Sonar

Définition

Le sonar est une méthode technologique pour localiser des objets dans l'espace et sous l'eau au moyen d'impulsions sonores émises par un écho-sondeur, imité du sonar naturel d'écholocation de certains animaux comme les chauves-souris et les cétacés.

Un système d'écholocation par sonar :

Le sonar intégré à un bateau permet, par écholocation, de créer des cartes des fonds marins, du relief, mais aussi de détecter nombre d'objets en dessinant leur forme par les sons renvoyés par sondeur bathymétrique (hydrographie).

Explications

En physique, le sonar, acronyme anglais de SOund NAvigation Ranging, est un système de détection acoustique sous-marin exploitation le principe d'écholocation du son (ultrasons) avec un émetteur et un récepteur de l'écho sonore avec un hydrophone. Le sonar est une technique qui utilise la propagation du son sous l'eau (principalement) pour naviguer, communiquer ou détecter des objets submergés, y compris des bancs de poissons.

En technologie

Le sonar subaquatique développé par l'Homme est un exemple de biomimétisme. Le sonar peut être utilisé comme un moyen de localisation acoustique, fonctionnant de la même manière que le radar, avec la différence qu'au lieu d'émettre des ondes électromagnétiques, il utilise des impulsions sonores. En fait, la localisation acoustique était utilisée dans l'air avant le GPS, avec SODAR (exploration aérienne verticale par sonar) encore applicable à la recherche atmosphérique. Le signal acoustique peut être généré par piézoélectricité ou par magnétostriction.

Le terme "sonar" est également utilisé pour désigner l'équipement utilisé pour générer et recevoir le son infrasonore. Les fréquences utilisées dans les systèmes sonar vont de l'intrasonique à l'extrasonique (entre 20 Hz et 20 000 Hz), la capacité de l'oreille humaine. Cependant, dans ce cas, il serait nécessaire de se référer à un hydrophone et non à un sonar. Le sonar a les deux capacités : il peut être utilisé comme hydrophone ou comme sonar.

Il existe d'autres sonars qui ne couvrent pas le spectre de l'oreille humaine; ils peuvent comporter plusieurs gammes de haute fréquence, (80 kHz ou 350 kHz), par exemple. Ils gagnent en précision lors de la détermination de l'objet, mais perdent de leur portée.

Les sonars actifs utilisent le principe de l'écho comme système radar, ils émettent même un signal dont ils reçoivent l'écho, à partir duquel ils déterminent la distance sur la durée de l'écho. Les sondeurs d'écho appartiennent à ce type.

La littérature parle souvent de sonar passif, qui peut se référer au mode de fonctionnement passif d'un système de localisation capable de transmission active. Dans ce cas, seuls les signaux ou bruits générés indépendamment par les objets sont reçus, ce qui protège le camouflage du système de localisation. Dans les deux modes, la direction du son incident peut être déterminée, mais une mesure de distance précise et fiable n'est souvent possible que dans le mode de fonctionnement actif.

Les performances de la détection, de la classification et de l'emplacement d'un sonar dépendent de l'environnement et des équipements récepteurs, en plus de l'équipement émetteur d'un sonar actif ou du bruit rayonné par la cible dans un sonar passif.

Lorsqu'un sonar actif est utilisé, la dispersion intervient par les petits objets de la mer ainsi que par le fond et la surface. Cela peut être une source importante d'interférence active qui n'existe pas dans un sonar passif. Cet effet de dispersion est différent de ce qui se passe dans la réverbération d'une pièce, qui est un phénomène réflexif. Une analogie est la dispersion des lumières d'une voiture dans le brouillard : un faisceau de lumière provenant d'une lampe de poche puissante peut pénétrer dans le brouillard, mais les phares sont moins directionnels et produisent un "flou" dans lequel domine la réverbération. De même, pour surmonter la réverbération dans l'eau, un sonar actif doit émettre une onde étroite.

Bien que certains animaux ont probablement utilisé le son pour la détection d'objets pendant des millions d'années, l'utilisation humaine a été enregistrée pour la première fois par Leonardo Da Vinci en 1490. On a dit qu'un tube était utilisé dans l'eau pour détecter les bateaux, en mettant une oreille sur son extrémité. Au 19^ème siècle, des cloches sous-marines ont été utilisées en complément des phares pour avertir du danger pour les marins.

Les échos sont également obtenus à partir d'autres objets marins tels que les baleines, les stèles, les bancs de poissons et les rochers.

En zoologie

En biologie, chez les animaux, le sonar est un système naturel chez certains animaux pour se repérer par écholocation (ou écholocalisation), mais aussi pour détecter des proies, leur environnement. Les chauves-souris (mammifères terrestres), les dauphins et les marsouins (cétacés mammifères marins aquatiques) sont les grands détenteurs de cette capacité biologique (entre autres).

Comme en témoignent les autopsies de mammifères marins échoués, une série d'échouages de baleines a été associée à des expériences de sonar militaire depuis 1985. Les effets nocifs des sonars "humains" sont notables ! Les animaux examinés montrent des dommages physiologiques sévères, comprenant des hémorragies cérébrales, des lésions vasculaires, des cloques dans le sang et un collapsus cardiovasculaire. En outre, un nombre élevé de cas non déclarés doit être présumé, car les animaux qui meurent en pleine mer s'enfoncent au fond de la mer et restent non détectés.

Réverbération

La réverbération, dans le domaine de l'acoustique, constitue la partie de l'énergie sonore reflétée qui revient au transducteur; appliquée au milieu aquatique, le son est éparpillé vers sa source, principalement de la surface de l'océan (renvoi de surface) ou fond (renvoi de profondeur), et des sources de petites dispersions dans le milieu tel que les bulles d'air et la matière solide en suspension (renvoi dans le volume).

En rapport avec "sonar"

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