Thèse soutenue

Analyse de la diffusion par des surfaces rugueuses anisotropes : une contribution à la caractérisation des fonds marins

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Auteur / Autrice : Virginie Jaud
Direction : Ali Khenchaf
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Brest
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire E3I2 - Extraction et exploitation de l'information en environnements incertains (Brest, Finistère)
Autre partenaire : École nationale supérieure des ingénieurs des études et techniques d'armement (1971-2010)

Résumé

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L’analyse de la diffusion acoustique par des surfaces rugueuses s’avère être une tâche importante mais rendue complexe par les phénomènes engendrés dans le processus de diffusion ainsi que par les paramètres environnementaux qui s’articulent autour. Nous démontrons dans le présent travail que la diffusion acoustique par des surfaces et notamment par des types de fonds anisotropes, c’est-à-dire des structures sédimentaires avec un arrangement particulier des grains, peut faire apparaître des interférences. Selon le plan de propagation choisi entre l’émetteur et le récepteur, le caractère plus ou moins rugueux d’une interface a pour conséquence des variations du niveau de diffusion. La forme de la structure rugueuse entraîne également l’apparition d’extrema plus ou moins marqués selon les configurations ondulatoires et les caractéristiques du sédiment. On s’applique donc, selon un cheminement déductif, à faire ressortir ces aspects par la modélisation du niveau de diffusion en adoptant l’approximation des faibles pentes (dite aussi SSA) à l’ordre 1 associée à une fonction de structure analytique prenant en compte les statistiques de surfaces Le mécanisme de diffusion de surface pour des structures anisotropes spécifiques est en conséquence analysé, delimité et enfin confronté à des données réelles de diffusion acoustique obtenues en cuve. Les interférences observées dans les plans transversaux des rides se retrouvent tant en simulation que sur les données mesurées, ce qui valide notre approche. Une étude numérique a été réalisée afin de mieux cerner le domaine de validité du modèle SSA. Même si une validation expérimentale complète n’a pu être menée, ce domaine de validité est cohérent avec les données en cuve dans plusieurs configurations expérimentales, ce qui permet de borner avec plus de conviction l’utilisation du modèle. Ces travaux mettent en perspective la possibilité d’améliorer par l’utilisation du modèle SSA, les techniques de caractérisation des fonds marins, notamment par une meilleure prise en compte des aspects marqués, engendrés par la diffusion de surface pour des structures sédimentaires anisotropes.