Tesi: "Capteur de déformation"

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Merdassi, Adel. "Développement d'un capteur de déformation MEMS sans fil". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1628.

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Abstract (sommario):

Il y a un besoin de mesures de vibration, tel que dans l'automobile pour le contrôle actif du bruit acoustique. Les microsystèmes électromécaniques (MEMS) et les technologies sans fils sont des technologies de plus en plus répandues pour l'implémentation de capteurs. Ce projet vise donc le développement de capteurs de déformation en utilisant une solution sans fil pour l'acquisition des mesures de la vibration, avec les technologies MEMS. Ce projet de recherche utilise la technologie des systèmes RFID passifs pour la communication, intégrée avec un transducteur de déformation MEMS pour la mesure. Le capteur consiste en une antenne reliée à un transducteur MEMS capacitif par l'entremise d'une ligne de transmission avec des discontinuités. Les déformations de la structure sur laquelle le capteur est fixé sont traduites en changement de capacité du transducteur, ce qui engendre un retard dans le signal réfléchi par l'antenne. Une étude de l'état de l'art des principes de communication et de transduction a permis de comparer les avantages et inconvénients des approches. Une modélisation analytique faite sur différents types de transduction a conduit à une combinaison optimale faisant intervenir un transducteur type capacitif. Pour atteindre une taille du capteur de l'ordre du centimètre, le système travaille à une fréquence micro-onde fixée à 24,125 GHz. Un dispositif fût alors conçu, incluant la ligne de transmission avec des discontinuités pour l'identification du capteur ainsi que le transducteur capacitif avec peignes interdigités et ressorts en silicium. La conception d'un tel capteur permet d'aboutir à une sensibilité de 11ps/[epsilon] avec une bonne linéarité sur une plage de mesure [0..2500[micro][epsilon]]. Un procédé de microfabrication du transducteur MEMS est aussi proposé, ainsi qu'une approche pour la fabrication pour les éléments RF sur un substrat d'alumine et leur intégration.

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Vilain, Romain. "Conception et essai d'un capteur de déformation dans la glace". Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/26607/26607.pdf.

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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.

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Abstract (sommario):

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

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Mengue, M'Owono Prince Warel. "Capteurs à ondes élastiques de déformation, température et champ magnétique directement intégrés sur pièces métalliques : applications en surveillance de santé des structures". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0085.

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Abstract (sommario):

Les recherches menées sur le maintien de l'intégrité de structure, encore appelé surveillance de l'état des structures (SHM) permet la mise en œuvre d'une stratégie d'identification des dommages pour les infrastructures d'ingénierie aérospatiale, civile et mécanique. Ces systèmes se constituent généralement d'un réseau de capteurs intelligents qui permettent l'acquisition des données de l'intégralité de la structure. De plus, l'utilisation accrut des objets connectés (IoT) rend ces systèmes plus attractifs dans le marché. Ainsi, il devient important de concevoir des capteurs sensibles à l'environnement extérieur disposant des caractéristiques innovantes et permettant de procéder à la surveillance en continu de la structure. Les dispositifs à onde acoustique de surface disposent d'une large gamme de caractéristique innovante, leur sensibilité aux perturbations extérieures permet de réaliser des mesures des différentes mesurandes (température, pression, déformation, etc.) en continu. En plus, ces dispositifs peuvent être passifs (sans batterie) interrogeable à distance (sans fil) et auto protégés (sans packaging). La réalisation des capteurs SAW conventionnels se fait généralement sur des matériaux piézoélectriques, ce qui entraîne l'utilisation de la colle pour la fixation du capteur sur la pièce sous test. La colle entraîne la mise en place d'un certain nombre de techniques complexes à réaliser, en plus d'une calibration de la structure fixée avant tout types de mesures. L'utilisation de celle-ci a pour effet, dans un premier temps, de générer des erreurs de mesure dues à la relaxation de la colle dans des environnements hostile et variable. Dans un second temps, un retard de mesure des contraints de déformation due qui varie en fonction de l'épaisseur et de l'environnement des mesures. Dans un troisième temps, souvent très rare à observer le décollage du capteur. L'objectif des travaux de cette thèse est donc de développer des capteurs combinant, les dispositifs SAW au système de surveillance de santé de structure pour la mesure de déformation, de température et de champ magnétique intégrés directement sur des pièces métalliques industrielles
Structural integrity research, also called structural health monitoring (SHM), enables the implementation of a damage detection strategy for aerospace, civil, and mechanical infrastructures. These systems typically consist of a network of smart sensors that enable the collection of data across the entire structure. In addition, the increasing use of connected objects (IoT) in the market is making these systems more and more attractive. Therefore, it is important to develop sensors that are responsive to the external environment, have innovative features, and enable continuous monitoring of the structure. Surface acoustic wave devices have a wide range of innovative properties. Their sensitivity to external disturbances allows continuous measurement of the various measurands (temperature, pressure, deformation, etc.). Moreover, these devices can be passive (without battery), remotely interrogatable (wireless) and self-protected (without packaging). The implementation of conventional SAW sensors is usually on piezoelectric materials, which involves the use of adhesive to attach the sensor to the part under test. The adhesive leads to the need to perform a certain number of complex techniques, in addition to a calibration of the structure to be fixed before any type of measurement. This first leads to measurement errors caused by the relaxation of the adhesive in inhospitable and variable environments. In a second step, a delay is caused in the measurement of the deformation stresses, which varies according to the thickness and environment of the measurements. In a third step, sensor lift-off is often very rare. Therefore, the aim of this work is to develop sensors that combine SAW devices with the structural health monitoring system for the measurement of deformation, temperature and magnetic field integrated directly on industrial metal parts

