Modélisation et réalisation de capteurs à ondes de plaque PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Modélisation et réalisation de capteurs à ondes de plaque PDF full book. Access full book title Modélisation et réalisation de capteurs à ondes de plaque by Franck Teston. Download full books in PDF and EPUB format.
Author: Franck Teston
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 172
Get Book Here
Book Description
Ce travail de thèse est consacré à l'étude des ondes transverses horizontales sur des substrats de quartz, et les ondes de Lamb sur des céramiques et composites piézoélectriques. Ces ondes sont excitées et détectées au moyen de transducteurs à peignes interdigités, déposés à la surface d'un substrat piézoélectrique. Les applications de ces dispositifs concernent la caractérisation des propriétés viscoélastiques de liquides et polymères. En premier lieu, une méthode basée sur le concept de permittivité effective pour modéliser les fréquences propres de vibration d 'une plaque piézoélectrique en fonction des conditions aux limites électriques a été développée. Elle a été étendue au cas d 'une plaque chargée par des milieux viscoélastiques en prenant en compte les modifications des conditions aux limites mécaniques et électriques à chaque interface. Cela a permis de proposer un modèle général décrivant les interactions entre une onde acoustique se propageant dans une plaque et un film élastique, un liquide visqueux ou un matériau viscoélastique. En second lieu, des études expérimentales sont présentées. La première étape de ce travail a consisté en la réalisation de dispositifs à ondes transverses fonctionnant autour d 'une fréquence de 20 MHz sur des plaques de quartz, et en la réalisation d 'une cellule de mesure pour des applications en phase liquide. La sensibilité à la masse des capteurs a été mesurée par une technique d 'électrodéposition. Ces résultats ont été confrontés à nos calculs théoriques et à ceux de modèles existants (méthode variationnelle et méthode de perturbations): ils ont permis de valider et de confirmer l 'intérêt de notre modèle. Nous avons ensuite utilisé ces dispositifs pour réaliser des mesures de viscosité sur des mélanges aqueux de glycérol. De nouveau, notre modèle s'est avéré le plus précis pour modéliser le couplage visqueux à l'interface substrat de quartz et solutions aqueuses de glycérol. Les résultats obtenus nous ont permis de déterminer le module de cisaillement instantané du glycérol. Enfln, ces dispositifs ont été .utilisés pour le suivi de réticulation de films polymères. A partir d'un ajustement entre les données expérimentales et les résultats théoriques, le module de cisaillement complexe (G' et G") a pu ainsi être déduit et suivi au cours du processus de réticulation. La dernière partie de notre travail a éfé consacrée à l 'étude et la caractérisation des ondes de Lamb sur substrats céramiques et composites. piézoélectriques. Dans le cas des céramiques, les courbes de dispersion expérimentales sont en bon accord avec les courbes théoriques. Toutefois, ils montrent que ces matériaux ne présentent pas d 'avantages pour des applications en phase liquide. A l 'opposé, l'étude aussi bien théorique qu 'expérimentale réalisée sur les composites piézoélectriques de connectivité 1-3 montre 1 'intérêt et l 'originalité de leur utilisation pour la réalisation de capteurs en phase liquide, grâce au fort coefficient de couplage et à la faible atténuation du premier mode de Lamb symétrique, S0, mode jusqu 'ici très peu étudié.
