Brevet FR2498337A1 — publié le 19820723

L'invention concerne un procédé d'illumination du sol au moyen d'une impulsion électromagnétique générée par un simula- teur aérien couplé au sol, et de calcul de la constante diélectrique et de la conductivité de celui-ci à partir de cette impulsion. Elle concerne également le simulateur couplé au sol pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les conditions d'illumination d'objets à la surface du sol ou en profondeur par une impulsion de -champ electromagné- tique, peuvent être recherchées dans le domaine de la protect1on civile par exemple. -De même, la connaissance des valeurs de la conductivité et de la permittivité diélectrique d'un sol, d'après des mesures de réflectrométrie électromagnétique résultant d'une illumination, peut être recherchée dans le domaine géologique qui requiert habituellement des moyens importants tels que des forages à plus ou moins grande profondeur. On connait d'ailleurs à, cet effet, un procédé pemettant de déterminer des caractéristiques et notamment la constante dié- lectricue et/ou la conductivité électrique de formations de terrains traversées par un sondage et qui implique des moyens pour émettre de l'énergie électromagnétique en un premier emplacement du sondage, d'autres moyens étant prévus pour détecter un premier paramètre, de préférence l'atténuation relative de l'énergie électromagnétique, en un second emplace- ment dudit sondage. - De tels moyens requièrent malheureusement un sondage, une sonde disposée dans le sondage, sur la sonde un générateur d'ondes sinusoïdales, et au moins un récepteur éloigné permet- tant de mesurer l'atténuation relative de l'énergie de l'onde électromagnétique sinusoïdale ou bien son déphasage, ce qui rend assez complexe l'opération de mesure. Le procédé selon l'invention, qui va être décrit dans la suite du texte, va montrer comment peuvent être obtenues des mesures permettant simplement à partir d'une impulsion électro- magnétique, de calculer les valeurs Or et E correspondant respectivement à la conductivité et à la permittivité ou constante diélectrique du sol, à son voisinage ou bien dans celui-ci même. De même sera décrit le simulateur et ses moyens de mesure, propres à mettre en oeuvre un tel procédé. Ainsi, en vue de remédier aux inconvénients qui ont été exposés, l'invention concerne un procédé d'illumination du sol au moyen d'une impulsion électromagnétique générée par un simulateur aérien couplé au sol et-de-calculde la constante diélectrique et de la conductivité de celui-ci à partir de cette impulsion, caractérisé en ce qu'il consiste à: - émettre une impulsion électromagnétique de caractéris- tiques déterminées à partir d'un simulateur aérien de type cornet, - détecter en un point de la zone illuminée les caracté- ristiques de l'impulsion électromagnétique, et, - calculer la constante diélectrique et la conductivité du sol à partir des valeurs relévées. L'invention concerne également un simulateur aérien couplé au sol pour la mise en oeuvre du procédé,-caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux nappes conductrices par exemple sous forme defils conducteurs formant cornet, aboutissant, d'une part, sur le sol avec continuation dans celuici et, d'autre part, -et après leur réunion, à un connecteur de liaison à des dispositifs de génération d'impulsion et de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés se rapportant à des modes et des formes de réalisation préférentiels donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels: - les figures 1 et 2 montrent la décomposition d'une onde frappant le sol, selon les deux polarisations élémen- taires respectivement horizontale et verticale, dans un système de référence donné; - les figures 3 et 4 montrent la décomposition des champs incidents et réfléchis correspondant à une onde frappant le sol, conformément respectivement aux figures 1 et 2; - la figure 5 montre la différence de marche en un point entre un rayon incident et un rayon réfléchi provenant de la réflexion d'un rayon incident parallèle au premier; - les figures 6 et 7 schématisent la propagation d'ondes respectivement plane et sphérique en espace libre; - les figures 8 et 9 schématisent la propagation d'ondes sphériques avec un simulateur respectivement de longueur infinie et de longueur finie selon l'invention. ; - la figure 10 schématise un simulateur selon l'invention en contact avec le sol o une onde est guidée même à l'inté- rieur de celui-ci; - la figure 11 montre l'évolution du champ en fonction du temps dans un simulateur à ondes guid,ées à nappes de longueur finie; la figure 12 montre un simulateur selon l'invention; - la figure 13 montre l'ensemble de l'installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - les figures 14A à 14F montrent les courbes en fonction du temps des champs incident, réfléchi et total au sol, respectivement électrique et magnétique; - les figures 