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#1 08/03/2019 10:09:36

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

bonjours a toutes et tous … smile


je crée  ce topic , afin que nous échangions des idées et des connaissances sur la propagations des  ondes électromagnétiques  ( dites "ondes Radio" …)   a travers les sols , les sous sols , ainsi que les  roches  de nos cavités …

donc , a votre clavier , si vous avez des questions qui vous turlupine  a ce sujet …   j'essaierais  ( ou un autre qui a des idées sur la chose …) de vous donner mon avis , bien que je sois pas un véritable spécialiste en ce domaine  , mais un simple technicien  qui s'est fort intéressé a la chose ...

cela fait plus de dix ans que je balance des radiations électromagnétiques à travers  les roches Karstiques  , afin de réaliser des radiobalisages topographiques , ou des "traçages radio de Diaclases Epikarstiques …"

j'ai pu observer des choses et bien des phénomènes … smile


ok, A plus … wink

Titou des G

Dernière modification par bisounours83 (08/03/2019 10:10:12)

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#2 10/03/2019 11:09:52

Gaffal
Membre
Date d'inscription: 31/01/2008
Messages: 587

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Peut on parler d' ondes radio ?
Pour avoir bricolé avec du modem4G , j' ai constaté que les ondes ont du mal avec les murs epais !
ne serait ce pas plutot des courants electriques ou des lignes de champ magnétiques..

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#3 12/03/2019 15:27:04

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Bonjour Gaffal , Bonjour a tous et toutes …

heureux de voir que tu as réagis a cette proposition de discuter de la chose  :   la Propagation des ondes Radio  a travers  le Sol et les obstacles rocheux ...

c'est un sujet assez délicat et pointu et , personnellement j'essaierais  de faire de la "vulgarisation scientifique ", sur ce que j'ai compris  des phénomènes  , après les avoir tant soi peu étudiés

on ne vas pas retourner jusqu'aux équations dites de Maxwell , pour appréhender la chose … il y a sur le web  , des petits cours permettant de comprendre ces phénomènes , et c'est entièrement sur le Web , que j'ai enquêté , pour essayer de comprendre …

mes petites explications n'ont pas valeur de cours Universitaires , bien sur , mais un copain Spéléo  Docteur Ingénieur , m'a  confirmé que j'avais bien pigé les Grands principes du phénomène  …



tu évoques des bricolages ,Gaffal , sur du Modem 4 G et tu as constaté  que les ondes émises par cet appareil ont du mal , avec les murs épais …

voici pourquoi , en fait  :  les ondes radios de ce Modem , sont très hautes en fréquences  (  vers les 2600 Megahertz , je crois savoir  …) donc peu pénétrantes  , dans la roche ou le béton  des murs …

et l'épaisseur conséquente des murs "amortis "fortement  le champs électromagnétique produit  , et ceci , de manière "exponentielle " ( ou Logarithmique inverse , si tu veux …)  l'humidité des murs a un instant T donné , joue aussi un rôle , comme tu le verras un peu plus tard  …  ( c'est une histoire de résistivité  électrique  des matériaux du mur , de fait …)

peux tu me dire la nature des "murs épais  " dont tu parles , Gaffal  ?  des moellons de calcaire , du plâtre , du béton armé ??

il pourrait y avoir un autre phénomène  expliquant l'effet "écran " des murs d'appartement modernes en béton armé   :   si les armatures métalliques  du béton sont reliés "à la Terre ", alors   toutes les ondes incidentes  a ce mur béton sont évacuées vers la dite  terre , et ne traversent pas  le mur …

   il s'agit  de l'effet " Cage de Faraday " smile

c'est très connu des architectes de bâtiments sensibles comme les ambassades , Ministères , etc... pour créer des pièces  sécurisées ou l'on peut discuter librement a l'abri des micros émetteurs indiscrets …

mais je m'égare , et  ce n'est pas le sujet  de notre Topic , relatif   a l'envoi et la réception   des ondes radios  , a travers le splendide calcaire de nos grottes , pour communiquer en phonie ou en code Morse , ou pour recaler une topo par Radiobalisage …

c'est un autre phénomène qui intervient  ici  ,  bien connu des électroniciens qui bossent sur les Hyperfréquences  ( Radaristes , par exemple …) sous le Nom bien Français de :

                                                                                                            " Effet de Peau "

autrement bien connu des Anglos saxons , sous le terme de " Skin Effect"   ou" Skin Depth "


bon , on va faire une pause , et on  continueras ultérieurement …

a +


Titou des Garrigues

Dernière modification par bisounours83 (12/03/2019 15:50:34)

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#4 12/03/2019 18:34:21

Nono25
Membre
Date d'inscription: 16/12/2017
Messages: 111

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Bonjour Titou

Je suis néophyte quant à la propagation des ondes
Comment se propagent elles dans l'air dans l'eau au travers du vide ou des matières Dures ?

