Dissertations / Theses: 'Capteurs à réseau de Bragg'

1

Ramezani-Dana, Hossein. "Étude expérimentale et numérique du vieillissement hygroscopique de composites à matrice organique instrumetés par capteurs à réseaux de Bragg." Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012NANT2063.

Full text

Abstract:

L'utilisation des matériaux composites à matrice organique est conditionnée par leur durabilité. La prévision de la durée de vie de ces matériaux nécessite la détermination des contraintes internes générées par les conditions environnementales telles que l'humidité. Ce travail de thèse est consacré à la détermination des états mécaniques locaux, dans le volume d'échantillons composites soumis à des conditions de vieillissement hygroscopique, par l'intermédiaire de capteurs optiques à réseaux de Bragg. Des approches théoriques ont également été développées afin de prédire les profils des états hygro- mécaniques se développant au sein d'une structure composite instrumentée, depuis la phase transitoire jusqu'au régime permanent du processus de diffusion de l'humidité. Dans ce contexte, une solution analytique du problème, a été proposée. Cette solution est basée sur une représentation simplifiée de la microstructure sous la forme de cylindres concentriques. Les résultats obtenus par l'intermédiaire de cette approximation ont été comparés avec succès aux prédictions fournies par la méthode des éléments finis, cette dernière permettant de reproduire fidèlement la géométrie réelle des éléments constitutifs des échantillons étudiés. Une campagne expérimentale a permis de montrer la cohérence des simulations numériques réalisées avec les profils de déformations internes mesurées par l'intermédiaire de fibres optiques à réseau de Bragg. Cette analyse a permis de valider les approches théoriques mises en œuvre dans le cadre de ce travail
Fiber-reinforced organic matrix composites experience mechanical loads as well as hygrothermal environmental conditions during their service-life. Their durability can be impaired by the development of internal mechanical states induced by the moisture diffusion process from its transient to the permanent regime. The present work is focused on the practical determination of local, in depth, internal strains owing to fiber Bragg gratings inserted in the bulk of the studied mechanical parts submitted to hygroscopic conditions. Theoretical approaches were also developed in order to predict the hygro-mechanical states fields in the vicinity of the inserted sensor. Within this context, an original simplified analytical model, based on the representation of the studied structure as concentric cylinders. The internal strains fields predicted owing to this approximation were successfully compared to those obtained through the classical Finite Elements Method accounting for a more realistic geometrical representation of the studied samples. The numerical predictions for the time-dependent local strains were found consistent with the measurements carried out on composite samples submitted to ageing tests

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

2

Boilard, Tommy. "Développement de capteurs distribués à base de réseaux de Bragg pour la mesure de contrainte directionnelle." Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69043.

Full text

Abstract:

Les capteurs distribués qui font appel à des réseaux de Bragg inscrits dans des fibres optiques multicœurs sont de plus en plus utilisés pour mesurer différents paramètres physiques délocalisés. En utilisant l'information qui provient de chacun des cœurs de la fibre, il est possible de reconstruire sa forme tridimensionnelle, ce qui trouve actuellement de nombreuses applications innovantes, notamment en robotique et dans le domaine médical. Dans le cadre du programme Sentinelle Nord, le principal objectif de mon projet de maîtrise était de développer de tels capteurs pour le suivi des impacts du dégel du pergélisol dans les régions nordiques. Deux applications avaient initialement été ciblées. La première application consistait à mesurer la vitesse (et la direction) des écoulements d'eau souterraine qui jouent un rôle important dans la transmission de chaleur et qui doivent être considérés dans la modélisation numérique des processus physiques pour simuler la dynamique du pergélisol. La deuxième application consistait à suivre les tassements au dégel du pergélisol en reconstruisant le profil 3D d'un capteur à fibre optique qui y serait enfouie. Un modèle théorique de leur sensibilité à un écoulement d'eau a été développé et a permis de conclure que la vitesse des écoulements d'eau souterraine typiques était beaucoup trop faible pour être mesurée. Afin de s'attaquer à la seconde application, nous avons développé une nouvelle technologie de fibre multicœur où 3 fibres optiques ont été assemblées dans une préforme microstructurée en polycarbonate en l'étirant directement sur une tour à fibre. La caractérisation des réseaux de Bragg de cette fibre hybride verre-polymère a montré qu'elle est 7 fois plus sensible que les fibres optiques multicœurs traditionnelles. Les développements réalisés pour cette seconde application ont fait l'objet d'une publication d'un article scientifique dans le journal Optics Express. Dans le cadre de ce projet, et en parallèle à ces travaux, une méthode flexible d'inscription de réseaux de Bragg distribués sur une fibre optique avec un seul masque de phase uniforme a été développée. Grâce à cette méthode, une accordabilité record de 70 nm, soit plus de 15 fois supérieure à tout ce qui a été obtenu auparavant, a été atteinte.
Fiber Bragg gratings distributed sensors in multicore fibers are gaining popularity for remote sensing of physical parameters. By measuring the information from each of its cores, its shape can be reconstructed which has numerous novel applications in robotic and the medical field. As part of the Sentinel North program, the principal goal of my research project was to develop such distributed sensors to monitor the impacts of permafrost degradation in Northern Quebec. Two applications were targeted : 1) the measurement of groundwater flow and its direction which play a major role in heat transfer and need to be considered in numerical modelling of permafrost dynamics and 2) the monitoring of thaw settlement of degrading ice rich permafrost using buried optical fiber with distributed fiber Bragg gratings. A theoretical model of the sensitivity of these sensors to measure groundwater flow was developed and led to the conclusion that the groundwater flow is too small to be detected with a multicore fiber. For the second application, a novel multicore fiber was developed where 3 optical fibers are assembled inside a microstructured polycarbonate preform by drawing it on a draw tower. The characterization of the resulting hybrid glass-polymer multicore fiber showed a sensitivity 7 times higher than standard multicore fibers. These findings were published in the journal Optics Express. In this research project, at the same time, a flexible method to write distributed arrays of fiber Bragg gratings with a single uniform phase mask was developed. A 70 nm accordability, which is more than 15 times higher than anything previously reported, was achieved with this method.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

3

Morvan, Pierre-Antoine. "Mesures de déformations par capteurs à fibres optiques au cœur de matériaux composites." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=ad04d174-7b51-4ba6-ac5d-495f007179ba.

Full text

Abstract:

L’utilisation de fibres optiques pour mesurer des d´eformations se vulgarise en raison de ses nombreux avantages comparé aux autres technologies de capteurs. Aujourd’hui des jauges de déformations basées sur l’emploi de fibre optique sont disponibles commercialement. Cependant leur utilisation qui semble simple au premier abord peut s’avérer complexe lorsque cette fibre est encapsulée dans un matériau ayant des paramètres mécaniques très éloignés de la silice. L’objectif de ces travaux est d’approfondir la réflexion sur l’utilisation de capteurs de déformations à base de fibres optiques pour obtenir des mesures quantifiables et/ou pertinentes au coeur des matériaux composites. Dans un premier temps nous dressons un état de l’art des différents types de capteurs à fibres optiques en focalisant plus particulièrement notre attention sur leurs usages dans les matériaux composites. La seconde partie de ces travaux est consacrée aux fibres optiques incluses dans différents matériaux homogènes. Des modèles analytiques et numériques sont confrontés à des études expérimentales afin de quantifier les éventuelles erreurs de mesures commises lorsque le capteur est noyé dans un matériau. Une méthode est alors proposée afin d’obtenir simultanément la déformation longitudinale et radiale à l’aide d’un seul capteur à fibre optique. Enfin, les concepts expos´es dans la seconde partie sont validés dans l’étude d’une éprouvette bi-composants instrumentée. Puis nous explorons l’utilisation d’un tel capteur dans une structure composite stratifiée dans une configuration différente de celle proposée dans la littérature : le capteur est inséré à travers les plis stratifiés
The use of optical fibers for strain measurements tends to generalize because of its numerous advantages over other sensor technologies. Today strain gauges based on the use of optical fiber are easy and commercially available. However, this can become complex when the fiber is embedded into a material displaying very different mechanical properties from the properties of the silica. The main purpose of this work is to further question the use of fiber optic strain sensors to obtain quantifiable and/or relevant measures inside composite materials. Firstly we present a state of the art of different types of fiber optic sensors by focusing our attention on their use in composite materials. The second part of this work is devoted to optical fibers included in different homogeneous materials. Analytical and numerical models are compared to experimental studies in order to quantify measurement errors eventually made when the sensor is embedded into a material. Then a method is proposed in order to obtain both the longitudinal and the radial strain with only one optical fiber sensor. Finally, the concepts presented in the second part are validated through the study of a specimen made of two materials crossing the sensor’s location. Furthermore we evaluate the use of this sensor in a laminated composite structure under a different configuration than that proposed in the literature : the sensor is inserted across the thickness of the laminate

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

4

Rioublanc, Jérôme. "Etude d'un système de stabilisation passive de la dérive en température de la longueur d'onde d'accord des réseaux de Bragg." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0004.

Full text

Abstract:

L'utilisation des reseaux de bragg comme composant passif dans les reseaux de telecommunication, leur integration dans les systemes optiques comme filtre frequentiel ou miroir de cavite laser est freinee par la derive en temperature de la longueur d'onde d'accord de bragg. L'annulation de cette derive peut etre realisee par differentes methodes soit par compensation active, soit par compensation chimique. Ces methodes ayant leurs defauts propres, nous proposons une troisieme voie tirant partie des avantages de chacune. Cette these etudie les effets de la variation des grandeurs thermodynamiques sur la derive de la longueur d'onde de bragg en analysant d'une part les modifications de la propagation dans le guide grace a la theorie des modes couples et d'autre part les changements subis par le solide support du reseau de bragg. A l'aide de ces developpements theoriques, nous proposons une methode de stabilisation passive de la longueur d'onde d'accord de bragg par dilatation thermique differentielle de deux materiaux. Ce rapport contient les bases theoriques necessaires a la mise en oeuvre de la stabilisation, les concepts ayant donne lieu au developpement d'un logiciel de simulation de la reponse spectrale des reseaux de bragg. Ainsi que les tests et mesures effectues sur les montages stabilisateurs realises. Nous proposons finalement une application pratique par le developpement d'un capteur de pression a reseau de bragg ainsi qu'une centrale d'interrogation utilisant l'information spectrale du capteur.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

5

Albero, Blanquer Laura. "Operando optical sensing for battery diagnosis." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2022SORUS134.pdf.

Full text

Abstract:

Les batteries, qui constituent l'une des technologies de stockage d'énergie les plus polyvalentes, sont essentielles dans un large spectre d'applications telles que les réseaux électriques, l'aérospatiale, la robotique, et les véhicules électriques. Cette dépendance rend la qualité, la fiabilité, la durée de vie et la sécurité des batteries immensément plus importantes que jamais. Cela confirme la nécessité de surveiller avec précision l'état fonctionnel des batteries et appelle donc au développement de techniques de détection intelligente dans ces dispositifs. Cette thèse vise à explorer ce sujet en utilisant des capteurs à fibre optique à réseau de Bragg (FBG). Pour commencer, nous donnons un aperçu historique de l'évolution de la surveillance des batteries, avant de nous concentrer sur la détection optique. Ensuite, nous démontrons la faisabilité de l'incorporation de capteurs FBG à l'intérieur de cellules cylindriques et de poches commerciales pour effectuer une calorimétrie optique. Ensuite, en utilisant le même capteur optique, on étudie la contrainte chimico-mécanique qui se produit au niveau de l'électrode dans des cellules contenant un électrolyte liquide ou solide. Pour la validation du concept, des électrodes en alliage de Li qui présentent d'importants changements de volume lors de l'insertion ou du retrait de Li sont sélectionnées. Au cours de cette thèse, le signal optique surveillé pendant le cyclage de la batterie est traduit soit en température, pression ou stress et corrélé avec le profil de voltage. Enfin, ce travail propose une technique operando avec une utilisation potentiellement efficace pour le diagnostic des cellules et le design des batteries
Rechargeable batteries, as one of the most versatile energy storage technologies, are essential in a broad range of applications such as power grids, aerospace, robotics, consumer electronics, and electric vehicles. Such dependence makes battery quality, reliability, lifetime, and safety (QRLS) immensely more important than ever before. This underlines the need to accurately monitor the batteries’ functional status and therefore calls for the development of non-invasive operando techniques that could inject smart sensing functionalities into these dynamic electrochemical devices directly from inside. This is exactly what this thesis aims to explore by using optical fiber Bragg grating (FBG) sensors. To begin with, we first provide an historical overview of the evolution of battery monitoring, before focusing on optical sensing. Then, we demonstrate the feasibility of incorporating FBG sensors inside commercial pouch and cylindrical cells to perform optical calorimetry, hence assessing chemical events such as solid electrolyte interphase formation or thermodynamic parameters. Next, by using the same optical sensor, the chemo-mechanical stress occurring at the electrode level in cells containing either liquid or solid-state electrolyte is investigated. For proof-of-concept, Li-alloying electrodes that undergo large volume changes upon Li uptake or removal are selected. More specifically, throughout this thesis the optical signal monitored during battery cycling is translated into either temperature, pressure or stress and correlated with the voltage profile. To sum up, this work proposes an operando technique with potential use in cell diagnosis and battery designs

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

6

Guyard, Romain. "Capteur à fibre optique pour la mesure de déformation au sein des matériaux." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=6e451d89-fed7-4980-a018-fbdae1b0090c.

Full text

Abstract:

L'objectif de cette thèse est la conception d'un nouveaucapteur à fibre optique pour la mesure enfouie dedéformation. Les capteurs de déformation à réseaux deBragg fibrés sont généralement collés à la surface de lastructure sondée. Leur utilisation comme capteur enfouipeut s'avérer inappropriée. En effet, dans ces conditions,un couplage mécanique entre le capteur et sonenvironnement modifie la déformation transverse de la fibrequi devient alors une inconnue. Dès lors, la seule mesuredu décalage de la longueur d'onde de Bragg ne suffit paspour remonter aux déformations axiales et transverses. Pour décorréler ces déformations nous proposons unearchitecture de capteur basée sur la superposition dansune fibre optique d'un réseau de Bragg (FBG) et d'unréseau longue période (LPG). Le travail de thèse a été detrouver l'architecture optimale, possédant une réponse auxdéformations linéaire et une résolution de mesureéquivalente à celle des capteurs FBG standards. Lors de laconception du capteur, des résultats classiques sur les LPGont été revisités. Des propriétés optiques inédites desmodes de gaine ont été mises en évidence. Nous avonsmontré que la forme de ces modes évolue fortement avecle rayon de gaine et qu'il existe des rayons de gainecritiques pour lesquels des modes de gaine possèdent lemême profil d'intensité. Nous avons également réalisé une étude statistique surles sensibilités des LPG aux déformations afin de dégagerdes règles générales sur l'utilisation des LPG commecapteur. Nous notons que les sensibilités croisées sontnégligeables et que les sensibilités dépendentprincipalement du pas du réseau et du rayon de gaine. L'enfouissement du capteur pouvant induire descourbures, l'influence de la courbure sur la réponse desréseaux a été étudiée en couplant des simulations paréléments finis et des méthodes semi-analytiques. Il a étédémontré que la sensibilité des FBG à la courbure est dueaux variations opposées de l'indice effectif et du coefficientde couplage des modes couplés et que l'indice effectifmoyen du réseau jouait un rôle clé dans l'amplitude et lesigne de cette sensibilité. Un mécanisme similaire a été misen évidence pour les LPG
The aim of this thesis is the design of a new fiber optic sensor for the strain measurement inside materials. Fiber Bragg grating strain sensors are usually glued on the surface of the monitored structure. Their use like embedded strain sensor may be unadapted. Indeed, in these circumstances, a mechanical coupling between the sensor and the host material changes the transverse strain of the fiber. The transverse strain becomes unknown. Consequently, the only measurement of the Bragg wavelength shift is not enough to estimate both axial and transverse strains. In order to decorrelate these strains, we propose a sensor architecture based on the juxtaposition of a Bragg grating (FBG) and of a long period grating (LPG). The thesis work consist in finding the optimal architecture so that the sensor response to strain is linear and the measurement resolution is identical to the resolution of usual fiber optic sensors. During the sensor design, some usual results on LPG have been studied again. Some original optical properties of cladding modes have been revealed. It has been shown that the shape of these modes changes significantly with the cladding radius of the fiber and that there are critical cladding radii for which some modes have the same transverse intensity distribution. A statistical study has been carried out on the strain sensitivities of LPG. General behaviors of LPG strain sensors have been highlighted. Especially, the crosssensitivities can be neglected and the sensitivities are mainly influenced by the period of grating and the cladding radius of the fiber. When the sensor is embedded inside the material, it may be bent. The bending effects on the gratings responses have been studied using the finite element as well as the semi analytical methods. It has been shown that the bending sensitivity of FBG depends on a balance mechanism between the effective refractive index change and the coupling coefficient change of the coupled modes and that the average index variation of the grating plays a key role in the amplitude and the sign of this sensitivity. A similar mechanism has been highlighted for LPG

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

7

Mulle, Matthieu. "Eprouvettes technologiques instrumentées à cœur par réseau de Bragg pour l'analyse du matériau composite dans la structure." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30242.