15A et 15B sont des vues de côté, dans des directions perpendiculaires,d'une forme de réalisation à axe vertical, d'un simulateur selon l'invention; - les figures 16 et 17 montrent des détails de deux schémas respectifs d'exploitation d'un simulateur selon l'invention; - les figures 18A et 18B sont des vues de côté, dans des directions perpendiculaires, d'une forme de réalisation à axe incliné, d'un simulateur selon l'invention; - les figures 19A à 19D montrent quatre conditions d'essai d'un simulateur selon l'invention; les figures 20A et 20D montrent les oscillogrammes obtenus pour une composante du champ magnétique, respective- ment dans les quatre conditions d'essai montrées sur les figures 19A à 19D; - la figure 21 montre des courbes champ électrique transmis / champ électrique incident en fonction de la profondeur pour différentes valeurs de la conductivité et de la constante diélectrique du sol. D'une manière générale, lorsque le sol est illuminé par une onde électromagnétique plane arrivant sous l'incidence X, l'onde incidente est caractérisée par son champ électrique E et son champ magnétique jj, perpendiculaires, en phase, et dans la rapport E = 1201T ({f). On suppose le sol de conductivité H uniforme -r, de constante diélectrique relative er' de perméabilité magnétique p o, et d'extension infinie selon les directions Oy et Oz (en surface), et Ox (en profondeur). Il est toujours possible de décomposer l'onde incidente selon les deux polarisations élementaires - horizontale, champ électrique parallèle au sol (figure 1), - verticale, champ électrique contenu dans le plan d'inci- dence - champ magnétique horizontal (figure 2). Il est connu que la discontinuité du milieu constitué par le (E=E o' Er',) , par rapport à l'air (= E0, -= 0) impose Te respect des conditions aux limites pour les ondes se propageant dans les deux milieux. La continuité des composantes tangentielles de E et H entraîne donc l'existence, dans l'air, d'une onde réfléchie plane, dont le vecteur de propagation k fait avec l'axe Oy le même angle v que l'onde incidente. En tout point de la surface du sol,, le champ réfléchi Er est de même relié au champ incident Ei etàla pulsation w par la relation: EreJ t= R. EieJ t (en amplitude et en phase) (figures 3 et 4). r R présente alors les deux formes Rh, RV suivantes, corres- pondant respectivement à la polarisation horizontale et à la polarisation verticale: sin - () W cos2Y sain/ -f 'r (1 - Qj. úo" r R = sin'fr(l) cos2l' ) sinT + r (1 - j 2 r(1 - j si ')cos2' r r(1- j Uo.Eo.úr R = v r- v r (1 -j or. \/) sin 1 sin (1+ j 1 - cos __ Il doit être noté que la quantité (1 j), r o r souvent désignée par le terme "constante diélectrique complexe" du sol, se rencontre parfois dans la littérature sous la forme E (1 + j). Le signe - doit être r W ú ú o r associé à des champs de la forme E e+ji t, et le signe + à des champs de la forme E e-j w t. Les champs résultants au niveau du sol sont la somme vectorielle du champ incident et du champ réfléchi. En polarisation horizontale (figure 3); les trièdres E, H. k devant être de sens direct, on aura d'après la défini- tion de Rh: - un champ électrique total tangentiel Et = E ' (1 + Rh) t i ( hR - un champ magnétique total tangentiel -- H Hi (t - Rh) sin Y -un. champ magnétique total normal Hn = Hi (1 +Rh) cos't et en polarisation verticale (figure 4), on aura: - un champ électrique total normal En = Ei (1 + Rv) cosl - un champ électrique total tangentiel Et Ei (1 - Rv) sin un champ magnétique total tangentiel Ht = Hi (1 + Rv) En tout point situé au-dessus du sol à une altitude h, les champs incident et réfléchi interfèrent de la môme façon que précédemment, avec toutefois un retard dé à la différence de trajet entre le rayon direct et le rayon réfléchi parvenant en ce point, comme représenté sur la figure 5 o l'on voit qu'au point M, la différence de marche entre les rayons direct et réfléchi est égale à OM - KM soit: a OM = sint KM = OM sin (- - 2t) = OM cos 2y= a cos 21, 2.sin siny d'o a OM - KM = (1 - cos 2) = 2 a sint. sint Le retard entre les deux ondes est donc 2 a sinl. C C étant la vitesse de propagation de la lumière dans le vide. Il suffira donc de reprendre les formules de composition des champs établies plus haut, en affectant les coefficients ju 2 a sinY Rvou Rh de la quantité = e C, à la pulsation W Les champs totaux prendront alors la forme E, H = Ei, Hi (1 + R e), et le retard A se traduira: - pour une onde entretenue de pulsation wi, par un déphasage supplémentaire entre onde incidente et onde réfléchie, - pour une onde impulsionnelle E (t) ou H (t), par un délai entre l'arrivée de l'onde incidente et de l'onde réfléchie. La réflexion à la surface du sol s'accompagne de la transmission d'une onde dans le sol. Cette onde se propage selon les deux directions 0x et Oy, avec des caractéristiques différentes, soit E (x, y) E (x = O, Y =) j (ut - kx x - k y) ou = ou e H (x, y) H (x = O, y = O) j ((lt - kx x - k y) o le nombre complexe e x Y peut être défini comme un rapport de transmission T, les vecteurs d'onde kx et k étant définis par y kx = w)= ro* \jçs' )- cos$ r.. a r (j ui. FE. E o r ky =wg. cos t . soit T = e j (ut - kxX - kyY) et 249833? Il y a donc atténuation de l'onde selon la direction 0x. Si l'on s'intéresse à la seule propagation selon Ox, on pourra écrire E (x) E (x = 0) j (wt -Wx YIr( - j -2 e H (x) H (x = O) Les champs E (x = O) et H (x = O) ont- été obtenus plus haut comme les somme algébriques des champs incident et réfléchi à la surface de séparation. On notera que les champs E et H (tant en surface qu'en profondeur) ne sont plus en phase, ni dans le rapport ZO = 1207r; mais au contraire si l'on s'intéresse aux compo- E santes tangentielles Ht tant en polarisation horizontale que t verticale on obtiendra: en polarisation horizontale Et Ei (1 + Rh) 1 Ht Hi (1 - Rh)sinj o -. r 1-jo'er et en polarisation verticale Et Ei (1 - RV)sinf Z 1 Ht Hi (1 + Rv) r\|(1 - j _ '- uJ.Er. Go Les champs Et et Ht sont donc dans le rapport Z = Z 1 V 0or représentant l'impédance du milieu constitué par le sol, et on a en polarisation horizontale: Et = Ei (1 + Rh)x T, Ht =Hi (1 - Rh) sinx T, H = H (1 + Rh) cost x T; n i h et en polarisation verticale: En = Ei (1 + Rv) cost x T, Et = Ei (1 - R) sint x T, Ht= Hi (1 + Rv) x T. La forme des expressions Rv et Rh montre que deux cas asymptotiques peuvent être envisagés: (Usi U"-. (hautes fréquences), ' 9u-o.r 0 o, et Rv et Rh ne dépendent plus que de t et E; le sol se comporte comme un diélectrique; 1 - en particulier si r R = r = v h 1'+ le sol se comporte comme un milieu parfaitement métallique. Des courbes types telles que R = f(w)et R = f (w) v eth=f kr et de la conductivité -. Il est également possible de tracer des courbes types telles que celle du rapport entre le champ incident et le champ total au point de mesure dans le cas de mesures par réflexion, ou celle du rapport champ transmis/champ incident en fonction de la profondeur dans le cas d'une mesure par transmission, pour différentes valeurs de úr' 5-, Y, W, etc. Il est enfin possible de calculer, pour des valeurs Er Cr et y données a priori, des courbes types montrant la forme temporelle des champs électrique ou magnétique au dessus du sol ou dans celui-ci, pour une forme de champ incident déterminé. De telles courbes types étant calculées, il est possible de s'en servir en vue d'identifier une onde relevée et de calculer la constante diélectrique et la conductivité. Il est à noter que les phénomènes de réflexion sont fondamentalement différents selon que l'onde est à pola- risation horizontale ou verticale. Sur le plan pratique, le problème peut être posé en considérant que l'on désire, pour simuler une onde plane, réaliser une illumination électromagnétique d'un sol quelconque au moyen d'un simulateur à "ondes guidées" afin de déterminer - les caractéristiques de l'onde locale au voisinage du sol (dans l'air ou dans le sol), - les caractéristiques du sol ( phénomènes locaux. Il est possible de mettre en oeuvre un simulateur confor- me à l'invention, sur lequel les phénomènes sont aisés à interpréter. On peut se représenter un tel simulateur à ondes guidées, en imaginant deux surfaces équipotentielles métallisées accompagnant une onde plane ou sphérique rayonnée en espace libre. Les conditions aux limites étant respectées, les phéno- mènes physiques restent ce qu'ils étaient. Afin de limiter la dimension longitudinale d'un tel simulateur, on referme,à une distance finie de la source, les deux nappes métallisées par une impédance adaptée, de sorte qu'aucune réflexion ne vienne interférer avec l'onde incidente, ce qui conduit aux différents cas représentés sur les figures 6 à 9. Ainsi, dans le cas idéal d'une onde plane se propageant en espace libre (figure 6), la direction de propagation étant représentée par la flèche A, en section, les fronts d'onde B sont des droites perpendiculaires à la direction A, et les lignes équipotentielles C sont des droites les coupant norma- lement. Dans le cas idéal d'une onde sphérique se propageant en espace libre (figure 7); à partir d'une source S,en section, les fronts d'onde B sont des circonférences centrées sur la source S, et les lignes équipotentielles des demi-droites C les coupant normalement. Dans le cas dérivé avec un simulateur à onde sphérique guidée de longueur infinie, dans lequel la zone de propaga- tion est 'limitée par des nappes métallisées D représentées en section par des demi-droites (figure 8), les fronts d'onde B sont représentés par des arcs de circonférence centrés sur la source S. Dans un autre cas dérivé, avec un simulateur à onde sphérique guidée de longueur finie, dans lequel la zone de propagation est limitée par des nappes métallisées D de lon- gueur finie reliées à l'opposé de la source par une impédance de charge Z, parexemple l'impédance caractéristique