des procédés d'examen d'un milieu pour y repérer des cibles réfléchissantes et/ou de destruction des cibles, utilisant le retournement temporel des signaux reçus par les transducteurs piézo-électriques d'un réseau, avant ré-émission (document EP-A-0 383 650).

[0007] De tels procédés effectuent une focalisation d'énergie sur une cible, c'est-à-dire une compression spatiale d'énergie.

[0008] La présente invention vise notamment à réaliser, en plus d'une compression spatiale par focalisation, une compression temporelle d'énergie.

[0009] Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé tel qu'énoncé dans la revendication 1.

[0010] En général, on recherchera, au cours de l'étape (a), une impulsion de durée inférieure à dix périodes et de préférence cinq, de la période fondamentale en cas de transducteurs résonants.

[0011] La seconde durée est choisie pour correspondre à l'étalement des temps d'arrivée de l'énergie acoustique ayant parcouru le milieu multi-diffuseur par tous les chemins possibles au sein de ce milieu, du moins aussi longtemps que l'énergie transmise reste appréciable.

[0012] on entend par "milieu multi-diffuseur" un milieu délibérément placé entre l'emplacement-cible et le réseau de transducteurs, et dans lequel sont dispersés ou répartis des éléments réfléchissant ou diffusant individuellement l'énergie acoustique, avec une absorption faible, de nature à provoquer un étalement d'au moins un ordre de grandeur de la durée de l'impulsion initiale. Dans le cas d'une répartition quasi-aléatoire des éléments dans le volume du milieu de propagation, on peut définir la nature d'un tel milieu multi-diffuseur par le libre parcours moyen 1 des ondes acoustiques dans ce milieu, c'est-à-dire par la distance sur laquelle une onde plane initiale entrante perd complètement la mémoire de sa direction initiale. Ce libre parcours moyen 1 est égal à 1/n σ où n est la densité volumique des éléments diffuseurs et où σ est leur section efficace de diffusion. Le libre parcours est d'autant plus petit que σ est grand, ce qui est obtenu lorsque la fréquence des ondes acoustiques est proche des fréquences de résonance des éléments. Ces éléments peuvent être de natures très diverses. Ils peuvent être notamment des tiges, paillettes, billes, bulles de gaz, particules réfléchissantes. Typiquement, la dimension moyenne a des particules est telle que 2πa/λ soit de l'ordre de l'unité, λ étant la longueur d'onde des ondes acoustiques émises, ou la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale du spectre émis.

[0013] Lorsqu'on recherche un étalement important de la durée d'une impulsion et un facteur de compression élevé, l'épaisseur e d'un tel milieu (longueur occupée entre l'emplacement-cible et le réseau) doit être supérieure au libre parcours moyen ; une épaisseur d'au moins cinq fois est souvent souhaitable.

[0014] Les éléments réfléchissants du milieu multi-diffuseur peuvent encore être répartis à la périphérie du milieu de propagation. Ils peuvent notamment consister en des discontinuités d'impédance entre le milieu de propagation et le milieu extérieur. Le milieu multi-diffuseur comporte alors un canal acoustique entre l'emplacement de concentration des ondes et les transducteurs, dont les parois réalisent par des réflexions multiples, l'étalement temporel de l'impulsion initiale, et le désétalement des ondes de retour.

[0015] Au cours de l'étape (b), l'enregistrement s'effectue pendant une fenêtre temporelle qui, notamment lorsqu'un signal acoustique est susceptible de provenir de plusieurs emplacements distincts, est choisi en fonction de l'emplacement sélectionné et de la nature du milieu.

[0016] On peut encore remarquer qu'en donnant au milieu multi-diffuseur une ouverture angulaire, vue de l'emplacement de concentration, nettement supérieure à l'ouverture angulaire du réseau, on obtient également une résolution de la tache de refocalisation beaucoup fine que dans le cas d'un milieu homogène. Le milieu diffuseur agit, après retournement temporel, comme un émetteur dont l'ouverture angulaire, vue de l'emplacement, peut être très supérieure à l'ouverture angulaire sous laquelle est vu le réseau.

