3.1. Diffusion et
réflexion
3.1.1. Diffusion
La partie diffusée du signal est appelée signal incohérent mais il est cependant très utile pour la topographie sous-marine (sondeur multi-faisceau). Associé au phénomène de diffusion, il existe le phénomène de rétrodiffusion. La plupart des systèmes sonores sont destinés à recevoir des signaux renvoyés par des cibles. Celles-ci dépendent de l'étude, elles peuvent être des objets posés sur le fond ou enfouis comme des pipelines ou des épaves ou bien encore des bancs de poissons dans la hauteur d'eau. La partie de l'onde sonore diffusée par la cible et qui est renvoyée vers l'émetteur est dite rétrodiffusée sous forme d'ondes secondaires. La cible agit donc comme une source secondaire qui réémet l'onde acoustique. (voire figure 1) 3.1.2. Réflexion
Toutefois, une partie de l'onde incidente est réfléchie, sans déformation mais avec une perte d'amplitude: C'est le phénomène de réflexion. L'onde réfléchie est renvoyée selon une direction symétrique par rapport à la normale du point d'incidence : c'est la réflexion spéculaire (voir figure) La partie réfléchie du signal est appelée signal cohérent. Plus la différence d'impédance entre deux matériaux est importante et plus la réflexion est forte. La proportion réfléchie de l'énergie incidente est caractérisée par un coefficient (rapport entre la dimension de l'obstacle et la longueur d'onde du signal). L'interface eau/roche est un meilleur réflecteur que l'interface eau/vase, en effet la variation d'impédance (densité) est plus importante. ![]() Diffusion et réflexion sur le fond d'une onde acoustique
(modifiée, d'après Lurton, 1998)
Le signal sonore peut suivre des trajets très différents en fonction du nombre de réflexions qu'il subit. On parle de trajets multiples. 3.1.3. Trajets multiples
L'air a une très faible impédance comparée à l'eau (milieu de propagation). Donc la surface est un très bon réflecteur, tout comme le fond. Le milieu de propagation de l'onde est donc limité par la surface et le fond, les signaux subissent donc des réflexions successives sur ces interfaces. A chaque réflexion, le signal subira une perte d'amplitude. Un signal peut donc se propager selon des trajets sonores multiples et tous différents. Le signal principal (trajet direct) est donc suivi d'une traînée d'échos dont l'amplitude va en diminuant (amplitude fonction du nombre de réflexions subies) : Phénomène d'échos multiples (ou de cible). En fonction de la configuration on peut ne pas recevoir d'écho ou en recevoir des centaines. Ils ne sont pas identifiables individuellement mais ils se caractérisent par une traînée continue sur le spectre des fréquences (voir figure 2). ![]() Illustration de la notion de trajets multiples dans la colonne
d'eau et sur le spectre de fréquence.(modifiée,
d'après Lurton, 1998)
3.1.4. Réverbération
On appelle réverbération tout retour d'énergie vers le système sonar autrement que par rétrodiffusion de la cible (voire 1.1). On distingue les effets de réverbérations de fond et de surface ainsi que ceux de volume. La réverbération est donc l'ensemble des phénomènes d'échos multiples parasites venant brouiller la réception du signal cohérent attendu (bruit). Il est difficile pour nous de faire la différence entre écho de cible et phénomène de réverbération, elle est arbitraire. Un sondeur de pêche utilise la rétrodiffusion due aux bancs de poissons et considère comme réverbération nuisible la rétrodiffusion par la surface et le fond de la mer. A l'inverse pour une utilisation cartographique, la rétrodiffusion sur les poissons sera considérée comme réverbération nuisible contrairement a celle de la surface et du fond. 3.1.5. Bruits liés a l'environnement
On a vu précédemment que les récepteurs vont enregistrés des échos d'ondes liés aux trajets multiples. Un autre facteur perturbera la réception de l'onde, c'est le bruit lié à l'environnement. En effet il existe des signaux sonores déjà présents dans la colonne d'eau (bruit de moteur, bruit lié au mouvement de l'eau en surface, mammifères marins etc...). Lors de la réception d'un signal sonore, il sera donc nécessaire de filtrer les signaux reçus. ![]() Bruits résiduels dans la masse d'eau (Acoustical Society of America, 2004) |