Z0 (figure 9), les fronts d'onde B sont également représentés par des arcs de circonférence centrés sur la source S. Supposons qu'une onde plane ou sphérique frappe le sol (sous incidence normale pour simplifier'leproblème). L'onde qui se propageait dans l'air avec l'impédance du vide (Z0 = 1201rfL) rencontre un milieu d'impédance plus faible Z telle que Z = ' Zo éoE r Si l'on se reporte au paragraphe précédent, il apparait qu'il n'y a pas de difficulté de principe à simuler l'onde incidente au moyen d'un simulateur à onde guidée de longueur infinie. Le milieu complexe constitué par le sol remplira l'espace inter électrodes depuis un plan d'abscisse x = h jusqu'à l'infini. Dans la réalité,il en va évidemment différemment,et la longueur des nappes pénétrant dans le sol est obligatoirement finie. Il en résultera une différence entre la simulation et la réalité, différence qui doit être chiffrée. Considérons à cet effet deux cas asymptotiques, en raisonnant sur la base de la représentation en section de la figure 10. Sur cette figure, la source est placée en un point 0 éloigné du sol d'une distance h, et les nappes métallisées D s'enfoncent dans le sol à une profondeur L; les axes de référence sont Ox (bissectrice de l'angle délimité Dar les nappes métallisées et y'y (ligne de sol) et les courants engendrés dans le sol sont notés Jy* En hautes fréquences, les courants Jv induits dans le sol par les champs électrique ou magnétiqueen surface s'affai- buissent exponentiellement selon la direction Ox. Tant que la profondeur L des nappes à l'intérieur du sol est nettement plus élevée que la profondeur de pénétration de ces courants, les courants Jy (pour x = h + L) en extrémité des nappes conductrices sont très faibles; le fait d'interrompre ces nappes à l'abscisse x = L + h ne présente donc pas d'influence notable. Il faut noter que la profondeur de pénétration dépend de la fréquence ( S = V_ __) et que si l'excitation est V17r.M0. f.-1 impulsionnelle, les phénomènes seront correctement rendus pour la partie du spectre telle que & La profondeur de pénétration augmente quand la fréquence décroît. L'impédance comprise entre les deux nappes diminue donc en conséquence. Si l'on arrête les nappes à une profon- deur L, les phénomènes seront faussés lorsque s* L. En d'au- tres termes, lorsque la fréquence-tend vers 0, l'impédance du sol vue entre les nappes devrait normalement tendre vers O; avec des nappes tronquées, elle tendra vers la quantité: R R =- l- LW avec 1 = distance entre nappes W = largeur des nappes L = profondeur des nappes. On peut donc prévoir que, avec un simulateur à ondes guidées à nappes de longueur finie, les effets à long terme ne seront pas correctement rendus et qu'en particulier le champ tangentiel au voisinage du sol sera plus important que ne le laisse supposer la théorie. Ce fait est représenté sur la figure ll montrant l'évolution du champ en fonction du temps, o, en réponse à un échelon de champ incident Ei, et après une croissance rapide, le champ total obtenu Er décroît bien, mais sans atteindre la faible valeur du champ théorique Et. Seul, l'allongement de la partie enterrée des nappes métalliques pourrait améliorer ce point tel que montré à titre d'exemple sur la figure 11. Le simulateur aérien 1,conforme à l'invention, qui est représenté schématiquement sur la figure 12, est placé verti- calement sur la surface du sol 2. Ce simulateur comporte une zone de propagation 3 limitée par deux nappes métalliques ou métallisées 4, par exemple deux nappes de fils conducteurs, délimitant un dièdre d'angle 2 0; ces deux nappes 4 formant cornet sont reliées au sommet du dièdre par un connecteur d'entrée 5, raccordé à un générateur d'onde électromagnétique approprié (non représenté), les impédances étant adaptées. Le couplage avec le sol est assuré,à l'opposé du sommet du dièdre, par une structure enterrée, par exemple par deux nappes 6 grillagées métalliques conductrices horizontales (ou treilla- ges) enfoncéesdans le sol ici à faible profondeur, par des nappes ou des pieux 7 de longueur L enfoncés verticalement dans le terrain, avec des espacements ou des profondeurs d'enfoncement déterminés, ou encore par une combinaison de ces deux configurations, comme sur la figure 12; ainsi les nappes (ici au nombre de deux), définissent au sol un polygone (ici un carré) à l'extérieur duquel peuvent s'étendre les nappes grillagées enfoncées dans le sol. L'excitation du simulateur cornet 1 qui vient d'être décrit peut être obtenue par un générateur d'impulsions appro- priées, d'impédance 50 L. relié au simulateur par un cAble d'impédance environ 50fQ. Pour éviter des réflexions intem- pestives, une adaptation résistive bidirectionnelle 50 A) 120 Q est réalisée au niveau du connecteur d'entrée du simulateur. La figure 13 montre un schéma de montage avec lequel le champ réfléchi sur le sol est absorbé par l'adaptateur d'impé- dance du cornet et ne