1.4 Mécanisme


La chaine d'acquisition.

       La chaîne d’acquisition est identique à tous les systèmes acoustiques d’imagerie. D’abord, un transmetteur relié à une alimentation génère ou amplifie des signaux électriques. Ensuite, un transducteur transforme l’énergie électrique en énergie sonore et inversement lors de la réception. Enfin, un câble électroporteur conduit le signal électrique résultant à bord du navire ou il sera traité par un système de réception électronique. Dans le but d’être convenablement visualisable analysable et stocké ce signal sera alors sujet à une pré-amplification, un filtrage et à une numérisation.

1.4.1. Emission et réception

 

 

      Les sonars à balayages latéraux sont des systèmes acoustiques de types émetteur- récepteur composés de deux voies composés de deux voies disposées symétriquement de part et d’autre du poisson.

 

     Utilisation d’un transducteur en réception et émission :

     Double fonction du transducteur : 

-         A l’émission : transforme l’énergie électrique en énergie sonore

-         A la réception : transforme l’énergie sonore en énergie électrique

 

Dans ce but, il existe à l’intérieur du transducteur, deux plaques piézo-électriques en céramique qui s’étirent ou se contractent sous l’influence d’un champ électrique. Ce mécanisme est à l’origine d’une impulsion sonore lors de l’émission.

 

Au bout d’un nombre déterminé de cycles, les transducteurs entament une phase d’écoute. C’est le principe de la réception. Les impulsions ultras sonores successives se propagent dans l’eau vont être réfléchies sur le fond. Seul l’onde spéculaire c'est-à-dire celle qui empreinte la même trajectoire après réflexion est reçue par le transducteur. A réception, une déformation des plaques piézo-électrique va engendrer des charges électriques à leur surface. Une reconversion de l’onde acoustique en énergie électrique est alors effectuée. Le signal électrique  résultant correspond à l’écho.

 

Or, un transducteur ne fournit l’image que du coté ou il est placé. Afin d’étendre la zone d’étude, les sonars sont équipés de deux transducteurs, un à bâbord et l’autre à tribord. Egalement, pour éviter les diaphonies (phénomènes d’interférence entre deux ondes), on emploi des fréquences très faiblement différentes pour chaque transducteurs.

 

Des antennes allongée de geométrie rectangulaire sont installés de part et d'autre du poisson . Elles gèrent la directivité des faisceaux et de ce fait leurs angles d'ouverture.

Des deux transducteurs latéraux sont donc émis des faisceaux très fins. Ceux- ci sont caractérisés par :

 

-         un degré d’ouverture en gisement (dans le plan horizontal)

-         20 à 50 ْ d’ouverture en site (plan verticale)

 

Exemple d'ouverture des faisceaux dans le plan longitudinal et transversal.

 

 

 

 

Angles du faisceau émis.

En gisement: 2Ө3 Tres étroit, directif

En site: 2α3 Le plus ouvert possible

 

 

Le faisceau est caractérisé par :

-         1 lobe principal définit par

·        les angles 2Ө3 et  2α3 en radian

·        la longueur d’onde du signal sonore en m ( l )

·        les dimensions du transducteur ( L et l )

-          lobes secondaires   

                      

Le lobe principal est entouré d’une couronne qui correspond aux lobes secondaires. Dans le faisceau acoustique émis, l’intensité sonore du lobe secondaire est très inférieur (- 40 dB) à celle du lobe principal.

Quand le transducteur est orienté verticalement par rapport au fond, le lobe secondaire heurte la surface du sol marin avec une incidence rasante. L’écho rétrodiffusé est donc fortement atténué et tend à être négligeable.

 Perte par transmission :


     La mer est un milieu de propagation dissipatif, c'est-à-dire que l’onde émise est dissipée par transmission ou absorption ou plus précisément par frottement ou par réaction chimique.

 
Ainsi, l’amplitude du signal s’affaiblit au cours de la propagation. La perte par transmission traduit cette diminution de l’intensité acoustique.

 
Deux phénomènes expliquent cette perte par transmission :

  -  La divergence géométrique c'est-à-dire le fait que l’énergie émise est de plus en plus diluée dans l’espace en s’éloignant de la source. Dans un milieu homogène, pour une source à rayonnement sphérique, l’énergie émise est conservée mais se répartie sur des sphères de rayon de plus en plus grand. Cet étalement traduit donc une diminution d’intensité proportionnellement à la surface.

 

 -     L’amortissement qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation c'est-à-dire de la température, de la salinité, de la pression hydrostatique et de la fréquence de l’onde émise. Il provoque une diminution de pression acoustique (en dB) proportionnelle à la distance parcourue

 

 

Cette perte de propagation va limiter la portée du système sonar. Elle est traduite par un coefficient d’absorption. Ainsi, plus la fréquence est basse, plus le coefficient  d’absorption est faible.