Author: Franck Teston
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 172
Get Book Here
Book Description
Ce travail de thèse est consacré à l'étude des ondes transverses horizontales sur des substrats de quartz, et les ondes de Lamb sur des céramiques et composites piézoélectriques. Ces ondes sont excitées et détectées au moyen de transducteurs à peignes interdigités, déposés à la surface d'un substrat piézoélectrique. Les applications de ces dispositifs concernent la caractérisation des propriétés viscoélastiques de liquides et polymères. En premier lieu, une méthode basée sur le concept de permittivité effective pour modéliser les fréquences propres de vibration d 'une plaque piézoélectrique en fonction des conditions aux limites électriques a été développée. Elle a été étendue au cas d 'une plaque chargée par des milieux viscoélastiques en prenant en compte les modifications des conditions aux limites mécaniques et électriques à chaque interface. Cela a permis de proposer un modèle général décrivant les interactions entre une onde acoustique se propageant dans une plaque et un film élastique, un liquide visqueux ou un matériau viscoélastique. En second lieu, des études expérimentales sont présentées. La première étape de ce travail a consisté en la réalisation de dispositifs à ondes transverses fonctionnant autour d 'une fréquence de 20 MHz sur des plaques de quartz, et en la réalisation d 'une cellule de mesure pour des applications en phase liquide. La sensibilité à la masse des capteurs a été mesurée par une technique d 'électrodéposition. Ces résultats ont été confrontés à nos calculs théoriques et à ceux de modèles existants (méthode variationnelle et méthode de perturbations): ils ont permis de valider et de confirmer l 'intérêt de notre modèle. Nous avons ensuite utilisé ces dispositifs pour réaliser des mesures de viscosité sur des mélanges aqueux de glycérol. De nouveau, notre modèle s'est avéré le plus précis pour modéliser le couplage visqueux à l'interface substrat de quartz et solutions aqueuses de glycérol. Les résultats obtenus nous ont permis de déterminer le module de cisaillement instantané du glycérol. Enfln, ces dispositifs ont été .utilisés pour le suivi de réticulation de films polymères. A partir d'un ajustement entre les données expérimentales et les résultats théoriques, le module de cisaillement complexe (G' et G") a pu ainsi être déduit et suivi au cours du processus de réticulation. La dernière partie de notre travail a éfé consacrée à l 'étude et la caractérisation des ondes de Lamb sur substrats céramiques et composites. piézoélectriques. Dans le cas des céramiques, les courbes de dispersion expérimentales sont en bon accord avec les courbes théoriques. Toutefois, ils montrent que ces matériaux ne présentent pas d 'avantages pour des applications en phase liquide. A l 'opposé, l'étude aussi bien théorique qu 'expérimentale réalisée sur les composites piézoélectriques de connectivité 1-3 montre 1 'intérêt et l 'originalité de leur utilisation pour la réalisation de capteurs en phase liquide, grâce au fort coefficient de couplage et à la faible atténuation du premier mode de Lamb symétrique, S0, mode jusqu 'ici très peu étudié.
Author: Mohammad Kouali
Publisher: Editions Universitaires Europeennes
ISBN: 9783841678669
Category :
Languages : fr
Pages : 152
Get Book Here
Book Description
Dans ce livre, nous nous interessons a la modelisation electromagnetique et a la simulation du champ diffracte par des scenes complexes et plus particulierement dans un contexte maritime. Les applications de tels modeles sont diverses: observation de surfaces naturelles par teledetection, connaissance de l'environnement (etat de mer, salinite, detection de pollutions, ...), detection d'obstacles dans son environnement naturel (bateaux, objets derivants, avions...). Pour quantifier l'interaction electromagnetique onde surface, deux types d'approches existent: d'une part, des modeles asymptotiques qui reposent sur des hypotheses simplificatrices, d'autre part, des modeles dits rigoureux. Des recherches ont ete menees dans l'equipe pour modeliser rigoureusement la diffusion par un obstacle au-dessus d'une surface de mer pour une scene bidimensionnelle. Ainsi, la methode E-PILE (Extended-Propagation Inside Layer Expansion) a ete developpee et il a ete montre que cette methode est tres efficace pour resoudre des scenes composees de beaucoup d'inconnues."