vient pas fausser le signal observé. Le simulateur 1 de demi-angle au sommet Q et d'impédance Zcici égale à 120 est muni à son sommet (à son connecteur d'entrée 5), d'un adapteur 50Q /12011référencé 8 relié par une ligne au générateur 9 lui-même relié par une ligne à un dispositif de commande non représenté; l'adapteur 8 est également relié à des dispositifs de mesure, en particulier d'une part à un oscilloscope 10 de contrôle du signal par exemple en échelon qui lui est appliqué, et, d'autre part, à un oscilloscope 11 de mesure afin de le synchroniser. Sur le sol 2, dans la zone d'illumination, repose un supportl2 tourun capteur optique 13 destiné à mesurer une grandeur représentative du champ électrique ou magnétique réfléchi Dar le sol. Le capteur 13 est relié par un câble de fibresoptiquesl4 à un récepteur 15 jouant le rôle de transducteur opto-électronique dont la sortie attaque par un câble électrique l'entrée de l'oscilloscope 11 synchronisé rar le signal d'entrée. Avec un tel montage, le champ réfléchi sur le sol est absorbé par l'adaptateur d'impédance et ne vient pas fausser le signal observé. Le capteur 13 est positionné ici au bas du simulateur, au ras du sol, et on observe simplement le champ local tangen- tiel au niveau du sol; il peut également être en haut du simulateur; on peut alors observer l'impulsion de champ incident qui est réfléchi sur le sol et revient au capteur après un retard de quelques nanosecondes. Le capteur utilisé est de type "asymétrique". Son élec- trode de référence est fixée sur la paroi du simulateur et en continuité électrique avec elle. L'impulsion de champ créée est de forme rectangulaire, de temps de montée de l'ordre de quelques nanosecondes. Sa lar- geur est réglée à quelques microsecondes. ce qui, compte tenu de la vitesse d'observation à l'oscilloscope (10 x 50 ou 10 x 100 ns) peut l'apparenter à un échelon de durée infinie. Au cours de la mesure, on peut enregistrer les caracté- ristiques 6 et M' du sol. r On observe donc la forme des champs au voisinage du sol par rapport aux champs incidents et/ou de la tension/courant dans le simulateur. L'étude théorique exposée plus haut montre que si le sol est homogène,on aura: une valeur crête du champ total dans le rapport E tangentiel _ 2 avec le champ incident. E incident V + 1 - une décroissance à long terme caractéristique de la conductivité - une limite de cette décroissance à une valeur constante fonction de la qualité de contact de terre des élec- troces du simulateur dans le sol. Si Zc est l'impédance du simulateur, le niveau résiduel de champ électrique tangentiel à long terme devrait être de l'ordre de E résiduel 2 R Ei Zc + R Le cornet du simulateur, essentiellement constitué de conducteurs réunis, d'une part, après regroupement à un connecteur d'entrée 5 relié à un adaptateur 8 et un générateur 9 et, d'autre part, à des électrodes 6, 7 enfouies peut être de type vertical ou oblique d'angle t1. De plus, le demi-angle au sommet O conditionne l'adap- tation du cornet comme cela sera démontré dans la suite du présent texte. Si le demi-angle au sommet O de la ligne est faible, et si les pieux 7 sont par exemple suffisamment longs, les conditions de propagation d'une onde dans la ligne, en direction du sol sont rigoureusement identiques à celles que rencontrerait une onde en espace libre, venant frapper le sol sous incidence normale: l'effet de l'onde incidente est seulement limité à la section de la ligne réalisée. Si on appelle t l'angle d'incidence,E r et'iSles carac- téristiques diélectriques et conductrices du sol, on montre sans difficultés que le coefficient de réflexion d'un milieu homogène infini séparé de l'air par un plan est en polarisation horizontale sin t - (1 w.E.)-cos2t r o Rh sint + \kr (1 - r-)-cos2lt W.E eor et en polarisation verticale: úr (1- j --) sin - (1- j)-cos2 R v úr (1-j) sin f+V/E jj)-os2. W.EoVrrU o. En incidence normale-: = 900 Rv Rh= R 1- úr (1 - j Vo R = or 1+ V (1 - j - - 0r I1 apparait immédiatement que R présente deux cas limites simples: - en hautes fréquences (w> -) 1- o.r R úo.r 1 + Vzr i+rT et la réflexion ne dépend que de la constante diélec- trique du sol; - en basses fréquences( OW R # - 1, et le sol réfléchit totalement le champ incident. Si le champ incident est constitué par un échelon d'onde plane électrique et magnétique, les propriétés du coefficient de réflexion se traduisent de la manière représentée sur la figure 14A à 14F. Ainsi, le champ électrique incident E. de niveau + 1, i de la figure 14A, et le champ électrique réfléchi E se r terminant au niveau - 1 après être passé à un point anguleux 1.