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Poussier, Sylvain. "Contribution à la conception d'un capteur intelligent de déformation à base de systèmes programmables sur puce et de jauges de contraintes". Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10247.

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Abstract (sommario):

La thèse porte sur la conception d'un système universel de mesure de déformations destiné au secteur de l'embarqué. Le premier chapitre présente les méthodes d'extensométrie et les jauges de contrainte. Les limites d'utilisation des compensations thermiques classiques des ces jauges sont présentées et la nécessité d'une auto-adaptation du traitement au capteur et à son environnement est démontrée. L'architecture mixte matérielle logicielle est discutée. Une large étude de la conception conjointe matérielle logicielle est exposée. Les résultats des implantations sont analysés. Le démonstrateur réalisé est présenté. Plusieurs procédés d'auto-adaptation du traitement sont détaillés et évalués. Pour conclure notre travail, la seconde version du dispositif qui est en cours de réalisation est présentée et nous donnons les perspectives du travail réalisé en ouvrant le sujet sur certaines méthodes tels que les réseaux de neurones ou encore la séparation aveugle de sources
The thesis is about a universal strain measurement system for embedded application. First chapter provides a general presentation of the extensometry methodologies and the strain gage sensors. Classical thermal compensation limitations are proven and the necessity of self-adaptation of the treatment to the sensor and his environment is set out. The hardware and software architecture is discussed and a study of CODESIGN methodology is exposed. Demonstrator prototype is detailed. Several processes for self-adaptation are enounced and evaluated. Finally, we expound the second version of the prototype and we give our perspective like uses of neural network or blind source separation

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Aubert, Sébastien. "Étude d’un résonateur phononique à onde de surface pour des applications de capteurs de température et de déformation". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCD008.

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Abstract (sommario):

