Marégraphes à jauges de contrainte et à quartz

Les premiers marégraphes à capteur de pression ont fait leur apparition avec les marégraphes pneumatiques. C'est l'évolution technologique qui a véritablement permis l'essor de capteur de pression de faibles dimensions, en particulier les jauges de contraintes et les quartzs piézoélectriques. Dès lors, il a été possible de concevoir des marégraphes posés sur le fond (marégraphe dits « de fond ») ayant une autonomie énergétique suffisante pour assurer un enregistrement numérique de longue durée pouvant dépasser l'année.

 

Usages

Ces appareils sont très utilisés en hydrographie, soit pour mesurer la hauteur de marée à proximité des lieux de sondage, soit pour déterminer les conditions aux limites de modèles numériques de marée ou de courant sur une zone déterminée du plateau continental (jusqu'à des profondeurs en général inférieures à la centaine de mètres).

 

Marégraphe plongeur immergé SUBER monté sur cage pour immersion (Crédits SHOM). Cliquer sur l'image pour l'agrandir

 

 

Fonctionnement

Les jauges de contraintes possèdent la propriété d'avoir leur résistance électrique fonction à la fois de la pression et de la température, mais leur grand avantage est leur faible prix. À cause de leur sensibilité à la température et à la tension d'alimentation pour la mesure de leur résistance électrique, la détermination de la pression avec ce capteur nécessite un étalonnage minutieux, des contrôles très soignés et une alimentation électrique bien régulée. Ces exigences font que ces appareils fournissent :

  • Soit des mesures de très bonne qualité s'ils sont gérés par des organismes capables de les assumer,
  • Soit des mesures utiles pour certaines applications, mais inexploitables pour l'hydrographie ou de l'océanographie.

Les appareils les plus précis utilisent, comme capteur de mesure, un cristal de quartz dont la fréquence de résonance varie avec la pression qui lui est appliquée. Ces capteurs sont utilisés dans les marégraphes de grands fonds car ils sont capables d'une résolution millimétrique à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres. Ils sont également sensibles à la température, mais à un degré moindre que les jauges de contrainte, les coefficients d'étalonnage en fonction de la température pouvant être considérés comme constant sur plusieurs années. Cette correction étant nécessaire, il est recommandé que l'appareil puisse enregistrer directement la pression. Ceci est obtenu en intégrant dans le marégraphe à quartz, un capteur de température dont la mesure est prise en compte par un logiciel interne éliminant l'effet de ce paramètre sur la fréquence du signal.

 

Marégraphe de fond : dispositif de mouillage avec système de largage et de récupération. Cet appareil autonome et très faible et fournit des mesures très précises sur les variations de pression sur le fond. (Source SHOM, 2007). Cliquer sur l'image pour l'agrandir

 

Limites

Ces capteurs présentent cependant une faible dérive de l'étalonnage liée à la pression moyenne d'utilisation ; cette dérive est surtout sensible lorsqu'ils sont immergés à grande profondeur. Ce défaut ne peut être modélisé, car il diffère d'un capteur à l'autre et dépend de leur histoire. Cette anomalie, à une variation lente, n'affecte pas en pratique la mesure des fluctuations d'amplitude, mais ne permet pas l'étude de l'évolution du niveau moyen sur de très longues durées. In étalonnage avant et après les mesures permet de détecter cette dérive, mais non de la corriger, car elle n'est pas linéaire.

 

Utilisations

La mise en œuvre de ce type d'appareil est relativement aisée à réaliser. L'instrument est intégré dans une structure (figure) comprenant un lest pour l'immersion, un « largueur transpondeur » et une bouée suffisamment dimensionnée pour assurer la flottabilité du dispositif sans le lest. La bouée, indéformable sous l'effet de la pression, est équipée en outre d'une balise lumineuse et éventuellement d'un réflecteur radar, facilitant le repérage en surface ? Le transpondeur sert à retrouver le marégraphe en mer. Le lest est abandonné sur le fond après largage de la bouée supportant la cage (marégraphe et largueur) par commande acoustique à partir du navire assurant la récupération.

Les système informatique modernes ne permettant une grande liberté dans l'acquisition, l'enregistrement et le traitement de la mesure, les appareils immergés loin des côtes peuvent être entièrement autonomes sans difficulté pendant plusieurs mois voire des années.

 

Pour en savoir plus

 

Référence

  • Simon B. (2007). La Marée - La marée océanique et côtière. Edition Institut océanographique, 434pp.

 

 

Dernière mise à jour de la page : 18/08/2012