[0017] Le principe mis en oeuvre par l'invention ressort de ce qui précède. Les signaux acoustiques de retour (étape (c) ci-dessus) parcourent dans le milieu diffuseur des chemins inverses de ceux parcourus antérieurement, dans la mesure où le milieu n'évolue pas ou n'a qu'une évolution lente (typiquement avec des déplacements des diffuseurs n'entraînant pas une modification de la longueur des chemins de diffusion multiple de plus d'1/10 de la plus petite longueur d'onde pour laquelle le spectre émis présente une puissance appréciable) du fait du principe du retour inverse. L'onde acoustique ré-émise subit toutes les diffusions et/ou réflexions multiples dans une chronologie inversée de celle de l'aller et reforme à la sortie du milieu l'onde acoustique initiale, constituée par une impulsion courte.

[0018] Lorsque le milieu multi-diffuseur est, totalement ou partiellement, entouré de surfaces réfléchissantes pour les ondes, toute l'énergie ré-émise est concentrée sur l'emplacement choisi pendant la durée de l'impulsion initiale, et on obtient un gain très supérieur au gain d'antenne classique dû à la focalisation, puisqu'il est multiplié par un facteur de compression temporelle. Même avec des transducteurs de faible puissance ou des amplificateurs à faible gain, on peut concentrer des puissances élevées lorsque le milieu multi-diffuseur provoque un allongement important, qui peut être de l'ordre de 100 et davantage.

[0019] Un autre aspect de l'invention se rapporte à un dispositif de focalisation et de compression temporelle d'énergie acoustique tel qu'énoncé dans la revendication 13.

[0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.

[0021] Sur les dessins :

• la figure 1 est un schéma de principe montrant les conditions d'un essai destiné à prouver la faisabilité du procédé selon l'invention ;
• la figure 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation ;
• les figures 3A à 3C montrent l'allure des signaux acoustiques ; et
• les figures 4 à 6 montrent trois variantes de réalisation.

[0022] Pour faire apparaître l'intérêt de l'invention, on donnera tout d'abord les résultats d'essais effectués en utilisant, comme milieu multi-diffuseur, des tiges métalliques parallèles réparties de façon quasi aléatoire et ayant un diamètre de l'ordre de la longueur d'onde □ de l'énergie acoustique. La figure 1 montre le milieu multi-diffuseur 10 interposé entre une source 12, qui constitue une cible située à un emplacement où s'effectuera la concentration, et un réseau de transducteurs 14 émetteurs-récepteurs, reliés à un circuit 16 ayant autant de voies d'émission-réception qu'il y a de transducteurs. Ce circuit 16 a une constitution du genre déjà décrit dans les documents EP-A-0 383 650 et EP-A-0 591 061.

[0023] Les essais ont été effectués avec une cible 12 constituée par un hydrophone muni d'un circuit d'excitation 18 et capable d'émettre des impulsions brèves, de 1 microseconde, avec une fréquence centrale de 3 MHz. Le milieu multi-diffuseur 10 est constitué de tiges de 0,5 mm de longueur, avec un espacement moyen de l'ordre de 2 mm. L'épaisseur e du milieu était de 45 mm. Le libre parcours moyen, pour la longueur d'onde considérée, était d'environ 1 = 7 mm. La largeur w était de l'ordre de 120 mm.

[0024] L'onde acoustique sphérique émise par la cible 12, dont la partie émettrice avait un diamètre de l'ordre de 0,5 mm, subit des diffusions multiples, sans dissipation notable du fait de la réflectivité du métal. Le réseau de transducteurs 14 comportait 48 transducteurs et le circuit associé 16 était prévu pour enregistrer les signaux individuels sur des durées d'environ 100 microsecondes, correspondant à l'étalement des temps d'arrivée des ondes acoustiques ayant parcouru le milieu multi-diffuseur par tous les chemins possibles.

[0025] Le circuit 16 comportait, pour chaque voie, un convertisseur analogique-numérique, une mémoire organisée en file d'attente et des moyens de lecture avec une chronologie inversée et d'amplification.

[0026] Une mesure des caractéristiques de l'onde de retour ayant traversé le milieu 10 a montré que le faisceau se refocalise sur une zone ayant une largeur, à - 6 dB, sensiblement égale à λF/w, F étant la distance entre le plan de sortie du milieu multi-diffuseur et la cible. Cette tache focale est plus fine qu'elle ne l'aurait été en l'absence du milieu multi-diffuseur. Ce dernier présente en effet une ouverture angulaire, vue de la cible, beaucoup plus élevée que le réseau de transducteurs 14.

[0027] Le dispositif schématiquement illustré sur la figure 2 (où les organes correspondant à ceux déjà montrés en figure 1 sont désignés par le même numéro de référence) est destiné à concentrer, sur une cible passive 12, une impulsion brève et intense, avec des moyens d'émission de faible puissance.