Full text

Abstract:

La recherche du meilleur compromis performance –coût dans la conception puis l'exploitation des structures en matériau composite est un enjeu industriel majeur. Il nécessite le développement de méthodologies permettant l'analyse du matériau au sein même de la structure. Pour répondre à cet objectif, les travaux de cette thèse mettent à profit la capacité des composites d'être instrumentés à cœur. Cette opportunité est exploitée sur des éprouvettes dites technologiques, c'est-à-dire représentatives de singularités conceptuelles. Les capteurs fibre optique à réseau de Bragg (RB) ont été choisis pour contribuer à l'analyse du matériau (Hexply M21 T700 GC) au sein de la structure sur toute sa plage de vie. Une partie des travaux porte sur l'aspect technologique du capteur RB, son intégration dans les composites, sa tenue aux conditions sévères d'élaboration et l'analyse de l'information qu'il délivre lorsqu'il est placé au cœur du matériau. La première analyse concerne le suivi de fabrication des éprouvettes en autoclave. Les RB nous renseignent sur l'évolution continuée des déformations résiduelles de cuisson au sein du matériau. Ils permettent ensuite une analyse thermoélastique des structures polymérisées. Enfin, les éprouvettes technologiques instrumentées sont soumises à divers essais de flexion. Ceux-ci sont accompagnés de mesures de champs par stéréo corrélation d'images numériques afin d'acquérir une information globale en surface. Un dialogue essai-calcul est établi. L'ensemble de ces études contribue à l'identification des propriétés du matériau et leurs variabilités, en soulignant l'importance de la connaissance de l'état initial et des effets de structure.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

8

Ali, Alvarez Shamyr Sadat. "Capteurs de corrosion à fibre optique pour la surveillance répartie d’ouvrages en béton armé." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI042.

Full text

Abstract:

La corrosion des armatures de renforcement des structures en béton représente un enjeu socio-économique majeur. Sa détection et le suivi de son évolution constituent un défi pour la recherche appliquée. Les techniques standards non destructives de détection de corrosion mettent en œuvre des procédés indirects tels la mesure d’impédance, de potentiels, ou par ultrasons. Leurs capacités d’auscultation sont limitées dans l’espace (notamment en profondeur), leur coût reste élevé dans un contexte de maintenance périodique et elles conduisent à des paramètres d’interprétation complexe. Des progrès sont nécessaires dans la détection et l’analyse fiable de la progression des processus de corrosion. Dans ce travail, nous présentons une nouvelle méthode pour détecter la corrosion et le suivi de son évolution, basée sur l’observation directe des changements intervenant à l’interface fer-béton par Capteur à Fibre Optique (CFO). L'attaque par corrosion de la surface de l'armature dépend de plusieurs paramètres électrochimiques (température, pH, carbonatation, présence de chlorures, contamination biologique, etc.). Deux comportements mécaniques à l'interface fer-béton sont distingués. Dans le premier cas (carbonatation), le produit d'oxydation du métal reste à l'interface et augmente la pression interne, pouvant conduire à la fissuration de la couche de béton extérieure. Dans le second cas (piqures), les ions métalliques sont évacués hors de la structure avec comme conséquence une réduction de section des barres d'armature (affaiblissement du renforcement). Un CFO innovant est proposé dans le but de localiser et quantifier les deux types de corrosion précités. Le principe consiste à observer l’impact direct de la corrosion sur l’état de déformation d’une fibre optique préalablement précontrainte par construction. Deux procédés métrologiques sont étudiés : Bragg et réflectométrie fréquentielle (Optical Frequency-Domain Reflectometry - OFDR). Des tests de corrosion accélérée montrent la faisabilité du procédé. Une procédure de fabrication simplifiée et à coût optimisé est proposée pour la surveillance in situ et répartie des structures de génie civil, dans une perspective future de maintenance conditionnée
Corrosion of reinforced bars (rebars) in concrete structures remains a major issue in civil engineering works, being its detection and evolution a challenge for the applied research. Usual non-destructive corrosion detection methods involve impedance, potential or ultra-sonic indirect measurements of complex interpretation. Besides, they are restricted to near-surface examinations and the maintenance cost is still high (scheduled maintenance). Many efforts remain to be done to survey the onset and progression of corrosion processes in a reliable way. In this work, we present a new methodology to detect the onset of corrosion and to monitor its evolution, based on the direct observation of rebar–concrete interface changes by the use of an Optical Fiber Sensor (OFS). The corrosion attack over rebar surface depends on several physical, chemical and electrochemical parameters (temperature, pH, presence of chlorides/CO2, biological contamination, etc.). Two types of mechanical behavior and described. In the first case (carbonation), metal oxidation products stay at the interface and increase internal pressure, potentially leading to a crack of the external concrete layer. In the second case (pitting), metal ions are evacuated out of the structure, leading to a reduction of the rebar section (structural weakness). An innovative sensor design is proposed with the purpose of localizing and quantifying the amount of both corrosion types. The basic principle consists in measuring the impact of corrosion over the state of strain of a prestressed optical fiber. Two metrological techniques are used: Fiber Bragg Grating (FBG) and Optical Frequency-Domain Reflectometry (OFDR). Accelerated corrosion tests were performed in electrolytic solutions for both kinds of corrosion types (pitting and carbonation) and provide a proof-of-concept for the technique. A low-cost, simplified manufacturing procedure is proposed with the aim to provide distributed and in situ Structural Health Monitoring (SHM), suitable for future Condition-Based Maintenance (CBM) of civil engineering concrete structures

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

9

Chetrite, Bruno. "Analyse de la mesure simultanée de la déformation et de la température par Capteurs à Fibres Optiques intrinsèques- Etude d'une configuration associant un polarimètre et un réseau de Bragg." Aix-Marseille 3, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX30019.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

10

Aubin, Sébastien. "Capteurs de position innovants : application aux Systèmes de Transport Intelligents dans le cadre d'un observatoire de trajectoires de véhicules." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00484751.

Full text

Abstract:

Améliorer la sécurité routière passe par une meilleure compréhension des causes d'accidents. Il est nécessaire de développer des observatoires discrets pour étudier la manière de conduire de tous les automobilistes. Une partie de cette analyse implique l'utilisation de capteurs mesurant les trajectoires des véhicules sur une portion de route. Deux capteurs innovants ont été crées pour pallier au manque de capteurs suffisamment précis : le premier est un capteur à fibres optiques présentant une succession de réseaux de Bragg et le second, protégé par un brevet, est fondé sur une technologie résistive. Ils ont été soumis à une expérimentation sur une route départementale. Le capteur optique s'avère performant mais coûteux. Le deuxième n'est pas assez robuste mais présente des perspectives intéressantes.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

11

Bulot, Patrick. "Étude et réalisation sur tour de fibrage de capteurs à fibre optique pour environnements extrêmes." Thesis, Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R018.

Full text

Abstract:

Les travaux de thèse portent sur la réalisation de capteurs à fibre optique protégés par un revêtement résistant aux hautes températures, supérieures à 350 °C. Une partie des travaux est réalisée sur tour de fibrage dans l’optique d’améliorer la fiabilité mécanique de ces capteurs compacts.Les premiers travaux présentés se focalisent sur l’étude microstructurale par microscopie électronique à transmission de réseaux de Bragg point par point inscrits par un laser femtoseconde. Les observations démontrent un gradient chimique du germanium au niveau des modifications périodiques. Ce gradient expliquerait en partie les évolutions spectrales de ces capteurs à 1000 °C.La deuxième étude montre le potentiel des fibres dopées en nanoparticules de zircone pour les mesures réparties à 800 °C par réflectométrie fréquentielle exploitant la rétrodiffusion Rayleigh. Ces fibres présentent une meilleure stabilité de mesure de température que les fibres classiquement employées pour la télécommunication optique.La troisième étude porte sur la protection mécanique des fibres optiques par un revêtement « hautes températures ». Pour la première fois, les silicones chargées sont étudiées comme revêtement pour fibre optique. Le comportement du revêtement est étudié jusqu’à 470 °C à l’aide de réseaux de Bragg protégés par dip-coating. Le revêtement est aussi déposé sur fibre lors de sa fabrication sur tour de fibrage. Plus de 100 mètres de fibre sont protégées en continu avec une épaisseur d’environ 13 µm
The Ph.D. work focuses on the realisation of optical fibre sensors protected by a high-temperature resistant coating. The aim application temperature is above 350 °C. One part of the work is done on a fibre draw tower to improve the mechanical reliability of these compact sensors.The first part of the presented work focuses on the microstructural study of point-by-point fibre Bragg gratings. These gratings are inscribed in the optical fibre core with a femtosecond laser. The analysis by transmission electronic microscopy shows germanium chemical gradient near the periodic modifications. This gradient could partially explain the spectral evolutions of these sensors at 1000 °C.The second study shows the performances of zirconia nanoparticle-doped optical fibres for distributed sensing at 800 °C by Optical Frequency Domain Reflectometry. These fibres have a better stability of temperature measurement than conventional fibres for optical telecommunication.The third study is related to the mechanical protection of optical fibres by a high-temperature resistant coating. For the first time, a silicone coating with fillers is studied like a coating for optical fibre. The coating is applied on fibre Bragg gratings by dip-coating to study the behaviour of the coating on the fibre up to 470 °C. Then the coating is applied on an optical fibre by using a fibre draw tower. A 100 meter-length fibre is protected with a thickness of around 13 µm

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

12

Lin, Chih-Lang. "Applications des propriétés opto-mécaniques de matériaux microstructurés : 1) Capteurs à réseaux de Bragg sur fibre 2) Microcapteurs manipulés par laser." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10143.

Full text

Abstract:

Les deux thèmes abordés dans ce travail portent l'un sur des capteurs à réseaux de Bragg sur fibre, l'autre sur des microcapteurs manipulés par laser. La première partie propose une interprétation du spectre de réflexion obtenu dans un champ de contraintes non uniforme et présente les résultats expérimentaux dans le cas de contraintes produites par une fracture. L'effet de la longueur de la jauge utilisée est examiné et interprété. L'analyse des résultats permet de préciser quel type d'information sur la contrainte peut être obtenu. La seconde partie traite de la fabrication de microcapteurs et micropompes manipulés par laser et de leurs applications en viscosimétrie et vélocimétrie. Ces micro-objets sont fabriqués à faible coût par polymérisation basée sur la technique d'absorption à deux photons. Une pince optique est utilisée pour piéger au point focal d'un laser un objet flottant librement dans le liquide à étudier et pour produire le couple nécessaire aux mesures hydrodynamiques locales. Les microcapteurs pour viscosimétrie et vélocimétrie ont la forme d'un barreau qui s'aligne sur la direction de polarisation rectiligne de la lumière. La viscosité est déduite de la fréquence maximale de rotation du barreau engendrée par rotation de la polarisation alors que la vitesse du fluide est donnée par l'angle qui équilibre les couples optique et hydrodynamique. Les micropompes sont des vis d'Archimède micrométriques qui tournent autour de leur axe quand elles sont piégées au point focal ; on montre que la rotation est due au couple optique produit par la diffusion du laser sur la vis
This work involves two topics which are fiber Bragg grating (FBG) sensors and laser driven microsensors. Ln the first part, a framework for the interpretation of reflected FBG spectra under a non-uniform strain field is proposed and experimental results for a crack tip strain field are presented. The effect of FBG gauge lengths on the measurements is examined and interpreted. The results are analyzed to see whal information can be derived and how accurate the interpreted strain results are. Ln the second part, the fabrication of laser driven polymer microsensors for viscosimetry, velocimetry and micropump applications is considered. These sensors are readily made with a low-cost polymerization technique based on two-photon absorption. A linearly polarized optical tweezers is used to trap one sensor, freely floating in the liquid to be characterized, at the laser focal point and to generate the optical torque needed for local hydrodynamic measurements. Viscosity and velocity microsensors have slab shapes that align in the polarization direction. The local viscosity is deduced from the maximum rotation frequency generated by the rotating linear polarization, while the fluid velocity is obtained by measuring the maximum angle that equilibrates the optical and drag torques. The experimental results are in good agreement with the theoretical calculations. Micropumps are micron-size Archimedes screws that rotate around their long axis when trapped at the focal point. The rotation is due to the optical torque that is transferred by the laser scattering on the screw

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

13

Sonnenfeld, Camille. "Fibres optiques microstructurées à réseaux de Bragg pour la production et le suivi santé-matière de matériaux composites à matrice organique renforcée par des fibres de carbone." Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2017.