Les résonateurs à ondes acoustiques de surface peuvent être utilisés en tant que capteur pour la mesure de température et de contrainte. La fonction capteur s’appuie sur l’exploitation de la variation de fréquence des résonateurs qui dépend de la variation de la grandeur mesurée. La technologie employée actuellement, à miroirs de Bragg, montre ses limites en termes de performances aux fréquences élevées (supérieures à 1 GHz).L’objectif de ces travaux fut ainsi d’étudier les possibilités et performances des cristaux phononiques. Cette technologie désigne l’ensemble des matériaux possédant des structures arrangées périodiquement permettant de contrôler la propagation des ondes élastiques. Elle constitue une alternative potentielle aux miroirs de Bragg dans un résonateur, offrant un confinement spatial omnidirectionnel et un degré supplémentaire d’optimisation.Une structure phononique à réseau carré de piliers a été numériquement et expérimentalement étudiée. Par combinaison de résonances locales et de réflexions multiples de Bragg, des bandes interdites ont pu être ouvertes et exploitées. La fréquence d’étude a été choisie à environ 450 MHz, en utilisant l’electroformage nickel pour la fabriquation des piliers. Dans cette gamme de fréquence, il a été mis en évidence des bandes interdites par le biais de caractérisations large bande. Un résonateur phononique a pu être conçu, fabriqué, et caractérisé par des mesures électriques et optiques. Un facteur de qualité d’environ 950 a été obtenu avec une réflexion quasi-totale de l’onde incidente atteinte en moins de dix périodes. Les mesures ont pu être confronté aux simulations, ce qui a notamment permis d’expliquer les phénomènes observés et les mécanismes mis en jeu
Surface acoustic wave resonators can be used as sensors for temperature and strain monitoring. The idea is to take advantage of the variation in frequency of the resonators that depends on the measured quantity. Currently, the technology used, based on Bragg mirrors, shows its limits in terms of performance at high frequencies (above 1 GHz).The aim of this PhD thesis work was to study the potential and performance of a new technology based on the use of phononic crystals. This technology refers to periodically arranged materials, acting on acoustic waves’ propagation. Phononic crystals represent an alternative to classical Bragg mirror technology, allowing an omnidirectional spatial confinement and an additional degree of freedom for optimization.A square lattice pillar based phononic crystal was theoretically and experimentally investigated. Based on the combination of Bragg scattering and local resonances, we were able to create acoustic band gaps that could be exploited. The operating frequency considered was about 450 MHz, using nickel electroplating to fabricate pillars. In this frequency range, we demonstrated the presence of acoustic band gaps using wide band electrical characterization. A phononic resonator was designed, fabricated and characterized by electrical and optical methods. A quality factor of about 950 was obtained, with total reflection of acoustic wave reached within less than ten periods. Comparison of measurements and simulations allowed us to explain the acoustic phenomena involved

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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.

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Abstract (sommario):

[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]

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Pedro, Luc Sèdji. "De l'étude du comportement mécanique de sols hétérogènes modèles à son application au cas des sols naturels". Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001295.

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Abstract (sommario):

Les sols grossiers constituent une classe de sols caractérisée par la présence d'éléments de grande taille au sein du matériau. La taille de ces éléments peut varier de quelques centimètres jusqu'à plusieurs décimètres voire plusieurs mètres (moraines glacières). L'évaluation des caractéristiques mécaniques de ces sols est très délicate en raison, en particulier, de la présence des éléments de grande taille et de la définition des volumes de matériau représentatifs à considérer. Dans ce cadre, on s'intéresse, à une classe particulière de sols grossiers, à savoir des sols composés d'une matrice "fine" contenant des inclusions de taille bien diffenciée, appelés sols grossiers "à matrice". Après avoir défini et reconstitué des sols de référence (matrice sableuse contenant divers types d'inclusions), on présente un ensemble de résultats expérimentaux obtenus à l'appareil triaxial (éprouvettes de 100 et 300 mm de diamètre) destinés à mettre en évidence l'influence de paramètres significatifs sur les comportements observés: caractéristiques de la matrice, type et fraction volumique des inclusions, classe granulométrique des inclusions, état de contrainte initial appliqué. On s'intéresse en particulier aux propriétés mécaniques mesurées en petites déformations (élasticité) ainsi qu'aux caractéristiques de rupture du matériau et aux propriétés d'écrouissage (contractance et dilatance). Puis, sur la base des résultats obtenus, on propose une méthode d'évaluation des propriétés mécaniques des sols de référence étudiés basée sur une procédure de reconstitution granulométrique du matériau. Ces sols pouvant être considérés comme des sols hétérogènes, la méthode proposée inclus également l'utilisation de formules analytiques établies à partir de méthodes d'homogénéisation. Finalement, on montre l'extension possible de cette méthode aux sols naturels, généralement plus complexes que les sols de référence étudiés.

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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". Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00688229.

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Abstract (sommario):

[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]

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Dupont, James. "Comportements de Capteurs à Fibres Optiques, noyés ou fixés en surface d'ouvrages en béton". Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001971.