- \t Ea de niveau 1+ r,de la figure 14B, s'ajoutent pour donner le champ électrique total au sol Et ayant un maximum Em au niveau 2, de la figure 14C. De même, le champ magnétique incident Hi de niveau + 1, de la figure 14D, et le champ magnétique réfléchi Hr se terminant au niveau + 1 après être passé à un point anguleux H de niveau, de la figure 14E, s'ajoutent pour donner le champ magnétique total au sol Ht se terminant au niveau + 2, de la figure 14F. Une partie enfin du champ incident pénètre dans le sol, o elle est progressivement atténuée en raison de la dissipa- tion de l'énergie dans la partie résistive de-l'impédance du sol. L'atténuation est donc sélective en fonction de la fré- quence, et le signal en profondeur est progressivement intégré, les hautes fréquences étant atténuées plus rapidement que les basses fréquences. Selon une forme de réalisation de l'invention représentée sur les figures 15A et 15B, le simulateur cornet comporte: - deux nappes 4 de fils conducteurs reliées à l'adapta- teur 8 et aux électrodes sous la forme de pieux 7 sur la figure, - une zone de sol dégagée sous le simulateur de hauteur h = 10 m, - de rangées de pieux métalliques verticaux 7 de longueur L î 4m enfoncés dans le sol selon un maillage qu'on appellera zone d'essais. Ces pieux peuvent avantageusement être réunis à une tresse conductrice horizontale 17, à laquelle on réunit les nappes de conducteurs constituant l'aérien testé. Ce simulateur est à axe vertical et le connecteur de liaison auquel aboutissent les nappes est donc sensibmement à l'aplomb du centre du carré de base. Au centre de la zone d'essais et d'illumination, un puits ou cavité 18 peut permettre d'effectuer grâce au cap- teur 13 des mesures en profondeur dans le sol. Les montages de mesure peuvent présenter quelques variantes et bien que le schéma général soit celui de la figure 13, les schémas pratiques des figures 16 et 17 peu- vent être utilisés. Les mesures sont effectuées au moyen de chainesEau E caror- tant, outre le capteur optique 13, un transducteur optnelec- tronique relié au capteur par un câble à fibres optiques 14, les résultats étant enregistrés, sur un oscilloscope 11 (non représenté sur les figures 16 et 17. On utilise comme géné- rateur un générateur approprié 9 pouvant être à relais interrupteurs à lames souples au mercure, qui, équipé en sortie d'une ligne coaxiale 50 Q permet de délivrer des impulsions de tension de 4 ns. Des mesures de réflectométrie sont effectuées sur les lignes, de deux façons différentes selon qu'elles sont effec- tuées grâce au montage de la figure 16 ou à celui de la figure 17: - par rapport à 50f., en mesurant la tension en sortie du générateur 9 avec une sonde 19 d'impédance 1 M JL attaquant l'oscilloscope 10 par l'intermédiaire d'un câble de liaison; - par rapport à l'impédance caractéristique du simulateur réalisé, elle-même déterminée dans un premier temps par rapport à 50 fl. On insère alors au niveau du connecteur d'entrée du simulateur un adaptateur d'impédance bidirectionnel 8 tel que le générateur voie 50fnet que le simulateur (d'impédance caractéristique Z & voie Z Cet adaptateur S c c comporte un diviseur 1/10 adapté qui permet d'observer sur l'oscilloscope 10 la fraction correspondante de la tension présente à l'entrée du simulateur, grâce à un câble de liaison. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, représentée sur les figures 18A et 18B o les mêmes repères de référence désignent les mêmes organes que dans les dessins précédents, le simulateur cornet excite avec un angle d'inci- dence moyen4t de 450 (inclinaison axiale par rapport au centre lOdu carré) la zone d'essai, dans laquelle une fosse 20 a été creusée afin d'y implanter une maquette métallique, simulant un bâtiment enterré. Dans ces conditions, le relevé du champ au sol peut montrer laprésence de la composante horizontale de champ électrique Ey et de la composante de champ magnétique Hz selon la figure 19A; seule la composante Hz est représentée sur les figures 20A à D. On observe, au fur et à mesure que l'on se rapproche de la nappe la plus inclinée, une décroissance progressive de l'amplitude du champ électrique tangentiel, dans un rapport voisin de 2. La figure 20A montre la composante Hz au niveau du sol, et les figures 20B à 20D les résultats de mesures effectuées sur une maquette métallique 21 parallélépipédique. Cette maquette n'a pour rôle que de simuler une hypo- thétique structure conductrice enterrée, mais ne représente pas un cas réel. La maquette.est testée, dans le simulateur cornet, dans trois positions: posée sur le sol, hors de la fosse, l'axe longitudinal étant confondu avec la direction Oy (direction perpendiculaire aux nappes du simulateur), selon la figure 19B, - dans la fosse, selon la figure 19C, - dans la fosse, le fond reposant sur le sol, selon la figure 19D. On a mesuré, grâce à un capteur 13 et au câble de fibres optiques 14 - le champ magnétique Hz sur le sol, au bord de la fosse (figure 20A), - le champ magnétique Hz sur la paroi avant de la maquette (figures 20B à 20D), pour une tension appliquée de 150 V (calibration: 300 mV C.C.). On constate que la maquette est excitée par le champ magnétique selon le mode 1 (courant de surface