Un groupe de recherche au sein du Réseau national de conception du Canada aide un chef de file dans les systèmes de sonar à développer la prochaine génération de systèmes de détection sonore sous l’eau, tout en explorant de nouvelles applications civiles pour ces technologies ultrasensibles.

Depuis des décennies, la détection sonore sous l’eau a été un outil clé pour les utilisateurs militaires et industriels, mais l’efficacité de ces microphones sous l’eau est limitée par leur incapacité à localiser la direction des signaux acoustiques.

Ultra Electronics Maritime Systems (Ultra), basée à Halifax, développe des systèmes de sonar pour la détection des menaces sous l’eau destinés aux secteurs de la défense et de la sécurité qui se fient aux capteurs traditionnels. En se tournant vers l’avenir, l’entreprise a reconnu les avantages concurrentiels d’une solution qui répondrait à leurs exigences de performance strictes tout en occupant moins d’espace et en étant en mesure de préciser non seulement l’amplitude d’une onde sonore, mais également sa direction.

Toutefois, elle n’a trouvé aucun produit commercial correspondant à ces spécifications, et malgré une recherche aux États-Unis, au Canada et dans l’Union européenne, elle n’a pas pu trouver d’entreprise ni d’organisme de recherche ayant les capacités nécessaires pour réaliser ou évaluer ses idées.

Puis, avec l’aide du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), Ultra a pris contact avec un groupe de recherche en microcapteurs à l’Université Simon Fraser, dirigé par le professeur Behraad Bahreyni. Les exigences particulières de l’entreprise concernant une taille réduite et la capacité à détecter la direction ont suscité l’intérêt du professeur Bahreyni, qui effectue des recherches universitaires et industrielles dans ce domaine depuis près de 20 ans.

Contrairement aux téléphones cellulaires et aux contrôleurs de jeux qui fonctionnent assez adéquatement en repérant des fréquences de l’ordre de dizaines de hertz au maximum, la capacité à déterminer la direction et l’amplitude sous l’eau représente un tri de fréquences qui sont 500 fois plus élevées. En même temps, afin de détecter de faibles signaux produits par des objets distants, les appareils marins doivent générer considérablement moins de bruit, tandis qu’une plus petite empreinte réduit considérablement les coûts globaux du système.

Après trois années de recherche, le professeur Bahreyni et ses collègues ont trouvé pas une, mais deux solutions possibles. « Nous avons proposé deux conceptions avec différentes structures de capteurs et des processus de fabrication entièrement différents », a expliqué le professeur Bahreyni. « Les deux surpassent les spécifications cibles de l’entreprise. »

Cette étape franchie représentait une nouvelle occasion pour le professeur Bahreyni et son groupe : la conception et la fabrication de dispositifs pour Ultra, qui n’a pas la capacité de le faire. Elle leur a également permis de repérer des occasions inattendues et fascinantes pour mettre en application ces progrès en matière de capteurs de manière plus générale.

« Ces dispositifs sont assez sensibles pour capter les ondes de pression qui sont produites avant qu’un tremblement de terre ne touche une région », a-t-il expliqué. Le délai d’exécution est peut-être seulement quelques secondes, mais cela serait suffisant pour activer des systèmes de sécurité, y compris des interrupteurs automatiques visant à sécuriser des infrastructures essentielles, telles que les conduites de gaz ou les lignes électriques, pour lesquelles même des perturbations sismiques mineures pourraient causer des explosions ou des incendies majeurs.

D’une façon bien similaire, ces capteurs de vibrations pourraient également détecter des problèmes au long d’un pipeline dont la structure servirait de guide à ondes pour les sons subtils causés par une fissure ou une fuite.

Ces occasions ont inspiré le professeur Bahreyni à fonder une entreprise consacrée à la conception et la fabrication de cet équipement. Il a de grandes attentes envers cette jeune entreprise, portant le nom d’axSense Technologies, après que celle-ci s’est classée parmi les 10 premiers concurrents dans le cadre du concours de technologie New Ventures 2017 du British Columbia Innovation Council.

« Ce qui nous a attirés dans ce projet commercial, c’est le fait que dès le début, notre intention était de conserver tous les aspects de la conception et de la fabrication de ce dispositif au Canada », a-t-il affirmé. « Il s’agit d’une technologie purement canadienne. »

Il a ajouté qu’une autre initiative exclusivement canadienne, CMC Microsystèmes, a également joué un rôle considérable dans cette réalisation. La familiarité du professeur Bahreyni avec cette organisation date de l’époque où il était étudiant de cycle supérieur, sous la supervision du professeur Cyrus Shafai à l’Université du Manitoba. Maintenant qu’il est devenu une personne reconnue dans le milieu universitaire gérant un laboratoire diversifié, il a été impressionné par le plus vaste évantail de logiciels, de matériel et de soutien de prototypage que CMC peut offrir.

« Des outils CAO aux équipements d’essai, mon équipe fait probablement partie des plus grands utilisateurs de ressources de CMC dans l’ensemble du Canada », a-t-il déclaré. « Les ressources de CMC ont constitué une partie intégrante de ma recherche, ainsi que celle de mon équipe », a-t-il affirmé.

Il a indiqué que l’aide de CMC a été particulièrement utile dans le cadre de la localisation d’équipements de fabrication spécialisés et coûteux et d’installations de salles blanches disponibles ailleurs au pays, de même que l’expertise spécialisée. L’un des avantages particuliers était le programme d’assistance financière MNT de CMC, qui nous a aidés à compenser les coûts de déplacement et de fabrication liés à l’utilisation de ces installations.

« Nous utilisons CMC comme médiateur entre notre laboratoire de recherche et d’autres laboratoires dans l’ensemble du Canada lorsque nous avons besoin d’accéder à quelque chose que nous ne sommes pas en mesure d’accomplir ici, à l’Université Simon Fraser », a-t-il affirmé. « L’un des principaux avantages de CMC est la création d’une communauté de gens ayant des intérêts similaires et partagés. »

Crédit Photo : Jeff Vinnick

Janvier 2018