Bruit hydrodynamique (bruit d’écoulement)
Le bruit hydrodynamique, ou bruit d’écoulement, désigne ici les fluctuations de pression produites au voisinage d’un capteur lorsque l’eau s’écoule autour de celui-ci, de son support ou d’un véhicule. Elles peuvent dominer un enregistrement sous-marin sans provenir d’une source acoustique distante. Ce phénomène doit être séparé du bruit ambiant réellement propagé dans le milieu.
Origine physique
La couche limite, les tourbillons et les fluctuations turbulentes exercent sur la surface du hydrophone des pressions variables. Leur amplitude dépend de la vitesse relative de l’eau, de la géométrie, de la rugosité, de l’orientation et du montage. Le nombre de Reynolds aide à caractériser le régime d’écoulement, mais ne suffit pas à prédire seul le signal mesuré.
Une partie de ces fluctuations reste liée localement à l’écoulement : elle est parfois qualifiée de pseudo-son parce qu’elle n’est pas un champ acoustique propagé depuis une source éloignée. Des vibrations du support peuvent également être transmises au capteur. La mécanique des fluides, la dynamique de la structure et l’électronique d’acquisition doivent donc être considérées ensemble.
Effet sur les mesures
Le bruit d’écoulement est fréquent sur les hydrophones remorqués, fixés à un animal ou installés dans un courant. Il tend à augmenter avec la vitesse et affecte souvent davantage les basses fréquences, mais son spectre dépend du dispositif. Il peut masquer des signaux biologiques ou humains et conduire à surestimer le bruit ambiant.
La réduction repose notamment sur une implantation abritée, un carénage ou écran d’écoulement adapté, une suspension limitant les vibrations et un contrôle fondé sur la vitesse, la cohérence entre capteurs ou des périodes de référence. Aucune correction universelle ne remplace l’étalonnage et la description du montage.
Dans un autre usage, « bruit hydrodynamique » peut désigner le son rayonné par un écoulement, une hélice ou la cavitation. Il faut alors préciser qu’il s’agit d’une émission acoustique et non du bruit local créé sur le capteur.
Références
- von Benda-Beckmann, A. M., Wensveen, P. J., Samarra, F. I. P., Beerens, S. P. et Miller, P. J. O. (2016). « Separating underwater ambient noise from flow noise recorded on stereo acoustic tags attached to marine mammals ». Journal of Experimental Biology, 219, 2271–2275. 10.1242/jeb.133116
- Wei, Y., Li, M., Liu, J., Chen, Y., Qu, F. et Zhang, M. (2021). « Flow noise and its suppression in exposed hydrophone ». Applied Acoustics, 182, 108190. 10.1016/j.apacoust.2021.108190