[0028] Dans ce cas encore, un milieu multi-diffuseur 10 est interposé entre le réseau de transducteurs piézo-électriques 14 et la cible 12. Les transducteurs 14, ou au moins certains d'entre eux, sont prévus pour envoyer sur la cible 12, qui est réfléchissante, une impulsion brève à la fréquence des ondes acoustiques à concentrer. Il est également possible d'utiliser des transducteurs différents pour la première illumination (étape (a) ci-dessus) et pour la réception et la ré-émission (étapes (b) et (c)). Dans le milieu multi-diffuseur 10 est ménagée une ouverture 20 de dimension suffisante pour permettre le passage d'un tir d'illumination bref, sans diffusion. La cible illuminée renvoie, vers le milieu multi-diffuseur 10 et le réseau de transducteurs 14, l'onde qui est ensuite retournée temporellement. L'onde reçue et réfléchie par la cible 12 peut avoir la variation dans le temps montrée schématiquement en figure 3A. Ce type de signal, de quelques périodes fondamentales et à bande large, peut notamment être obtenu à l'aide de transducteurs en technologie composite. Le signal d'écho reçu par un transducteur particulier aura alors, du fait qu'une partie au moins de l'énergie réfléchie a subi la multi-diffusion, une 17 allure qui est par exemple celle montrée sur la figure 3B.

[0029] Pour réduire les pertes d'énergie acoustique, des moyens tels que des miroirs 22 peuvent être disposés autour du milieu multi-diffuseur 10, de façon à réduire les ré-émissions d'énergie acoustique vers des directions autres que celle de la cible et/ou à constituer un canal acoustique.

[0030] Dans une variante simplifiée de réalisation, le signal retourné par chaque transducteur 14 n'est pas obtenu par amplification analogique du signal retourné, mais par retour d'un signal constitué d'impulsions alternativement positives et négatives, ayant chacune la même durée et le même signe que l'alternance correspondante (figure 3C).

[0031] Dans la variante de réalisation montrée en figure 4, le milieu multi-diffuseur 10 est placé à l'opposé de la cible 12 par rapport au réseau de transducteurs 14. Dans ce cas, la première illumination est effectuée par un émetteur supplémentaire 24 (suivant la direction f0 de la figure 4). L'énergie acoustique réfléchie par la cible 12 traverse deux fois le milieu 10, avec une réflexion intermédiaire sur un miroir 26, comme indiqué par la flèche f1. Le réseau 14 ré-émet lui aussi vers le miroir 26 (flèche f2).

[0032] Dans un autre cas encore, on cherche à concentrer de l'énergie dans une zone déterminée de l'espace, constituant cible, qu'on a préalablement sélectionnée. Dans ce cas, l'étape (a) peut n'être effectuée qu'au cours d'une phase d'étalonnage. Ultérieurement, la concentration d'énergie s'effectue en répétant l'étape (c).

[0033] Ce dernier mode d'exécution permet notamment de transmettre des messages qui ne pourront être reçus avec une puissance élevée et de façon intelligible que dans une zone bien déterminée. Le milieu multi-diffuseur doit alors être complètement stationnaire.

[0034] Dans ce cas, si l'onde acoustique reçue au cours de l'étape (b) par un transducteur i est représentable par ei(t) et le message à transmettre est de la forme s(t), l'amplificateur prévu sur la voie associée au transducteur i sera prévu pour que l'émission par le transducteur soit de la forme ei (τ-t) ⊗ s(t), τ étant un retard fixe, identique pour tous les transducteurs. La démodulation s'effectuera de façon classique, quelle que soit la modulation du signal s(t).

[0035] Pour la transmission sous-marine, par exemple à partir d'un bâtiment ou d'un robot sous-marin, le réseau de transducteurs peut être dépointé par rapport à la cible et orienté vers une paroi du canal acoustique sous-marin, comme la surface ou le fond.

[0036] Dans les variantes de réalisation des figures 5 et 6, le milieu multi-diffuseur 30 ne comporte pas d'éléments répartis aléatoirement dans le volume du milieu de propagation, mais seulement des éléments réfléchissants répartis à sa surface, définissant ainsi un canal ou guide d'onde acoustique. Le réseau de transducteurs 14 est placé à une extrémité de ce guide d'onde.

[0037] Dans le cas de la figure 5, la source d'étalonnage 12 est placée à l'autre extrémité du guide d'onde 30. Les nombreuses réflexions sur la paroi réfléchissante étalent la durée de l'impulsion initiale au niveau du réseau 14, et compriment inversement cette durée lors de la ré-émission focalisée vers l'emplacement initialement occupé par la source d'étalonnage.