Full text

Abstract:

Le suivi santé-matière des matériaux et des structures s’est révélé, au cours de ces dernières années, un sujet majeur de recherche, notamment dans le domaine des matériaux composites. Ces matériaux à haute performance sont de plus en plus utilisés pour les structures mécaniquement très sollicitées telles que les avions et les turbines éoliennes. Afin de vérifier que leur intégrité n’est pas compromise, des systèmes permettant la surveillance in-situ de leur santé-matière sont développés. Ce mémoire de thèse a pour objectif de concevoir des « matériaux composites intelligents » en utilisant une nouvelle sorte de capteur à fibre optique basée sur les fibres optiques micro-structurées (MOFs) hautement biréfringentes associée à la technologie particulière des réseaux de Bragg. La fibre utilisée dans ce travail présente une biréfringence de phase pratiquement insensible aux variations de température et une sensibilité accrue à la déformation transversale. Nous avons évalué la tenue mécanique et les modes de défaillance des MOFs afin de définir les gammes de contraintes mécaniques auxquelles ces fibres optiques peuvent être soumises sans endommagement sous différentes sollicitations. Puis nous avons développé un capteur in-situ permettant de quantifier les déformations tridimensionnelles au sein d’un matériau composite avec une résolution de l’ordre de 5µm dans les directions transverses. Enfin, nous avons démontré la possibilité d’utiliser ces capteurs MOF pour identifier les changements d’état du matériau composite pendant le cycle de cuisson et pour quantifier le développement des déformations résiduelles dans le matériau composite pendant sa fabrication
Structural health monitoring (SHM) has emerged as an exciting topic for multi-disciplinary research and development in the field of composite materials. These high-performance materials are increasingly being used in highly mechanically loaded structures such as aircrafts and wind turbines. To ensure that their integrity is not compromised, new systems that enable in-situ SHM are currently developed. This PhD thesis contributes to the development of “smart composite materials” using a novel type of optical sensor based on Bragg gratings in highly birefringent microstructured optical fibre (MOF). The MOF used in this PhD work is highly asymmetric and has been designed such that its phase modal birefringence features sensitivity to transverse strain that is one order of magnitude larger than that reported in literature, whilst being quasi-insensitive to temperature changes. Our objective is to demonstrate the capabilities of our sensors for smart material applications, and to do so we integrate our sensors inside carbon fibre reinforced polymer materials. First, we evaluate the mechanical strength of our MOFs in order to define the mechanical stress range to which MOFs can be submitted without being damaged. Then, we propose a multi-strain sensor using our MOF in order to assess the multi-axial strain field within the composite material with a strain resolution of 5µm in the transverse directions. Finally, we demonstrate the possibility to use these MOF sensors to identify the material state changes during the cure cycle of a composite and we prove that we are able to estimate the residual strain built up within the composite as a result of the manufacturing

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

14

Phan, Huy Minh Châu. "Développement de composants transducteurs et de dispositifs aux fonctionnalités innovantes fondés sur la technologie des fibres microstructurées et des réseaux de Bragg." Limoges, 2006. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/25f913c0-6636-4f4a-8cd0-683c177cea3b/blobholder:0/2006LIMO0012.pdf.

Full text

Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le cadre du développement des Capteurs à Fibres Optiques fondés sur les fibres dites microstructurées. Les nombreux avantages inhérents à ces fibres spéciales issues de cette technologie innovante sont liés à la présence dans la gaine optique de canaux d’air parallèles à l’axe du guide. Tant les télécommunications que l’instrumentation peuvent tirer profit des nombreuses possibilités offertes par la conception ‘à la demande’ de ce type de guide, rendue possible par l’assemblage parallèle de tiges et de tubes de silice qui constituent autant de zones de la préforme à partir de laquelle sera réalisée la fibre microstructurée. Ainsi, il est envisageable d’utiliser l’interaction entre le champ électromagnétique de l’onde optique et les milieux liquides, voire solidifiés, présents dans lesdits canaux pour réaliser des transducteurs ou bien des modulateurs actifs de lumière par exemple. Au-delà, la conception de la fibre permet d’optimiser la sensibilité de mesure aux paramètres recherchés. Enfin, le recours à des réseaux de Bragg photo-inscrits dans le cœur de la fibre complète avantageusement la fonction transductrice des capteurs en rendant possible les mesures déportées et spectralement multiplexées. Ce manuscrit décrit la photo-inscription d’un réseau de Bragg à pas court et à traits droits, ou à traits inclinés, dans une fibre microstructurée et l’étude de la sensibilité de sa résonance spectrale en fonction de l’indice de réfraction d’un milieu inséré dans les canaux de la fibre, et ce pour plusieurs conceptions de fibres. Le principe de la mesure est de suivre le décalage spectral de la raie de Bragg en fonction de l’indice de réfraction du milieu présent dans les canaux. Dans un premier temps, une caractérisation des fibres microstructurées fabriquées par le consortium du projet MONTE CRISTO auquel cette recherche était adossée (fibre à 6 trous, puis à 18 trous), a été réalisée via l’inscription de réseaux de Bragg à traits droits et la comparaison entre les résultats expérimentaux d’une imagerie modale en bout de fibre avec ceux issus des modèles. Pour ce faire, en plus de l’utilisation du logiciel commercial FEMLab (de type éléments finis) un outil de simulation, fondé sur la méthode des fonctions localisées, a été mis en œuvre au sein du laboratoire. Celui-ci permet, en outre, de déterminer la sensibilité d’un profil de fibre donné à l’indice de réfraction du milieu dans les canaux (les sensibilités obtenues respectivement avec les fibres à 6 et 18 trous pour un produit présent dans les canaux d’indice de réfraction proche de 1,33 sont de 4×10-3 u. I. R/ pm et 7×10-4 u. I. R/ pm). Cet outil nous a ensuite permis de modéliser la conception d’un profil de fibre microstructurée spécifique constitué de trois gros canaux proches du cœur. Cette constitution améliore grandement l’interaction entre le champ électromagnétique et le milieu inséré et in fine accroît la sensibilité de la résonance de Bragg à l’indice de réfraction (sensibilité de 3×10-5 u. I. R/ pm pour un indice de réfraction de l’ordre de 1,33). Dans un second temps, différents fluides d’indices de réfraction connus ont été introduits par capillarité dans les canaux de la fibre. L’évolution spectrale du réseau de Bragg photo-inscrit dans le cœur (dopée Ge) de la fibre microstructurée avec l’indice de réfraction a ainsi permis de déterminer finement la sensibilité de mesure. Une autre approche, fondée sur l’emploi d’un réseau de Bragg à traits inclinés a également été investiguée. Celle-ci, complémentaire de la première (consistant à modifier le profil de la fibre et donc ses caractéristiques optogéométriques), a permis, à nouveau, d’augmenter significativement la sensibilité de mesure en considérant l’évolution spectrale avec l’indice de réfraction d’un des modes d’ordre supérieur du réseau. Au delà, un dispositif réfractométrique ‘réversible’ sur plusieurs cycles permettant l’insertion puis l’extraction de liquides à analyser dans les canaux de la fibre, a été développé et caractérisé, démontrant ainsi la faisabilité de l’approche globale de mesure d’indices au sein des fibres microstructurées. En complément des mesures d’indice, une étude préliminaire a été réalisée afin de mettre en évidence la possibilité d’accroître la sensibilité thermique d’un réseau de Bragg à pas droits inscrit dans une fibre microstructurée, en insérant dans ses canaux un fluide dont l’indice est supérieur à une valeur ‘seuil’ fonction de la géométrie du guide. Ainsi il est possible de doubler la sensibilité thermique du réseau de Bragg, pour un profil de fibre et un indice de réfraction donné. Ainsi, la voie est désormais ouverte à toute une ingénierie de capteurs mettant en œuvre : réseaux de Bragg (droits ou en angle), fibres microstructurées optimisées et dispositifs fluidiques d’insertion ou d’extraction des liquides transducteurs ou à analyser. Les domaines d’emploi potentiel recouvrent de nombreux secteurs comme la biologie, la chimie ou l’environnement
This work lies within the scope of optical fibers sensors development based on microstructured fibres. The inherent advantages of these special fibres, resulting from the innovative technology, are due to related to the presence of air channels within the cladding. Telecommunication industry as well as instrumentation can draw profit from possibilities offered by “custom” design of this type of guide, achieved through the stack of rods and silica capillaries, each of them constituting many zones of the preform from which would be manufactured microstructured fibers. Thus, it is possible to use the interaction between the electromagnetic field of the optical wave and the liquid medium, even solidified, present in the aforementioned channels to produce transducers or active light modulators for example. Beyond, fibre design makes it possible to optimize the measurement sensitivity to the required parameters. Finally, taking advantage of Bragg grating photowritten in the fibre core adds transducing functionality through spectrally multiplexed remote measurements. This manuscript describes short-period Fiber Bragg Grating and Tilted Fiber Bragg Grating photowriting in a microstructured fiber and sensitivity study of its spectral resonance shift according to the refractive index of the medium inserted into the fiber holes, and this for several fiber designs. The principle of measurement is to follow the wavelength shift of Bragg resonance according to the refractive index of the medium inserted into the holes. Initially, microstructured fiber characterization, manufactured through the MONTE CRISTO project consortium (6-hole fiber, then 18-hole fiber) was carried out through the Fiber Bragg grating photowriting and the cross comparison between experimental and simulation results of a modal analysis. So, adding to the commercial software FEMLab (finite-elements type) a dedicated simulation tool based on the localized function method has been developed. For a given design of hole geometry, it is possible to find out the sensitivity versus refractive index of the medium inserted in the channels (sensitivities obtained, respectively with 6 and 18-hole fibers, are 4×10-3 r. I. U/ pm and 7×10-4 r. I. U/ pm, with a refractive index close to 1,33). This tool allowed us to model and design a specific microstructured fibre made up of three large channels close to the core. This design of hole geometry largely improved the interaction between the electromagnetic field and the medium inserted and in fine increased the sensitivity of the Bragg grating resonance to the refractive index (sensitivity of 3×10-5 r. I. U/ pm for a refractive index close to 1,33). In a second time, fluids with calibrated refractive index were inserted by capillarity into the fiber channels. The spectral evolution versus index of refraction of the Bragg grating photowritten in the Ge doped core microstructured fiber made it possible to determine precisely the spectral sensitivity to the refractive index. Another approach based on Tilted Fiber Bragg Grating was also investigated. This initiative (consisting in modifying the fibre profile and thus its optogeometric characteristics), as a complement to the first solution, allows to significantly increase the measurement sensitivity by considering the spectral evolution of one of the high order mode with the index of refraction. Beyond, a multi-cycle ‘reversible’ refractometric device, allowing insertion and extraction of liquids to be analyzed in the fibre channels was developed and characterized, demonstrating the feasibility of the global solution of refractive index measurements with microstructured fibers. In complement to index measurements, a preliminary study was carried out to highlight the possibility to increase the thermal sensitivity of a Fiber Bragg Grating photowritten in a microstructured fibre, while inserting into channels a fluid whose index is higher than a threshold value depending on hole geometry. As a consequence, doubling the thermal sensitivity of the Bragg grating is achievable for a fibre profile and a given refractive index. In the future the way is wide open for a new type of sensors based on Fiber Bragg gratings (or Tilted Fiber Bragg gratings), optimized microstructured fibers and fluid devices to insert or extract liquids used as transducers themselves or to be analyzed. The fields of potential application cover numerous sectors such as biology, chemistry or environment analysis

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

15

Taleb, Fethallah. "Nouvelles sources lasers massivement accordables pour les applications télécom et les nouveaux capteurs." Thesis, Rennes, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAR0003/document.

Full text

Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'étude et la réalisation de lasers à cavité verticale accordable et émettant à 1,55 µm, destinés aux applications télécom, capteurs intégrés et imagerie médicale. En vue de réaliser des VCSELs accordables sur de large gamme spectrale (>> 50 nm), ce travail de thèse s'est attaché à étudier et à améliorer les éléments clés constitutifs de ces dispositifs, à savoir : les miroirs de Bragg, la zone active, et les performances optiques et thermiques des VCSELs. Le fort contraste d'indice (Δn~1,9) des matériaux diélectriques (a-Si/a-SiN,x) a permis d'avoir une bande passante du miroir de Bragg suffisamment large (~700 nm) et des hautes réflectivités (~99,6%), assurant un bon fonctionnement du VCSEL. Pour la région active, nous avons opté pour les fils quantiques, qui grâce à leur dispersion en taille, permettent de bénéficier d'un gain matériau large bande. La réalisation d'un VCSEL à fils quantiques avec des miroirs diélectriques a permis une première démonstration internationale d'une émission laser sur un large domaine spectral de plus de 117 nm, couvrant ainsi les bandes de télécommunication optique C et L. L'émission laser est obtenue sous pompage optique continu jusqu'à une température de 42°C avec une puissance émise maximale de 1,3mW. Pour améliorer la puissance émise du laser, une étude en fonction du nombre de paires du miroir de sortie a été conduite. Pour un nombre de paires variable (4, 5 et 6 paires), le meilleur compromis a été obtenu pour un miroir de sortie comportant uniquement 4 paires, permettant d'accroitre la puissance émise de 0,1 mW (6 paires) à 1,3 mW (4 paires). Dans ce cas, l'amélioration des performances optiques s'est traduite également par un meilleur rendement quantique différentiel externe du laser et une augmentation de la plage de fonctionnement en puissance de pompe. Afin d'améliorer la dissipation thermique du VCSEL, le concept du miroir hybride a été développé. Ce dernier permet de conserver voire d'améliorer la réflectivité du miroir diélectrique classique tout en réduisant le nombre de paires le constituant. Ceci a permis de démontrer expérimentalement une diminution de 29 % de la résistance thermique, ce qui confirme l'efficacité du miroir hybride pour être une alternative potentielle au miroir diélectrique classique. Cette amélioration de l'aspect thermique a permis une augmentation de la température de fonctionnement jusqu'à 45°C et une puissance émise maximale de 1,8 mW. La réalisation du procédé TSHEC combiné au miroir hybride enterré, a permis d'améliorer encore davantage les performances optiques et thermiques du VCSEL. Ainsi, avec un miroir enterré de 20 µm de diamètre, nous avons démontré une puissance émise maximale de 2,2 mW avec une plage de fonctionnement en puissance de pompe plus large et une température de fonctionnement allant jusqu'à 55°C. L'ensemble de ces optimisations seront prochainement implémentées dans les structures VCSELs accordables du projet ANR HYPOCAMP
This thesis focuses on the study and realization of broadband vertical cavity lasers emitting at 1,55 µm, useful for telecom applications, integrated sensors and medical imaging. ln order to achieve tunable VCSELs over broad spectral range(>> 50 nm), this thesis focused on the study and improvement the key components of these devices, which are: Bragg mirrors, active region and optical and thermal performances of VCSELs. The high index contrast (Δn~1,9) of dielectric materials (a-Si/a-SiN.) allowed a large bandwidth mirror (~700 nm) and high reflectivity (99.6%), ensuring a good VCSEL operation. For the active region, we opted for using quantum dashes, and thanks to their size dispersion allow having a broadband gain material. The realization of the quantum dashes based VCSEL with dielectric mirrors allowed a first international demonstration of a laser emission over a broadband of 117 nm, covering the optical telecommunication C and L bands. The laser emission is obtained under continuous optical pumping up to 42°C with a maximum output power of 1.3 mW. To improve the emitted laser power, a study based on the number of the output mirror pairs was conducted. For a variable number of pairs (4, 5 and 6 pairs), the best compromise was obtained for an output mirror with 4 pairs only, for which the output power is increasing from 0.1 mW (6 pairs) to 1.3 mW (4 pairs). ln this case, besides the increase of the output power, performance improvement is also reflected by improved external differential quantum efficiency of the laser and an increase in the operating range of the pump power. To improve the thermal aspect of the VCSEL, an approach based on the use of hybrid mirror was developed. This allows to keep even to improve the reflectivity of the standard dielectric mirror while reducing its number of pairs. Experimentally, it has been demonstrated a 29 % reduction in thermal resistance, confirming the effectiveness of the hybrid mirror to be a potential alternative to standard dielectric mirror. This improvement in term of thermal dissipation allowed an increase in operating temperature up to 45°C and a maximum output power of 1.8 mW. The realization of TSHEC process based on buried hybrid mirror, allowed further optical and thermal enhancements. Thus, with a 20 µm Bragg mirror diameter, we have demonstrated a maximum output power of 2.2 mW with a larger pump power operating range and a temperature operating up to 55 °C. All these optimizations will soon be implemented within the tunable VCSEL structures of HYPOCAMP ANR project

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

16

Demirel, Mustafa. "Contribution à l'optimisation des mesures de température et de déformations par capteur à fibre optique à réseau de Bragg : application au procédé de fabrication des composites par infusion de résine." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440938.