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Abstract (sommario):

L'usage des capteurs à fibres optiques devient pratique courante en Génie Civil, et ce typiquement pour les mesures de déformations à coeur ou en surface des matériaux de structures. Les performances métrologiques atteintes d'une telle instrumentation en conditions réelles d'emploi, et en particulier dans le béton, dépendent de l'effet de filtrage créé à la fois par la structure du capteur, les interfaces entre l'environnement et l'élément sensible, la présence d'hétérogénéités, et l'effet d'inclusion au sein du matériau d'emploi. Certaines informations sont accessibles (ex. : grandeurs géométriques). D'autres au contraire, sont déterminées à partir d'hypothèses et de validations expérimentales (ex. : comportements d'un assemblage de matériaux aux propriétés physico-mécaniques différentes). Pour mieux comprendre les phénomènes mis en jeu, et faciliter ainsi à l'utilisateur l'interprétation des informations délivrées par les fibres optiques, des simulations numériques par éléments finis ont été réalisées. Plusieurs modèles ont été testés, en examinant notamment l'influence de la rigidité, des conditions d'ancrage et de la géométrie des capteurs. Parallèlement, des comparaisons ont été effectuées avec des expérimentations réalisées en laboratoire. Des recommandations ont pu ainsi être tirées de ces études, pour l'amélioration de la conception, et de la mise en place sur ouvrages, de tels capteurs.

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Kechiche, Mohamed Bouraoui. "Etude et développement de capteurs / effecteurs filamentaires de faibles diamètres intégrables dans des structures textiles". Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844135.

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Abstract (sommario):

Ces travaux concerne le développement de capteurs/effecteurs piézoélectrique et pyroélectrique de faible diamètre intégrable dans des structures textiles par exemple les tissus, ce qui permet soit d'avoir différentes informations sur le comportement mécanique et de température de ces structures (piézoélectricité directe) ou bien de changer les propriétés mécaniques de ces structures (piézoélectricité inverse), ce qui permettrait d'avoir des tissus à contention variable.A ce jour, sur le marché il n'existe pas de capteurs/effecteurs filamentaires piézoélectriques et/ou pyroélectriques flexibles de faibles diamètres intégrables dans les structures textiles. Les instrumentations des structures textiles qui existent se font par le biais de filaments résistifs agissant comme résistances entrecroisées qui permettent seulement d'avoir une information sur la localisation d'une pression sur ces structures textiles. Le but ces travaux est de remédier aux inconvénients des procédés connus ci-dessus. Ce but est atteint grâce à la fabrication de câbles filamentaires à l'aide d'un procédé de filage par voie fondue.Ces composites filamentaires sont caractérisé puis polariser avant de les introduire dans différents textiles par exemple les tissus, ce qui permet soit d'avoir différentes informations sur le comportement mécanique et de température de ces structures (capteurs de déformations et de température) ou bien de changer leurs propriétés mécaniques (effecteurs).Ces travaux ont été brevetés par la cellule Conectus Alsace et ils ont été sélectionnés pour le second prix International Théophile Legrand de l'innovation textile 2012.

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Boitrelle, Benjamin. "Development of a double-sided ladder for tracking in high-energy physics". Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAE033/document.

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Abstract (sommario):

Le projet PLUME développe des échelles ultra-légères inspirées par le cahier des charges du détecteur de vertex pour le futur e+e- International Linear Collider (ILC). Nos travaux montrent que, pour une énergie de 350 GeV et une luminosité de 250 fb-1, l’ILC donnera accès à des états finals comme Hνν. Les modules PLUME exploitent le concept d’échelles double-face recouvertes de capteurs CMOS afin d’atteindre un budget de matière de 0,35 % en longueurs de radiation. Les tests effectués ont montré que les performances électriques des 12 capteurs intégrés sur ces échelles ne sont pas dégradées. La surface des échelles présente des déformations, mais nous avons mis au point un algorithme spécifique qui permet de corriger leurs effets lors du traitement des données. Finalement, une mesure de la longueur de radiation d’un prototype moins avancé a été réalisée avec un faisceau test au DESY. La valeur obtenue de 0,47±0,02 % en longueurs de radiation correspond au budget attendu
The PLUME project develops ultra-light pixelated layers with specifications driven by the design of a vertex detector at the future e+e- International Linear Collider (ILC). The ILC will give access to final states like Hνν, as this work demonstrates for centre-of-mass energy 350GeV and a luminosity of 250 fb-1. PLUME devices exploit the concept of double-sided ladder spaved with thinned CMOS pixel sensors in order to reach a material budget of 0.35 % of radiation length. The present study validated that simultaneous operation of the 12 CMOS sensors integrated on such light ladders do not impact their electrical behaviour. Surface deformations were observed but a specific algorithm during the off- line analysis was proposed and successfully tested to preserve the native sensor spatial resolution. Finally, a measurement of the material budget of a less advanced ladder prototype has been performedat DESY test beam and yield 0.47±0.02 % of radiation length, matching the expected value

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Rafael, Rémi. "Étude des propriétés piézorésistives de jonctions tunnel MIM pour la réalisation de jauges de déformations". Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI105/document.

