Cohérence de signaux réfléchis par le sol marin: modèle numérique et données expérimentales - Coherence of signals reflected by the seafloor : numerical modeling vs experimental data

Cohérence de signaux réfléchis par le sol marin: modèle numérique et données expérimentales

Coherence of signals reflected by the seafloor : numerical modeling vs experimental data

Laurent Guillon Charles W. Holland 

École navale, IRENav, BP 600, 29240 Brest armées, France

Applied Research Laboratory, The Pennsylvania State University, State College, Pennsylvania 16804, USA

Corresponding Author Email: 
guillon@ecole-navale.fr
Page: 
131-138
|
Received: 
14 November 2006
|
Accepted: 
N/A
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Published: 
30 April 2008
| Citation

OPEN ACCESS

Abstract: 

In this paper, we present the results of the analysis of the coherence (in the time domain) of an acoustic signal reflected by the seafloor. A spherical wave emitted by a broadband source is recorded on a vertical array after its reflection on the seafloor at two different shallow (between 100 m and 150 m) water sites. The temporal coherence is defined as the maximum of the correlation coefficient between two hydrophones. A numerical model was developed from the computation of the reflection coefficient of a spherical wave. The comparison between the experimental and the numerical results is very satisfactory and shows a significant dependence of the coherence on the geoacoustic structure of the seafloor. In a first analysis, this dependence is mainly due to the large scale structure of the seafloor and to the coherent part (i.e. reflection) of the acoustic field; the differences between numerical and experimental results should be connected to the small-scale structure and to the incoherent part (i.e. scattering) of the field. These results give us some perspectives for the use of the temporal coherence in seafloor characterization applications.

Résumé

Dans cet article, nous présentons les premiers résultats de l’analyse de la fonction de cohérence (dans le domaine temporel) d’un signal acoustique réfléchi par le fond de la mer. Une onde sphérique émise par une source large bande est enregistrée sur une antenne verticale après réflexion sur le sol dans deux sites différents de faible profondeur d’eau (entre 100 et 150 mètres). La cohérence temporelle est définie comme étant le maximum du coefficient de corrélation entre les différents hydrophones. Un modèle numérique a été développé à partir du calcul du coefficient de réflexion d’une onde sphérique. La comparaison entre les résultats expérimentaux et les résultats numériques est très satisfaisante et montre une grande dépendance de la cohérence à la structure géoacoustique du sol marin. En première analyse, cette dépendance est principalement liée à la structure macro-échelle du sol ainsi qu’à la partie cohérente du champ acoustique; les écarts entre les prédictions théoriques et les résultats expérimentaux seraient liés à la structure micro-échelle et à la partie incohérente du champ. Ces résultats ouvrent des perspectives quant à l’utilisation de la cohérence pour la caractérisation des fonds marins.

Keywords: 

Underwater acoustics, coherence, reflection of spherical waves, seafloor characterization

Mots clés

Acoustique sous-marine, cohérence, réflexion d’ondes sphériques, caractérisation des fonds marins

1. Introduction
2. Définition Et Modèle Numérique
3. Description Des Données Expérimentales
4. Comparaison Des Données Et Des Résultats Numériques
5. Conclusion
  References

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