Full text

Abstract:

Dans une première partie, nous rappelons que les procédés de fabrication de matériaux composites peuvent être suivis avec l'emploi de capteurs à fibre optique à réseau de Bragg (FBG) mesurant la température et la déformation in situ au coeur des matériaux. Dans une seconde partie, nous détaillons le principe et la physique du capteur FBG ainsi que ses différentes sensibilités. La métrologie du capteur FBG est traitée dans le but d'optimiser les incertitudes de mesure associées. Celles-ci interviennent à différents niveaux de la chaîne d'acquisition : au niveau du matériel d'interrogation, du traitement du spectre acquis, ou de l'étalonnage. Pour améliorer le traitement du spectre brut du FBG, nous évaluons les incertitudes découlant de l'échantillonnage, des conditions d'acquisition et des méthodes de recherche ou des modèles mathématiques d'ajustement. Concernant l'étalonnage, un banc de micro-traction mécanique de fibre optique et thermique a été réalisé dans le but d'étalonner les capteurs. Des spécificités du capteur comme la non-linéarité des réponses, la sensibilité croisée et la dérive thermique sont abordées. Puis, nous présentons ce qui est observé lorsque la fibre est introduite dans le matériau par rapport à l'arrangement des capteurs dans l'environnement de composite. L'intrusivité de la fibre optique sera évaluée en fonction de plusieurs paramètres en vue d'être réduite. Il est également question du découplage de la température et de la déformation car le capteur est sensible aux deux grandeurs. Une revue documentée des différentes techniques de la littérature est proposée. Parmi les techniques de découplage, deux sont retenues : celle qui combine un thermocouple et un FBG, et celle basée sur des réseaux de différentes longueurs d'onde superposés sur une même fibre. Le capteur FBG est appliqué au suivi déformation/température lors de la cuisson de résines époxydes utilisées dans les composites. Enfin, les capteurs FBG sont introduits dans le procédé de fabrication de composite à infusion de résine LRI (Liquid Resin Infusion) afin de suivre les cycles de températures et de déformations au cours de la cuisson. La dernière partie traite de la mesure de gradient de température ou de déformation à partir de la réponse complète du capteur de Bragg. Une méthode d'identification de gradient s'inspirant de la méthode directe dite de T-Matrix permettant de simuler les spectres est proposée. Après avoir validé la méthode de chemin inverse sur des cas purement numériques, l'identification des gradients est testée sur des moyens expérimentaux permettant d'appliquer un gradient thermique ou mécanique au capteur FBG.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

17

Abboud, Rita. "Méthode de mesure sans contact de la température intégrée au rotor d’une machine électrique tournante au moyen d’une fibre optique à réseaux de Bragg." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2645.

Full text

Abstract:

Dans le domaine des systèmes de transport, des problèmes de chauffage apparaissent avec l'augmentation de la température dans différents types de machines électriques. Dans la conception classique des machines électriques, l'analyse thermique doit être prise en compte dans la conception initiale, le contrôle et la surveillance des machines électriques. La mesure de la température locale, en particulier dans le rotor, est importante pour plusieurs raisons telles que l'extension de la durée de vie des composants de la machine électrique et la localisation des points chauds à l'intérieur de la machine, ce qui permet de développer des systèmes de refroidissement appropriés et de protéger la machine. De nombreuses approches pour la mesure de la température peuvent être utilisées telles que les thermocouples, les thermistances, les capteurs infrarouges ou les caméras infrarouges. Cette thèse présente une technique sans contact qui mesure la température du rotor d'une machine tournante en utilisant un capteur à réseaux de Bragg (FBGs). La surveillance de la température locale, en particulier à l'intérieur du rotor, est importante afin de détecter le vieillissement thermique précoce de la machine. Les points chauds dans les parties rotatives peuvent être localisés en utilisant cette technique. L'originalité principale du travail proposé est de mesurer des températures élevées (70°C) avec une vitesse de rotation élevée (860 RPM) des machines tournantes et surtout d'intégrer le capteur FBG dans un rotor électrique de véhicules à petite échelle géométrique. La réponse du capteur FBG a été simulée en utilisant la méthode de la matrice de transfert (TMM). Ensuite, le FBG a été calibré en utilisant un four de chauffage fabriqué dans notre laboratoire et la température a été modifiée de 20 °C à 70 °C. Une machine rotative avec un FBG intégré a ensuite été conçue et fabriquée. La température du rotor a été modifiée pendant la rotation de la machine. Les décalages de longueur d'onde dus aux variations de température ont été mesurés expérimentalement jusqu'à 860 RPM. Une sensibilité à la température de 4.7 pm/°C a été atteinte expérimentalement. La capacité de ce capteur à surveiller les variations de température du rotor en temps réel a été validée expérimentalement
In the transportation system domain, heating problems appear with the temperature increase in different types of electrical machines. In the classical design of electrical machines, thermal analysis should be considered in the initial design, control and monitoring of electrical machines. The measurement of local temperature especially in the rotor is important for several reasons such as extending the lifetime of the electrical machine components, and localizing the hot spots inside the machine which allows the development of appropriate cooling systems and protects the machine. Numerous approaches for temperature measurement can be used such as thermocouples, thermistors, infrared sensors or infra-red cameras. This thesis presents a non-contact technique that measures the temperature of the rotor of a small machine using Fiber Bragg Gratings (FBGs) sensor. Monitoring local temperature especially inside the rotor is important in order to detect early thermal aging of the machine. Hot spot in the rotating parts can be localized by using this technique. The main originality of the proposed work is measuring high temperatures (70°C) with high speed of rotation (860 RPM) of rotating machines and most importantly integrating the FBG sensor into a geometrically small scale electrical rotor of vehicles. The FBG sensor response has been simulated using Transfer matrix method (TMM). After that, the FBG has been calibrated from 20 °C to 70 °C using a heating furnace fabricated at our laboratory. A small rotating machine with embedded FBG has then been designed and fabricated. The temperature of the rotor has been changed while rotating the machine and wavelength shifts due to temperature variations have been experimentally measured up to 860 RPM. A temperature sensitivity of 4.7 pm/°C have been experimentally reached. The ability of this sensor to monitor real time temperature variations of the rotor has been experimentally validated

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

18

Chambon, Hugo. "Simulation and characterization of multi-layered surface acoustic wave devices for filtering and sensing applications." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2512.

Full text

Abstract:

Cette thèse porte sur la conception et la caractérisation de micro-dispositifs à ondes acoustiques multicouches. La cinquième génération de communication (5G) nécessite des résonateurs acoustiques plus performants (fréquences > 3GHz, bande passante plus large). Dans ce contexte, nous avons conçu et optimisé par simulation FEM la géométrie de résonateurs à ondes de Lamb à base d’AlScN. Le dispositif final, constitué d’une couche composée de 30% de Sc et déposée sur un miroir de Bragg W/SiO2, montre d’excellentes performances (coefficient de couplage de 5% et facteur de qualité de 768) et un bon accord avec la simulation. Pour caractériser la surface de BAW et SAW sur la gamme de fréquence 5G, nous avons également conçu et développé un interféromètre hétérodyne. Ce dernier a été utilisé avec succès pour caractériser des vibrations de surface d'une amplitude comprise entre 1 et 10 pm à 5,95 GHz. Par ailleurs, grâce à leur robustesse et leur capacité à être interrogé sans-fil, les capteurs SAW sont utilisés dans des environnements difficiles et suscitent un grand intérêt pour les applications médicales et de contrôle de santé intégré. Récemment, l’introduction d’empilements multi-matériaux offre de nouvelles opportunités de développements. Nous avons ainsi étudié un capteur de pression composé de deux couches complémentaires, ainsi qu'un capteur dit package-less utilisant des couches d’impédances acoustiques différentes. Pour concevoir ces nouveaux capteurs, nous avons développé un outil de simulation reposant sur l'extraction de paramètres de couplage de modes et tenant compte des effets de la température, des contraintes et des déformations pour estimer leur sensibilité
This thesis deals with the design and characterization of multilayer acoustic wave micro-devices. The fifth generation of communication (5G) requires more efficient acoustic resonators (frequencies > 3GHz, wider bandwidth). In this context, we have designed and optimized using FEM simulation, the geometry of Lamb wave resonator based on AlScN. The final device, consisting of a layer composed of 30% Sc and deposited on a Bragg W/SiO2 mirror, shows excellent performance (coupling coefficient of 5% and quality factor of 768) as well as a good agreement with the simulation. To characterize the surface of BAW and SAW over the 5G frequency range, we also designed and developed a heterodyne interferometer. The latter has been used successfully to characterize surface vibrations with amplitudes between 1 and 10 pm at 5.95 GHz. Furthermore, thanks to their robustness and ability to be wirelessly interrogated,SAW sensors are used in harsh environments and are of great interest for medical applications and structural health monitoring. Recently, the introduction of multi-material stacks offers new development opportunities. We thus studied a pressure sensor composed of two complementary layers, as well as a so-called package- less sensor using different acoustic impedance layers. To design these new sensors, we have developed a simulation tool based on the extraction of mode coupling parameters and taking into account the effects of temperature, stresses and strains to estimate their sensitivity

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

19

Morana, Adriana. "Gamma-rays and neutrons effects on optical fibers and Bragg gratings for temperature sensors." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064993.

Full text

Abstract:

The nuclear industry shows an increasing interest in the fiber optic technology for both data communication and sensing applications in nuclear plants. The optical fibers offer several advantages and the sensors based on this technology do not need any electrical power at the sensing point, they have a quick response and they can be easily multiplexed: in the case of a temperature sensor, several thermocouples can be substituted by a single fiber, resulting in a decrease of the waste material. The fission reactors are a very harsh environment: it is characterized by the highest dose of gamma-rays, of the order of magnitude of GGy, besides a high flux of neutrons and high operating temperature (300°C for the current reactors, known as generation III). This work has been carried out in collaboration with AREVA, a French industrial conglomerate active in the energy domain, with the aim of realizing a temperature sensor resistant to the environment of nuclear reactor of generation IV, in particular a Sodium-cooled Fast Reactor. The currently used technology, the thermocouples, presents a drift of the measurement due to irradiation, that needs a calibration, and a long response time on the order of seconds. In order to remove the drift, to reduce the response time and to increase the precision, a Fiber Bragg Grating temperature sensor was chosen, in regard to all the advantages of the optical fibers. To understand the behavior of such system in a harsh environment, as the nuclear reactor core, we used an experimental approach based on complementary techniques such as radiation-induced attenuation, photoluminescence, electron paramagnetic resonance and Raman spectroscopies

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

20

Triollet, Sébastien. "Développement d’un capteur à fibre optique à base de réseaux de Bragg superposés de courtes et de longues périodes : application à la mesure discriminée de température et de déformation." Thesis, Saint-Etienne, 2010. http://www.theses.fr/2010STET4018/document.

Full text

Abstract:

[Les capteurs à fibres optiques présentent des qualités intéressantes en termes de tailles et de poids relativement faibles qui permettent de réduire l'intrusivité du capteur dans le matériau (ou dans la structure composite). Ils sont également insensibles aux perturbations électromagnétiques, stables et durables dans le temps, mais aussi sensibles à plusieurs sollicitations comme la température, la déformation et la pression, d'où un besoin essentiel de les discriminer. Parmi eux on distingue les réseaux de Bragg : ceux à courtes périodes (FBG : Fiber Bragg Grating) et ceux à longues périodes (LPG : Long Period Grating). Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit, traite du développement d'un capteur à fibre optique basé sur la superposition d'un LPG et d'un FBG afin de mesurer et de discriminer la température et la déformation. De nombreuses approches sont proposées dans la littérature afin de découpler ces deux sollicitations cependant elles ne permettent pas forcément une utilisation en conditions réelles de mesures. C'est pourquoi nous introduisons la notion d'efficacité de découplage avec le paramètre E qui permet de comparer toutes ces approches et met en évidence un très bon potentiel pour la structure à base de réseaux superposés LPG/FBG. La mise en œuvre d'un tel composant est décrite dans ce manuscrit et consiste à inscrire initialement le LPG puis le FBG au même endroit et sur toute la longueur du LPG. De plus ce type de structure permet un multiplexage qui, bien que faible, est néanmoins possible. Les étalonnages en température et en déformation du capteur ont permis de mettre en évidence une erreur de l'ordre de 2% sur la sensibilité à la température et de 3% sur la sensibilité à la déformation, ce qui conduit à une erreur sur l'estimation de la température et de la déformation mesurée de l'ordre de 0.3°C et 3 microdef. Dans un souci applicatif, le capteur à base de réseaux de Bragg superposés est tout d'abord utilisé pour instrumenter une structure métallique soumise simultanément à une variation de température et de déformation. Les valeurs mesurées présentent une incertitude maximale de 0.4°C pour la température et de 3 me pour la déformation ce qui permet de valider notre composant pour le contrôle et la surveillance de structures métalliques. La seconde application étudiée est relative à l'instrumentation de pièces composites stratifiées de type verre/époxy pour le suivi de procédés d'élaboration par voie liquide : VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) et LRI (Liquid Resin Infusion), pour lesquels l'évolution de la température et de la déformation au cours du procédé est suivie par le capteur à base de réseaux de Bragg superposés LPG/FBG. Des mesures diélectriques (DEA) sont également réalisées au cours de ces procédés et permettent la comparaison et la validation de nos résultats]
[Optical Fibre Sensors present some interesting qualities when considering its size and weight relatively light, which lead to a low intrusivity of the sensor in a material (a composite structure). These sensors are insensitive to electromagnetic phenomenon, stable and long lasting with time, but sensitive to several solicitations such as temperature, strain and pressure hence a real need of discrimination. Among these sensors, we may discern the Bragg gratings: the Long Period Grating one (LPG) and the Fibre Bragg Grating (FBG) one. This thesis work reports the development of an optical fibre sensor based on two superimposed Bragg gratings: LPG and FBG for measuring and discriminating temperature and strain. Several studies are reported in literature without getting a real condition use. That's why we propose a parameter E, which stand for the discrimination efficiency leading to a possible comparison of the existing techniques and highlight the quite good potential of superimposed Bragg gratings. The settings of such a structure are given in this thesis report and consist in writing LPG first, then FBG over the entire length of the LPG, which also gives multiplexing possibilities. Strain and temperature calibration steps give sensitivities errors of 2% for temperature and 3% for strain, which lead to estimated errors on measured strain and temperature of 0.3°C and 3 microstrain respectively. In an application point of view, the sensor has been used for the instrumentation of a metallic structure subjected to a variation of temperature and strain applied simultaneously. The results exhibit a maximum error of 0.4°C and 3me for temperature and strain respectively, which is a good validation of the sensor for structural control and monitoring purpose. The second studied application is about instrumentation of glass/epoxy composite specimen for monitoring manufacturing processes: VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding) and LRI (Liquid Resin Infusion), for which temperature and strain have been monitored with the superimposed Bragg gratings based sensor. Dielectric analyses have also been performed during those processes in order to compare and validate our results]

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

21

Hernàndez, Moreno Hilario. "Monitoring de la fabrication de tubes composites réalisés par enroulement filamentaire et comportement mécanique sous pression externe." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30090.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

22

Souici, Mohamed Tahar. "Etude et conception d'un capteur d'ondes acoustiques en milieu sous-marin à base de laser à fibre dopée." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20091/document.

