Dissertations / Theses on the topic 'Passive Interrogation'

A passive wireless sensor is designed, fabricated and tested for the measurement of AC electric field in the vicinity of high voltage apparatus. This sensor is applicable in remote condition monitoring of high voltage apparatus where close distance measurements raises safety hazards for operators. The sensor is designed using a coaxial cavity resonator structure (in TEM mode) capacitively coupled to varactors. The resonance frequency of the sensor shifts corresponding to the capacitance variation of the varactors which in turn is perturbed by the external electric field. The electric field surrounding the apparatus induces a bias voltage over the terminals of the varactors. Therefore, the resonance frequency changes proportional to the inducing external electric field and correspondingly to the medium/high voltage. A printed circuit board on the top of the cavity provides coupling between the cavity and varactors and also between the varactors and the external field produced by the high voltage apparatus. The sensor structure is designed to resonate in the range of 2.4 GHz to 2.5 GHz of the industrial, scientific and medical (ISM) radio frequency band. A remote interrogation system identifies the instantaneous resonance frequency of the sensor by transmitting pulses of radio frequency (RF) signal and recording the ring back of the resonator. The ring back is down converted and analyzed to determine the resonance frequency of the sensor. Two possible applications of the sensor, i.e. voltage measurement and defect detection of insulators, are demonstrated by experimental results.
February 2017

In this thesis I explore radio detection and ranging (RADAR) and software defined radio (SDR) in the context of wireless passive sensor interrogation. A RADAR topology is selected based upon preliminary measurements using ordinary laboratory instrumentation and then used for construction of a prototype X-band wireless measurement system using commercial, off-the-shelf (COTS) components. This research explores the feasibility of wireless passive sensor interrogation through practical application of SDR and RADAR techniques to the interrogation of a wireless passive resonator signal. This work serves as a foundation for further research on sensor interrogation through establishment of critical system parameters in the design of wireless measurement systems.
ID: 029810036; System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.; Mode of access: World Wide Web.; Thesis (M.S.E.E.)--University of Central Florida, 2011.; Includes bibliographical references (p. 94-97).
M.S.E.E.
Masters
Electrical Engineering and Computer Science
Engineering and Computer Science
Electrical Engineering

La recherche repose sur le rôle primordial de l'angoisse dans le mouvement de la crise. Les différents processus pulsionnels donnent lieu à la constitution du concept d'angoisse paroxystique. Celui-ci s'extraie de l'analyse d'une expression d'angoisse non déterminée dans un syndrome spécifique et significative de l'impact du débordement agressif de la pulsion d'autodestruction. L'introduction du concept d'angoisse paroxystique est élaborée, d'un point de vue métapsychologique, tant dans son versant quantitatif que qualitatif. Il rend compte, d'une décharge pulsionnelle violente : un agir indiquant la singularité d'une angoisse a-structurelle, une désorganisation psychique mortifère. Son retentissement est d'abord abordé sous son aspect comportemental, une mise en acte pulsionnelle : un agir connexité entre l'acting out et le passage à l'acte puis orienté vers la crise suicidaire introduisant un « recours à l'acte ». Par la suite sous son aspect somatique : persistance de la souffrance psychique envisagée dans les symptômes corporels. Et enfin, le sens d'une progression autodestructrice dévoilant une violence interne est précisé et permet de différencier l'agressivité de la destructivité et de soulever la problématique narcissique. L'expérimentation fournit un éclaircissement sur le fonctionnement psychopathologique et sur le mode résolutoire de l'acte, se déploie vers des problématiques liées à la dépendance affective, à l'addiction, précise le rôle de l'intersubjectivité et soulève des opportunités conceptuelles intéressantes.

