Analyse Modale De La Propagation Dans Un Guide D Onde Application La Tomographie Acoustique Oc Anique

ANALYSE MODALE DE LA PROPAGATION DANS UN GUIDE D'ONDE

LA TOMOGRAPHIE ACOUSTIQUE OCEANIQUE PERMET DE MESURER LA VITESSE DU SON DANS UNE TRANCHE D'EAU VERTICALE A PARTIR DE L'ANALYSE DE LA REPONSE TEMPORELLE DU MILIEU. LA METHODE ACTUELLE S'AVERE INADAPTEE DANS LE CADRE DE LA PROPAGATION FORTEMENT GUIDEE (REPONSE DU CHENAL). ON PROPOSE ALORS D'EXPLOITER UNE MODELISATION MODALE DE LA PROPAGATION POUR ANALYSER CETTE PARTIE DE LA REPONSE TEMPORELLE. APRES CONCEPTION ET PROGRAMMATION D'UN LOGICIEL DE PROPAGATION MODALE, ON MONTRE QUE LA REPONSE DU CHENAL EST LA SOMME D'UN FAIBLE NOMBRE DE CONTRIBUTIONS MODALES ELEMENTAIRES. ON MONTRE AUSSI QUE, MOYENNANT UNE HYPOTHESE DE LINEARISATION DONT ON DISCUTE, LA MESURE DES ARRIVEES DE CES CONTRIBUTIONS PERMET DE REMONTER A LA CELERITE DU MILIEU EN RESOLVANT UN PROBLEME INVERSE. LA MESURE EFFECTIVE DES TEMPS D'ARRIVEE DE CES CONTRIBUTIONS NECESSITE LEUR ISOLEMENT SUR LA REPONSE TEMPORELLE DU CHENAL. ON MONTRE QUE CETTE SEPARATION NE PEUT PAS ETRE OBTENUE SUR LA REPONSE TEMPORELLE MONO-RECEPTEUR. ON REMPLACE ALORS LE RECEPTEUR PONCTUEL PAR UNE ANTENNE LINEAIRE VERTICALE POUR ISOLER CES CONTRIBUTIONS PAR UNE OPERATION DE FILTRAGE. LE FILTRAGE MODAL MONOCHROMATIQUE CLASSIQUE ETANT INADAPTE DANS CE CADRE, ON DEVELOPPE ET EXPOSE UNE METHODE ORIGINALE DE FILTRAGE PLUS PERFORMANTE: LE FILTRAGE MODAL BANDE LARGE. ON MONTRE PARALLELEMENT QUE CETTE ANTENNE AMELIORE LEGEREMENT LA TOMOGRAPHIE CLASSIQUE. LA DEFINITION D'UNE ANTENNE OPERATIONNELLE CONDUIT A UNE ANTENNE TECHNOLOGIQUEMENT REALISTE, LE PRINCIPAL PROBLEME A SURMONTER ETANT LE POSITIONNEMENT DE L'ANTENNE QUI NECESSITE UNE BASE ACOUSTIQUE ET DES INCLINOMETRES. EN CONCLUSION, LA METHODE MIXTE PROPOSEE PERMET D'EXPLOITER EN TOMOGRAPHIE LA TOTALITE DU SIGNAL RECU DANS DES CONFIGURATIONS CLASSIQUES DE CHENAL SIMPLE

Analyse modale de la propagation dans un guide d'onde : application à la tomographie acoustique océanique

Tomographie acoustique haute résolution dans un guide d'onde océanique

Cette thèse porte sur la Tomographie Acoustique Océanique qui permet d'estimer la température de l'eau dans une tranche d'océan à partir de mesures acoustiques. Les vitesse de propagation des ondes étant fortement liée à la température, la tomographie consiste à estimer la célérité à partir des mesures des temps de propagation des ondes acoustiques. Nous nous intéressons à des acquisitions réalisées avec deux antennes, une d'émetteurs et une de récepteurs, placées verticalement face à face, dans un guide d'ondes côtier. Dans ces guides peu profonds, la mesure des temps de propagation ainsi que leur identification sont difficiles à réaliser à cause de la propagation multi-trajets. Avec une acquisition à deux antennes, nous proposons un algorithme de Double Formation de Voies permettant de séparer les contributions des différents trajets, en fonction de leurs angles d'émission et de leurs angles de réception. En plus des mesures des temps de propagation, la tomographie a besoin d'un modèle physique reliant les temps de propagation à la célérité. Deux modèles ont été analysés pendant ces travaux : la thé ́orie classique des rayons, et les Noyaux de Sensibilité du Temps de Propagation (NSTP) obtenus sous l'approximation de Born. Une adaptation des NSTP au cas des mesures obtenues par Double Formation de Voies (D-FV) a été réalisée. Les méthodes développées ont été validées sur des données synthétiques et sur des données ”petites échelles” reproduisant la propagation des guides océaniques dans une cuve d'eau de dimensions réduites. L'étude des données ”petites échelles” a par ailleurs permis d' ́etudier certains phénomènes physiques : la convection et les vagues de surface.