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Tomographie en acoustique sous-marine
Introduction:
L'exploration et l'étude des milieux inaccessibles à l'homme, tels les fonds marins, constituent un défi. L'utilisation des ondes acoustiques constituent alors un avantage: en effet, elles seules peuvent se propager dans l'eau, contrairement aux ondes électromagnétiques.
Ainsi, de nombreuses applications sont possibles, en particulier la cartographie des fonds marins.
Je me suis interrogée sur la possibilité de reconstituer la surface des fonds marins, grâce au principe de tomographie, principalement utilisé en médecine et en sismologie.
Démarche et objectif:
Mes recherches ont débuté par la consultation de sites Internet et de documentation sur l'acoustique sous-marine, notamment sur la bathymétrie et les sonars, tout en essayant de contacter Xavier Lurton et Jean Marie Augustin, ingénieurs en acoustique sous-marine à Ifremer, sans succès.
Je me suis ensuite intéressée au concept de la tomographie et je me suis penchée sur son application à la cartographie de la surface des fonds marins et sur la manière de réaliser de telles mesures. A l'aide des informations recueillies, du matériel du laboratoire de physique et de mes connaissances, j'ai tenté de modéliser la reconstitution de la coupe d'une surface.
Plan:
1. Détermination de l'angle apparent
On étudie un plan contenant la direction de déplacement d'un sondeur, la direction de l'émise et de l'onde reçue après réflexion sur un surface. L'angle entre la surface et la direction de déplacement peut être déterminé grâce à la mesure du déphasage induit par la distance parcourue par l'onde.
2. Détermination de la profondeur
Le sondeur étant immobile, dans le but de déterminer la profondeur, on est confronté à une indétermination de la mesure du déphasage entre le signal émis et le signal reçu. Cette indétermination est levée en effectuant des mesures de déphasages à deux fréquences différentes mais proches, ce qui permet d'obtenir la valeur de la profondeur.
3. Application à la reconstitution d'une surface
En utilisant la méthode d'Euler, il est possible d'estimer, par approximations affines successives, la coupe verticale d'une surface.
La combinaison de ces trois méthodes permet de reconstruire une surface complète en trois dimensions.
Conclusion:
Dans le cadre de la modélisation effectuée, la tomographie acoustique peut être appliquée à la reconstitution d'une surface, donnant une faible marge d'erreur, bien qu'il faille tenir compte des conditions en situation réelle.
Bibliographie:
· Sites Internet :
- Ifremer, rubrique équipements acoustiques : http://www.ifremer.fr/flotte/equipements_sc/equip_acoustiques.htm
· Livres et publications :
- Lurton X., Acoustique sous-marine, Présentation et applications, Ifremer, Bruxelles, 2009
1998
Introduction:
L'exploration et l'étude des milieux inaccessibles à l'homme, tels les fonds marins, constituent un défi. L'utilisation des ondes acoustiques constituent alors un avantage: en effet, elles seules peuvent se propager dans l'eau, contrairement aux ondes électromagnétiques.
Ainsi, de nombreuses applications sont possibles, en particulier la cartographie des fonds marins.
Je me suis interrogée sur la possibilité de reconstituer la surface des fonds marins, grâce au principe de tomographie, principalement utilisé en médecine et en sismologie.
Démarche et objectif:
Mes recherches ont débuté par la consultation de sites Internet et de documentation sur l'acoustique sous-marine, notamment sur la bathymétrie et les sonars, tout en essayant de contacter Xavier Lurton et Jean Marie Augustin, ingénieurs en acoustique sous-marine à Ifremer, sans succès.
Je me suis ensuite intéressée au concept de la tomographie et je me suis penchée sur son application à la cartographie de la surface des fonds marins et sur la manière de réaliser de telles mesures. A l'aide des informations recueillies, du matériel du laboratoire de physique et de mes connaissances, j'ai tenté de modéliser la reconstitution de la coupe d'une surface.
Plan:
1. Détermination de l'angle apparent
On étudie un plan contenant la direction de déplacement d'un sondeur, la direction de l'émise et de l'onde reçue après réflexion sur un surface. L'angle entre la surface et la direction de déplacement peut être déterminé grâce à la mesure du déphasage induit par la distance parcourue par l'onde.
2. Détermination de la profondeur
Le sondeur étant immobile, dans le but de déterminer la profondeur, on est confronté à une indétermination de la mesure du déphasage entre le signal émis et le signal reçu. Cette indétermination est levée en effectuant des mesures de déphasages à deux fréquences différentes mais proches, ce qui permet d'obtenir la valeur de la profondeur.
3. Application à la reconstitution d'une surface
En utilisant la méthode d'Euler, il est possible d'estimer, par approximations affines successives, la coupe verticale d'une surface.
La combinaison de ces trois méthodes permet de reconstruire une surface complète en trois dimensions.
Conclusion:
Dans le cadre de la modélisation effectuée, la tomographie acoustique peut être appliquée à la reconstitution d'une surface, donnant une faible marge d'erreur, bien qu'il faille tenir compte des conditions en situation réelle.
Bibliographie:
· Sites Internet :
- Ifremer, rubrique équipements acoustiques : http://www.ifremer.fr/flotte/equipements_sc/equip_acoustiques.htm
· Livres et publications :
- Lurton X., Acoustique sous-marine, Présentation et applications, Ifremer, Bruxelles, 2009
1998