FLUCTUATIONS D'INTENSITÉ ACOUSTIQUE D'UNE ONDE SPHÉRIQUE TRAVERSANT UNE TURBULENCE THERMIQUE

P. BLANC-BENON, D. JUVE
1990 Le Journal de Physique Colloques  
L'étude expérimentale présentée permet de caractériser les fluctuations d'intensité acoustique d'une onde sphérique traversant une turbulence thermique. Compte tenu des distances de propagation importantes nous mettons en évidence une saturation des fluctuations d'intensité. La loi de distribution de ces fluctuations est caractérisée depuis les faibles fluctuations jusqu'au fortes fluctuations. Nous comparons nos mesures avec les estimations déduites de différentes densités de probabilité
more » ... e probabilité (log-normale, exponentielle, 1-K, gamma généralisée). Abstract : The intensity fluctuations of a spherical wave that propagates through a turbulent thermal field are investigated. Results are given for the normalized variance and the probabilitydensity function of intensity fluctuations under a variety of propagation conditions. Measured probability densities are compared with the log-normal, the exponential, the 1-K and the generalized gamma distributions. -INTRODUCTION L'analyse des phénomènes de propagation des ondes dans les milieux aléatoires est à l'origine de tres nombreux travaux tant théoriques qu'expérimentaux, avec des applications en acoustique aérienne ou sous-marine pour les problèmes d'imagerie, en optique pour la propagation des faisceaux laser dans l'atmosphère. Compte tenu du caractère aléatoire du milieu, une onde en se propageant subit des modifications de ses caractéristiques spatio-temporelles. On observe alors des fluctuations de phase et d'amplitude qui se traduisent notamment par des atténuations et des fluctuations d'intensité importantes pour I'onde transmise. Les problèmes liés à l'intensité moyenne de I'onde transmise et à sa perte de cohérence spatiale peuvent être résolus de façon satisfaisante à partir du modèle introduit par Tatarski Ill. En effet, le moment d'ordre deux en deux points du champ transmis est solution d'une équation parabolique déduite de I'équation d'Helmholtz à indice aléatoire. Une fois précisé le type d'onde incidente (plane, sphérique, faisceau gaussien), on calcule une solution pour le moment d'ordre deux en prenant en compte les différentes échelles de turbulence mises en jeu grâce à une modélisation appropriée du spectre tridimensionnel des fluctuations d'indice (Tatarski 111, Ishimaru 121). Pour les fluctuations d'intensité acoustique, qui sont reliées au moment d'ordre quatre du champ transmis, les problèmes de la prédiction de leur niveau et surtout de leur loi de probabilité ne sont pas entiérement résolus. Pour les faibles niveaux de fluctuations la solution de Rytov (Tatarski 111) permet de prédire les variations du logarithme de l'amplitude de I'onde transmise x = L~ A. Les fluctuations d'amplitude sont alors réparties suivant une loi log-normale. Pour les très fortes fluctuations on observe une saturation des fluctuations d'intensité qui sont alors distribuées suivant une loi exponentielle (Prokhorov et a1.131, StrohbehnMI, Uscinski 151, Gracheva et al. 161, Furutsu 171). 2 Nous présentons ici des résultats expérimentaux concernant la variance des fluctuations d'intensité (JI et les densités de probabilité de ces fluctuations, pour une onde sphérique traversant une turbulence thermique. Cette étude complémentaire des travaux antérieurs (Blanc-Benon, Juvé 181) couvre un très large domaine s'étendant depuis le régime des faibles fluctuations jusqu'à celui de la saturation. Pour ce qui est de la variance Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.
doi:10.1051/jphyscol:1990302 fatcat:fjwji3whgjfqninbnjo6noi3em