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Abstract (sommario):

De nouvelles applications émergent avec le développement de l’électronique souple comme des panneaux tactiles pliables, ou des capteurs de mouvement humain portables (wearable). Les technologies bien maîtrisées des jauges silicium sont mal adaptées à ces usages (faible élongation maximale, hautes températures de fabrication). Dans ce contexte, il est nécessaire de développer de nouveaux types de jauges. De nombreuses alternatives sont étudiées, qu’on peut diviser en deux catégories principales : les transducteurs nanoscopiques et les transducteurs composites. Dans ce travail, on étudie la possibilité d’utiliser une jonction tunnel MIM (Métal Isolant Métal) comme jauge de contrainte. Ce genre de dispositif est très peu étudié dans la littérature et la structure utilisée est généralement de type MIS (Métal Isolant Semi-conducteur). À chaque fois, la sensibilité du dispositif est expliquée par les propriétés du semi-conducteur (silicium). Les objectifs de cette thèse sont donc la compréhension des propriétés piézorésistives des jonctions MIM, l’optimisation de leur sensibilité et la fabrication d’un démonstrateur exploitant les technologies de la plastronique. Des jonctions de différentes natures (électrodes de différents métaux) sont fabriquées par évaporation et par ALD (Atomic Layer Deposition). La variation du courant en fonction de la contrainte est mesurée grâce à un banc de flexion. Le facteur de jauge associé est indépendant de la nature des électrodes mais varie fortement (de 40 à 75) en fonction du sens de polarisation de la jonction. Le facteur de jauge associé à la variation sous contrainte des paramètres géométriques (épaisseur et surface) est calculé mais reste inférieur à 13. Les phénomènes géométriques ne peuvent donc pas expliquer la sensibilité observée. L’étude de l’équation du courant Fowler Nordheim (identifié comme courant dominant dans nos jonctions) montre que cette sensibilité doit être associée à la variation sous contrainte de la hauteur de barrière aux interfaces métal/isolant, et/ou de la masse effective des électrons dans l’alumine. Des mesures de photoémission sont réalisées pour mesurer la hauteur de barrière des jonctions. À terme, cette méthode pourrait permettre de mesurer la variation sous contrainte, et donc de comprendre pleinement l’origine de la sensibilité des jonctions MIM. Pour finir, un démonstrateur intégrant des jauges MIM à effet tunnel (capteur de pression) est réalisé avec un substrat souple en polyimide rigidifié par une structure imprimée en 3D. Ce dispositif démontre la compatibilité des méthodes de fabrication des MIM avec les technologies souples et plastiques
New applications are emerging with de development of flexible electronic like flexible touch panels and wearable movement sensors. The well mastered silicon technologies are ill adapted to these uses (low maximal elongation, high fabrication temperatures). In this context, it is necessary to develop new types of strain gauges. Numerous possibilities have been studied that can be divided in two main categories: nanosomic transducers and composite transducers. In this work, we study the possibility to use a MIM (Metal Insulator Metal) tunnel junction as strain gauge. This kind of structure is very unusual in the literature were the only similar article are based on MIS (Metal Insulator Semiconductor) junctions. The objectives of this thesis are thus the understanding of the piezorisistive properties of MIM structures, the optimisation of their sensitivity, and the realisation of a sensor prototype exploiting plastonic technologies

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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.

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Abstract (sommario):

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.