Full text

Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la faisabilité d'un capteur d'ondes acoustiques à base de laser à fibre. Cet hydrophone doit permettre la détection de faibles fluctuations de pression hydrostatique rencontrées à des grandes profondeurs marines. Sous l'influence d'une perturbation acoustique le laser est étiré; ce qui change le pas du réseau de Bragg et ainsi sa fréquence d'émission. L'information est donc codée dans la fréquence de la lumière émise. Le bruit de fréquence intrinsèque du laser doit alors être le plus bas possible d'où l'importance de pouvoir le mesurer dans la bande de fréquence [DC-20kHz]. Ainsi, nous effectuons une étude approfondie des propriétés physiques de l'émission laser en terme de cohérence temporelle. La sensibilité d'un laser à fibre à la pression acoustique est insuffisante. Il est primordial de concevoir un amplificateur mécanique qui permettra d'augmenter le rapport signal sur bruit du capteur
This thesis focuses on the study of the feasibility of an acoustic wave sensor based on fiber laser. This hydrophone should allow the detection of low hydrostatic pressure fluctuations encountered in deep marine. Under the influence of an acoustic disturbance is stretched the laser; thereby changing the pitch of the Bragg grating and thus its transmission frequency. The information is coded in the frequency of the emitted light. The intrinsic frequency noise of the laser must be as low as possible so it is important to be able to measure in the frequency band of $[DC-20KHz]$. Thus we conduct a thorough study of the physical properties of the laser emission in terms of temporal coherence.The sensitivity of a fiber laser acoustic pressure is insufficient. It is essential to design a mechanical amplifier for to increase the signal to noise ratio of the sensor

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

23

Toublanc, Thomas. "Sécurisation de capteurs/actionneurs sur réseau industriel." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS512/document.

Full text

Abstract:

De nos jours, les systèmes de production sont confrontés à leur 4e révolution. Celle-ci est numérique avec des réseaux toujours plus denses et complexes s’ouvrant sur l’extérieur. Cette ouverture rend ces systèmes plus vulnérables. Les menaces sur ces Systèmes Cyber-Physiques de Production (SCPP) ne sont plus seulement théoriques. L’attaque sur l’aciérie allemande ou le cryptovirus Wannacry en sont de parfaits exemples. Ce travail propose un outil contribuant à la sécurité des SCPP. Nos contributions sont triples : La conception d'un Système de Détection et Réaction aux Anomalies (SDRA) placé sur le réseau de terrain. Celui-ci intègre des méthodes de détection comportementales et informationnelles. Il comprend également des capacités de réaction à la fois passives, mettant en œuvre de la remontée d'information vers l'humain ou vers des systèmes de niveaux supérieurs, et actives intégrant du filtrage d'ordre ou de la mise en repli. L'application des méthodes proposées entraîne naturellement un effort de conception supplémentaire qui doit être réduit. Nous avons donc mis au point une démarche permettant d’assister les concepteurs pour la configuration de notre SDRA. Cette dernière se base sur une approche hybride (composant/opération) et étend un flot de conception existant. Plusieurs transformations raffinent des vues surveillance/supervision des composants alors que d’autres génèrent la configuration du SDRA. Une troisième contribution propose un démonstrateur réaliste basé sur un environnement virtuel de test. Ce dernier intègre la simulation conjointe de la partie opérative et de la partie commande et permet de montrer les qualités fonctionnelles des solutions face à des scénarios d’attaque ou de défaillance
Today, production systems are facing their 4th revolution. This revolution is digital with increasingly dense and complex networks opening on the outside. This openness makes these systems more vulnerable. The threats on these Cyber-Physical Production Systems (CPPS) are no longer just theoretical. The attacks on the German steel mill or the Wannacry crypto virus are perfect examples. This work proposes a tool contributing to the security of the SCPP. Our contributions are threefold: The design of an Anomaly Detection and Response System (ADRS) placed on the field network. It integrates behavioral and informational detection methods. It also includes passive response capabilities, implementing feedback to the human or to higher level systems, and active integrating order filtering or fallback. The application of the proposed methods naturally entails an additional design effort which must be reduced. We have therefore developed an approach to assist designers in the configuration of our ADRS. It is based on a hybrid approach (component / operation) and extends an existing design flow. Several transformations refine monitoring / supervision views of the components while others generate the configuration of the ADRS. A third contribution proposes a realistic demonstrator based on a virtual test environment. It integrates the joint simulation of the operative part and the control part and makes it possible to show the functional qualities of the solutions in the face of attack or failure scenarios

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

24

Tsyier, Sergei. "Caractérisation des profils d'indice de réseaux de Bragg innovants en module et phase." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0022/document.

Full text

Abstract:

Récemment, de nouvelles techniques ont été développées pour la fabrication des réseaux de Bragg à profil complexe. Ces composants photoniques sont utilisés dans plusieurs applications émergentes telles que la compensation de la dispersion pour les systèmes de communication de longue portée, les lasers à fibre, multiplexeurs et détecteurs optiques. Le diagnostic après inscription devrait fournir les informations nécessaires pour l’amélioration de la fabrication des réseaux de Bragg. Nous savons que les propriétés spectrales du réseau de Bragg sont liées au profil d’indice Δn. Les techniques de mesure directes, telles que la diffraction latérale de Krug, permettent de retrouver l’amplitude de modulation d’indice le long du réseau. Cependant, ces techniques sont insensibles aux fluctuations de phase. Une méthode alternative de caractérisation indirecte fondée sur l’algorithme de Layer-Peeling (LP) a été proposée. Toutefois elle ne peut pas être appliquée à la caractérisation des réseaux longs en raison de la propagation du bruit de calcul. Dans cette thèse nous avons présenté une nouvelle technique pour la mesure directe de l’amplitude et de la phase du profil d’indice le long du réseau de Bragg fondée sur la luminescence bleue (LB) induite par l’irradiation UV. Nos résultats expérimentaux de la mesure du profil de modulation d’indice sont en bonne correspondance avec la méthode de Krug. La méthode que nous proposons peut être appliquée à la caractérisation des réseaux longs. Elle permet de retrouver simultanément l’amplitude de modulation d’indice Δnac(z), la fonction du chirp et détecter le changement de l’indice moyen Δndc(z)
N the last decade new techniques were developed for fabrication of sophisticated Fiber Bragg Gratings (FGBs). This has been motivated by the emergence of many applications such as dispersion compensation for long-haul communication systems, DFB fiber lasers, optical add/drop multiplexers, and optical sensors. Post-fabrication diagnostics should provide relevant information to enhance the FBG fabrication process. It is well known that the FBG spectral properties are related to the index profile Δn. Direct measurement techniques, such as the side diffraction method reported by P. Krug, allow determining the index modulation amplitude along the FBG. Nevertheless, these techniques provide no information about phase fluctuations. An alternative method of indirect characterization, based on the Layer-Peeling (LP) algorithm, consists in Bragg grating profile reconstruction from its complex reflectivity. However, the LP method is unstable when applied to characterize long FBGs (>1mm) due to the error propagation effect. In this thesis we have shown the principle of a novel technique for the direct measurement of amplitude and phase variations of the index modulation along an FBG based on the blue luminescence (BL). Our experimental results are in a good agreement with the according Krug characterization. The proposed method of FBG characterization in amplitude and phase using the UV induced BL can be applied to long gratings (up to tens of centimeters) having complex index modulation profiles. It allows retrieving simultaneously the index profile modulation Δnac(z) and the chirp function, localizing phase shifts, and also detecting the mean index change Δndc(z)

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

25

Bitauld, David. "Association d'un réseau de diffraction à un réseau de Bragg intracavité pour le filtrage optique accordable." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112259.

Full text

Abstract:

Le développement du multiplexage en longueur d'onde dans les télécommunications optiques nécessite l'utilisation de filtres rapidement accordables et ayant une bonne sélectivité. La technique proposée dans cette thèse consiste en l'association d'un réseau de diffraction et d'un réseau de Bragg intracavité. Ce principe a été implémenté en deux montages expérimentaux. Le premier utilise un réseau intracavité inscrit sur cristaux liquides, le second un réseau de Bragg acousto-optique. Le dispositif à cristaux liquides permet d'obtenir un filtre avec une bande passante de 0,09nm. Cette sélectivité est satisfaisante cependant la méthode utilisée ne permet pas de faire varier sa période et donc d'accorder le filtre. L'acousto-optique, en revanche, est une technologie déjà bien maîtrisée et qui permet d'incrire des réseaux d'indice dont la période peut être modifiée très rapidement (~µs). Le dispositif que nous avons réalisé avec une cellule acousto-optique permet d'obtenir une bande passante de 0,076nm avec un rapport signal à bruit de 20dB. Ce filtre est accordable sur une gamme de 2,2nm, ce qui permet de distinguer 30 longueurs d'ondes. La bande passante du filtre ainsi que sa gamme d'accord sont très facilement adaptables en changeant l'orientation ou le pas du réseau de diffraction. Afin de modéliser le principe de filtrage, une simulation en faisceau gaussien a été développée. Elle est en bon accord avec les résultats expérimentaux et nous permet de prévoir les performances qu'il est possible d'obtenir avec d'autres réseaux de Bragg. Par exemple, en remplaçant la cellule acousto-optique, il est possible d'obtenir un filtre capable de séparer 500 longueurs d'ondes
The constant growth of the needs in data transmission rates has led to the development of wavelength division multiplexing (WDM). The demultiplexing associated with WDM requires very selective filters with fast tuning possibilities. In this thesis, we propose a filtering technique associating a diffraction grating with an intracavity Bragg grating. Two filters have been implemented experimentally using this principle: one using a liquid crystal intracavity grating and one using an acousto-optic Bragg grating. The liquid crystal device has a bandwidth of 0. 09nm, which is very interesting but this technique does not allow to tune the filter. A tunable Bragg grating can be implemented using the acousto-optic effect. The device we made using an acousto-optic cell has a bandwidth of 0. 076nm with a signal to noise ratio of 20dB. This filter is tunable on a range of 2. 2nm, which allows to separate 30 wavelengths. The bandwidth and the tuning range can be easily adapted by changing the diffraction grating's orientation or its period. A numerical simulation of the response of the filter for a gaussian beam has been developped and it fits the experimental results. It allows us to calculate the performances that could be obtained with filters designed differently. For example, replacing our acoust-optic cell by one with a wider active medium (commercially available) would allow us to separate 500 frequencies. It would then be possible to have a tuning range of 100nm with a bandwidth of 0. 2nm

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

26

Millot, Anthony. "Etude d'un réseau de capteurs environnementaux en bande ISM." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00573695.

Full text

Abstract:

Cette thèse présente l'étude d'un réseau de capteurs pour la surveillance en temps réel de la qualité des eaux souterraines. L'objectif est de réussir à communiquer dans la bande de fréquences libre à 433MHz sur plusieurs dizaines de kilomètres. Le problème majeur des bandes libres est la présence de transmissions parasites (brouilleurs). Nous avons donc, en premier lieu, mis en évidence de la présence de ces brouilleurs et étudier leur impact sur les communications. Après analyse, il s'avère que les brouilleurs sont très nombreux et puissants mais que leur répartition dans la bande est inégale. Une étude spectrale de la bande semble nécessaire, avant la mise en place du réseau, afin de transmettre dans les canaux les moins pollués. Des communications nocturnes sont également à privilégier car les brouilleurs sont moins nombreux la nuit. Nous présentons ensuite une architecture réseau, adaptée au cahier des charges et à cette bande de fréquences. Nous avons également testé un composant RF dédié aux transmissions en bande ISM. Les résultats montrent que les performances de ce composant sont faibles pour des communications longues distances en présence de brouilleurs. Un récepteur radiofréquence simple ne permet donc pas de réaliser des communications fiables dans ces conditions. Le prototype complet du réseau, développé durant ces travaux, est ensuite décrit. Pour finir, nous proposons un nouveau concept de récepteur, utilisant un réseau d'antennes phasé et un détecteur cyclostationnaire, pour pallier au problème des brouilleurs. Le but est de stocker les signaux reçus pour les traiter en temps différé à l'aide d'algorithmes de filtrage spatial. Des simulations montrent l'efficacité de ce concept.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

27

Madi, Ghadir. "Optimisation d'un réseau de capteurs par techniques MIMO coopératives." Poitiers, 2012. http://theses.univ-poitiers.fr/25302/2012-Madi-Ghadir-These.pdf.

Full text

Abstract:

Dans les réseaux de capteurs, la réduction de la consommation d'énergie représente une contrainte très forte. L'enjeu de cette thèse est d'étudier l'application des nouvelles techniques MIMO dans le contexte de coopération pour les réseaux de capteurs afin de réduire la consommation d'énergie. Ces techniques sont basées sur les précodeurs max-dmin et P-OSM qui nécessitent la connaissance du canal à l'émission (Channel State Information ou CSI). Afin de rendre l'utilisation de la CSI réaliste, nous avons quantifié l'information de retour de ces précodeurs avec comme objectif de réduire l'information envoyée vers l'émetteur. Nous avons exploité certaines techniques de la littérature et proposé d'autres pour effectuer cette quantification. Plusieurs schémas coopératifs sont alors proposés pour la mise en place des précodeurs max-dmin et P-OSM avec un canal de retour quantifié. Les performances des systèmes proposés en termes de consommation d'énergie sont évaluées en les comparant avec le système coopératif de la littérature basé sur des codes spatio-temporels et en présence d'une erreur de synchronisation entre les capteurs. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'application des réseaux de capteurs dans les postes électriques haute tension (HT) dans le contexte du Smart-Grid. L'objectif est d'évaluer les performances des systèmes proposés en présence de bruit impulsionnel et dans un environnement réel d'un poste HT ay Québec. En utilisant une série de mesures de ce bruit effectuée par l'Ecole de technologie supérieure de Montréal, nous déterminons un modèle statistique du bruit impulsionnel. Nous proposons une extension de ce modèle afin d'utiliser des systèmes multi-antennaires
Wireless sensor networks (WSN) have a wide range of applications in various fields and consist of a large number of low-cost, low-power distributed sensors. Energy efficiency of sensors is the most critical issue in the system design of the network. The aim of this thesis is to study the application of recent MIMO techniques in the context of cooperative MIMO forWSN in order to reduce energy consumption. These techniques are based on the max−dmin and P-OSM precoders which require the knowledge of the channel state information (CSI) at transmitter. To make the use of the CSI realistic in WSN, we quantized these two precoders. The idea is to reduce the information sent on the feedback channel while still having a good performance of the precoders. We used some techniques from the literature and proposed others to perform this quantization. We then proposed various energy-efficient cooperative schemes that allow the implementation of max−dmin and P-OSM precoders with a quantized feedback channel. Performances of the proposed schemes in terms of energy consumption and transmission delay are evaluated and analyzed by comparing them with the space-time block codes (STBC) based cooperative scheme used in literature. Results show that our proposed systems provide more energy savings than the STBC one even in the presence of synchronization errors between the sensors. We are further interested in the application of sensor networks in high-voltage substations in the context of the Smart Grid. The objective is to evaluate the performance of proposed cooperative systems in the presence of impulsive noise and in a real environment of high-voltage substation in Quebec. By using measured data of impulsive noise obtained from the Ecole de Technologie Supérieure of Montreal, we determined a statistical model of the impulsive noise. In order to use the multi-antenna system, we propose an extension of this model

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

28

Nauvelade, Françoise. "Réseau à fibres optiques de capteurs intelligents et optoalimentés." Bordeaux 1, 1990. http://www.theses.fr/1990BOR10525.

