Dispersion acoustique

La dispersion acoustique est la variation de la vitesse de phase ou de la vitesse de groupe d’une onde sonore avec sa fréquence. Une impulsion large bande peut alors s’étaler et changer de forme pendant sa propagation, car ses composantes spectrales n’arrivent pas simultanément. Le phénomène concerne la relation entre fréquence et propagation, non la simple redistribution spatiale de l’énergie.

Dispersion du milieu et du guide d’onde

Dans l’eau libre homogène, la dispersion matérielle est généralement faible aux fréquences usuelles de l’hydroacoustique. Elle devient plus marquée lorsque les propriétés du milieu dépendent fortement de la fréquence, notamment dans les sédiments, les tissus biologiques, la glace ou une eau contenant des bulles. L’absorption peut elle-même varier avec la fréquence, mais elle décrit une perte d’énergie et non le décalage temporel qui définit la dispersion.

Dans un guide d’onde océanique, le fond et la surface imposent des modes dont les vitesses de groupe diffèrent. Un même signal peut ainsi parvenir au récepteur sous plusieurs arrivées étalées dans le temps, même si l’eau elle-même est peu dispersive. La profondeur, la fréquence, le profil de vitesse du son et les propriétés du fond déterminent alors l’importance de cette dispersion modale.

Effets sur les mesures

L’étalement d’une impulsion réduit la résolution temporelle et peut compliquer la séparation d’échos proches. La phase relative des composantes d’un signal large bande varie aussi, ce qui influence l’estimation d’une distance ou l’analyse d’une communication acoustique. La dispersion se distingue de la diffusion acoustique, qui dévie l’énergie vers d’autres directions, et de la réverbération, qui résulte d’un ensemble d’échos prolongés.