Je passe sur la partie \u00e9lectronique et traitement de donn\u00e9es, qui ne pr\u00e9sentent que peu de particularit\u00e9s. C’est un \u00e9l\u00e9ment standard de toute chaine de transmission, et le sonar ne d\u00e9roge donc pas \u00e0 cette r\u00e8gle. Ca ne rend pas ces parties faciles \u00e0 r\u00e9aliser cependant, comme on le verra lors de la r\u00e9alisation ! Je vais d\u00e9tailler dans la suite les caract\u00e9ristiques de l’antenne.<\/p>\n
Lorsqu’on \u00e9met une impulsion sonore, on va insonifier (c’est \u00e0 dire \u00ab\u00a0\u00e9clairer\u00a0\u00bb mais avec une onde sonore au lieu de lumi\u00e8re) une zone. La zone insonifi\u00e9e d\u00e9pend de facteurs g\u00e9om\u00e9triques (forme du faisceau sonore \u00e9mis), du milieu (vitesse de propagation du son, att\u00e9nuation) et de facteurs temporels (en particulier, la dur\u00e9e de l’impulsion). Commen\u00e7ons par les contraintes : le milieu. L’eau de mer est un milieu h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne, mais l’\u00e9quation de MacKenzie permet d’obtenir une approximation suffisante pour nos besoins. Vous trouverez un calculateur ici : http:\/\/resource.npl.co.uk\/acoustics\/techguides\/soundseawater\/<\/a>. Dans les eaux brestoises, au mois de septembre, on peut tabler sur une temp\u00e9rature de 18\u00b0C en surface, et de 14\/15\u00b0C \u00e0 30m de fond. Si on fait une approximation \u00e0 16\u00b0C, avec une salinit\u00e9 de 35,\u00a0 et une profondeur (tr\u00e8s rarement atteinte !) de 50m, on obtient environ 1510m\/s. La temp\u00e9rature est la variable qui influe le plus sur cette vitesse. Concernant l’att\u00e9nuation de l’onde dans le milieu, on reste dans du classique : plus la fr\u00e9quence de l’onde est faible, moins il y a d’att\u00e9nuation. Par contre, d’apr\u00e8s les r\u00e8gles de la diffraction, la pouvoir de r\u00e9solution d’un sonar est de l’ordre de la longueur d’onde utilis\u00e9e. Ainsi, plus on diminue la fr\u00e9quence, plus la r\u00e9solution diminue. Si on cherchait \u00e0 trouver des poissons solitaires, ou si on travaillait dans la guerre num\u00e9rique et la chasse aux mines sous-marines, il nous faudrait une r\u00e9solution tr\u00e8s faible, et on chercherait donc \u00e0 avoir une fr\u00e9quence \u00e9lev\u00e9e. Cependant, ce n’est pas du tout l’objectif. De plus, comme on le verra, la r\u00e9alisation d’une antenne sonar est relativement complexe sans les moyens ad\u00e9quats, et notre antenne sera donc forc\u00e9ment un peu limit\u00e9e. On va donc chercher \u00e0 minimiser l’att\u00e9nuation plutot que de travailler sur la r\u00e9solution. Ceci a \u00e9galement l’avantage de nous faire travailler sur des fr\u00e9quences faibles (< 100kHz), plus faciles \u00e0 manipuler en \u00e9lectronique. En l\u2019occurrence, on choisira une fr\u00e9quence de l’ordre de 25kHz pour des raisons pratiques que je d\u00e9taillerai dans une partie suivante.<\/p>\n Maintenant qu’on a nos contraintes, voyons sur quoi on peut influer. On se place dans le cas id\u00e9al, dans lequel on peut r\u00e9aliser n’importe quelle antenne. La forme g\u00e9om\u00e9trique du faisceau sonore est l’\u00e9l\u00e9ment crucial lors de la conception de l’antenne. Il existe diff\u00e9rentes configurations d’utilisation d’un sonar. Par exemple, un sondeur bathym\u00e9trique est en fait un sonar, qui envoie une onde sonore \u00e9troite directement vers le fond, et qui compte le temps n\u00e9cessaire pour le retour, ce qui donne la profondeur. Il faut une onde \u00e9troite, afin d’\u00e9viter d’avoir trop de reliefs \u00e0 l’int\u00e9rieur de la zone insonifi\u00e9e, mais cette contrainte n’est pas forte. Une faisceau en c\u00f4ne est tout \u00e0 fait satisfaisant.