[0038] Dans le cas de la figure 6, un transducteur 24 est placé près de l'extrémité du guide d'onde 30 pour illuminer la cible réfléchissante 12 en direction opposée au guide 30 lors de l'étape initiale. Le transducteur 24 peut être fixé au moyen d'une monture n'entravant pas la propagation des ondes, telle que trois fils orientés radialement par rapport à l'axe du guide, à 120° les uns des autres. La partie du bref faisceau d'illumination renvoyée par la cible 12 vers le guide 30 subit alors les réflexions multiples qui étalent sa durée. Après retournement temporel et amplification, l'énergie se concentrera sur la cible réfléchissante 12 si elle ne s'est pas trop déplacée.

[0039] On ne décrira pas ici de façon complète des transducteurs et un circuit associé permettant de mettre en oeuvre les procédés ci-dessus mentionnés. En effet, la constitution des circuits peut être similaire à celle déjà donnée dans les demandes de brevet antérieures précédemment mentionnées. Il est seulement nécessaire que les mémoires organisées en file d'attente destinées à enregistrer le signal complexe reçu par les transducteurs 14 aient une capacité suffisante. La capacité de ces mémoires devra encore être augmentée si on souhaite stocker les formes d'ondes préalablement enregistrées relativement à plusieurs emplacements distincts, ultérieurement sélectionnables à volonté dans les phases de ré-émission. Le gain des amplificateurs prévus sur chaque voie de transducteurs sera, pour une puissance donnée à concentrer, fonction de l'étalement temporel réalisé par le milieu multi-diffuseur 10.

Revendications

1. Procédé de focalisation et de compression temporelle d'énergie acoustique en au moins un emplacement, suivant lequel :

a) on provoque l'émission depuis ledit emplacement (12) d'une impulsion acoustique courte, de première durée,

b) on recueille sur un réseau de transducteurs (14) et on enregistre, pendant une seconde durée, supérieure d'au moins un ordre de grandeur à la première durée, les signaux acoustiques provenant dudit emplacement à travers un milieu multi-diffuseur (10;30) dans lequel sont dispersés ou répartis des éléments réfléchissant ou diffusant individuellement l'énergie acoustique, avec une absorption faible, de nature à provoquer un étalement d'au moins un ordre de grandeur de la durée de l'impulsion initiale ; et

c) on émet vers le milieu multi-diffuseur, à partir des dits transducteurs (14), des signaux de retour obtenus par inversion temporelle et amplification de ceux recueillis pendant la seconde durée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on donne, au milieu multi-diffuseur (10;30), une ouverture angulaire, vue dudit emplacement (12), supérieure à l'ouverture angulaire du réseau (14).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on amplifie les signaux inversés temporellement avec un gain fonction croissante du retard d'arrivée sur les transducteurs.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les signaux de retour au cours de l'étape (c) sont d'amplitude constante et ont le signe des signaux enregistrés.

5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on module les signaux de retour par un message à transmettre.

6. Procédé selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce que l'on effectue une seule fois les étapes (a) et (b) au cours d'une phase d'étalonnage et en ce qu'on émet des signaux de retour de façon répétitive, le milieu multi-diffuseur (10;30) étant stationnaire.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le milieu multi-diffuseur (10) comporte une ouverture (20), et en ce que l'étape (a) comporte l'émission depuis le réseau de transducteurs (14) d'un faisceau d'illumination à travers l'ouverture du milieu multi-diffuseur, et la réflexion du faisceau d'illumination par une cible réfléchissante (12) définissant ledit emplacement.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape (a) comporte l'émission depuis un transducteur (24) n'appartenant pas au réseau (14) d'un faisceau d'illumination, et la réflexion du faisceau d'illumination par une cible réfléchissante (12) définissant ledit emplacement.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications à 1 à 8, caractérisé en ce que ledit milieu multi-diffuseur comprend un milieu de propagation et des éléments réfléchissants répartis.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments réfléchissants sont répartis dans le volume du milieu de propagation.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments réfléchissants sont répartis à la périphérie du milieu de propagation.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les éléments réfléchissants sont constitués par des discontinuités d'impédance acoustique entre le milieu de propagation et le milieu extérieur.