Author: Pedro Colombo
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
Dans le jargon de l'océanographie physique, un «overflow » est une masse d'eau dense, formée sur un plateau continental ou dans une mer marginale, qui rejoint l'océan ouvert en s'écoulant par-delà de fortes contraintes topographiques telles que d'étroits détroits, des seuils ou des talus continentaux particulièrement pentus. Ces processus d'overflow jouent un rôle important en distribuant les flux de chaleur et de sel dans l'océan, car ils alimentent les courants profonds et la plus grande partie des eaux profondes de l'océan global. Une représentation irréaliste de ces processus dans les modèles peut avoir un impact sur leur aptitude à simuler d'autres aspects majeurs de la circulation océanique globale.Représenter de manière réaliste les overflows est encore un défi en modélisation numérique de l'océan. Cette thèse étudie ce problème en utilisant le modèle de la circulation générale océanique NEMO avec une configuration régionale de l'overflow du détroit du Danemark (Denmark Strait Overflow, DSO) avec des résolutions dites eddy-permitting/resolving (permettant la génération de turbulence de mésoéchelle). Dans ce travail je propose d'abord une définition du DSO pour pouvoir caractériser les masses d'eaux qui lui sont associées et pour mettre en évidence et quantifier les principaux défauts de représentation du DSO rencontrés dans une simulation de référence réalisée avec les paramètres standards couramment utilisés dans les configurations globales de NEMO (configurations Drakkar).Grâce à cette définition, j'ai pu quantifier l'impact d'un grand nombre de paramètres du modèle sur la représentation du DSO avec des résolutions allant de l'eddy-permitting (1/12°) à l'eddy-resolving (1/60°). Cette étude, qui a nécessité un grand nombre de simulations de sensibilité, a été faite avec le système de coordonnée verticale classique utilisé dans NEMO, qui est la coordonnée géopotentielle z.Les améliorations les plus importants ont été trouvées en augmentant la résolution verticale et horizontale de façon cohérente. Mes résultats ont cependant montrés que la plupart des paramètres du modèle ont un impact très faible sur la représentation finale du DSO. En particulier, nous avons trouvé qu'augmenter la résolution verticale sans utiliser une résolution horizontale cohérente détériore la solution. La principale raison est que la paramétrisation EVD, représentant la convection libre forcée par une instabilité statique de la colonne d'eau, propage la veine de fluide en direction de la pente de la grille, et non de la pente de la topographie, ce qui induit une trop forte dilution des propriétés de l'overflow. Une très haute résolution horizontale et verticale (1/60° et 300 niveaux) permet de résoudre la couche d'Ekman de fond et de maintenir l'EVD localisé au fond, limitant ainsi la dilution de la veine d'eau dense.J'ai ensuite étudié la représentation du DSO dans un système de coordonnée hybride combinant une coordonnée suivant-le-terrain (s) avec la coordonnée géopotentielle (z). Les améliorations obtenues dans la représentation du DSO sont remarquables et pour une faible augmentation du coût de calcul. Finalement, nous proposons un système de coordonnée verticale mixte s-z qui consiste en une implémentation locale de la coordonnée s à l'intérieur de la grille du modèle en coordonnée z, limité à la région où le DSO se produit. Cette implémentation locale minimise les effets des erreurs du gradient de pression liés à ce type de coordonnée, fait une connexion lisse avec la coordonnée z, et n'introduit pas de coûts de calcul démesurés. L'amélioration de la représentation du DSO est encore très importante.Ce travail souligne l'importance d'adapter le système de coordonnée verticale aux processus physiques les plus pertinents. Un défi de la modélisation serait d'avoir un système de coordonnée verticale qui est localement adapté aux processus océaniques dominants.