Merci

Nono

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#5 12/03/2019 19:05:48

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Bonsoir Nono ,

ok , je vois que le sujet vous intéresse , mais ce soir , je suis crevé  de fatigue  pour aborder ce sujet un tant soit peu ardu …

mais dés que j'ai un moment , je m'y mettrais , promis  !!

je parlerais  de la propagation des ondes électromagnétiques  ( autrement dits : ondes radio , Lumière , rayons X , Gamma , )  et surtout a travers la roche et les sols  , sujet qui intéresse  les Spéléologues , bien sur ...

je ne traiterais pas des autres ondes , telles que les ondes Sonores , sismiques ,  ondes de Choc ( lors d'une  explosion …) qui sont différentes des ondes radio , et qui compliqueraient inutilement notre débat … sad

ok, à plus … wink

Titou des garrigues

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#6 12/03/2019 19:09:19

Gaffal
Membre
Date d'inscription: 31/01/2008
Messages: 587

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

A la base , une onde radio est du même tonneau qu' une onde lumineuse ( photon )
  sauf que la lumiere est beaucoup plus haut en frequence !

mes murs sont en calcaire , sans feraillages
la 4g de 800 à 2600 mhz fonctionne beaucoup mieux avec une antenne exterieure..

effet de peau , c' est pas plutot pour la conduction electrique ?

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#7 12/03/2019 19:18:49

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Salut Gaffal ,

exact , radio et lumière , , c'est la même chose , comme tu dis ...   c'est notre génial Albert Einstein , qui a fort bossé sur la chose , d'ailleurs ...

tes murs sont en calcaire , sans ferraillage  , c'est très intéressant cela  !  peux tu me donner une épaisseur approximative de ces murs ? 

pourquoi donc ??

  car quand j'aurais le temps  ( soyez patient …) j'utiliserais ton exemple pratique  pour illustrer , par des calculs ,  la propagation de l'onde radio Wifi  a travers celui ci …

ok , a + et bonne soirée  …

Titou des G

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#8 12/03/2019 21:11:21

Gaffal
Membre
Date d'inscription: 31/01/2008
Messages: 587

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

calcaire kim 50 cm + isolation laine de roche haute densité 8 cm + brique platriere 4 + platre 1

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#9 12/03/2019 22:27:26

Nono25
Membre
Date d'inscription: 16/12/2017
Messages: 111

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Heu !

Ne causez pas trop en mandarin je préfère le Japonnais même si parfois je le mélange avec le coréen...
Merci
A vous les studios studieux... nous sommes tout ouie

Nono

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#10 13/03/2019 12:09:52

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Salut Nono , Gaffal , et  Salut a toutes et tous …

pis de panaque , Nono ! …  euh…  pas de panique , Nono  !

on ne causeras pas en Mandarin , et les  trucs dont je vais parler , sont accessibles a un simple lycéen de filière scientifique …

afin d'introduire  ce concept de" Skin Depth" , je te suggère  de télécharger le document suivant , afin  que nous l'examinions ensemble …

va sur ton Gougole , et recherche "Spéléonics "  , ensuite , tu  charges le n° 1  , de 1985 et tu vas directement a la page 3 du Document …

Ian Drumond , l'auteur de l'article , explique assez bien , en anglais hélas ,  ce concept  …   ( anglais technique très accessible a des petits "frenchies" )

ce qui va nous intéresser , pour comprendre , c'est l'équation mathématique  située en haut a droite  de la page  trois  …

nous la disséquerons ensemble , pour bien piger ce qu'elle raconte …   tout est là dedans , en fait …  dorénavant , nous l'appellerons , cette équation ,  l'équation SD ( pour Skin Depth …)...

ok , a plus … wink

Titou des garrigues

le lien : http://caves.org/section/commelect/drupal/speleonics

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#11 13/03/2019 12:37:22

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Gaffal a écrit:

calcaire kim 50 cm + isolation laine de roche haute densité 8 cm + brique platriere 4 + platre 1