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Planes, Isabelle. "Performances des capteurs à fibres optiques basés sur les diffusions Brillouin, Rayleigh et Raman en environnement sévère". Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSES048.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a été réalisée en collaboration entre l'Andra (L’Agence Nationale pour la Gestion des Déchets Radioactifs) et le laboratoire Hubert Curien (Unité Mixte de Recherche CNRS 5516) de l’Université Jean Monnet de Saint-Étienne. Dans ce travail, j’ai évalué les performances de capteurs à fibre optique pour la surveillance du site de stockage géologique de déchets radioactifs à vie longue (projet Cigéo). Cette application demande un suivi régulier, déporté et réparti de l’évolution de différentes grandeurs d’intérêt telles que : la température, la déformation et la présence d’hydrogène (ainsi que leurs combinaisons) en environnement radiatif sévère. La solution proposée repose sur les suivis des évolutions des signatures optiques de ces guides via des études en rétrodiffusion : Brillouin, Rayleigh et Raman. Afin de répondre à cette problématique, plusieurs systèmes d’interrogations ont été testés (utilisés). Selon leurs spécificités, ils se différencient par leurs types d’analyses, leurs résolutions spatiales, leurs budget optique et portées…. La sélection des fibres optiques d’étude est un élément clés pour ce type d’applications car elles doivent résister à ces environnements extrêmes sur de longues durées. Dans ce travail, j’ai étudié les réponses de fibres optiques contenant différents dopants, en particulier Ge et F. J’ai quantifié les effets des rayonnements gamma, de la température, de la déformation et de la présence d'hydrogène sur la qualité des mesures réparties. En conclusion, mon travail a cerné le type de fibre optique à utiliser pour ces environnements sévères. Les interrogateurs conditionnent le type de fibre à utiliser ainsi que leurs longueurs et, par conséquent, permettent de bien cerner les dimensions des zones à surveiller. Les qualités des résultats de mesures sont gouvernées par les choix de plusieurs paramètres et notamment : la durée de l’impulsion, la puissance injectée dans la fibre, les pas fréquentiels, la durée de la mesure…qui se répercutent directement sur les résolutions finales (spatiales et fréquentielles) des grandeurs mesurées. Une attention particulière doit être attachée à ces critères
This thesis was carried out in collaboration between Andra (The National Agency for the Management of Radioactive Waste) and the Hubert Curien laboratory (Joint Research Unit CNRS 5516) of the Jean Monnet University of Saint-Étienne.In this work, I evaluated the performance of fiber optic sensors for monitoring the geological disposal site of long-lived radioactive waste (Cigéo project). This application requires regular, remote and distributed monitoring of the evolution of different quantities of interest such as: temperature, deformation and the presence of hydrogen (as well as their combinations) in a severe radiative environment. The proposed solution is based on the follow-up of optical signatures evolution of these wave-guides via backscatter studies: Brillouin, Rayleigh, and Raman.In order to answer this problem, several interrogation systems have been tested (used). According to their specificities, they are differentiated by: their types of analysis, their spatial resolutions, their optical budgets and scopes...The selection of the studied optical fibers is a key element for this type of application as they have to withstand these extreme environments over long periods of time. In this work, I studied the responses of optical fibers containing different dopants, in particular Ge and F. I quantified the effects of gamma radiation, temperature, deformation and the presence of hydrogen on the quality (sensitivitiy) of the distributed measures.My work has identified the optical fiber type to be used for these harsh environments. The interrogators’ responses are driven by these fiber types as well as their lengths and, consequently, make it possible to clearly define the dimensions of the areas to be monitored. The qualities of the measurement are governed by the choice of several parameters and in particular: the pulse duration, the power injected into the fiber, the frequency steps, the measurement duration ... these elements have a direct impact on the final resolutions (spatial and frequency) of measured quantities. Particular attention must be attached to these criteria

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Lanticq, Vincent. "Mesure répartie de température et de déformations par diffusion Brillouin : de la fibre optique au capteur pour le génie civil". Phd thesis, Télécom ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00006220.

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Abstract (sommario):

Le contrôle de la santé des structures (SHM pour Structural Health Monitoring), discipline inventée par les hommes du génie aéronautique, est un sujet de recherche de plus en plus intense dans le domaine du génie civil. A l'image du système nerveux pour le corps humain, un réseau de capteur de plus en plus dense est utilisé pour détecter et évaluer l'endommagement de ces structures. A ce titre les capteurs à fibres optiques(CFO), ont profité de l'essor des télécommunications pour offrir des solutions novatrices aux industriels. Parmi eux, les CFO répartis, dont une simple fibre constitue l'élément sensible, apportent une véritable rupture technologique, en éliminant de facto toute zone morte inter-capteur et en offrant une capacité de multiplexage inédite. L'objet de ce travail, réalisé dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&D, le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, et Télécom-Paristech, est l'étude des CFO répartis utilisant la diffusion Brillouin pour la mesure de température et de déformation, en vue de l'instrumentation de structures du génie civil. Les sujet s'étend de l'étude du phénomène physique dans la fibre optique jusqu'à celle de son introduction dans de grandes structures du génie civil (bâtiments, digues, ponts, etc.). Ces travaux théoriques et expérimentaux, concluent notamment sur la possibilité de séparer l'influence de la température de celle de la déformation dans ces capteurs grâce à une seule et même fibre. Enfin, des résultats obtenus lors d'expériences de terrain qui mettent en évidence les difficultés caractéristiques rencontrées avec ce type d'instrumentation.

