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Samuel BESSE : Étude Théorique de Radars Géologiques ­ Analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux 61
1.2­ Applications
Les radars GPR offrent un large éventail d'applications allant de la détection d'objets enfouis
à l'exploration planétaire. Les choix de la bande de fréquence, de la géométrie des antennes et de la
polarisation dépendent de nombreux facteurs incluant : la taille et la forme des cibles, les propriétés
électromagnétiques du milieu de propagation, le budget alloué au projet... Nous rencontrerons au
cours de cette étude une application spatiale et une configuration génie civil.
Sur Terre, la profondeur de pénétration est limitée par la présence d'eau fortement
conductrice. Ainsi, la prospection radar convient pour la détection d'objets dans du béton, du sable
relativement sec mais devient moins performante voire inopérante dans les zones humides ou dès
que la profondeur d'investigation souhaitée devient trop grande. Lorsque la détection par signaux
radar devient impossible, par exemple dans la recherche pétrolière ou en mer, il faut utiliser des
méthodes sismiques ou acoustiques. Remarquons que comme une onde électromagnétique est une
grandeur vectorielle, elle contient à priori beaucoup plus d'informations qu'une vibration
acoustique. Toutefois, lorsqu'un radar n'utilise qu'une seule composante de champ, les méthodes
d'analyses employées en électromagnétisme et en acoustique se recoupent.
La plupart des applications en génie civil utilisent un radar composé de deux antennes
mobiles fonctionnant généralement entre 100 MHz et 1 GHz. Ces radars peuvent servir à la
détection de canalisations, de fuites autour d'un réservoir ou d'un oléoduc. D'autres radars peuvent
contrôler rapidement l'usure d'une route...
L'application spatiale qui a été étudiée s'est déroulée en partenariat avec le CETP (Centre
d'Etude des environnements Terrestres et planétaires). A l'origine, il s'agissait d'étudier les
différentes configurations du radar de la sonde martienne Netlander via des modèles numériques.
Puis le laboratoire a participé à la réflexion sur l'interprétation des signaux radars via des
simulations et des signaux expérimentaux obtenus avec un démonstrateur sur la dune du Pyla, en
Égypte et en Antarctique. Ce radar devait démontrer la présence ou l'absence d'eau sous forme
liquide dans le sous­sol de Mars jusqu'à une profondeur de 2500 mètres. Compte tenu de la
profondeur de prospection, du type de cible recherchée (interface géologique plane) et des
contraintes de poids : le radar se compose d'une antenne filaire fixe fonctionnant autour de 2 MHz.
1.3­ Quelques modes d'émissions
La forme du signal émis par le dispositif dépend de l'utilisation du radar et du type d'objet
recherché. Chaque type de signal possède ses avantages et ses inconvénients. Il s'agit donc d'établir
un compromis entre les performances, l'encombrement, la facilité d'utilisation, la modularité, le
coût... Les modes d'émissions les plus couramment employés sont :
● la modulation d'amplitude (AMCW) également appelée mode impulsionnel,
● la modulation de fréquence (FMCW),