Notre thèse s'adresse aux francophones qui veulent apprendre l'arabe, son lexique, sa syntaxe et sa sémantique. L'une des difficultés majeures que rencontre l'apprenant dès qu'il entre en contact avec notre langue, est le traitement des aspects et des temps, localement et dans l'ensemble de l'énoncé. Dans le cadre, d'une description des aspects et des temps nous sommes contraints de faire une étude générale de la morphologie verbale et des catégories grammaticales de l'arabe standard. Mais nous devons aussi travailler sur les mêmes structures en français qui est la langue source de nos apprenants afin de mettre en regard les deux systèmes linguistiques. Le second visage de ce travail est nettement plus technologique. Nous avons insisté sur les interfaces des leçons que nous présentons sur Internet afin de montrer comment elles participent de façon active à la compréhension des contenus par les apprenants
Our thesis is intended for francophones wishing to learn Arab, its lexicon, its syntax and its semantics. One of the main difficulties which the learner encounters as soon as he enters into contact with our language is the treatment of aspects and of tenses, bath locally and throughout the whole statement or text. The description of aspects and tenses requires us to make a general study of the verbal morphology of the grammatical structures of standard Arab. But we are also brought to work on the same structures in French which is the source language of the learners in order to make a comparative study of the two language-systems. The second face of this work is considerab1y more technical. We have insisted on the interfaces of the lessons that we present on Internet in order to show how they contribute in an active way to the understanding of the contents by the learners

L'objectif de cette thèse était de développer un capteur de température passif sans fil à transduction électromagnétique utilisant un couplage électromagnétique - fluide. Le principe de ce type de capteur est basé sur la dilation thermique d'un fluide dans un micro-canal qui modifie les propriétés électromagnétiques d'un dispositif aux fréquences millimétriques. Deux types de capteurs de température qui utilisent la transduction électromagnétique et la micro-fluidique ont été étudiés. Le premier est constitué d'une capacité planaire variable à l'aide d'un fluide diélectrique (eau distillée). La capacité est constituée par des électrodes en cuivre déposées sur un substrat en verre. La variation d'impédance, obtenue lors de la progression du front d'eau dans le micro-canal, permet de modifier l'impédance de charge d'une antenne et module ainsi le niveau de l'écho RADAR. Le second capteur utilise un fluide conducteur (Galinstan) qui court-circuite les deux brins d'une antenne dipôle lorsque le liquide se dilate. La structure utilisée est constituée d'un réseau d'antenne dont les deux brins sont court-circuités progressivement pour des températures différentes. On obtient ainsi une modulation de l'écho RADAR.

The lack of passive, wireless, chemical and biological sensor systems is a significant impediment to sensor system applications. While active sensors with a wireless communications link continue to decrease in power consumption, they still require a power source, such as a battery. This active power consumption limits the useful life of the sensor and its applications. A more attractive solution would be a passive, wireless, chemical and biological sensor integrated with a wireless interrogation platform to monitor the sensor. The focus of this thesis is the realization of a wireless sensor interrogator capable of monitoring multiple, passive, resonant-frequency sensors. It is demonstrated, using Frequency Modulation Spectroscopy techniques, that the resonant frequency of a passive sensor can be detected and tracked over time. Simulated results are presented that verify the functionality of the proposed wireless sensor interrogator. In addition, an experimental hardware setup and subsequent experimental results are presented that verify the simulation results. Considerations for the design of the wireless sensor interrogator and opportunities for future research are discussed.

This dissertation investigates the use of the harmonic radar technique for passive wireless sensing applications. Issues of DC power consumption, high RF activation power, large node size, and short communication range associated with the existing passive wireless sensing technologies are addressed by the development of novel, completely passive, high efficiency, compact 3-D harmonic sensor nodes. The node transceiver employs a passive frequency doubler to return the second harmonic of the interrogation signal, and electrically-small 3-D antennas to achieve the compactness and high efficiency. The developed nodes fit inside a sphere with a diameter < 3 cm and achieve communication range > 60 m using a 43 dBm EIRP interrogator. Effective modulation is demonstrated experimentally using low cost commercial vibration sensors. To address major challenges associated with long-range, embedded, passive wireless sensing including sensor node identification and remote channel calibration, a 3-D dual-channel transceiver is developed. To the best of the author's knowledge, the presented dual-channel transceiver is the first completely passive design with built-in passive remote channel calibration and identification capabilities, and the presented nodes have the best overall performance among previously published designs, in terms of conversion efficiency, communication range, and occupied volume. To reduce the cost and weight and improve the manufacturing process of the proposed nodes, the 3-D digital additive manufacturing and conformal direct printing technologies are employed. The harmonic interrogator antenna design is also an underlying focus of this work. Different interrogator antenna candidates are developed based on different design approaches. The first approach is based on the use of dual-channel antenna array, where one channel is used for transmission and the second channel is used for reception. Two dual-channel harmonic interrogator antennas that consist of 4-element circular patch antenna arrays and 2-element quasi-Yagi dipole antenna arrays are implemented. The second approach employs mechanically reconfigurable antennas to reduce the size and maintain persistent radiation properties over wide frequency bandwidth. Two mechanical reconfiguration methods are developed; the first method is based on the use of Hoberman's planar foldable linkage to vary the operating frequency of planar circular patch antennas and the second mechanical reconfiguration method is based on the use of a rack and pinion mechanism to reconfigure dual-band slot antennas. The third approach employs a single channel multi-octave Vivaldi antenna to provide the capability to interrogate a large number of harmonic tags that are widely spaced in frequency. To improve the antenna radiation performance over a broad frequency range, a new method based on the introduction of a parasitic elliptical patch in the flare aperture is proposed. This method enables gain and bandwidth improvement compared to what has been reported for Vivaldi antennas with a compact size. To provide the interrogator the capability to steer the radiation beam for locating and tracking sensor nodes, a topology to develop a miniature, non-dispersive switchable 4-bit phase shifter is proposed on the basis of composite right/left handed transmission line unit cells.