Author: Mohammad Kouali
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 140
Get Book Here
Book Description
Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation électromagnétique et à la simulation du champ diffracté par des scènes complexes et plus particulièrement dans un contexte maritime. Les applications de tels modèles sont diverses : observation de surfaces naturelles par télédétection, connaissance de l'environnement (état de mer, salinité, détection de pollutions, ...), détection d’obstacles dans son environnement naturel (bateaux, objets dérivants, avions...). Pour quantifier l’interaction électromagnétique onde surface, deux types d'approches existent: d'une part, des modèles asymptotiques qui reposent sur des hypothèses simplificatrices, d'autre part, des modèles dits «rigoureux». Des recherches ont été menées dans l’équipe pour modéliser rigoureusement la diffusion par un obstacle au-dessus d’une surface de mer pour une scène bidimensionnelle. Ainsi, la méthode E-PILE (Extended-Propagation Inside Layer Expansion) a été développée et il a été montré que cette méthode est très efficace pour résoudre des scènes composées de beaucoup d’inconnues. Le but de la thèse est d’étendre ces travaux de recherche à un problème tridimensionnel. Ainsi, développer un nouveau modèle du champ diffracté par une scène complexe tridimensionnelle constituée d’un objet au-dessus d’une surface rugueuse, à l’aide d’une méthode numérique rigoureuse et/ou asymptotique. Afin de trouver un bon compromis entre ressource informatique et précision, des hybridations seront également envisagées comme intégrer l’optique physique et/ou la Forward Backward dans le schéma algorithmique de la méthode E-PILE.
Author: Alexandra Bringer
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
De plus en plus de données satellitales ou aéroportées acquises au dessus de la surface de la mer sont disponibles notamment dans la gamme micro-ondes. Pour interpréter correctement ces données, il est nécessaire de disposer d'une part d'un modèle de diffusion qui soit capable de prendre en compte l'aspect multi-échelles de la surface de mer et d'autre part une bonne représentation spectrale de la surface de mer. Ces dernières années, plusieurs modèles de diffusion électromagnétiques unifiés (capables de prendre en compte la diffusion électromagnétique pour les petites et grandes vagues) ont été développés sous statistiques gaussiennes de la surface de mer. Cependant, ces modèles sont insuffisants pour interpréter les observations lorsque différents jeux de données (multi-bande et multi-incidence) sont confrontés. Le plus de cette thèse est de progresser dans une modélisation cohérente de ces données radar.La première étape est d'incorporer les aspects non-gaussiens de la surface de mer, connus pour influer significativement sur la section efficace de rétrodiffusion (SER). Cela est réalisé dans le cadre du modèle électromagnétique "Weighted Curvature Approximation » (WCA) en introduisant le kurtosis des pentes et en se limitant à la SER omnidirectionnelle et à la polarisation verticale.Ces corrections permettent une meilleure modélisation de la section efficace radar mais ne sont pas suffisantes pour obtenir un accord avec les données dans toutes les configurations (bande, incidence, vent). Cela suggère une amélioration nécessaire du spectre des vagues courtes, qui fait l'objet de la deuxième partie de ces travaux de recherche.Un nouveau spectre omnidirectionnel est calculé afin d'obtenir une meilleure modélisation de la SER omnidirectionnelle en polarisation verticale tout en respectant des contraintes a priori sur les pentes mesurées par des techniques optiques. Ce spectre s'avère assez semblable au spectre unifié d'Elfouhaily, avec quelques différences notables cependant dans la gamme des échelles décimétriques.
Author: Sébastien Guimbard
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 240
Get Book Here
Book Description
Cette thèse présente une étude générale sur l'utilisation et l'interprétation de mesures à distance de la surface océaniques dans le domaine micro-onde dans le but de caractériser les effets de la rugosité de surface sur l’émissivité. Une revue synthétique des théories électromagnétiques de diffusion/émission par/de la surface marine est proposée. Les liens théoriques entre les mesures à distance actives et passives sont rappelés et discutés. Basé sur l'analyse des modèles électromagnétiques et de différents jeux de données actives et passives, un modèle semi-empirique de la variation d'émissivité en fonction de la rugosité de la surface a été développé. Celui-ci caractérise de manière empirique les changements d’émissivité en fonction du coefficient de réflexion de Fresnel et de deux paramètres statistiques de la surface. Sur la base de cette paramétrisation, une méthodologie est proposée pour quantifier les impacts de la rugosité de la surface océanique sur la température de brillance observée dans les nouvelles données du satellite SMOS.