13. Dispositif de focalisation et de compression temporelle d'énergie acoustique en un emplacement, comprenant :

- des moyens (18;24) pour provoquer l'émission d'une impulsion acoustique brève depuis ledit emplacement (12) ;

- un réseau de transducteurs (14) ;

- un milieu multi-diffuseur (10;30) destiné à être interposé entre le réseau de transducteurs et ledit emplacement, et dans lequel sont dispersés ou répartis des éléments réfléchissant ou diffusant individuellement l'énergie acoustique, avec une absorption faible, de nature à provoquer un étalement d'au moins un ordre de grandeur de la durée de l'impulsion initiale ;

et agencé pour étaler temporellement ladite impulsion acoustique de façon à augmenter sa durée d'au moins un ordre de grandeur au niveau du réseau de transducteurs, le réseau de transducteurs étant commandé pour émettre des signaux acoustiques obtenus par inversion temporelle et amplification de signaux acoustiques captés en réponse à l'émission de ladite impulsion.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'épaisseur du milieu multi-diffuseur (10) est sensiblement supérieure au libre parcours moyen des ondes dans ce milieu.

15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des moyens définissant un canal acoustique.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le réseau de transducteurs est orienté vers une paroi du canal acoustique.

Claims

1. A process for focusing and temporal compression of acoustic energy into at least one location, which comprises:

a) causing an emission from said location (12) of a short acoustic pulse, having a first duration,

b) gathering acoustic signals coming from said location through a multi-scattering medium (10, 30) in which reflexive elements or elements individually scattering the acoustic energy are dispersed or spread, with a low absorption, in order to generate a spread of at least one order of magnitude of the duration of the initial pulse, on an array of transducers (14) and recording said acoustic signals, for a second duration greater by at least one order of magnitude than the first duration; and

c) emitting return signals obtained by temporal inversion and amplification of the signals gathered during the second duration toward the multi-scattering medium (10, 30), from said transducers (14).

2. A process according to claim 1, wherein the multi-scattering medium (10, 13) has an angular aperture greater than the angular aperture of said array (14), viewed from said location (12).

3. A process according to claim 1 or 2, wherein the temporally inverted signals are amplified with a gain which is an increasing function of the time of arrival at the transducers.

4. A process according to claim 1 or 2, wherein the return signals in step (c) are of constant amplitude and have the sign of the recorded signals.

5. A process according to claim 1 or 2, wherein the return signals are modulated by a message to be transmitted.

6. A process according to any of claims 1 to 5, wherein steps (a) and (b) are performed only once in the course of a calibrating phase and the return signals are emitted repetitively, the multi-scattering medium (10, 30) being stationary.

7. A process according to any of claims 1 to 5, wherein the multi-scattering medium (10) has an aperture (20), and wherein step (a) comprises emitting from the transducer array (14) an illumination beam through the aperture of the multi-scattering medium, and reflecting the illumination beam by a reflecting target (12) defining said location.

8. A process according to any of claims 1 to 5, wherein step (a) comprises emitting from a transducer (24) not belonging to the array (14) an illumination beam, and reflecting the illumination beam by a reflecting target (12) defining said location.

9. A process according to any of claims 1 to 8, wherein said multi-scattering medium comprises a propagation medium and distributed reflecting elements.

10. A process according to claim 9, wherein the reflecting elements are distributed within the volume of the propagation medium.

11. A process according to claim 9, wherein the reflecting elements are distributed at a periphery of the propagation medium.

12. A process according to claim 11, wherein the reflecting elements consist of discontinuities of acoustic impedance between the propagation medium and an outside medium.

13. A device for focusing and temporal compression of acoustic energy into at least one location, comprising:

- means (18, 24) for causing emission of a brief acoustic pulse from said location (12);

- an array of transducers (14);

- a multi-scattering medium (10, 30) to be interposed between the transducer array and said location, in which reflexive elements or elements individually scattering the acoustic energy are dispersed or spread, with a low absorption, in order to generate a spread of at least one order of magnitude of the duration of the initial pulse;

and arranged to provide time spreading of the acoustic pulse so as to increase the duration of said pulse by at least one order of magnitude at the level of the transducer array, the transducer array being controlled to emit acoustic signals obtained by temporal inversion and amplification of acoustic signals picked up in response to the emission of said pulse.

14. A device according to claim 13, wherein the multi-scattering medium (10) has a thickness substantially greater than the mean free path of acoustic waves in said medium.

