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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
Acoustique
&
Techniques n° 48
Diffusion acoustique par des cibles cylindriques :
reconnaissance par signature spectrale
a conquête du milieu marin nécessite de mettre en
œuvre des moyens d’observation de l’environnement
aquatique. Le manque de lumière et la turbidité du milieu
rendent la vision, par des moyens optiques (caméra vidéo)
difficile, c’est pourquoi des méthodes acoustiques ont été
développées.
Ces méthodes acoustiques se heurtent à diverses difficultés:
- l’atténuation impose de travailler à basse fréquence bien
qu’à ces fréquences, la bande passante des sonars reste
étroite.
- s’il est possible d’obtenir des images avec des caméras
acoustiques lorsque ces objets ont des formes complexes ;
pour des objets de forme simple comme des tubes ou des
sphères, c’est beaucoup plus difficile. En effet, un cylindre
est représenté comme une ligne et une sphère comme
un point.
Pendant que des chercheurs tentent d’améliorer les
images acoustiques, d’autres étudient des méthodes
physiques permettant de reconnaître des cibles de forme
simple sans en donner une image. Ces méthodes mettent
en jeu les résonances des objets. L’idée de départ est
venue en écoutant les cloches de nos églises ou le verre
de cristal que l’on frotte à la fin d’un bon repas. Le son de la
cloche dépend fortement de sa dimension et de sa forme ;
plus elle est grosse, plus le son est grave et plus elle est
petite, plus le son est aigu. Une oreille bien entraînée est
capable de reconnaître le son d’une cloche particulière.
Pour la reconnaissance des objets sous-marins, il est
possible d’appliquer le même principe ; une excitation de
l’objet par une onde acoustique appropriée permet de le
faire résonner et le son diffusé, traité convenablement,
permet de le caractériser.
Pour comprendre complètement le mécanisme de la
diffusion par des tubes métalliques plongés dans l’eau il
est nécessaire de connaître les différentes propagations
qui s’établissent dans ces objets excités par une onde
acoustique [1]. Dans le cas de tubes métalliques plongés
dans l’eau, remplis d’air et excités perpendiculairement à
leur axe, des ondes circonférentielles sont générées dans
la coque [2], elles sont comparables aux ondes de Lamb
dans des plaques planes [3] {voir encadré}.
Gérard Maze, Dominique Decultot,
Fernand Léon et Farid Chati
LAUE UMR CNRS 6068
Université Le Havre-IUT
Place Robert Schuman
76610 Le Havre
France
Tél. : 02 32 74 47 18
Fax : 02 32 74 47 19
http://www.univ-lehavre.fr
Résumé
Dans l’exploration du milieu marin, il est nécessaire de développer des méthodes
qui permettent d’identifier des objets que les moyens optiques habituels ne peuvent
révéler à cause du manque de lumière et de la turbidité du milieu. L’acoustique
est l’un de ces moyens. La caméra acoustique est adaptée lorsque l’objet a une
forme complexe avec de nombreux points diffusants. Si l’objet est de forme simple,
tube ou sphère, elle est moins adaptée : un tube est vu comme une ligne et une
sphère comme un point. Dans cette présentation, la description de la Méthode
d’Isolement et d’Identification des Résonances (MIIR) impulsionnelle est faite pour
des tubes métalliques immergés, remplis d’air et excités normalement à leur axe. Il
est montré que les spectres de résonance ainsi obtenus dépendent de l’épaisseur
et de la constitution de la coque. Il est montré, par ailleurs, qu’il est encore possible
d’utiliser cette méthode lorsque le tube est enfoui dans la vase.
Abstract
Investigation of the underwater medium makes it necessary to develop methods
which permit to identify objects that the usual optical means cannot reveal due to
lack of light and water turbidity. Acoustics is one of these means. The acoustic
camera is adapted if the object has a complex shape with several scattering points.
If the object has a simple shape, tube or sphere, it is not so well adapted : a tube
is seen as a line and a sphere as a point. In this presentation, the impulse Method
of Isolation and Identification of Resonances (MIIR) is described for immersed air-
filled metallic tubes insonified perpendicularly to their axis. The plotted resonance
spectra depend on the thickness and the constitution of the shell. It is shown, in
other respects, that it is still possible to use this method if the tube is embedded in
sediment.
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