Salut Gaffal , salut a toutes et tous …


je suppose que tu entends  Calcaire Kimmeridgien  , quand tu parles de calcaire Kim  ?   

il semblerait que tu habiterais , non pas dans nos modernes bâtiments de béton armé , mais  peut être dans une  " maison de village " , ou peut être une sorte de " bastide"  , chargée d'Age  et d'histoire …

en tout cas , cela m'arrange fort bien pour ma démonstration , car je vais pouvoir modéliser ton mur , sous la forme suivante :

  épaisseur environ 60 centimètres , et avec une conductivité électrique moyenne d'environ : 1 millisiemens   (  10 E-6 Siemens  …)

en effet ce sont les  deux paramètres essentiels dont j'ai besoin  , ( épaisseur du mur , et conductivité électrique moyenne  de celui ci …)

les puristes me diront que la perméabilité magnétique et la permittivité   doivent rentrer en compte , mais de fait , cela joue assez peu ,  et alourdirait   la démonstration …  on la négligeras ...

de même ,  pour  notre modélisation ,  nous  emploierons un émetteur radio Wifi ,  dont la fréquence porteuse pédale sur du 2400 Mégahertz

pour info , si j'ai pris la valeur de 1 millisiemens  comme valeur , c'est parce que c'est la valeur moyenne de résistivité électrique , concernant le calcaire bien sec de nos Karst  ( dixit Ian Drumond …)


ok , a plus …wink


Titou des garrigues

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#12 13/03/2019 13:29:08

Nono25
Membre
Date d'inscription: 16/12/2017
Messages: 111

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Je suis very désoliting mais je speak nulos le langage des engliches.
Auriez vous la délicate possibilité de me conseiller un autre document ?
En Japonais ?
Sans qiou very moche

Nono

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#13 13/03/2019 18:10:32

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

salut Nono

http://cbrosson.free.fr/Public/Divers/M … tromag.pdf


en Japonais ? et puis quoi encore ?

  mon japonais se limite  aux nom des techniques avec lesquelles  je jette violemment par terre des gens qui ne m'on rien fait , avant de les étrangler gentiment ou de leur péter un bras …

du judo que cela s'appelle …  mon truc , c'est   "Yoko wakare"  , tu connais ?

mais je m'égare …

va voir en page  onze  du document dont je t'ai mis le lien  ci dessus , c'est ce que j'ai trouvé de plus limpide en langue Française sur la " Profondeur de peau en géophysique " ...

ce document  émane toutefois de Polytechnique , ce qui fait que c'est assez " perché " , en fait  …   mais prends pas peur , en matant les équa difs qui hantent ces pages …

a plus … wink

Titou des Garrigues

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#14 13/03/2019 18:33:10

Gaffal
Membre
Date d'inscription: 31/01/2008
Messages: 587

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Kimeridgien bien sûr.. pas terrible pour les grottes d' ailleurs...
Bon sinon tout ça parle beaucoup de champ magnetique
donc comme la balise à D Vallade , un gros electro aimant pulsé sous forme de bip
Je ne suis pas certain qu' il faille se mélanger les pinceaux avec la radio
qui elle , est une onde electrique couplée à une onde magnetique perpendiculaire...

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#15 14/03/2019 18:58:58

bisounours83
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Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Gaffal a écrit:

Kimeridgien bien sûr.. pas terrible pour les grottes d' ailleurs...
Bon sinon tout ça parle beaucoup de champ magnetique
donc comme la balise à D Vallade , un gros electro aimant pulsé sous forme de bip
Je ne suis pas certain qu' il faille se mélanger les pinceaux avec la radio
qui elle , est une onde electrique couplée à une onde magnetique perpendiculaire...