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Kolegain, Komlan. "Correction de trajectoires d'un robot manipulateur utilisé pour le soudage par friction malaxage". Thesis, Paris, ENSAM, 2019. http://www.theses.fr/2019ENAM0033/document.

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Abstract (sommario):

Le procédé de soudage par friction malaxage ou Friction Stir Welding (FSW), est un procédé récent utilisé pour le soudage de pièces métalliques avec différentes applications dans les industries aéronautique, automobile, spatiale et ferroviaire. Les robots industriels sériels peuvent être utilisés comme moyen de soudage FSW mais, à cause de leur rigidité, ils se déforment sous l’effet des forces générées par le procédé. Ceci entraîne une déviation de trajectoire de l’outil de soudage en position et en orientation qui induit des défauts dans le cordon de soudure. Dans ce travail, deux méthodes de correction de déviations ont été développées. La première méthode est basée sur l’estimation des déviations en position et en orientation dans l’espace cartésien à partir des modèles du robot et de déformation élasto-statique des corps et transmissions. Les déviations estimées permettent de développer une approche de programmation de trajectoires adaptées au soudage FSW robotisé. Contrairement aux méthodes d’interpolation linéaire généralement envisagées, cette approche utilise des approximations de trajectoires par des courbes de Bézier ou B-splines. Les validations expérimentales pour des trajectoires complexes, avec un robot Kuka KR500-2MT, ont permis d’obtenir une déviation résiduelle moyenne de l’ordre de 0,3 mm et des cordons de soudure sans défauts. Cette précision de trajectoire atteinte pour le FSW permet de considérer une exploitation industrielle de la solution développée. La deuxième méthode de correction des déviations utilise un asservissement de position en temps réel avec un capteur de profil laser 2D dans la boucle de retour. Deux synthèses de lois de commande ont été explorées pour cet asservissement. Malgré les perturbations externes liées aux contraintes du procédé, les résultats expérimentaux sur des trajectoires de soudage rectilignes et curvilignes montrent une bonne stabilité de l’asservissement et conduisent à une déviation résiduelle moyenne de l’ordre de 0,1 mm. Les intérêts et les difficultés de la mise en œuvre de cette deuxième méthode ont également été mis en exergue
Friction Stir Welding (FSW) is a recent process used for welding metallic parts in aerospace, automotive, and railway industries. Serial industrial robots may be used as FSW welding machines, but because of their lack of stiffness, they undergo elastic deformation under the effect of stresses produced by the process. This causes a welding tool path deviation both in position and orientation, which induces defects in the weld seam. In this work, two path correction methods were developed. The first method is based on the prediction of the position and orientation deviations in the cartesian space from robot models and stiffness model of the links and the joints. The knowledge of tool deviations enabled the synthesis of a path programming approach adapted for robotic FSW. Unlike linear interpolation methods often used, this approach is based on approximations of the adapted path by Bézier or B-splines curves. Experimental validations on a Kuka KR500-2MT robot welding complex paths showed an average residual deviation of 0.3 mm and weld seams without defects. The path accuracy achieved makes it possible to consider an industrial exploitation of the developed solution. The second proposed correction method uses position feedback with a 2D laser profile sensor in the feedback loop for real-time measurement of deviations. Two controllers were designed to correct the deviations. In spite of the external disturbances related to the constraints of the process, experimental results obtained on straight and curvilinear welding paths showed the stability of the feedback loop and a mean residual deviation of 0.1 mm was achieved. The interests and difficulties of deploying this second method were also highlighted

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Konaté, Yaya. "Etude du comportement de films d'adhésif : application aux capteurs à jauges de déformation". Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10041.

