Estimating the depth of a buried polyethylene pipe by comparing propagation models
Résumé
In civil engineering, one of the crucial problems is the location of buried polyethylene pipes. For this type of material, electromagnetic waves are less suitable than acoustic waves (e.g. the necessity to introduce a metal cable into the pipeline making the method invasive, difficulty in differentiating between a gas pipe and a water pipe). By injecting an acoustic signature into the pipe it possible to estimate the passage of the plumb of the pipe, by considering the pipe as a secondary vibrating source. Our work aims to estimate the depth of these pipes by acoustic method and in a non-destructive way. For this we have developed a system to take real data measurements. From antenna processing methods (MUSIC algorithm called ''high resolution'') that we have adapted to our problematic, we obtain an estimate of the parameters of interest. Promising results have been obtained on real data from a semi-controlled test area by considering a weakly heterogeneous semi-infinite medium with an average velocity. One of the main problems is that we have, a priori, no knowledge of the propagation medium. It can change drastically from one place of application to another. The challenge is the modeling of acoustic propagation, on a meter scale, in heterogeneous soil with vertical (trench). We present here different propagation simulations applied to our problem. A first modeling is to consider two slightly heterogeneous media, vertically stratified, each with an average speed of propagation, considering the ray theory (time modeling). The second will be based on finite difference propagation of the complete waves field (Operto et al., Geophysics, 2009) including the trench. The goal is to compare the two models on the scale of our problem and to study the accuracy of the depth estimate that we can reach (Cramer Rao bound).
En génie civil un des problèmes cruciaux est la localisation des canalisations en polyéthylène enterrées. Pour ce type de matériaux les ondes électromagnétiques sont moins adaptées que les ondes acoustiques (e.g nécessité d'introduire un câble métallique dans le conduit rendant la méthode invasive, difficulté de différencier une conduite de gaz, d'une conduite d'eau ou deux conduites proches). Des méthodes déjà existantes permettent d'estimer le passage de l'aplomb du tuyau, en considérant la conduite comme une source secondaire vibrante. Nos travaux ont pour but d'estimer la profondeur de ces canalisations par méthode acoustique et de manière non destructive. Pour cela nous avons développé une chaîne d'émission et une chaîne d'acquisition afin de pouvoir travailler sur des données réelles. A partir de méthodes de traitement d'antenne (algorithme MUSIC dit de ''haute résolution'') nous obtenons une estimation des paramètres d'intérêts. Des résultats prometteurs ont été obtenus sur des données réelles issues d'une zone d'essai semi-contrôlée en considérant un milieu semi-infini faiblement hétérogène avec une vitesse moyenne. Un des principaux problèmes est que nous n'avons, a priori, aucune connaissance du milieu de propagation. Il peut changer radicalement d'un lieu d'application à l'autre. L'enjeu est la modélisation de la propagation acoustique, à l'échelle du mètre, dans un sol hétérogène à stratification verticale (tranchée) et horizontale (milieu granulaire, tout-venant, etc). Nous présenterons ici différentes simulations de la propagation appliquées à notre problématique. Une première modélisation est de considérer deux milieux faiblement hétérogènes, stratifiés verticalement, avec chacun une vitesse moyenne de propagation en considérant la théorie des rayons. La deuxième sera basée sur la propagation par différences finies du champ d'onde complet (Operto et al., Geophysics, 2009) incluant la tranchée. Le but est de comparer les deux modélisations à l'échelle de notre problématique.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)