Bonsoir Gaffal

euh !  non , tu n'y est pas !  la balise a D Vallade , comme celle des autres baliseurs  ( moi même , joan Erra , Daniel Chailloux , etc...) n'est pas une sorte de gros électro aimant pulsé ,  mais pourrait plutôt être assimilée , si tu veux un modèle ,  a un transformateur électrique  avec un couplage électromagnétique très très lâche …

l'antenne émettrice serait  le primaire du transfo , et l'antenne réceptrice serait  le secondaire du transfo , si tu veux … elles pédalent forcément en alternatif  (  840 hz ou 3200 hz , pour les miennes …)  , alors que tu sait bien qu'un électro aimant reçoit un fort courant continu , pour fonctionner …

il faudra que je donne quelques petites explications sur le fonctionnement des radiobalises , car je vois qu'il y a  quelques approximations  ( euh !  sans vouloir te blesser , bien sur …) 

mais on va cesser de parler des radiobalises , pour l'instant car c'est un cas très particulier , en ce qui concerne leur fonctionnement , sur des ultra basses fréquences …

on serait  presque hors sujet , et si tu le veux bien , on continueras a raisonner  sur la pénétration  "through the Earth " ( a travers le sol )  avec des émetteurs radio a fréquence bien plus élevées , comme le Wifi  à 2400 Mégahertz ( ou 2.4 Ghz , comme tu veux …)  ou pourquoi pas , avec les banals "talkie Walkies" grand public , qui pédalent sur 446 Mhz , je crois …

mais je vous présenterais les calculs pratiques  émanant de la théorie  du Skin Depth , dans les prochains jours , car ce soir , je n'en ai pas trop le courage ...

au plaisir de te lire …

à+wink

Titou des garrigues


PS  , si j'ai entrepris d'initier cette discussion , c'est parce que j'en ai raz le bol de lire des conneries dans certains Romans  ( pourtant écrits par des Scientifiques …)  sad, qui relatent des communications par Talkies Walkies  entre leurs héros  , plus ou moins spéléos , qui communiquent a travers des centaines de métre de roches calcaires …

Idem pour certains Scénarii de Séries Télé , ou l'on voit le même genre de Fariboles  sad lol…  il est cependant  possible de communiquer par Talkie Walkie sous terre , mais seulement dans des conditions très particulières , que l'on pourras examiner ultérieurement … et je pése mes mots … wink

à+ wink

T des G

Dernière modification par bisounours83 (14/03/2019 19:07:41)

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#16 15/03/2019 21:11:40

Gaffal
Membre
Date d'inscription: 31/01/2008
Messages: 587

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Mouais ... pour moi un barreau de ferrite avec une bobine enroulée autour
n' est rien de plus qu' un gros electro aimant
  qui peut s' il est alimenté en alternatif , generer un camp magnetique du même type
que l' on capte avec l' enroulement secondaire en surface (transfo ouvert comme tu dit )

Tout ça ne ressemble en rien aux antennes que l' on peut voir en radio , wifi ou 4G
style yagi , biquad ...

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#17 16/03/2019 09:07:56

bisounours83
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Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

salut Gaffal ,

je vais réfléchir a tes remarques  , et nous en reparlerons ultérieurement , si tu veux …

bonne journée a toi ,  perso , je vais aller faire un peu de Spéléo avec les copains …

T des G

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#18 31/05/2019 09:02:42

bisounours83
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Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

Salut Gaffal , salut à tous et toutes …



http://cbrosson.free.fr/Public/Divers/M … tromag.pdf    ( voir en page onze du document …)

http://caves.org/section/commelect/drup … lncs01.pdf  ( voir en page 3 du document , en haut a droite   …)


vous remarquerez que la période  des épreuves du baccalauréat  approche à grands pas , et c'est pour cela que je vous propose de vous amuser  à calculer , de manière parfaitement théorique  ,  le pourcentage d'atténuation du signal radio Wifi  qui traverse le mur de l'habitation   de Gaffal  …

allez voir plus haut  , sur ce topic , et notamment sur le paragraphe 11  wink

vous trouverez  l'équation mathématique à utiliser en cliquant sur les liens que je vous ai collé ci dessus …

pour faciliter , on modéliseras le mur qui seras traversé par les ondes  wifi  , comme ayant une épaisseur de 64 cm environ ,  de conductivité électrique d'environ 1 millisiemens ( 10 e -3 Siemens )

( typique d'un obstacle en calcaire "classique" … )

on  utiliseras la fréquence  radio wifi  de 2400 mégahertz  ( 2.4 x 10e9 hertz ) ou 2.4 Gigahertz ...