Selon le concept de l'Internet des Objets (IoT), chaque objet manufacturé se voit attribuer un identifiant unique se présentant sous forme d'une étiquette RFID (Radio Frequency Identification). L'arrivée de ces RFID dans le processus de gestion des biens soulève des problématiques techniques telles que leur intégration dans l'Internet qui permettra d'accéder aux informations relatives à l'objet identifié, recueillies durant sa vie. En effet, avec l'expansion d'une telle technologie, l'architecture de cet IoT doit être capable de passer à l'échelle et doit fournir un moyen efficace de gérer ces informations. Afin de faciliter le développement et le déploiement de solutions RFID, des standards ont été mis en place par EPCGlobal définissant les interfaces d'un intergiciel RFID : un composant filtrant et agrégeant les évènements issus des lecteurs (ALE), un composant stockant ces données (EPCIS), un composant permettant de retrouver ces bases de données (ONS), etc.Nous proposons une solution de distribution de ces différents composants utilisant les techniques des tables de hachages distribuées. Nous présentons un composant ALE distribué, qui offre la possibilité d'interroger n'importe quel lecteur partagé du réseau ainsi qu'une solution pour l'interrogation des EPCIS de façon efficace, sans surcharger le réseau. Étant donné l'importance du système d'ONS, qui est à l'IoT ce que le DNS est à l'Internet, nous avons exploré une solution alternative à celle des DNS afin de distribuer ce composant. Nos solutions permettent un passage à l'échelle efficace de l'intergiciel d'EPCGlobal, offrant un intergiciel générique pour l'informatique diffuse
Following the Internet of Things (IoT) concept, each manufactured object is associated with an RFID tag (Radio Frequency IDentification) embedding a unique identifier. The incoming of this RFID in the management of goods process rises technical issues such as their integration into the Internet allowing to access object related information gathered along its life. Indeed, with the spreading of this technology, the architecture of this IoT must be scalable and must provide an efficient way for managing these informations. In order to facilitate the development and the deployment of RFID solutions, standards have been ratified by EPCGlobal specifying interfaces for an RFID middleware: a component filtering and collecting events coming from readers (ALE), a component stocking these informations (EPCIS), a component allowing to retrieve these databases (ONS), ...We propose a distributed solution of these different components by using the distributed hash tables technology. We present a distributed ALE component that provides a way to interrogate every shared reader in the network, and a solution to query and retrieve informations from EPCIS in a efficient manner, without overloading the network. Considering the importance of the ONS system, which is to IoT what DNS is to Internet, we have explored an alternate solution to the DNS one in order to distribute this component. Our solutions offer an efficient scalability to the EPCGlobal middleware, providing a generic middleware for ubiquitous computing