Author: Elodie Bachelier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 183
Get Book Here
Book Description
L'interprétation des données radar relatives aux milieux naturels peut être grandement facilitée par la simulation partielle mais fine des interactions des ondes électromagnétiques avec ces milieux. Au cours de ce travail de thèse, nous avons adapté certains aspects de la méthode des différences finies en temporel au calcul de la diffraction électromagnétique par les sols, parmi lesquels l'introduction du champ accident, les conditions limites absorbantes et le calcul du champ lointain. Des codes ont été développés et validés en géométrie bi-dimensionnelle et tridimensionnelle. Nous avons également ouvert des perspectives sur une méthode multidomaines en temporel. L'objectif des outils de calcul réalisés est la simulation, dans les domaines temporels et fréquentiels, de la diffraction par les sols avec irrégularités de surface, hétérogénéité de volume et éventuellement présence de cibles. Ces aspects ont été introduits graduellement, d'abord par l'étude de sols rugueux homogènes, puis en prenant en compte l'hétérogénéité de volume liée à l'humidité et à la compacité, et enfin la présence d'objets enfouis. Ces différentes étapes ont permis d'étudier des problèmes variés pouvant difficilement trouver une réponse sans utiliser des méthodes numériques. En particulier, nous nous sommes intéressés à la pertinence de modèles de représentation des sols en surface vis à vis du coefficient de retrodiffusion, à l'influence des effets de volume sur la cohérence interférométrique et les réponses impulsionnelles, et à la caractérisation de cibles génériques.
Author: Bo Hou
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 139
Get Book Here
Book Description
La salinité et la turbidité sont deux propriétés importantes pour comprendre le comportement physique des océans. L'étude de l'océanographie physique a besoin d'un salino-turbidi-mètre in-situ, haute résolution. L'objectif de ce travail de recherche est de proposer, concevoir et réaliser de nouvelles solutions optiques dédiées aux mesures simultanées de salinité et de turbidité de l'eau de mer. Une première étude est menée, afin de démontrer la conception d'un réfractomètre à haute résolution basé sur une mesure de la déviation d'un faisceau laser par un dispositif de détection de position (PSD). Cependant, le PSD n'a pas la capacité de récupérer les informations de la distribution de puissance du faisceau laser, qui est liée à la mesure de la turbidité. Par contre, le dispositif à transfert de charge (CCD) donne beaucoup plus d'informations sur la distribution de la puissance du faisceau laser. Dans la deuxième partie de la thèse, une comparaison des performances entre le système avec PSD et le système avec CCD combiné à un algorithme de calcul du centre de gravité est discuté avec une attention particulière pour le réfractomètre avec CCD. Selon le principe du système basé sur CCD, cinq paramètres du système avec CCD: la taille de la fenêtre d'image, le nombre d'images traitées, le seuil, le "binning" et la saturation sont évalués afin d'optimiser le réfractomètre équipé d'un CCD. En appliquant les paramètres optimisés, les performances du système avec CCD sont meilleures que les performances du système avec PSD pour mesurer l'indice de réfraction. Par ailleurs, en appliquant les différents algorithmes de post-traitements, le système avec CCD possède la capacité de mesurer les propriétés, qui sont sensibles à la distribution de puissance. Pour montrer cet avantage du système avec CCD, une méthode basée sur la mesure d'atténuation de la lumière est utilisée pour mesurer la turbidité sans modifier la configuration du réfractomètre. Cependant, les mesures de salinité et turbidité s'influencent mutuellement dans un réfractomètre. Pour surmonter ces influences, un CCD combiné à un nouvel algorithme est utilisé pour mesurer l'indice de réfraction et l'atténuation. Plusieurs simulations et expérimentations sont menées pour évaluer cette nouvelle méthode. Selon les résultats, la façon d'améliorer la résolution est aussi discutée. La validation de notre méthode est montrée par la comparaison de nos résultats avec ceux du néphélomètre spécifié par le standard NTU. En étudiant les performances du réfracto-turbidi-mètre basé sur CCD, 3 nouveaux prototypes sont proposés pour améliorer les performances des mesures de salinité et de turbidité à la fin de cette thèse.
