Les profileurs de vitesse du son (SVP) mesurent ou déterminent la vitesse du son dans la colonne d'eau afin de permettre des mesures précises par sonar, hydrographiques et acoustiques sous-marines. Les systèmes proposés vont des capteurs compacts de vitesse du son destinés aux véhicules sous-marins autonomes (AUV), aux véhicules télécommandés (ROV), aux planeurs sous-marins et aux véhicules sous-marins non autonomes (USV), jusqu’aux instruments portables, à chute libre, déployés à partir de navires et fixes.
Cette catégorie présente les principaux fournisseurs de capteurs et de profileurs de vitesse du son, qui permettent la correction des échosondeurs, la cartographie des fonds marins, le positionnement acoustique, les études environnementales et l'analyse de la colonne d'eau.
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Équipements hydrographiques et océanographiques pour les navires de surface sans équipage et autonomes ainsi que pour les véhicules sous-marins
Équipement de levé hydrographique : sondeurs multifaisceaux, sonars à balayage latéral, capteurs de vitesse du son et profileurs
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Les profileurs de vitesse du son (SVP) mesurent ou déterminent la vitesse du son dans la colonne d’eau, fournissant ainsi des données qui peuvent être utilisées pour améliorer la précision des systèmes hydrographiques, océanographiques et acoustiques sous-marins. La vitesse du son variant en fonction de la température, de la salinité et de la pression, il est essentiel de disposer d’un profil précis de la vitesse du son partout où les mesures sonar dépendent de la propagation de l’énergie acoustique dans l’eau de mer.
Un profileur de vitesse du son, communément appelé SVP, peut mesurer directement la vitesse du son ou la calculer à partir de paramètres mesurés tels que la température, la conductivité et la pression, la salinité étant déduite de la conductivité. La technologie moderne des SVP s’étend des capteurs compacts montés sur des plateformes autonomes aux sondes portables et aux systèmes de profilage déployés à partir de navires. La configuration appropriée dépend de la profondeur de l’étude, de la précision requise, de la méthode de déploiement, de la fréquence d’échantillonnage, des exigences d’étalonnage et de l’équipement acoustique pris en charge.
Profilomètre de vitesse du son SVP1500 d’Hydro-Tech
Les véhicules sous-marins autonomes (AUV) et les planeurs sous-marins peuvent embarquer des capteurs SVP compacts afin de collecter des données sur la vitesse du son dans le cadre d’une mission. L’intégration directe d’un capteur de vitesse du son à une plateforme autonome permet d’étendre la couverture spatiale des mesures environnementales et de réduire la dépendance vis-à-vis des relâchements effectués à partir de navires. La taille, le poids, la consommation d’énergie, la fréquence d’échantillonnage, la profondeur nominale, la précision du capteur et l’interface de données sont des critères particulièrement importants lors du choix des instruments destinés à un AUV ou à un planeur sous-marin.
Les véhicules télécommandés (ROV) peuvent utiliser des sondes de vitesse du son intégrées pour caractériser les conditions acoustiques locales lors d’opérations d’inspection, d’intervention, de construction et de levés. Les mesures recueillies à proximité du véhicule peuvent servir de référence aux systèmes sonar déployés autour des infrastructures sous-marines. L’intégration à un ROV peut également permettre la transmission des données de vitesse du son vers la surface via la liaison de communication du véhicule, à des fins de surveillance, d’enregistrement ou de traitement.
Les navires de levés avec équipage et les véhicules de surface sans pilote (USV) peuvent prendre en charge à la fois des équipements de profilage et des mesureurs de vitesse du son fonctionnant en continu. Les capteurs montés en surface mesurent les conditions au niveau de la tête du sonar, tandis que les profileurs déployables capturent les variations dans toute la colonne d’eau. Sur les USV, le déploiement automatisé et le transfert de données peuvent permettre d’intégrer les mesures de vitesse du son (SVP) dans un flux de travail hydrographique autonome plus large.
Les SVP portables sont conçus pour les opérations sur le terrain où le matériel doit être facilement transporté et déployé à partir de petits bateaux, de quais, de sites côtiers ou de navires de levé de plus grande taille. Ces instruments combinent généralement la mesure de la profondeur avec la mesure directe de la vitesse du son ou d’autres capteurs environnementaux. Une sonde de vitesse du son portable peut s’avérer utile pour des lancements manuels répétés et pour les équipes de levé opérant sur plusieurs sites. L’état d’étalonnage, l’état des capteurs et une vitesse de descente contrôlée sont essentiels pour obtenir un profil représentatif.
Les SVP déployables sont descendus ou laissés descendre librement dans la colonne d’eau tout en enregistrant des mesures à des profondeurs successives. Les systèmes à chute libre permettent d’accélérer les relâchements répétés, bien que les méthodes de déploiement et de récupération varient selon les systèmes. Un profilage rapide peut s’avérer particulièrement utile lors d’opérations hydrographiques dans des zones où la stratification, l’apport d’eau douce, les échanges marémotrices ou les variations de température entraînent des variations significatives de la vitesse du son dans l’eau au fil du temps.
Les capteurs de vitesse du son fixes fournissent des mesures répétées ou continues à un emplacement spécifique. Ils peuvent être installés sur des têtes de sonar, des coques de navires, des structures sous-marines, des stations de surveillance ou des plates-formes océanographiques de longue durée. Contrairement à un profileur à pleine profondeur, un capteur de vitesse du son fixe mesure les conditions en un seul point ; ces instruments sont donc souvent utilisés en complément de profils périodiques de la colonne d’eau lorsque la variation verticale de la vitesse du son est importante.
Les levés hydrographiques constituent l’une des principales applications de la profilométrie de la vitesse du son. Les échosondeurs multifaisceaux et monofaisceaux déterminent la profondeur à partir du temps de transit acoustique ; une connaissance précise de la vitesse du son est donc essentielle pour convertir ce temps de transit en distance. Pour les systèmes multifaisceaux en particulier, les variations de la vitesse du son dans la colonne d’eau peuvent réfracter les faisceaux acoustiques et modifier la position calculée des relèvements du fond marin. Les données SVP permettent aux logiciels de levé de compenser ces effets liés au trajet des faisceaux et contribuent à des résultats bathymétriques plus fiables.
Capteur de vitesse du son d’AML Oceanographic
Un capteur de vitesse du son proche de la surface peut également fournir des mesures autour du transducteur qui facilitent l’orientation du faisceau et les calculs acoustiques initiaux. Les profils de la colonne d’eau complète restent importants, car les conditions de surface ne suffisent pas à elles seules à décrire les thermoclines plus profondes ou d’autres gradients verticaux. Les profils doivent également être horodatés, localisés, soumis à un contrôle qualité et associés aux données de levé appropriées.
Les profileurs de vitesse du son facilitent la cartographie des fonds marins dans les environnements côtiers, au large, dans les ports et sur les eaux intérieures. Des données de profil précises peuvent améliorer les mesures sonar utilisées pour cartographier la morphologie des fonds marins, les chenaux de navigation, les zones de dragage, les chantiers de construction et les couloirs d’infrastructures offshore. Les géomètres peuvent collecter des profils à des intervalles prévus ou en réponse à l’évolution des conditions environnementales rencontrées au cours des opérations.
Pour les projets énergétiques offshore et de construction maritime, il est particulièrement important de disposer d’informations fiables sur la vitesse du son lorsque des levés répétés doivent être comparés ou lorsque les mesures acoustiques sont intégrées à des systèmes de positionnement de haute précision. Une profilage approprié permet de distinguer les caractéristiques réelles du fond marin des artefacts causés par les variations de la propagation acoustique.
Les océanographes utilisent les données de vitesse du son à la fois pour étalonner les instruments acoustiques et pour caractériser la structure physique de la colonne d’eau. Les variations de température, de salinité et de pression influencent le profil de vitesse du son (SVP) de l’eau et peuvent indiquer la présence de couches distinctes, de processus de mélange, d’une influence d’eau douce ou d’autres conditions environnementales. Lorsque la vitesse du son est calculée plutôt que mesurée directement, la précision et l’étalonnage des capteurs sous-jacents affectent le profil obtenu.
Les sondes de vitesse du son peuvent également faciliter les opérations d’inspection et de surveillance sous-marines impliquant des sonars d’imagerie, le positionnement acoustique et des instruments connexes. Dans le cadre des levés d’infrastructures, ces informations peuvent contribuer à garantir la cohérence entre les observations recueillies à différentes profondeurs, à différents emplacements ou à différents moments.
La vitesse du son n’est pas constante dans l’océan. La température, la salinité et la pression varient en fonction de la profondeur et de l’emplacement, produisant des gradients de vitesse du son susceptibles de dévier les trajets acoustiques par réfraction. Un profil unique peut donc perdre de sa représentativité lorsqu’un navire pénètre dans une masse d’eau différente ou lorsque les conditions de marée et météorologiques modifient l’environnement local.
La fréquence des profils doit refléter les exigences de précision du relevé et le rythme des changements environnementaux. Des thermoclines marquées, les débits fluviaux, le brassage estuarien et le réchauffement saisonnier peuvent rendre nécessaires des relevés supplémentaires. Un logiciel de profilage de la vitesse du son (SVP) peut faciliter l’examen des profils, l’identification des mesures inhabituelles, la gestion des ensembles de données et l’application des profils appropriés lors du traitement des données acoustiques. Le contrôle qualité doit également tenir compte de la dérive des capteurs, de l’encrassement, des décalages de pression et des gradients irréalistes.
La technologie SVP se concentre de plus en plus sur l’automatisation, l’intégration et les mesures environnementales lors d’opérations de levés sans équipage et à haut rendement. Plusieurs domaines sont pertinents pour les futurs systèmes de profilage de la vitesse du son :
Ces avancées élargissent le rôle du profileur de vitesse du son, qui passe d’un instrument autonome à un composant intégré des systèmes hydrographiques et océanographiques autonomes.
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