Full text

Abstract:

Un reseau de capteurs dans lequel les fibres optiques assurent le transfert de l'energie et de l'information est pratiquement insensible a un environnement electromagnetique agressif. A cet avantage du reseau fibre il faut allier les qualites de capteurs intelligents capables de transformer les grandeurs mesurees en valeurs exploitables et realiser certaines fonctions d'autodiagnostic. Ces performances sont difficiles a concilier avec une faible consommation d'energie qu'impose l'optoalimentation. Ainsi l'introduction des fibres optiques exige l'optimisation de trois points essentiels: le rendement de la conversion optoelectrique, les pertes optiques dans les lignes de transmission, la consommation d'energie des capteurs. Cette etude comprend la faisabilite d'un reseau de vingt capteurs de pression et temperature, intelligents, optoalimentes, et la realisation d'un prototype de reseau a trois capteurs. La structure de reseau adoptee utilise deux fibres, l'une pour le transfert unidirectionnel de l'energie vers les capteurs, l'autre pour les transmissions d'adresses et de donnees en mode semi-duplex. L'ensemble est gere depuis une station centrale (sc). La conversion optoelectrique est realisee par des cellules photovoltaiques selon une disposition originale. Un semicontroleur calcule p et t pour chaque capteur

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

29

Suleiman, Maha. "Conception d'un capteur optoélectronique par interférométrie à rétro-injection optique pour la démodulation des signaux de fibres optiques à réseaux de Bragg." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000702/.

Full text

Abstract:

Nous proposons, dans cette thèse, une nouvelle technique de démodulation des variations de la longueur d'onde centrale d'une FBG (Fiber Bragg Grating) qui a pour principe l'interférométrie à rétro-injection optique dans une cavité laser longitudinale monomode (ou « self-mixing interferometry »). Le capteur conçu complet comprend une diode laser avec une photodiode intégrée qui est couplée à une FBG sous contraintes. Une partie de la lumière émise par le laser est réfléchie par la FBG et ensuite rétro-injectée dans la cavité laser, modifiant ainsi les propriétés du laser et engendrant des phénomènes non linéaires exploitables pour mesurer les perturbations induites sur la FBG. Les franges résultantes ou les signaux typiques du phénomène de self-mixing qui sont en forme de dents de scie peuvent être obtenus pour une FBG subissant une déformation mécanique et peuvent être interprétés pour extraire les informations pertinentes à la perturbation appliquée sur la FBG
In this thesis, we propose post-transforms for the compression of satellite images. After the wavelet transform, each block of coefficients is further transformed in a basis selected among a dictionary by minimization of a rate-distortion criterion. First, we optimize the bandelet transform parameters, from which the post-transforms derive, for the compression of satellite images. Next, we analyze dependencies between wavelet coefficients that are not exploited by the bandelet transform and we define new post-transform bases. Bases build by PCA minimize the correlations between post-transformed coefficients and compact the energy of each block on a small number of coefficients. This feature is exploited during the entropy coding process. Last, we adapt the post-transform to progressive compression schemes. We then employ the Hadamard post-transform with the CCSDS image encoder to obtain a low computational complexity yet efficient compression scheme

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

30

Abbas, Amine. "Optimisation de la durée de vie d'un réseau de capteurs." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2021.

Full text

Abstract:

Au cours de ces dernières années a émergé un nouveau type de réseaux sans fil, à savoir les réseaux de capteurs. Une problématique majeure dans ce type de réseaux est la maîtrise de l'énergie consommée par chaque noeud capteur, puisque chaque noeud est alimenté par une batterie. Des mécanismes doivent donc être développés afin d'utiliser à bon escient l'énergie et maintenir le réseau en activité aussi longtemps que possible. Dans cette thèse, nous proposons un algorithme itératif décentralisé pour augmenter la durée de vie d'un réseau de capteurs. L'approche proposée consiste à faire participer chaque noeud proportionnellement à son énergie. Pour cela, à chaque noeud est associé un ratio d'énergies, ratio qu'il s'agira d'équilibrer à travers le réseau en faisant migrer des tâches entre noeuds voisins. L'algorithme a été validé par des simulations en OMNeT++, qui mettent en évidence la pertinence de l'approche proposée
Recent advances in embedded computing systems have led to the emergence of wireless sensor networks, consisting of small, battery-powered nodes. Ln these networks, controlling the energy consumptions is an important challenge, since energy is the scarcest resource of wireless sensor networks, and it determines their lifetimes. AIgorithms and protocols must be developed in order to use energy efficiently and to maintain the network in activity as a long as possible. Ln this thesis, we propose a decentralized iterative approach to irnprove the lifetirne of a wireless sensor network. The proposed approach guarantees a fair workload distribution across the network. This approach ensures tbat each node will contriute proportionally to its available energy. We study the relevance of our algorithm to prolong the lifetirne in helerogeneous wireless sensor networks through simulations using OMNeT++

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

31

Yan, Feng. "Homologie simpliciale et couverture radio dans un réseau de capteurs." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0049/document.

Full text

Abstract:

La théorie de l'homologie fournit des solutions nouvelles et efficaces pour régler le problème de trou de couverture dans les réseaux de capteurs sans fil. Ils sont basés sur deux objets combinatoires nommés complexe de Cech et complexe de Rips. Le complexe de Cech peut détecter l'intégralité des trous de couverture, mais il est très difficile à construire. Le complexe de Rips est facile à construire, mais il est imprécis dans certaines situations. Dans la première partie de cette thèse, nous choisissons la proportion de la surface de trous manqués par le complexe de Rips comme une mesure d'évaluer l'exactitude de la détection de trou de couverture basée sur l'homologie. Des expressions fermées pour les bornes inférieures et supérieures de la proportion sont dérivés. Les résultats de simulation sont bien compatibles avec les bornes inférieure et supérieure calculés analytiquement, avec des différences maximales de 0.5% et 3%. En outre, nous étendons l'analyse au cas de la sphère. Dans la deuxième partie, nous proposons d'abord un algorithme distribué basé sur les graphes pour détecter les trous non triangulaires. Cet algorithme présente une grande complexité. Nous proposons donc un autre algorithme distribué plus efficace basé sur l'homologie. Cet algorithme ne nécessite que des informations de 1- et 2-saut nœuds voisins et a la complexité O(n3) où n est le nombre maximum de nœuds voisins à 1 saut. Il peut détecter avec précision les cycles frontières d'environ 99% des trous de couverture dans environ 99% des cas
Homology theory provides new and powerful solutions to address the coverage hole problem in wireless sensor networks (WSNs). They are based on two combinatorial objects named Cech complex and Rips complex. Cech complex can fully characterize coverage properties of a WSN (existence and locations of holes), but it is very difficult to construct. Rips complex is easy to construct but it may miss some coverage holes. In the first part of this thesis, we choose the proportion of the area of holes missed by Rips complex as a metric to evaluate the accuracy of homology based coverage hole detection. Closed form expressions for lower and upper bounds of the proportion are derived. Simulation results are well consistent with the analytical lower and upper bounds, with maximum differences of 0.5% and 3%. In addition, we extend the analysis to the sphere case. In the second part, we first propose a graph based distributed algorithm to detect non-triangular holes. This algorithm exhibits high complexity. We thus propose another efficient homology based distributed algorithm. This algorithm only requires 1- and 2-hop neighbour nodes information and has the worst case complexity O(n3) where n is the maximum number of 1-hop neighbour nodes. It can accurately detect the boundary cycles of about 99% coverage holes in about 99% cases

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

32

Boer, Jean-Rémi de. "Capteurs MEMS : optimisation des méthodes de traitement capteurs, de navigation et d'hybridation." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0001/document.

Full text

Abstract:

Les travaux menés durant cette thèse ont pour objectif d’améliorer les performances des systèmes hybrides GNSS/MEMS. Ils se décomposent en deux parties distinctes : d’une part, le développement d’un ensemble de traitement capteurs cherchant à améliorer la mesure elle-même et d’autre part, l’optimisation des algorithmes d’hybridation pour les capteurs MEMS de Thales. Le traitement capteur consiste en l’estimation de l’accélération vraie (resp. la vitesse angulaire vraie) à partir de la sortie du capteur accélérométrique (resp. gyrométrique). Ce traitement a été réalisé en deux sous-étapes : 1) La calibration qui consiste en l’identification du système non-linéaire connaissant ses entrées et ses sorties. Les relations entrant en jeu dans le modèle étant linéaires vis-à-vis des paramètres, on peut alors résoudre cette partie du problème par l’estimateur des moindres carrés (après extension du vecteur comprenant les entrées afin qu’il comporte les non linéarités). 2) L’inversion du modèle qui a pour but d’estimer les entrées du modèle connaissant ses sorties et l’estimation des paramètres effectuée durant l’étape de calibration. Après formalisation de ce problème sous forme d’un modèle dynamique, la résolution se fera à l’aide d’algorithme type filtre de Kalman ou filtre particulaire. Les algorithmes d’hybridation ont pour but de localiser un mobile dans l’espace connaissant l’information issue des MEMS ainsi que celle apportée par le GPS. Cette partie peut également se décomposer en deux sous-problèmes : 1) Lorsque que les signaux GPS sont disponibles (cas nominal), le but est d’améliorer les méthodes de navigation hybride GPS/INS existantes (EKF, UKF, PF, …). Dans notre cas, la réflexion a portée sur une modélisation à l’ordre 2 des biais des capteurs MEMS et sur la fermeture de la boucle de navigation (correction de la centrale inertielle à l’aide des erreurs issues du filtre d’hybridation). 2) Dans des scénarii défavorables (multitrajet et masquage des signaux GPS), la qualité des capteurs MEMS ne permet pas d’obtenir des résultats de navigation satisfaisants. Un algorithme basé sur un réseau de neurones a donc été développé. Durant les phases où le GPS est disponible, cet algorithme permet d’apprendre l’erreur commise par la centrale inertielle en mode survie par rapport au résultat de navigation hybride. Le réseau de neurones ainsi appris fournira alors cet élément de correction en cas de perte de l’information GPS. Ces différentes méthodes ont permis d’accroître la précision de la navigation GNSS/MEMS aussi bien dans le cas nominal que lors de pertes du signal GPS
The goal of this thesis is to improve accuracy of GNSS/MEMS integrated navigation system. Two main parts can be distinguished in this thesis: first, sensor processing can be achieved to improve measurement accuracy and then, navigation algorithm can be optimized for the specific case of MEMS sensors. Sensor processing is the estimation of real acceleration (resp. real angular rate) from the one measured by accelerometer (resp. gyrometer). This processing have been realized in two steps: 1) Calibration: identification of the non-linear system describing sensors (resolved by Least Square method). 2) Model inversion: estimation of the input of the non-linear system, i.e. acceleration and/or angular rate (resolved by Kalman filtering). Navigation algorithm have then to locate an object in space from both GNSS and MEMS data. This part have been also realized in two steps: 1) If GNSS signals are available, the goal is to improve the existing GNSS/INS navigation schemes (2nd-order bias modeling of MEMS sensors). 2) If GNSS are not available (e.g. multipath or outage), a Neural Network based algorithm have been developped, which learn the error made by the inertial platform during the unavailability of GNSS signals. These different methods have allowed to improve accuracy of GNSS/MEMS inetgrated navigation system both for nominal case and degraded case

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

33

Leclerc-Perron, Jérôme. "Laser à miroirs de Bragg à excitation impulsionnelle." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26485.

Full text

Abstract:

L’émergence des verres dopés à l’erbium a permis le développement d’une multitude d’applications. Toutefois, plusieurs de ces applications comme le LIDAR, la spectroscopie infrarouge et la génération de radiation infrarouge pour les oscillateurs paramétriques optiques pourraient bénéficier d’un milieu possédant une large plage de gain au-delà de celle offerte par l’erbium. C’est ce que permet le thulium avec sa plage de gain s’étalant de 1.7 μm à 2.1 μm. Entraînés par les succès de l’erbium pour la production d’impulsions, plusieurs chercheurs transposent les concepts développés pour l’erbium vers le thulium. Parmi les différentes méthodes de conception d’une cavité laser, les cavités linéaires à rétroaction distribuée ou à miroirs de Bragg permettent la mise en place d’un laser monolithique de très petite taille. Selon le schéma de pompage, il est possible d’opérer un tel laser en régime continu tout comme en régime impulsionnel. Ce document présente la mise en application d’un laser à fibre dopée thulium muni d’une cavité linéaire avec miroirs de Bragg. Dans un premier temps, nous présentons le modèle utilisé pour effectuer la simulation du comportement dynamique du laser. Ce modèle permet d’implémenter un algorithme de simulation numérique capable de prendre en considération l’excitation impulsionnelle, les effets dispersifs induits par le réseau de Bragg et les effets non linéaires intrinsèques à la fibre optique. Ensuite, on présentera la caractérisation des différentes composantes nécessaires à la réalisation du laser au thulium, notamment l’amplificateur à l’erbium pour la production d’impulsions pompe de haute énergie pour l’excitation impulsionnelle du laser à fibre dopée thulium. Enfin, on présentera les performances du laser muni de miroirs de Bragg qu’on comparera aux résultats de simulations numériques.
The emergence of erbium doped glasses has allowed the development of many technologies. However, applications such as LIDAR, infrared spectroscopy and infrared sources for optical parametric oscillators all benefit from having a wide gain bandwidth farther in the infrared than what erbium doped glasses allow. Thulium has shown to be a good candidate for such applications due to its wide gain bandwidth ranging from 1.7 μm to 2.1 μm. Inspired by the success in laser pulse generation from erbium doped media, many researchers decided to apply the knowledge acquired from erbium doped laser sources to thulium doped laser sources. We chose to use a linear distributed Bragg reflector cavity, which allows us to implement a monolithic laser of a very small size. Depending on the pumping scheme, it is possible to operate this laser in a CW regime as well as in a pulsed regime. This document details the implementation of a thulium doped fiber laser in a linear cavity with distributed Bragg reflectors. We first develop the theoretical model used for the simulation of our laser’s dynamics. This model allows us to implement numerical simulations able to treat pulsed pumping, dispersive effects induced by the fiber Bragg grating and intrinsic nonlinear effects. We then characterize the erbium-ytterbium doped phosphate fiber amplifier used to generate pump pulses, along with the other components of the thulium doped fiber laser cavity. The numerical model is then validated by comparing numerical simulations to experimental results obtained from our thulium doped laser.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

34

Le, Goff Alexis. "Contrôle et diagnostic par un réseau de capteurs magnétiques en automobile." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00597715.

Full text

Abstract:

Cette thèse présente les différentes sources de champ magnétique dans un véhicule automobile à moteur thermique. Le but de ce travail est d'exploiter la mesure du champ magnétique dans une automobile afin d'extraire des données utiles pour caractériser le fonctionnement ou le dysfonctionnement des éléments du véhicule. Les expérimentations que nous avons conduites nous ont permis de mesurer, identifier, caractériser et modéliser les différentes sources de champ magnétique en automobile. Les circuits électriques, l'alternateur électrique, mais également le déplacement des pièces ferromagnétiques engendrent des champs d'induction. Toutes ces sources se mélangent sur le réseau de capteurs magnétiques installé dans le véhicule. Nous avons mis en œuvre des algorithmes de séparation de sources et de soustraction de bruit permettant de récupérer les signaux utiles pour la surveillance. L'analyse vibratoire déjà utilisée pour le diagnostic des automobiles permet d'étudier les accélérations et chocs des éléments à surveiller. L'analyse magnétique que nous présentons ici permet d'étudier d'autres caractéristiques comme le déplacement de ces pièces ou les courants électriques présents dans le système. Nous montrons que les mesures magnétiques, sont un nouvel outil de diagnostic qui peut être utilisé pour le contrôle automobile, en complément de l'analyse vibratoire. Diverses applications industrielles potentielles utilisant des capteurs à bas coût, sur le contrôle des roues, du moteur et des feux électriques sont développées. Enfin, nous ouvrons une réflexion sur la généralisation de ces résultats aux véhicules électriques en présentant les problématiques et les besoins spécifiques en particulier dans l'étude du comportement magnétique des accumulateurs électriques utilisés pour stocker l'énergie.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

35

Salhi, Ismail. "Un codage réseau contraint pour les réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00794618.