L'objectif de cette étude est de montrer la faisabilité d'un nouveau capteur de gaz a transduction RF, passif et sans fil. Ce nouveau capteur est composé de deux lignes coplanaires sur membrane et d'un résonateur diélectrique (RD). L'association de ces deux éléments permet de réaliser un filtre que nous excitons par une onde électromagnétique hyperfréquence en modes de galerie. Grâce à l'effet de " Relaxation Diélectrique ", nous pouvons détecter une variation de l'ambiance gazeuse par un décalage d'une fréquence de résonance du filtre. Les résultats de simulations électromagnétiques ont montré que la détermination de la fréquence de résonance d'un des modes de galerie permettait de détecter facilement la présence de gaz avec une grande sensibilité. Le développement de ce circuit simulé a été réalisé en deux étapes : la fabrication des lignes coplanaires sur membrane et l'élaboration du résonateur diélectrique à base d'un matériau sensible aux gaz. La réalisation d'un RD en TiO2 a été abordée en collaboration avec le CIRIMAT en utilisant la technique SPS (une voie prometteuse mais non encore maitrisée pour nos structures). Compte tenu des difficultés rencontrées, nous avons validé le concept du capteur en utilisant un résonateur en céramique (BaSmTiOxide) réalisé par Temex-Ceramics. L'assemblage des deux parties du capteur a permis d'obtenir les premiers dispositifs et de les caractériser sous différentes ambiances. Les résultats obtenus coïncident bien avec ceux de simulation ce qui valide le principe et la conception de ce nouveau capteur. Enfin, une dernière partie de l'étude est focalisée sur la communication sans fil de ce capteur passif à l'aide d'un RADAR FMCW
In this work, feasibility of gas sensors based on Titanium Dioxide (TiO2) dielectric resonator, operating with whispering-gallery modes, is presented. The gas or humidity adsorption modifies the TiO2 dielectric permittivity and such modification induces variation in the resonant frequencies of high-Q whispering-gallery modes in the millimeter-wave frequency range. Full-wave electromagnetic simulation demonstrates that the measurement of this variation allows the derivation of few parts-per-million (ppm) fluctuations in gas or humidity concentration. For validation purposes very first prototypes of resonator operating with whispering-gallery modes in the millimeter-wave frequency range are micro-machined. The measured performances confirm that such high-Q resonant modes are very sensitive to small variations in dielectric resonator permittivity. Moreover we validate experimentally that these small variations can be remotely detected from the RADAR interrogation of an antenna loaded by the whispering-gallery modes resonator

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet Petasky. Notre objectif est de proposer des outils permettant de gérer des dizaines de Peta-octets de données issues d'observations astronomiques. Nos travaux se focalisent essentiellement sur la conception des nouveaux systèmes permettant de garantir le passage à l'échelle. Dans cette thèse, nos contributions concernent trois aspects : Benchmarking des systèmes existants, conception d'un nouveau système et optimisation du système. Nous avons commencé par analyser la capacité des systèmes fondés sur le modèle MapReduce et supportant SQL à gérer les données LSST et leurs capacités d'optimisation de certains types de requêtes. Nous avons pu constater qu'il n'y a pas de technique « magique » pour partitionner, stocker et indexer les données mais l'efficacité des techniques dédiées dépend essentiellement du type de requête et de la typologie des données considérées. Suite à notre travail de Benchmarking, nous avons retenu quelques techniques qui doivent être intégrées dans un système de gestion de données à large échelle. Nous avons conçu un nouveau système de façon à garantir la capacité dudit système à supporter plusieurs mécanismes de partitionnement et plusieurs opérateurs d'évaluation. Nous avons utilisé BSP (Bulk Synchronous Parallel) comme modèle de calcul. Les données sont représentées logiquement par des graphes. L'évaluation des requêtes est donc faite en explorant le graphe de données en utilisant les arcs entrants et les arcs sortants. Les premières expérimentations ont montré que notre approche permet une amélioration significative des performances par rapport aux systèmes Map/Reduce
This work is carried out in framework of the PetaSky project. The objective of this project is to provide a set of tools allowing to manage Peta-bytes of data from astronomical observations. Our work is concerned with the design of a scalable approach. We first started by analyzing the ability of MapReduce based systems and supporting SQL to manage the LSST data and ensure optimization capabilities for certain types of queries. We analyzed the impact of data partitioning, indexing and compression on query performance. From our experiments, it follows that there is no “magic” technique to partition, store and index data but the efficiency of dedicated techniques depends mainly on the type of queries and the typology of data that are considered. Based on our work on benchmarking, we identified some techniques to be integrated to large-scale data management systems. We designed a new system allowing to support multiple partitioning mechanisms and several evaluation operators. We used the BSP (Bulk Synchronous Parallel) model as a parallel computation paradigm. Unlike MapeReduce model, we send intermediate results to workers that can continue their processing. Data is logically represented as a graph. The evaluation of queries is performed by exploring the data graph using forward and backward edges. We also offer a semi-automatic partitioning approach, i.e., we provide the system administrator with a set of tools allowing her/him to choose the manner of partitioning data using the schema of the database and domain knowledge. The first experiments show that our approach provides a significant performance improvement with respect to Map/Reduce systems