bon ! big_smile

imaginons que l'onde incidente au mur  ( celle qui le percute perpendiculairement …) soit de l'ordre de 1 volt par mètre   ( 1 v/m ) …


je vous suggère de calculer quelle seras la valeur  de l'onde électromagnétique qui émergeras du mur  en Calcaire  … 

en V par mètre  , si possible ...  smile

on pourras également donner le taux d'atténuation  de l'onde , en pourcentage …


ok , si vous ne pensez pas être compétent pour résoudre ce petit problème , vous pouvez toujours demander à un petit neveu qui passe un bac scientifique , cela lui feras un entrainement …


bien sur , j'ai fait moi même les calculs , mais je ne vous les donnerez pas sur ce topic , afin de vous laisser chercher un petit peu …

vous trouverez les résultats que j'ai calculé ( sauf erreur de ma part …)  en vous rendant dans le "Bac à Sable" du Forum   sur le topic  : "réponse électro n° 1 "


ok, quoiqu'il en soit  , vous constaterez que l'atténuation du signal est tout de même conséquente …

amusez vous bien à faire chauffer votre calculette scientifique …  au fait : il y en a une  sur votre PC  , les gars … cool

au plaisir de vous lire … big_smile

à+ wink

Titou des G

Dernière modification par bisounours83 (31/05/2019 09:38:03)

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#19 31/05/2019 13:10:04

bisounours83
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Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

c'et encore moi  !

si vous avez réalisé les savants calculs  ci dessus ,  vous  pourrez comprendre pourquoi il est très difficile , voire pratiquement impossible , de communiquer grâce a des talkies walkies du commerce  ( pédalant sur 446 Mhz …) entre la surface du sol et un spéléo  situé sous terre  à plus de quelques métres de profondeur …

si cela est possible , c'est qu'il y a autre chose que de la roche ou des argiles ,  de l'air , par exemple ,  avec un puit remontant , probablement  …  ( cela peut présenter un certain intérêt , d'ailleurs , si l'on souhaite deboucher vers la surface …) wink

cela n'est possible que dans les romans et  les séries télévisées ou les scénaristes sont peu au fait des lois de la physique … sad


si cela vous amuse de réaliser les calculs  , prenez comme données les valeurs suivantes  :  446 Mhz pour la fréquence de la porteuse des Talkies walkies  , et  0.001 siemens / m  comme conductivité moyenne de la roche …

ok , je vous laisse vous amuser avec les équations …  wink

à+

Titou des garrigues …

Dernière modification par bisounours83 (31/05/2019 13:11:59)

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#20 31/05/2019 13:41:12

bisounours83
Membre
Date d'inscription: 05/05/2007
Messages: 3341

Re: propagation des ondes radios a travers la roche et le sol ...

et re moi !!

si cela vous amuse ,  afin que vous puissiez réaliser vos calculs , je vous donnerais quelques fourchettes de valeur  des différents " matériaux "  qui pourraient composer  le sol et le sous sol  que  vous souhaitez faire pénétrer par vos ondes électromagnétiques :

exprimés en Siemens / mètre

Air ( Sec ) :  10 e-6   

Eau propre : 10 e-3 à 10 e-6 

Gneiss et Schistes :  10e-2 à 10 e-6

argiles  : 10e 1  à 10 e -3

Roches sédimentaires ( calcaires …) : 10e-1 à 10 e-3

tourbe : 10 e-2 à 10 e--3

vous remarquerez que les argiles sont particulièrement conductrices de l'électricité   ( jusqu' a mille fois plus qu'un "banal calcaire jurassique " …) 

ce qui explique bien qu'une strate souterraine argileuse  constitue un écran quasi imperméable  pour des ondes électromagnétiques de fréquence élevées …  d'où  les performances limitées et médiocres des "radars de sol " employés par les archéologues  à la recherche de vestiges enfouis ...

pour info , ces radars de sol pédalent sur une fréquence porteuse  de 250 Mhz ou de 500 Mhz  , pour les plus  courants  …

je me suis laissé dire que la dizaine de métres  de profondeur , est la limite d'efficacité , pour des radars de sols pédalant sur 250 Mhz … sad

faites les calculs avec les équations ci dessus , et vous comprendrez  ce dont je parles … big_smile

au plaisir de vous lire … wink

à+

titou des garrigues

PS pour info , je donnerais la conductivité électrique de l'eau de Mer :   5 Siemens / mètre  .

  vous noterez que celle ci a une valeur énorme , ce qui explique que les ondes électromagnétiques pénètrent  très difficilement en profondeur  dans nos océans …

T des G

Dernière modification par bisounours83 (31/05/2019 19:58:14)

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