Projet sonar TIPE

[RisenWsTaken]

Bonjour,

Élève en spé MP, je travaille actuellement sur un projet de sonar dans le cadre de mon TIPE. Celui-ci est constitué d’un module émetteur/récepteur à ultrason, relié à une carte arduino, et fixe sur un servo-moteur décrivant une rotation de -90 à 90° pour effectuer un balayage.
Mon problème : permettre à ce système de repérer des obstacles sous l’eau. En effet, je ne parviens pas à trouver d’émetteur récepteurs pouvant capter sous l’eau et mesurer un temps. De même, il me semble peut possible le fait d’utiliser un emballage quelconque pour entourer mon système et le rendre résistant à l’eau (mauvaise propagation ?)
J’aimerais savoir si vous aviez des solutions à proposer, et d’autres idée.

En vous remerciant pour le temps que
vous accordez à mon post.
Bonne soirée.
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[Vincent PETIT]

Salut,
Ne vas tu pas te compliquer la tâche pour étudier un phénomène identique en dehors et sous l'eau ? Il n'y a que la vitesse de propagation qui est différente (environ 4x plus rapide dans de l'eau). A moins que ton TIPE soit l'étude de la propagation du son dans un fluide ?

Emballer le transducteur ne me paraît pas être une bonne idée ça tu vas créer une désadaptation des impédances des milieux rencontrés par les ultrasons, ceux ci passeront d'abord dans l'air du sachet puis se propageront dans l'eau, ce qui causera un phénomène de réflexion-réfraction/transmission (la même qu'en physique ou qu'en optique).

PS : D'ailleurs lors d'une échographie, le médecin applique un gel entre la sonde à ultrason et la partie de ton corps qu'il souhaite regarder et c'est justement pour créer une adaptation impédance des milieux qu'il fait ça. Le gel a la même impédance que le corps humain. Les ultrasons sortant de la sonde ne rencontrent pas d'air, il rencontre le gel et ton corps et la vitesse de propagation sera la même.

Sinon voici un lien vers un transducteur qui le semble être étanche (application flow meter) https://fr.aliexpress.com/item/32359...chweb201603_52

[RisenWsTaken]

Bonsoir, merci beaucoup pour ta réponse très intéressante et complète.

En effet, je vais essayer la pièce que tu m’as envoyé, mais si cela n’aboutit pas, je me contenterais de l’utiliser dans l’air, en expliquant les similarités eau/air etc.
Je traite en fait une problématique de détection et de localisation des victimes en mer, et essaye d’y répondre par le biais des ondes et du principe du sonar, nous sommes 3 à travailler sur le modèle réel, qui devrait être capable d’être sur l’eau, mais rien ne m’empêche de placer mon sonar au dessus et non en dessous de l’eau afin de détecter un objet à l’air libre et non immergé.
Merci encore pour ta réponse.
Cependant, étant élève de MP, une tentative de résolution de problème aussi concrète (arduino, codage, élaboration..) ne te paraît-elle pas trop hors-filière, en se rapprochant d’un TIPE du type PT ou PSI ? J’essaye en vain de trouver des éléments de cours et théoriques à greffer à l’élaboration du projet.

Très bonne soirée.
En te remerciant.

[penthode]

en quelques secondes de gogol , on trouve de l'information ouverte

qui constitue une base de départ

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vincent PETIT]

Cependant, étant élève de MP, une tentative de résolution de problème aussi concrète (arduino, codage, élaboration..) ne te paraît-elle pas trop hors-filière, en se rapprochant d’un TIPE du type PT ou PSI ? J’essaye en vain de trouver des éléments de cours et théoriques à greffer à l’élaboration du projet.

Honnêtement, je ne sais pas si cette maquette est trop hors filière par rapport à MP ? L'expérience me paraît importante peu importe la filière. Cependant tu as raison de te préoccuper de l'équilibre intellectuel entre "l'analyse de principes physiques" et "la réalisation de l'expérience", les deux dimensions sont très importantes et doivent être équilibrées dans leurs contenus. Si la maquette fonctionne à merveille mais qu'elle ne te permets pas de démontrer un principe de physique, tu passes à côté de ton TIPE. Pour ce qui est de la différence, dans cet équilibre, entre MP et PSI par exemple, je ne sais pas du tout cette maquette sera "de trop" ?

La maquette doit donc servir de démonstrateur pour valider l'analyse du ou des principes physiques.