Author: Refzul Khairi
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 163
Get Book Here
Book Description
L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier l’interaction des ondes électromagnétiques en bande L avec les vagues côtières déferlantes, en particulier pour un observateur situé à proximité de la surface. Le travail s’attache à effectuer une modélisation électromagnétique précise en lien étroit avec le modèle hydrodynamique. Pour modéliser et calculer les champs électromagnétiques diffusés par les vagues déferlantes, nous utilisons une approche numérique par intégrale de frontière, notamment la Méthode des Moments (MdM). Dans ce cadre, nous focalisons le travail sur la problématique de la fiabilité et la convergence du calcul numérique pour des géométries de forte courbure comme peuvent l’être des surfaces de vagues déferlantes. Après une analyse approfondie de la problématique, nous montrons qu’une solution fondée sur la Méthode des Moments d’Ordre Supérieur (MdM-OS) combinée avec la technique de maillage Non Uniform Rational Basis Splines (NURBS) permet d’améliorer les performances de la méthode MdM-Classique. En parallèle du travail de modélisation électromagnétique, nous nous attachons à introduire un modèle hydrodynamique capable de simuler le plus fidèlement possible le mouvement et la déformation des vagues à proximité de la côte. Nous retenons une modélisation hydrodynamique basée sur la Méthode Désingularisée. Cette approche méthodologique nous permet d’étudier l’évolution des vagues en fonction de la pente du fond, de la hauteur relative et de la cambrure des vagues. La combinaison des résultats issus de la modélisation numérique électromagnétique et de la description hydrodynamique permettent ainsi d’évaluer l’évolution des champs électromagnétiques diffusés par les vagues côtières déferlantes en fonction du temps pour trois types de déferlement standard : glissant, plongeant et gonflant.
Author: Yohann Brelet
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 398
Get Book Here
Book Description
Le contexte de cette thèse est l'étude de la diffusion des ondes électromagnétiques par une surface rugueuse sous incidences modérées et rasantes. Par exemple, le radar côtier, objet de l'étude, observe la mer à des angles d'incidences proches de l'horizontale. Pour une telle configuration, il est intéressant de calculer la puissance rétrodiffusée par la mer afin de dimensionner des équipements futurs d’une part, et d’autre part, de détecter la présence d’objets flottants. Pour cela, il existe des modèles asymptotiques basés sur la Méthode des Petites Perturbations, où les irrégularités de la surface – la hauteur des vagues - sont supposées inférieures à la longueur d'onde. Ce modèle est référencé sous le sigle «MPP» dans la littérature. En utilisant une méthode rigoureuse, développée récemment au laboratoire, il est montré que la MPP dite classique, développée pour des incidences modérées, n’est plus valide pour des incidences rasantes. Une méthode, inspirée de la méthode des diagrammes en théorie quantique des champs, est utilisée. La MPP est alors modifiée puisqu’une impédance effective liée à la rugosité de la surface intervient dans la formulation. De plus, des travaux réalisés au siècle dernier pour une surface plane très conductrice mettent en évidence l’existence d’une onde de surface se propageant le long de l’interface air-Terre. Cette solution est alors adaptée au cas d’une surface de mer. Les notions d'impédance de surface rugueuse et onde de surface sont des facteurs déterminants dans l'évaluation de la puissance diffusée lorsque la mer est illuminée sous incidences rasantes. La MPP modifiée est alors comparée avec la méthode numérique de référence