tournant autour de la direction Oz). Le champ Hz sur la face avant recopie sen- siblement le champ excitateur. En conclusion,des essais résultant des deux formes de réalisation décrites et des considérations théoriques énon- cées, il est possible d'approcher,avec une précision acceD- table, les phénomènes physiques en surface et à faible profon- deur au moyen de structures de simulateurs propageant une onde proche de l'onde plane, à front de montée raide. Les conditions de réflexion de cette onde sur le sol sont respectées et on engendre ainsi, localement des champs électro- magnétiques qui ne sont plus liés par les relations d'une onde plane, mais qui respectent la réalité physique, dans tout le spectre des fréquences utiles. Ces champs se propagent en profondeur dans le sol en * s'atténuant, les courants tendant vers une distribution uni- forme à long terme. Une telle conception de simulateur est la plus satisfai- sante pour l'esprit. A titre indicatif, la figure 21 montre l'amplitude du champ électrique (donc-de la densité de courant) transmis dans le sol rapportée à celle du champ incident pour différentes valeurs de la conductivitéW5et de la constante diélectrique Er, et plus particulièrement pour 7S= 10-3-; 3.10-3; 10-2; 3.10-2, lorsque Er = 5 et lorsque.r = 10. - rr On constate que,-pour des valeurs de conductivité faibles, la décroissance est lente =(E 0,18 pour x = 15 m si = 10 3 mho/m, correspondant au point M du graphique). Les courbes de la figure 21 ont été tracées pour un angle d'incidence' égal à 90 . Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes et aux formes de réalisation ci-dessus décrits et représentés, et on pourra prévoir d'autres modes et formes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'illumination du sol au moyen d'une impul- sion électromagnétique générée par un simulateur aérien couplé en sol et calcul de la constante diélectrique et de la conductivité de celui-ci à partir de cette impulsion, caractérisé en ce qu'il consiste à: - émettre une impulsion électromagnétique de caracté- ristiques déterminées à partir d'un simulateur aérien (1) de type cornet, - détecter en un point de la zone illuminée les caracté- ristiques de l'impulsion électromagnétique et, - calculer la constante diélectrique et la conductivi- té du sol (2) à partir des valeurs relevées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une phase consistant à déterminer en un point quelconque et par réflexion les caractéristiques de l'im- pulsion électromagnétique produite par le simulateur (1) en fonction de l'angle d'incidence Y, plus particulièrement: - de l'onde incidente, particularisée par sa tension, ou son courant, ou encore directement son champ électrique Ei et son champ magnétique Ri, perpendiculaires, en phase - -.. E. et dans le rapport - = 120Tr, décomposée elle-même en une Hi polarisation horizontale comportant un champ magnétique pa- rallèle au sol (2) et en une polarisation verticale compor- tant un champ électrique contenu dans le plan d'incidence et un champ magnétique horizontal, - de l'onde réfléchie dont le champ électrique Er est relié au champ incident Ei et à la pulsation w par la rela- tion Ere jut =R. Ee awt (en amplitude et en phase) o R peut prendre une valeur Rh ou une valeur Rv selon que la polarisation horizontale ou la polarisation verticale est considérée; - et de l'onde totale à laquelle correspond un champ électrique et un champ magnétique, et qui résulte de la somme vectorielle du champ incident et du champ réfléchi amenant: en polarisation horizontale: un champ électrique total tangentiel Et = Ei (1 + Rh), un champ magnétique total tangentiel Ht = Hi (1 - Rh) sin t, un champ magnétique total normal Hn = Hi (1 + Rh) cos, et en polarisation verticale: un champ électrique total normal En = Ei (1 +Rv) cos', un champ électrique total tangentiel Et = Ei (1 - Rv) sin, un champ magnétique total tangentiel Ht = Hi (1 + Rv)- 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer Par: transmission, en un point sous la surface du sol (2), les caractéristiques de l'impul- sion électromagnétique produite par le simulateur (1), en calculant des courbes types, et en identifiant les valeurs relevées aux courbes types, lesdites valeurs relevées con- cernant notamment: - l'onde incidente particularisée par sa tension, ou son courant, ou encore directement son champ électrique Eiet son champ magnétique Hi, perpendiculaires, en phase iE E. et dans le rapport =1201W, décomposée elle-même en une Hi polarisation horizontale comportant un champ magnétique parallèle au sol et en une polarisation verticale comportant un champ électrique contenu dans le plan d'incidence et un champ magnétique horizontal, - et l'onde transmise à laquelle correspond un champ électrique et un champ magnétique amenant: en polarisation horizontale: un champ électrique tangentiel Et = Ei (1 + Rh) x T, un champ magnétique tangentiel Ht = Hi (1 - Rh) sin Y x T, un champ magnétique normal En = Hi (1 + Rh) cos"t x T, et en polarisation verticale: un champ électrique normal En - Ei (1 + Rv) cost x T, un champ électrique tangentiel Et = Ei (1 - RV) sin t' x T, un champ magnétique tangentiel Et a Hi (1 + Rv) x T. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des phases consistant à transmettre au cornet (1) un signal électrique généré par un générateur (9), puis, après émission de l'impulsion électromagnétique, à détecter par réflexion les caractéris- tiques de l'impulsion électromagnétique résultante à l'aide d'un capteur optique (13) relié à un dispositif transducteur optoélectronique (15) par un câble (14) à fibres optiques, et à transmettre un signal électrique émis en réponse par ledit dispositif transducteur (15) à l'entrée d'un appareil de mesure (11) tel qu'un oscilloscope, ledit appareil de mesure étant synchronisé par le signal généré par le géné- rateur (9). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'il comprend des phases consis- tant à transmettre au cornet (1) un signal électrique géné- ré par un générateur (9), par l'intermédiaire d'un câble de liaison et d'un connecteur (5) et à transmettre également ce même signal à une entrée d'un appareil de mesure (10) tel qu'un oscilloscope par l'intermédiaire d'une sonde (19) et d'un câble de liaison. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des phases consis- tant à transmettre au cornet (1) un signal électrique géné- ré par un générateur (9), par l'intermédiaire d'un câble de liaison et d'un adaptateur d'impédances (8), et à transmet- tre le signal de sortie de l'adaptateur à une entrée d'un appareil de mesure (10) tel qu'un oscilloscope par l'inter- médiaire d'un atténuateur et d'un câble de liaison. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1,3,5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend des phases consistant à transmettre au cornet (1) un signal électrique généré par un générateur (9), puis, après émission de l'im- pulsion électromagnétique, à détecter par transmission les caractéristiques de l'impulsion électromagnétique résultan- te à l'aide d'un capteur optique (13) placé dans un puits (18) creusé dans le sol et relié à un dispositif transduc- teur optoélectronique (15) par un câble (14) à fibres opti- ques, et à transmettre un signal électrique émis en réponse par ledit dispositif transducteur à l'entrée d'un appareil de mesure (11) tel qu'un oscilloscope, ledit appareil de mesure étant synchronisé par le signal généré par le géné- rateur (9). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à calculer la cons- tante diélectrique et la permettivité du sol (2) grâce à des courbes types, par exemple la constante diélectrique en la déduisant du rapport entre l'amplitude du champ électrique incident et l'amplitude du champ électrique total au point de mesure, et la conductivité en la déduisant de l'évolution du champ électrique comparé aux courbes types. 9. Simulateur aérien couplé au sol pour la mise en oeu- vre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé én ce qu'il comporte au moins deux nappes conductrices (4) par exemple sous la forme de nappes de fils conducteurs, réunies d'un côté pour former un cornet (1), aboutissant, du côté opposé, au sol (2) o elles sont pro- longées par une structure enterrée (6,7), et du c6té o elles sont réunies, à un connecteur (5) de liaison à des dispositifs de génération d'impulsion (9) et de mesure (10, 11). - 10. Simulateur aérien selon la revendication 9, carac- térisé en ce que les nappes (4) de fils conducteurs déter- minent sur le sol un polygone, tel qu'un carré.. 11. Simulateur aérien selon la revendication 10, carac- térisé en ce que le connecteur (5) de liaison auquel abou- tissent les nappes (4) est situé sensiblement à l'aplomb du centre du polygone. 12. Simulateur aérien selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que le point de réunion des nappes (4) de fils au connecteur d'entrée (5) détermine une inclinaison axiale d'un angle 'V par rapport au centre du polygone. 13. Simulateur aérien selon l'une quelconque des re- vendications 9 à 12, caractérisé en ce que la structure enterrée dans le sol (2) comporte un treillage métallique conducteur (6) s'étendant hors du polygone et à faible pro- fondeur dans ledit sol. 14. Simulateur aérien selon l'une quelconque des re- vendications 9 à 13, caractérisé en ce que la structure enterrée dans le sol (2) comporte des pieux conducteurs (7) à des espacements et des profondeurs d'enfoncement détermi- nés. 15. Simulateur aérien selon l'une quelconque des reven- dications 9 à 14, caractérisé en ce qu'un capteur (13) est disposé sur la surface du sol (2) dans la zone d'illumina- tion. 16. Simulateur aérien selon l'une quelconque des reven- dications 9 à 14, caractérisé en ce qu'un capteur (13) est disposé dans une cavité (18) pratiquée dans le sol (2) dans la zone d'illumination.