L'objectif de cette étude est de montrer la faisabilité d'un nouveau capteur de gaz a transduction RF, passif et sans fil. Ce nouveau capteur est composé de deux lignes coplanaires sur membrane et d'un résonateur diélectrique (RD). L'association de ces deux éléments permet de réaliser un filtre que nous excitons par une onde électromagnétique hyperfréquence en modes de galerie. Grâce à l'effet de " Relaxation Diélectrique ", nous pouvons détecter une variation de l'ambiance gazeuse par un décalage d'une fréquence de résonance du filtre. Les résultats de simulations électromagnétiques ont montré que la détermination de la fréquence de résonance d'un des modes de galerie permettait de détecter facilement la présence de gaz avec une grande sensibilité. Le développement de ce circuit simulé a été réalisé en deux étapes : la fabrication des lignes coplanaires sur membrane et l'élaboration du résonateur diélectrique à base d'un matériau sensible aux gaz. La réalisation d'un RD en TiO2 a été abordée en collaboration avec le CIRIMAT en utilisant la technique SPS (une voie prometteuse mais non encore maitrisée pour nos structures). Compte tenu des difficultés rencontrées, nous avons validé le concept du capteur en utilisant un résonateur en céramique (BaSmTiOxide) réalisé par Temex-Ceramics. L'assemblage des deux parties du capteur a permis d'obtenir les premiers dispositifs et de les caractériser sous différentes ambiances. Les résultats obtenus coïncident bien avec ceux de simulation ce qui valide le principe et la conception de ce nouveau capteur. Enfin, une dernière partie de l'étude est focalisée sur la communication sans fil de ce capteur passif à l'aide d'un RADAR FMCW.

The thesis describes development and application of coupled resonant coil sensors, which is of growing interest for remote monitoring applications. An interrogation technique, which improves the accuracy and interrogation range of coupled resonant coil sensors, is introduced. The method uses time-domain gating to produce measurements that are dominated by the response of the sensor coil and are immune to surrounding object interference. For application in structural health monitoring a low cost embeddable coupled coil sensor, which is able to monitor the corrosion potential of reinforcement steel is presented. Results of an accelerated corrosion test using the sensor indicate that corrosion potential can be monitored with a resolution less than 10 mV and a sensitivity of 0.76 kHz/mV. The last part describes a coupled-coil pH sensor based on pH electrode potential measurement. A linear response over a 4 to 10 pH dynamic range and 50 kHz/pH sensitivity are achieved with a 0.1 pH resolution and 30 s response time.

The objective of this thesis is to design and implement a rapid, reconfigurable and portable reader for wirelessly interrogating inductively coupled passive sensors. While the current method of impedance analyzer is sensitive and an accurate, the instruments used are bulky and slow, substantially hampering in-field testing and interrogation of sensors. Current methods cannot provide a quantifiable measure on minimum necessary read-speeds and instrument accuracy desirable for rapid sensing applications. This work summarizes the design and hardware implementation of two reader methods that address the aforementioned requirements. Both reader methods are based on a reflectometer approach: Swept-frequency Reflectometer Reader and Switched-frequency Interrogation Technique (SWIFT). The first method is a much faster alternative to in-lab and in-field testing for structural health monitoring, and is intended as an immediate replacement for the impedance analyzer method. Switched-frequency Interrogation is specifically designed to satisfy the need for rapid and accurate reading, potentially for in-motion sensing applications. This method provides a way of empirically relating minimum necessary read-time required for desired read-ranges. It also facilitates quantification of uncertainty in measurements, which is very critical in determining instrument accuracy in-field. The system design and implementation of both methods are described in detail and experimental results are presented to benchmark the performance of the readers. Issues of instrument reliability and practical limitations are also discussed, with potential solutions. Both methods are intended as universal techniques for wirelessly interrogating coupled passive sensors, not limited to their current form of implementation.
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