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.
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.
Double fonction du
transducteur :
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 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 :
Figure
6 : Exemple d’ouverture des faisceaux dans le plan
longitudinal et transversal
Figure 7: Angles du faisceau émis
En gisement: 2Ө3 Tres
étroit, directif
En site: 2α3 Le
plus ouvert possible
Le faisceau est caractérisé par :
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 :
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.
1.4.2
Le niveau de l'echo dépend : - de l'incidence du faisceau
- du pouvoir réflecteur du fond
- de la morphologie
Ainsi,
l'intensité du signal est autant modifié lors d'un changement de pente que par
un changement de la nature du fond.
Plusieurs echos echos éxistent donc et diffèrent
suivant la nature de la réflexion qui leur donne naissance.
Echos liés à la réflexion spéculaire :
A l’émission, les rayons sonores ont une
incidence presque normale avec le fond (à + ou – 5°). Sur un obstacle la
quasi-totalité de l’énergie émise est alors réfléchie dans une seule direction. Les échos
résultants sont donc caractérisés par de fortes amplitudes de courtes durées
comparables à celle du signal émis.
La réverbération correspond aux problèmes
d’interaction entre la diversité des fonds marins et une onde acoustique.
Ainsi lorsqu’une onde acoustique se propage dans le
milieu marin, une partie de son énergie est réfléchie de façon incohérente en
phase et en direction. C’est le phénomène de réverbération ou rétrodiffusion.
Les échos de réverbération sont causés par la réflexion
des ondes sonores sur le fond marin lorsque l’incidence du faisceau est
supérieure à l’incidence normale.
Ces échos ont donc une amplitude et un niveau
acoustique plus faible que celui de la réflexion spéculaire.
La quantité d’énergie réverbérée dépend - du coefficient de réverbération
- de la
lithologie du fond
- de
l’angle d’incidence
Exemple :
Le passage de la vase au substrat rocheux est marqué
par un changement de la valeur du coefficient de réverbération (variation de 20
à 25 décibel)
Expression de l’indice de réverbération :
R = 10
log (Ir/ Ii) Ir : intensité sonore réverbéré à
1m d’un élément de surface
Ii :
intensité sonore incidente mesurée au centre de l’élément réverbérant
Le relief
sous marin est à l’origine du phénomène de la formation d’ombres.
Sur le
fond, un obstacle de dimension suffisante va en effet intercepter une partie du
secteur angulaire verticale émis. La réflexion par le fond est alors interdite,
une zone en dépression ne peut renvoyer l’énergie émise par le transducteur.
En résultat, l’écho reçu sera de très faible niveau pendant une durée dépendante de
l’angle de rasance et de la hauteur de l’objet masquant. Une ombre dont la
forme correspondra à celle de l’objet en relief sera ainsi mis en évidence.
Celle-ci apparaîtra en blanc sur le sonagramme.
Aussi, l’analyse de la longueur de l’ombre projetée permettra une
estimation de la taille et de la forme de l’obstacle.