15. A device according to claim 13 or 14, comprising means defining an acoustic channel.

16. A device according to claim 15, wherein the transducer array is oriented toward a wall of the acoustic channel.

Ansprüche

1. Verfahren zur Fokussierung und zeitlichen Komprimierung von akustischer Energie an mindestens einer Stelle, gemäß welchem:

a) die Aussendung eines kurzen akustischen Impulses von einer ersten Dauer von der Stelle (12) aus hervorgerufen wird;

b) die von der Stelle stammenden akustischen Signale durch ein mehrfach zerstreuendes Medium (10; 30) hindurch, in welchem Elemente dispergiert oder verteilt sind, welche einzeln die akustische Energie reflektieren oder zerstreuen, mit einer geringen Absorption, derart, dass eine Verlängerung der ursprünglichen Dauer des Impulses um mindestens eine Größenordnung hervorgerufen wird, auf einem Netz von Messwandlern (14) erfasst und während einer zweiten Dauer, die um mindestens eine Größenordnung größer als die erste Dauer ist, registriert werden; und

c) von den Messwandlern (14) aus zu dem mehrfach zerstreuenden Medium hin Rückkehrsignale ausgesendet werden, die durch zeitliche Inversion und Verstärkung der während der zweiten Dauer erfassten Signale gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem mehrfach zerstreuenden Medium (10; 30) eine Winkelöffnung verliehen wird, die, von der Stelle (12) aus gesehen, größer als die Winkelöffnung des Netzes (14) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich invertierten Signale mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt werden, der eine wachsende Funktion der Verzögerung der Ankunft an den Messwandlern ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkehrsignale im Verlaufe des Schrittes (c) von konstanter Amplitude sind und das Vorzeichen der registrierten Signale aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkehrsignale durch eine zu übertragende Nachricht moduliert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (a) und (b) ein einziges Mal im Verlaufe einer Eichungsphase ausgeführt werden, und dadurch, dass die Rückkehrsignale wiederholt ausgesendet werden, wobei das mehrfach zerstreuende Medium (10; 30) stationär ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrfach zerstreuende Medium (10) eine Öffnung (20) aufweist, und dadurch, dass der Schritt (a) die Aussendung eines Beleuchtungsbündels von dem Netz von Messwandlern (14) aus durch die Öffnung des mehrfach zerstreuenden Mediums hindurch und die Reflexion des Beleuchtungsbündels durch ein reflektierendes Ziel (12), das die Stelle definiert, umfasst.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) die Aussendung eines Beleuchtungsbündels von einem Messwandler (24) aus, der nicht dem Netz (14) angehört, und die Reflexion des Beleuchtungsbündels durch ein reflektierendes Ziel (12), das die Stelle definiert, umfasst.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrfach zerstreuende Medium ein Ausbreitungsmedium und verteilte reflektierende Elemente umfasst.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente in dem Volumen des Ausbreitungsmediums verteilt sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente am Umfang des Ausbreitungsmediums verteilt sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Elemente von Unstetigkeiten der automatischen Impedanz zwischen dem Ausbreitungsmedium und dem äußeren Medium gebildet werden.

13. Vorrichtung zur Fokussierung und zeitlichen Komprimierung von akustischer Energie an einer Stelle, welche umfasst:

- Mittel (18; 24) zum Hervorrufen der Aussendung eines kurzen akustischen Impulses von der Stelle (12) aus;

- ein Netz von Messwandlern (14);

- ein mehrfach zerstreuendes Medium (10; 30), das dazu bestimmt ist, zwischen dem Netz von Messwandlern und der Stelle angeordnet zu werden, und in welchem Elemente dispergiert oder verteilt sind, welche einzeln die akustische Energie reflektieren oder zerstreuen, mit einer geringen Absorption, derart, dass eine Verlängerung der ursprünglichen Dauer des Impulses um mindestens eine Größenordnung hervorgerufen wird;

und dafür ausgelegt ist, den akustischen Impuls zeitlich zu verlängern, derart, dass seine Dauer im Bereich des Netzes von Messwandlern um mindestens eine Größenordnung verlängert wird, wobei das Netz von Messwandlern so angesteuert wird, dass es akustische Signale aussendet, die durch zeitliche Inversion und Verstärkung der akustischen Signale gewonnen werden, die in Reaktion auf die Aussendung des Impulses erfasst wurden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des mehrfach zerstreuenden Mediums (10) im Wesentlichen größer ist als die mittlere freie Weglänge der Wellen in diesem Medium.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem Mittel aufweist, die einen akustischen Kanal definieren.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz von Messwandlern zu einer Wand des akustischen Kanals hin ausgerichtet ist.

Dessins