Full text

Abstract:

Les réseaux de communication inter-machines font partie des grandes évolutions de l'informatique contemporaine. Ces réseaux évolutifs promettent une nouvelle gamme de services et une meilleure connaissance du monde qui nous entoure. Pourtant, ils subissent plusieurs limitations de par la nature même des nœuds qui les composent : un débit faible et une fiabilité réduite dues aux contraintes en termes de capacité de calcul et de mémoire, une durée de vie limitée, ainsi que des délais non bornés souvent causés par des taux de perte élevés. Ces mêmes problématiques constituent, depuis une quinzaine d'années, un frein au déploiement à large échelle des réseaux de capteurs dans le monde réel. De récents développements dans la théorie de l'information sont finalement en train de bouleverser l'ordre établi, donnant naissance à une nouvelle approche connue sous le nom de théorie du codage réseau. Cette nouvelle façon d'acheminer l'information transforme les méthodes d'exploitation, de gestion et même la compréhension des réseaux de communications actuels et futurs. C'est dans ce contexte, que nous proposons dans cette thèse d'étudier l'impact, les bénéfices et la faisabilité du codage réseau dans les réseaux de capteurs sans fil. L'objectif étant de montrer l'intérêt d'exploiter ses concepts pour les différents paradigmes propres aux réseaux inter-machines en général, et aux réseaux de capteurs en particulier. Il s'agit dans un premier temps d'évaluer les apports prospectifs du codage réseau, qu'il soit linéaire ou opportuniste, strictement en termes de performances (i.e., latence et débit). Dans une seconde partie, nous poursuivrons notre étude en traitant de l'impact du codage réseau sur la fiabilité des réseaux de capteurs, ces derniers étant caractérisés par l'absence de mécanismes de contrôle de flux de bout-en-bout. Dans une dernière contribution, nous explorons la faisabilité dans une plateforme réelle, d'un mécanisme de codage réseau contraint spécifiquement conçu pour les réseaux à faible débit. Ce code opportuniste, est centré sur l'optimisation mémoire et l'efficacité énergétique. Il permet à la fois, d'améliorer les performances du réseau mais aussi sa fiabilité. De manière plus générale, cette thèse se présente comme une réponse à la question : " Quel type de codage, pour quels réseaux de capteurs ? " Elle ne prétend pas être l'unique réponse, mais propose néanmoins des briques théoriques et technologiques qui illustrent à la fois, la faisabilité du codage réseau dans les réseaux contraints, mais aussi la nécessité de l'adapter à leurs critères

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

36

Ben, Nacef Ahmed. "Relais coopératifs dans un réseau de capteurs : performances limites et stratégies." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0098/document.

Full text

Abstract:

Les réseaux de capteurs ont connu un grand essor ces dix dernières années. Ils interviennent dans tous les domaines de notre vie quotidienne et la rendent plus aisée. Malgré ce grand succès des réseaux de capteurs, plusieurs problèmes restent encore ouverts. La capacité énergétique et la fragilité du canal radio des réseaux de capteurs affectent gravement leurs performances. La communication coopérative représente une solution efficace pour lutter contre l'instabilité du canal radio et afin d'économiser plus d'énergie. Nous proposons dans ce manuscrit, d'utiliser la communication coopérative, en premier lieu, au niveau de la couche MAC afin de mettre en place un accès au canal coopératif et non égoïste. En second lieu, nous utilisons la communication coopérative au niveau de la couche réseau dans le but d'établir des chemins de routage plus stables et plus robustes
Wireless sensor networks (WSN) have known a great development during the last decade. They intervene in all the domain of our everyday life to make it easier. Despite the success of WSN several problems have to be solved. The restricted energy capacity and the randomness of the wireless channel seriously affect the performances of the WSN. Cooperative communication represents an efficient solution to reduce the instability of the wireless channel and to optimize energy. In this thesis we propose to use cooperative communications at the MAC and network layer in order to set up a cooperative access to the channel and to establish more robust routing paths

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

37

Mokrenko, Olesia. "Gestion de l'énergie dans un réseau de capteurs au niveau application." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30199/document.

Full text

Abstract:

L'énergie est une ressource clé dans les réseaux de capteurs sans fil (WSNs), en particulier lorsque les nœuds capteurs sont alimentés par des batteries. Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la réduction de la consommation de l'énergie d'un réseau de capteurs au niveau application construite au-dessus de ce réseau, grâce à des stratégies de contrôle, en temps réel et de façon dynamique. La première stratégie de gestion de l'énergie considérée s'appuie sur le contrôle prédictif (MPC). Le choix de MPC est motivé par les objectifs globaux qui sont de réduire la consommation d'énergie de l'ensemble des nœuds capteurs tout en assurant un service donné, nommé mission, pour le réseau de capteurs. En outre, un ensemble de contraintes sur les variables de contrôle binaires et sur les nœuds capteur doit être rempli. La deuxième stratégie de gestion de l'énergie au niveau de l'application utilise une approche de contrôle hybride (HDS). Ce choix est motivé par la nature inhérente du système WSN qui est par essence hybride, en particulier lorsque l'on s'intéresse à la gestion de l'énergie. La nature hybride vient essentiellement de la combinaison de processus physiques continus tels la charge et décharge des batteries des nœuds; tandis que la partie discrète est liée à la modification des modes de fonctionnement et l'état Inaccessible des nœuds. Les stratégies proposées sont évaluées et comparées en simulation sur des différents scenarios réalistes. Elles ont aussi \'et\'e mises en œuvre sur un banc d'essai réel et les résultats obtenus ont été discutés
Energy is a key resource in Wireless Sensor Networks (WSNs), especially when sensor nodes are powered by batteries. This thesis is investigates how to save energy of the whole WSN, at the application level, thanks to control strategies, in real time and in a dynamic way. The first energy management strategy investigated is based on Model Predictive Control (MPC). The choice of MPC is motivated by the global objectives that are to reduce the energy consumption of the set of sensor nodes while ensuring a given service, named mission, for the sensor network. Moreover, a set of constraints on the binary control variables and on the sensor modes must be fulfilled. The second energy management strategy at the application level is based on a Hybrid Dynamical System (HDS) approach. This choice is motivated by the hybrid inherent nature of the WSN system when energy management is considered. The hybrid nature basically comes from the combination of continuous physical processes, namely, the charge / discharge of the node batteries; while the discrete part is related to the change in the functioning modes and the Unreachable condition of the nodes. The proposed strategies are evaluated and compared in simulation on a realistic test-case. Lastly, they have been implemented on a real test-bench and the results obtained have been discussed

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

38

Nasreddine, Nadim. "Conception et modélisation d'un émulateur d'un réseau de capteurs sans fil." Thesis, Toulouse, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAT0007/document.

Full text

Abstract:

Afin d'accélérer ce processus de conception des systèmes embarqués, un environnement de simulation rapide et performant peut s’avérer indispensable. Pour la rendre performante, les modèles comportementaux des composants élémentaires du système doivent être capables de remplacer les éléments réels dans leurs influences et réponses à tous les phénomènes influents: perturbations, affaiblissements, retards...Nos travaux de thèse visent à contribuer à cette approche méthodologique : ils traitent le développement d’un émulateur des RCSFs. Pour ce faire deux types de simulateurs ont été étudiés:• le premier est un simulateur « software » basé sur la création de modèles comportementaux, décrits en langage VHDL-AMS.• le deuxième est un simulateur hardware basé sur la création des modèles logiques comportementaux, décrits en langage VHDL synthétisable. La simulation s’effectuera sur un composant FPGA cible. Des modifications peuvent être faites sur l’architecture de manière dynamique
To accelerate the design process of embedded systems, a fast and efficient simulation environment is needed. To make it efficient, the behavioral models of the elementary components of the system must be able to replace the real elements in their influences and responses to all the influential phenomena: disruptions, attenuation, delays...Our thesis work aims to contribute to this methodological approach: we treat the development of an emulator for WSNs. To do, two types of simulators have been studied:• The first is a software simulator based on the creation of behavioral models, described in VHDL-AMS.• The second is a hardware simulator based on the creation of behavioral logic models, described in synthesizable VHDL. The simulation will be done on an FPGA target. Changes may be made on the architecture dynamically

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

39

Phéron, Xavier. "Durabilité des capteurs à fibres optiques sous environnement radiatif." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01058775.

Full text

Abstract:

Nous avons étudié le comportement de capteurs répartis par rétrodiffusion Brillouin dans des fibres optiques soumises à des environnements radiatifs pour la mesure de contraintes thermomécaniques. Le premier chapitre présente le besoin de mesure répartie par fibre optique pour le stockage sur site géologique des déchets radioactifs de moyennes et hautes activités vie longue (MA-VL et HA-VL) envisagé par l'Andra. Le second chapitre précise la méthodologie utilisée durant la thèse. Le choix de fibres optiques utilisées ainsi que les moyens de caractérisation exploités pour étudier l'évolution de la réponse des fibres optiques y sont présentés. Dans la troisième partie, nous montrerons l'influence de l'exposition aux rayonnements UV sur le spectre Brillouin de certaines fibres optiques. La réponse de la fibre optique fortement dopées au Germanium montre une grande sensibilité de l'atténuation et des changements sur la fréquence Brillouin induits par des rayonnements UV. Dans la quatrième partie, nous montrerons les résultats de la méthodologie appliquée pour la caractérisation de la réponse capteurs répartis par rétrodiffusion Brillouin dans diverses fibres optiques au cours des irradiations gamma. Ces études ont permis de converger vers la conception d'une fibre optique spéciale dopée au Fluor qui est adaptée l'application de surveillance d'alvéole de stockage de déchets radioactifs de type HA-VL et MA-VL pendant une échelle séculaire

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

40

He, Qiong. "Diffraction de Bragg dans des réseaux minces à deux dimensions." Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112137.

Full text

Abstract:

Le traitement optique de l’information nécessite l’utilisation de dispositifs de diffraction compacts, efficaces et ayant une bonne sélectivité. La solution proposée dans cette thèse consiste à placer un réseau mince en transmission à l’intérieur d’un réseau de Bragg en réflexion, avec le triple avantage d’obtenir, en bord de bande interdite du dispositif, une efficacité de diffraction fortement amplifiée, une sélectivité spectrale largement améliorée et un régime de diffraction de Bragg. Ce principe a été implémenté en deux conceptions : réseaux de Bragg sinusoïdaux à deux dimensions croisés et réseau en transmission sinusoïdal inscrit dans un miroir de Bragg en couches minces déposé sur un autre miroir de Bragg. Un modèle analytique a été élaboré et a permis de montrer l’immense potentiel de tels dispositifs, en termes des propriétés diffractives. Ces conceptions ont été validées par deux types de réalisations expérimentales : deux réseaux perpendiculaires inscrit dans un film de photopolymère par interférence optique, et un réseau en transmission inscrit dans un miroir de Bragg en semi-conducteur (CdMgTe/CdMnTe) par l’absorption de la figure d’interférence de deux faisceaux d’écriture. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les calculs numériques issus du modèle analytique. La comparaison avec le réseau en transmission équivalent seul inscrit dans un milieu homogène montre l’énorme amélioration apportée par nos structurations 2D. Ces résultats sont très encourageants pour les applications au traitement optique de l’information
Optical signal processing requires compact, efficient and selective devices. The solution suggested in this thesis consists in the setting of a thin transmission grating inside a reflection grating or a Bragg mirror, which offer, at the band-edge of the device, the triple advantage of a strongly amplified diffraction efficiency, a largely improved wavelength selectivity and a Bragg diffraction regime. This principle was implemented in two designs: a two-dimensional sinusoidal crossed grating and a transmission grating recorded in a Bragg reflector deposited on another totally reflecting Bragg mirror. These designs were validated by two experimental achievements: a two-dimensional sinusoidal crossed grating recorded in a photopolymer material by optical interference, and a transmission grating recorded in a semiconductor Bragg mirror (CdMgTe/CdMnTe). An analytical model was developed which showed the huge potential of such a device. The experimental results are in good agreement with numerical calculations resulting from our model. The comparison with the equivalent transmission gratings recorded in a homogeneous medium demonstrated the huge improvement in the diffraction properties when the read beam wavelength and incidence correspond to the band edge of the reflection grating or the Bragg mirror and satisfy the transmission grating Bragg condition. These results are very promising for applications in optical signal processing

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

41

Attia, Rabah. "Couplage par réseau de Bragg entre microguides optiques se croisant à angle droit." Valenciennes, 1986. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/5052cbd3-9faa-4589-b713-08155b1f411c.

Full text

Abstract:

Couplage par déflexion de Bragg provoquée par un réseau en couche mince disposé à leur intersection. Divergence d'un faisceau guidé lorsqu'il quitte un microguide pour pénétrer dans un guide plan. Techniques de fabrication des guides et des réseaux. Transfert de puissance. Rôle de la polarisation des modes incidents et diffractes. Valeurs maximes des différents taux de couplage intermodaux. Influence de l'orientation du réseau confirmée expérimentalement avec des composants en verre échangé.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

42

Mirshafiei, Mehrdad. "UWB Pulse Shaping Using Fiber Bragg Gratings." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26074/26074.pdf.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

43

Laumy, Michel. "Appariements de primitives géométriques par réseau neuromimétique pour la vision par ordinateur." Clermont-Ferrand 2, 1995. http://www.theses.fr/1995CLF21778.

Full text

Abstract:

Les travaux presentes dans ce memoire ont pour but la mise en correspondance de primitives geometriques pour la vision artificielle. Nous avons traite deux cas ou cette problematique se rencontre, de facon courante, dans les systemes de vision: 1. Appariements entre les primitives d'une image et les elements geometriques correspondants d'un modele de l'objet ; 2. Appariements entre les primitives extraites d'une image, et celles d'une autre image. Le premier cas permet l'identification et la localisation d'un objet dans une image. Le deuxieme cas est necessaire si nous souhaitons suivre un objet dans une sequence d'image, sans connaissance a priori, afin de reconstruire le modele ou d'estimer le mouvement de la camera. L'originalite de ce travail consiste a avoir exprime ces deux problemes sous la forme plus generale d'une optimisation de contraintes (csp), afin de les resoudre par un reseau de neurones de hopfield. Concernant la reconnaissance d'objets en trois dimensions, c'est-a-dire la mise en correspondance entre une image de segments et un modele, nous avons developpe deux procedures basees sur le reseau de hopfield. La premiere approche consiste a representer l'objet par un ensemble de projections de son modele et a mettre en correspondance cet ensemble avec l'image de segments. La seconde utilise une contrainte 3d de haut-niveau pour mettre directement en correspondance le modele avec l'image de segments. Cette contrainte complexe est implantee de facon originale, dans un hyper reseau d'hopfield, sous la forme d'une contrainte binaire. Pour le probleme de l'appariement de segments issus de deux images tirees d'une sequence, nous avons developpe deux methodes que nous avons comparees. La premiere utilise un reseau de neurones, de la meme maniere que precedemment. La deuxieme se base sur l'estimation iterative d'une transformation homographique permettant le recalage d'une image de segment sur l'autre. Tous ces algorithmes ont ete valides sur plusieurs sequences d'images d'objets reels

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

44

Abdeddaim, Mohamed nazim. "Analyse des performances d'un réseau de capteurs exploitant le standard IEEE 802.15.4." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767883.

