Etude théorique de radars géologiques : analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux

par Samuel Besse

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique. Diffraction électromagnétique

Sous la direction de Alain Reineix.

Soutenue en 2004

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Gpr
• Surface rugueuse
• Milieu heterogene
• Fractal
• Algorithme génétique
• B-scan
• Radar à pénétration de sol
• Rétrodiffusion
• Antennes hyperfréquences
• Inversion (géophysique)

Résumé

Les radars géologiques jouent un grand rôle pour la prospection non destructive dans des domaines aussi variés que le génie civil ou la recherche spatiale : détection d'objets enfouis, recherche d'eau liquide dans le sol de Mars. . . Leur évolution nécessite études théoriques et simulations rigoureuses afin de se focaliser sur les phénomènes physiques. La 1ère partie de ce mémoire porte sur la génération de sols réalistes et sur le calcul du champ diffracté. La 2ème partie rappelle le principe des antennes large bande et détaille le fonctionnement de l'antenne amortie selon le modèle de Wu-King. La 3ème partie relative à l'interprétation des échos radars propose un modèle analytique déterminant le signal reçu lorsque le sol se compose d'une succession d'interfaces planes. Combiné à un algorithme génétique, ce modèle permet d'inverser des résultats de simulations. Enfin, une méthodologie permettant l'obtention de B-scans est développée pour visualiser la signature d'objets

Titre traduit

Theoretical studies of GPR : soils, ntennas and signal interpretation analysis

Résumé

Ground Penetrating Radars (GPR) contribute in non-destructive survey in various domains as engineering or spatial research : buried objects detection, liquid water in the ground of Mars prospecting. . . Their evolution requires theoretical studies and rigorous simulations to focus on the physical phenomena. The 1st part of this manuscript deals with realistic soils generation and scattered field estimation. The 2nd part recalls the principle of wide bandwidth antennas and describes the functioning of Wu-King loaded dipole. The 3rd part related to echo interpretation proposes an analytical model which determine the received signal when the soil is composed of a succession of smooth interface. Coupled to genetic