Avec le lien que penthode a donné je dirai que tu peux éventuellement valider la propagation du son dans l'air mais tu pourrais aussi tenter de voir l'influence si le milieu change ; air très sec, air très humide. Y a t-il un biais dans l'estimation de la distance et de quel ordre ? Théorique et pratique. Avec cette maquette je ne suis pas sur que tu puisses amener l'effet Doppler et c'est dommage car en lien avec ton sujet, tu pouvais démontrer l'effet Doppler sur la fréquence de retour au cas où ton sonar/radar était en mouvement (sur un bateau, sur un avion) et te servir de la maquette pour le vérifier (A partir de quelle vitesse le changement de fréquence serait gênant pour le récepteur ? Quelle correction apporter sur la mesure ?). Je ne sais pas si tu as déjà vu les interférences en optique mais il y a le même phénomène avec les ondes acoustiques (ondes constructives, ondes destructives) donc en mettant plusieurs émetteurs assez proches l'un de l'autre tu peux rendre plus directif le faisceau ultrason mais la démonstration est peut être un peu costaud, en revanche la mise en évidence avec une maquette est plus simple. Étant donné que tu connais l'angle d'émission tu dois pouvoir mettre en face deux récepteurs aux limites de réception. Et en multipliant les émetteurs tu devrais être amené a rapprocher les récepteurs pour qu'ils puissent recevoir car le faisceau devrait être plus étroit.

[Antoane]

Bonjour,

Cependant, étant élève de MP, une tentative de résolution de problème aussi concrète (arduino, codage, élaboration..) ne te paraît-elle pas trop hors-filière, en se rapprochant d’un TIPE du type PT ou PSI ? J’essaye en vain de trouver des éléments de cours et théoriques à greffer à l’élaboration du projet.

C'est le genre de question que tu peux poser dans : https://forums.futura-sciences.com/t...utres-travaux/

Edit : j'ai répondu sans voir la réponse de Vincent.

[RisenWsTaken]

Merci pour le lien, c’est en effet un système très proche de celui-ci que j’ai fais.

[RisenWsTaken]

Merci Vincent pour ta réponse, ma maquette est capable de se déplacer, et a pour but de trouver de manière autonome une victime immergée à l’aide de mon sonar, il est peut être en effet intéressant d’essayer de démontrer que la superposition de deux émetteurs permettrait d’améliorer la portée, dans la mesure où je tente dans mon TIPE, d’améliorer les performances de ce petit système.
Cependant, je n’ai pas encore étudié les phénomènes d’interférences, ou bien les années précédentes et donc très superficiellement, la démonstration est-elle si complexe ? Je pourrais peut être dans un premier temps essayer de placer deux émetteurs, et prouver que l’utilisation de deux émetteurs améliore la portée, ce que je pourrais éventuellement démontrer par la suite ?
Merci beaucoup pour toutes vos réponses, ma maquette est en mouvement donc je pourrais aussi traiter de l’effet Doppler, ce qui orienterais mon TIPE vers l’amélioration du système avec la prise en compte des conditions extérieures etc dans le cas où l’idée de superposition des ondes et l’effet Doppler peuvent être très intéressantes à traiter l’une après l’autre et à illustrer sur la maquette ?
Bonne soirée à tous.

[Vincent PETIT]

Re,
J'ai posé la question à mes anciens collègues de labo pour ton histoire de capteur ultrason dans l'eau, ils m'ont répondu que remplir de silicone les transducteurs pouvait faire l'affaire, celui-ci devrait permettre la transmission et le tout serait étanche.

Possibilité d'étudier le milieu (eau douce, eau salée, eau chaude, eau froide, pression (volume d'eau au dessus donc effet de la profondeur) et aussi possibilité comme je le disais plus haut d'étudier la problématique de l'adaptation des impédances (siliconne et eau) sur la transmission.

Je me demande s'il ne faut pas en revenir à quelque chose de terriblement plus simple même si c'est moins cool ? Un GBF relié à un émetteur ultrason et de l'autre côté un récepteur relié à un oscillo.


Le professeur pourrait se demander ce qu'apporte à l'étude, la modulation numérique de ce module Arduino ? Ou encore le servo-moteur ? Ils contribuent a améliorer l'application mais pas vraiment l'étude du phénomène, pire encore ça amène beaucoup de nouvelles données à intégrer ou des biais (si la directivité des ultrasons est altérée, la faute au milieu ? la faute au servo qui bouge un peu ?). Je crois qu'une telle élaboration risque de poser plus de problème qu'autre chose.

ps : La théorie des interférences : https://fr.wikipedia.org/wiki/Interf%C3%A9rence