Full text

Abstract:

Les réseaux de capteurs suscitent un engouement croissant du fait du grand nombre d'applications mais également des défis inhérents à ce genre de réseaux. Le standard IEEE 802.15.4 a été proposé afin de standardiser les couches physique et MAC. Dans ce travail nous avons dans un premier temps proposé une variante multi-canal pour le standard 802.15.4 permettant de résoudre le problème de collisions de supertrames. Pour cela nous proposons de construire un réseau en arbre avec la particularité que chaque cellule du réseau utilise un canal différent permettant ainsi une réduction conséquente des interférences et augmente la capacité du réseau. Nous avons également introduit un nouveau mécanisme de construction de topologie, d'allocation de canal et d'ordonnancement de supertrames nécessaire au bon fonctionnement d'une telle solution. Dans un deuxième temps nous avons analysé l'impact des différents paramètres de la méthode d'accès du standard. Nous avons mis en exergue les faiblesses de la méthode d'accès dont les performances baissent drastiquement pour des réseaux trop importants. Partant de ce constat, nous avons proposé des mécanismes d'auto-adaptation pour la méthode d'accès du standard. Ces derniers permettent d'adapter dynamiquement la taille des fenêtres de contention en fonction des conditions de trafic observées sur le canal. Le calcul des valeurs optimales est exécuté par chaque coordinateur pour résoudre le problème de surdité. Ces mécanismes sont distribués et convergent rapidement même en cas de trafic en rafales.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

45

Kone, Cheick-Tidjane. "Conception de l'architecture d'un réseau de capteurs sans fil de grande dimension." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00650839.

Full text

Abstract:

Cette thèse considère les réseaux de capteurs sans fil (RCSF) de grande dimension (de l'ordre du million de noeuds). Les questions posées sont les suivantes : comment prédire le bon fonctionnement et calculer avant déploiement les performances d'un tel réseau, sachant qu'aucun simulateur ne peut simuler un réseau de plus de 100 000 noeuds ? Comment assurer sa configuration pour garantir performance, passage à l'échelle, robustesse et durabilité ? La solution proposée dans cette thèse s'appuie sur une architecture de RCSF hétérogène à deux niveaux, dont le niveau inférieur est composé de capteurs et le niveau supérieur de collecteurs. La première contribution est un algorithme d'auto-organisation multi-canal qui permet de partitionner le réseau inférieur en plusieurs sous-réseaux disjoints avec un collecteur et un canal de fréquence par sous-réseau tout en respectant le principe de réutilisation de fréquence. La seconde contribution est l'optimisation du déploiement des collecteurs car leur nombre représente celui des sous-réseaux. Les problèmes traités ont été : l'optimisation des emplacements des puits pour un nombre prédéfini de puits et la minimisation du nombre de puits ou du coût pour un nombre prédéfini de sauts dans les sous-réseaux. Une solution intuitive et appropriée pour assurer à la fois performances réseaux et coût, est de partitionner le réseau inférieur en sous-réseaux équilibrés en nombre de sauts. Pour ce faire, la topologie physique des puits est une répartition géographique régulière en grille (carrée, triangulaire, etc.). Des études théoriques et expérimentales par simulation des modèles de topologie montrent, en fonction des besoins applicatifs (densité de noeuds, charge applicative, distribution des envois, délai en nombre de saut) et physiques (portée radio, zone de surveillance), la méthodologie de choix et le calcul des meilleures solutions de déploiement.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

46

Abdeddaim, Mohamed Nazim. "Analyse des performances d'un réseau de capteurs exploitant le standard IEEE 802.15.4." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENM067/document.

Full text

Abstract:

Les réseaux de capteurs suscitent un engouement croissant du fait du grand nombre d'applications mais également des défis inhérents à ce genre de réseaux. Le standard IEEE 802.15.4 a été proposé afin de standardiser les couches physique et MAC. Dans ce travail nous avons dans un premier temps proposé une variante multi-canal pour le standard 802.15.4 permettant de résoudre le problème de collisions de supertrames. Pour cela nous proposons de construire un réseau en arbre avec la particularité que chaque cellule du réseau utilise un canal différent permettant ainsi une réduction conséquente des interférences et augmente la capacité du réseau. Nous avons également introduit un nouveau mécanisme de construction de topologie, d'allocation de canal et d'ordonnancement de supertrames nécessaire au bon fonctionnement d'une telle solution. Dans un deuxième temps nous avons analysé l'impact des différents paramètres de la méthode d'accès du standard. Nous avons mis en exergue les faiblesses de la méthode d'accès dont les performances baissent drastiquement pour des réseaux trop importants. Partant de ce constat, nous avons proposé des mécanismes d'auto-adaptation pour la méthode d'accès du standard. Ces derniers permettent d'adapter dynamiquement la taille des fenêtres de contention en fonction des conditions de trafic observées sur le canal. Le calcul des valeurs optimales est exécuté par chaque coordinateur pour résoudre le problème de surdité. Ces mécanismes sont distribués et convergent rapidement même en cas de trafic en rafales
An increasing interest has been observed in Wirless Sensor Network that can be explained by wide range of WSN applications as well as by the challenges involving the constraints of this type of networks. The IEEE 802.15.4 standard has been proposed with the objective of standardizing the physical and MAC layers. In this work, we have firstly proposed an alternative multichannel scheme for the IEEE 802.15.4 standard. It is able to solve the problem of superframe collisions based on a cluster-tree topology approach in which each cluster uses a different channel allowing the reduction of the interference and increased network capacity. We have also difined a novel mechanism for topology construction, channel allocation, and superframe scheduling. Secondly, we have analyzed the impact of different parameters on the medium access control. We have shown the weakness of the medium access method proposed in the standard. For instance, we have observed a decrease in performance when the standard is applied in large networks. Motivated by the analysis and its results we have then proposed auto-adaptive mechanisms for the medium access control. They allow to dynamically adapt the size of the contention window according to the observed traffic conditions. Each coordinator computes the optimal values to avoid deafness. The proposed mechanisms rapidly converge even in the case of bursty traffic

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

47

Camberlein, Lionel. "Capteurs de température à réseau planaire distribué de thermopiles en couches minces." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10066.

Full text

Abstract:

La technologie développée dans le domaine de la micro-électronique permet la miniaturisation et l'intégration de nombreuses fonctions dans un volume. Le travail qui nous a été confié consistait à utiliser ces technologies pour réaliser un nouveau type de capteur de température base sur la mesure du flux émis par l'objet étudié. L'objectif était d'améliorer les performances de dispositifs réalisés antérieurement par le collage sur support kapton. En reprenant l'étude de la physique de ces capteurs, basée sur la thermoélectricité, nous avons conçu et réalisé une version miniaturisée déposée sur verre. Les techniques de dépôt de la micro-électronique ont permis l'obtention d'une nouvelle thermopile bimétallique dont la sensibilité au rayonnement IR (v/(w/m#2))est notablement améliorée. Compte tenu de la reproductibilité de la méthode, de nombreuses applications industrielles peuvent être envisagées ; détection de présence, mesure de température a distance, contrôle des systèmes de séchage industriel. La physique du capteur est présentée dans une première partie. Les paramètres dimensionnels sont étudiés et optimisés par modélisation afin de minimiser les transferts thermiques entre zones chaudes et froides et de réaliser une structure symétrique ou les effets de conduction et de convection extérieurs au capteur sont rendus aussi faibles que possible. La technologie de fabrication est ensuite détaillée. L'utilisation d'un substrat de verre permet fonctionnement jusqu'à 300c. A l'issue de ce travail, le procèdé de réalisation a été transféré vers la société ICMC. A partir de modélisations et de premières réalisations de prototypes, une étude plus prospective est alors effectuée afin de rechercher les structures permettant d'accroître plus largement les performances.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

48

Bouchara, Syryn. "Mise en place d'un réseau sans fil de capteurs déployés à Salluit." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33046.

Full text

Abstract:

Pour suivre les effets du changement climatique et aider à la compréhension et la capacité de prédiction, des capteurs ont été installés dans le nord du Québec. Salluit à Nunavik est parmi les villages où un ensemble de capteurs a été installé. Cependant, la collecte de ces données est manuellement effectuée une fois par an par des scientifiques. Étant donné l’importance de ces informations, le chantier 1.5 du projet Sentinelle Nord vise à mesurer, enregistrer, et envoyer les données en temps réel. Notre projet a d’abord pour but l’installation d’un réseau sans fil permettant aux capteurs de transmettre les données tout au long de l’année, pour anticiper les risques et dommages. La conception du projet a été lancée en 2016 et les premiers travaux ont eu lieu en été 2017. Après une collecte de données réussie pendant les premiers mois suivants l’installation, des problèmes de réseau LTE sont survenus. La connexion LTE n’étant point fiable, les capteurs n’ont été visibles de l’université qu’entre 5 et 9% du temps, avant une perte totale du signal LTE à partir du mois de janvier 2017. Les conditions environnementales et météorologiques de la région ont confirmé les défis rencontrés de tels systèmes de collecte de données sans fil. Dans ce mémoire, nous détaillons les étapes prises pour déployer un tel réseau de capteurs dans des conditions extrêmes et inconnues. Nous expliquons aussi les défis, les problèmes et les limitations rencontrés lors du projet et donnons des recommandations et améliorations pour le futur.
To monitor the effects of climate change and to help the understanding and predictability, sensors have been installed in northern Québec. Salluit in Nunavik is among the villages of which a set of sensors has been installed. However, the collection of this data is manually done once a year by scientists. Given the importance of this information, Sentinel North project site 1.5 aims to measure, record, and send data in real time. Our project is primarily aimed at installing a wireless network that allows sensors to transmit data throughout the year, to anticipate risks and damages. The project design was launched in 2016, and the first work took place in summer 2017. After a successful data collection during the first months after installation, LTE network problems have occurred. Since the LTE connection is not reliable, the sensors were only visible from the university between 5% and 9% of the time, before a total loss of the LTE signal starting in January 2017. Environmental and meteorological conditions of the region have confirmed the challenges faced by such a system of wireless data collection. In this thesis, we detail the steps taken to deploy such a sensor network under extreme and unknown conditions. We also explain the challenges, problems and limitations encountered during the project and give recommendations and improvement for the future.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

49

Barrau, Florian. "Etude d'une solution de localisation dans un réseau de capteurs sans fils." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4767.

Full text

Abstract:

Le repérage (localisation topologique) des capteurs dans un réseau sans fil ouvre la porte à de nombreuses applications. Les techniques actuelles basées sur la puissance du signal reçu restent peu fiable compte-tenu de la stabilité des mesures dans le circuit. Des techniques plus précises inspirées des radars ont été proposées mais cela nécessite un type de radio adaptée qui s'avère trop couteuse, autant en termes d'implémentation qu'en termes de consommation électrique. Cependant, une des difficultés majeure de l'adaptation de ces techniques de localisation aux réseaux de capteurs sans fil reste leur inadéquation avec leur faible coût de réalisation et la faible consommation électrique requise pour ces dispositifs autonomes. En particulier, les étages radio et de génération d'horloge des modems ZigBee introduisent une grande incertitude sur la fiabilité des mesures. Les algorithmes digitaux très complexes demandent à être tout particulièrement étudiés et améliorés afin de ne pas dépasser un budget de consommation extrêmement réduit tout en tentant d'atteindre une complexité d'implémentation aussi faible que possible.Les travaux de cette thèse se concentrent sur 2 principaux objectifs: l'élaboration d'un circuit digital étant capable de calculer de temps d'arrivée en temps réel, et l'élaboration de prototypes permettant le positionnement d'un noeud. La principale contrainte, est l'utilisation d'un seul canal ZigBee de la norme 802.15.4. Ce travail a permi d'appréhender les problèmes liés à la mesure de distance et envisager l'adaptation de ces techniques aux contraintes spécifiques des réseaux de capteurs sans fil et du type de radio utilisée
Tracking sensors in a wireless network leads to many applications. However, current techniques based on the received signal strength are unreliable given the stability of measurements. More accurate techniques inspired from radars have been proposed but they require an expensive radio. However, one of the most difficult aspects regarding the localization in a wireless sensor network remains their inadequacy with their low-cost and low-power characteristics. For example, clock generation of ZigBee modems introduce strong uncertainties regarding the reliability of measurements. Demanding digital algorithms must be carefully studied and improved in order not to exceed requirements defined by industrials. In other words, the purpose is to design an implementation as cheap as possible while keeping a minimum accuracy. The work of this thesis focuses on two main objectives: the development of a digital circuit capable of calculating time of arrivals, and the development of prototypes for a future positioning feature. The main constraint is the use of a single channel from the ZigBee 802.15.4 standard. This work enabled to understand issues regarding the distance measurements and adapt them given wireless sensor network constraints

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

50

Koné, Cheick Tidjane. "Conception de l'architecture d'un réseau de capteurs sans fil de grande dimension." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10056/document.

Full text

Abstract:

Cette thèse considère les réseaux de capteurs sans fil (RCSF) de grande dimension (de l'ordre du million de noeuds). Les questions posées sont les suivantes : comment prédire le bon fonctionnement et calculer avant déploiement les performances d'un tel réseau, sachant qu'aucun simulateur ne peut simuler un réseau de plus de 100 000 noeuds ? Comment assurer sa configuration pour garantir performance, passage à l'échelle, robustesse et durabilité ? La solution proposée dans cette thèse s'appuie sur une architecture de RCSF hétérogène à deux niveaux, dont le niveau inférieur est composé de capteurs et le niveau supérieur de collecteurs. La première contribution est un algorithme d'auto-organisation multi-canal qui permet de partitionner le réseau inférieur en plusieurs sous-réseaux disjoints avec un collecteur et un canal de fréquence par sous-réseau tout en respectant le principe de réutilisation de fréquence. La seconde contribution est l'optimisation du déploiement des collecteurs car leur nombre représente celui des sous-réseaux. Les problèmes traités ont été : l'optimisation des emplacements des puits pour un nombre prédéfini de puits et la minimisation du nombre de puits ou du coût pour un nombre prédéfini de sauts dans les sous-réseaux. Une solution intuitive et appropriée pour assurer à la fois performances réseaux et coût, est de partitionner le réseau inférieur en sous-réseaux équilibrés en nombre de sauts. Pour ce faire, la topologie physique des puits est une répartition géographique régulière en grille (carrée, triangulaire, etc.). Des études théoriques et expérimentales par simulation des modèles de topologie montrent, en fonction des besoins applicatifs et physiques, la méthodologie de choix et le calcul des meilleures solutions de déploiement
This thesis considers the large-scale wireless sensor network (LSWSN) consisting of million nodes. The questions are: how to predict the good working and to compute before deployment the performances of such a network, knowing that no simulator can simulate a network of more than 100000 nodes? How to ensure its configuration to ensure performance, scalability, robustness and longevity? The solution proposed in this thesis is based on a two-tiered heterogeneous architecture of WSN in which the level 1 is composed of sensors and the level 2 of collectors. The first contribution is a multi-channel self-organization algorithm, which allows partitioning the network of level 1 into several disjointed sub-networks with one collector and one frequency channel while respecting the principle of frequency reuse. The second contribution is to optimize the deployment of collectors because their number represents that of sub-networks. The problems addressed were: the optimization of sinks locations for a predetermined number of sinks, and the minimization of financial cost related of the sinks? number, for a predetermined number of hops in the sub-networks. An intuitive and appropriate solution to ensure both network performance and cost is to partition the network of level 1 into balanced sub-networks in number of hops. To do this, the physical topology of sinks is a regular geographical grid (square, triangular, etc.). Theoretical studies and simulation of topology models show, depending on application requirements (node density, charge application, etc.) and physical (radio range, surveillance zone), the methodology of choice and the computation of the best deployment solutions

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Dissertations / Theses on the topic 'Capteurs à réseau de Bragg'

Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles