Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 837-844 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001409083700

Mesure du coefficient de réflexion d'ondes ultrasonores à proximité du fond marin à des fréquences comprises entre 20 et 100 kHz. Appliquation à la détermination de certaines qualités géotechniques des sédiments du plateau continental français

J. Bresson et J.P. Longuemard

Centre de Recherche de Sédimentologie Marine de Perpignan, Université, Avenue de Villeneuve, 66025 Perpignan, France

Abstract
Reflexion at normal incidence in the sea floor are used to determin this acoustical impedance. If we considered that the acoustical impedance of sea water is constant it is possible to determine the geotechnical properties of marine sediments. The celerite of ultra sound is a function of the weet density γh computable with the reflectivity index r. The pourcentage in water W is also determined with r. The waves are generated at the water surface from oceanographic ship by un sonar. The frequencies are shorter than 30 kHz and the generator product only one frequency. The acoustical data obtained in situ permit the correlation between, r and γh or W measured with the samples of the sea floor extracted on the experimental stations. This study describe an another method. The generator and the receiver of ultra sound are near the bottom. The ray waves is short and the frequencies are greater than the range generaly used by echo sondeur (20 kHz < f < 100 kHz). This process permit to make an accurate cartography of acoustical and mechanical properties of sea bottom.

Résumé
Le coefficient de réflexion r des ondes ultrasonores à l'interface eau-sédiment est défini par les impédances acoustiques de ces deux milieux. Si l'on considère celle de l'eau de mer, égale à 1 500 t/m2/s dans les conditions de cette expérience, la valeur de r devient uniquement fonction des qualités géotechniques des sédiments marins. Le fait que la vitesse de propagation des ondes ultrasonores V2 soit directement liée à la densité humide des sédiments γ h permet de proposer une corrélation directe entre r et γ h. Plusieurs paramètres physiques et mécaniques peuvent être, par l'intermédiaire de leurs intercorrélations, déterminés à partir de r ou de V2. De plus il est possible de déduire de certaines lois physiques les qualités d'un sédiment à partir de ces deux paramètres. Un système émetteur-récepteur de mesure de r actuellement fixé sur un bâti que l'on pose sur le fond au moment de la mesure pourrait être placé à bord d'un vecteur qui navigue près du fond. Le procédé décrit autorise l'utilisation de fréquences relativement élevées (20 à 100 kHz) générées par incréments. Il aurait en outre l'avantage par ses caractéristiques (faible lobe de rayonnement et court trajet acoustique) et par l'acquisition d'un grand nombre de mesures en déplacement continu, de faciliter l'établissement de cartes sous-marines fournissant certains paramètres physiques des sédiments.

PACS
4330 - Underwater sound.
4385 - Acoustical measurements and instrumentation.
9150J - Marine sedimentation and sediments.
9385 - Instrumentation and techniques for geophysical, hydrospheric and lower atmosphere research.
7710D - Oceanographic and hydrological techniques and equipment.

Key words
sediments -- underwater sound -- 20 to 100 kHz -- acoustic properties -- marine sediments -- reflection coefficient -- ultrasonic waves -- acoustic impedance -- seawater -- geotechnical properties -- ultrasonic propagation velocity -- underwater cartography -- oceanographic techniques -- ultrasonic measurement -- ultrasonic applications -- ultrasonic reflection