<\/p>\n Il existe d’autres types de syst\u00e8mes sonars. Par exemple, on peut positionner plusieurs antennes fixes sur des bou\u00e9es dans une zone que l’on veut couvrir. Puis, on \u00e9met un (ou plusieurs) bruit(s) depuis un endroit connu, et on traite les donn\u00e9es re\u00e7ues sur chacune des antennes pour \u00ab\u00a0cartographier\u00a0\u00bb la zone. Dans ce cas, il n’y a que des antennes de r\u00e9ception, qui peuvent avoir un angle d’ouverture tr\u00e8s large. Dans notre cas, un tel syst\u00e8me est trop complexe \u00e0 mettre en \u0153uvre, mais il est pratique pour des syst\u00e8mes de d\u00e9tection destin\u00e9s \u00e0 rester en place. Dans un syst\u00e8me plus portable, le probl\u00e8me est de couvrir une large zone. On va donc utiliser un bateau qui d\u00e9placera l’antenne. En r\u00e9p\u00e9tant des mesures le long du d\u00e9placement, on pourra \u00e9galement cartographier une zone sans avoir besoin de plusieurs antennes de r\u00e9ception. Dans ce cas, la zone insonifi\u00e9e doit \u00eatre la plus grande possible, mais \u00e9galement la plus fine possible. En effet, si le faisceau est trop large, on saura qu’il y a un objet \u00e0 une distance connue, mais cet objet sera sur un arc de cercle, on ne pourra pas le positionner en deux dimensions. Par contre, il faut balayer une grande largeur autour du sonar. Un faisceau en c\u00f4ne ne convient donc pas, il va falloir une forme de pyramide tr\u00e8s large sur le c\u00f4t\u00e9 perpendiculaire au d\u00e9placement (altitude), et tr\u00e8s \u00e9troit sur l’autre c\u00f4t\u00e9 (azimut).<\/p>\n Afin de se d\u00e9barrasser des probl\u00e8mes li\u00e9s aux mouvements du bateau et \u00e0 la thermocline (changement brutal de temp\u00e9rature, qui r\u00e9fl\u00e9chit les ondes sonores), on va utiliser un sonar \u00e0 balayage lat\u00e9ral (side scan sonar). Un tel sonar utilise un engin tract\u00e9 (\u00ab\u00a0towfish\u00a0\u00bb) que j’appellerai poisson ou poisson tract\u00e9 par la suite. L’antenne est install\u00e9e sur le poisson, qui est tract\u00e9 sous l’eau par le bateau. Le long du cable de tractage, on fait \u00e9galement passer les donn\u00e9es re\u00e7ues. Il est \u00e9galement possible de refaire ce travail sur un sonar embarqu\u00e9 sur le bateau.<\/p>\n Un sch\u00e9ma d’un sonar \u00e0 balayage lat\u00e9ral est pr\u00e9sent\u00e9 dans l’image pr\u00e9c\u00e9dente, issue de Wikipedia. L’antenne est sur le poisson. Le faisceau id\u00e9al pour un transducteur de ce type est un faisceau rectangulaire. L’angle d’azimuth est tr\u00e8s \u00e9troit (id\u00e9alement, 1\u00b0 ou moins), et l’angle de l’altitude est large, id\u00e9alement 30\u00b0 de chaque c\u00f4t\u00e9 dans des eaux peu profondes. On trouve des antennes performantes \u00e0 un prix abordable chez Garmin ou Humminbird, cependant les sp\u00e9cifications ne sont pas disponibles et ces antennes ne fonctionnent qu’avec l’\u00e9lectronique associ\u00e9e. On va donc construire notre propre antenne (ou transducteur).<\/p>\n Etant donn\u00e9e la solution adopt\u00e9e, il y a quatre grosses parties \u00e0 concevoir et construire pour le sonar :<\/p>\n Les deux derni\u00e8res parties seront num\u00e9riques, il faudra donc aussi r\u00e9aliser une interface analogique\/num\u00e9rique. Dans le prochain article, je commencerai \u00e0 pr\u00e9senter la solution utilis\u00e9e pour l’antenne.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1999,"parent":0,"menu_order":0,"template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[20],"type_projet":[],"class_list":["post-1998","projet","type-projet","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-projets"],"acf":{"objectifs":"","categorie":false,"fichiers_associes":null},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/projet\/1998","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/projet"}],"about":[{"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projet"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/projet\/1998\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10525,"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/projet\/1998\/revisions\/10525"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1998"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1998"},{"taxonomy":"type_projet","embeddable":true,"href":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-json\/wp\/v2\/type_projet?post=1998"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"Image](\"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/wp-content\/uploads\/archives\/2014\/08\/530px-Side-scan_sonar.svg_-e1407705288969.png\")
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