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Abstract (sommario):

La conception des capteurs de pesage fait appel à trois éléments fondamentaux : le corps d'épreuve, la jauge de déformation et l'adhésif. Dans cette architecture, l'adhésif joue un rôle important ; la détermination de ses caractéristiques mécaniques demeure très difficile dans certains cas. Une méthodologie expérimentale conduisant à l'amélioration des caractéristiques mécaniques des adhésifs utilisés en pesage a été mise en oeuvre. Celle-ci tient compte de trois paramètres principaux : la température de cuisson, le temps de cuisson et la pression de collage. Les seuils d'apparition des microfissures ainsi que les seuils de propagation des criques dans le joint sont présentés. Une confrontation théorie-expérience (cf. Y. Gillibert et A. Rigolot) a été effectuée. Enfin, un développement de l'étude théorique effectuée par O. Volkersen sur les assemblages collés à double recouvrement, est proposé.

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Seat, Han Cheng. "Capteurs à fibres optiques pour la métrologie, la géophysique et les déformations mécaniques". Habilitation à diriger des recherches, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068810.

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Abstract (sommario):

Ce manuscrit d'Habilitation décrit les principales activités de recherche que je mène au sein du groupe Optoélectronique pour les Systèmes Embarqués du LAAS depuis 2003. Dans un premier temps, les travaux porteront sur le développement des capteurs à fibres optiques à base de fibres cristallines de rubis pour des environnements hostiles à savoir température élevée et déformations mécaniques très importantes. Il est à noter que ces capteurs sont insensibles aux dernières perturbations, et par conséquence, ne mesurent que la grandeur physique ciblée. Une deuxième partie concerne le développement initial d'un interféromètre fibré de Fabry-Pérot extrinsèque (EFFPI). Ce premier dispositif est basé sur la décomposition du mode fondamental injecté dans l'interféromètre en deux signaux intrinsèques interférométriques déphasés en quadrature, d'où l'EFFPI à double-cavité optiques. L'EFFPI à double-cavité se montre cependant sensible aux effets de polarisation lors des perturbations induites (variations de température et vibration parasites). Pour éliminer ces difficultés, un EFFPI à modulation est développé. Ce travail est effectué dans le cadre d'un projet ANR qui a pour objectif de développer des nouveaux instruments pour les applications en géophysique. En effet, une double modulation du courant de la diode laser est appliquée, ce qui équivaut une modulation sur la longueur d'onde du laser. Ainsi, nous obtenons une condition de quadrature où l'amplitude du déplacement ainsi que sa direction peuvent être précisément déterminées sans aucune ambiguïté. Par ailleurs, grâce a cette double modulation, l'EFFPI est aussi capable de mesurer des très faibles déplacements, inférieurs à lambda/4 (< 327.50 nm pour lambda = 1310 nm). Trois instruments opto-géophysiques ont ainsi été développés à savoir un inclinomètre longue base à fibre optique, un inclinomètre de forage à fibre optique et un sismomètre à fibre optique. La troisième partie taitera le développement des capteurs à fibres optiques à réseaux de Bragg pour la mesure de déformations mécaniques. Pour ce travail, une nouvelle technique d'interrogation des fibres à réseaux de Bragg basée sur la rétro-injection optique (ou "self-mixing") est exploitée pour réaliser des capteurs de contraintes (déformations mécaniques) avec une bonne précision.

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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.

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Abstract (sommario):

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

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Clerc, Patrice. "Mesure de champs de déplacements et de déformations par stéréovision et corrélation d'images numériques". Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0066/these.pdf.

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Abstract (sommario):

Une méthode classique de mesure des champs de déplacements et de déformations, utilisant des caméras CCD comme capteurs, consiste à déposer une grille régulière sur l'échantillon, puis à étudier les déplacements des points de références que constitue cette grille. Dans le but de mettre en œuvre cette mesure rapidement et à moindre coût, la grille à déposer est remplacée par un motif aléatoire. Une méthode de corrélation en niveau de gris permet d'exploiter les images numériques avec une précision de 1/60ième de pixels. Une méthode de mesure de champs de déplacements et de déformations 3D par stéréovision et basée sur la corrélation en niveaux de gris est proposée. Deux caméras numériques montées sur un banc stéréoscopique sont utilisées. Toutes les étapes de la chaîne de mesure (appariement, calibrage et reconstructions 3D) sont basées sur la corrélation. Une méthode de calibrage du système stéréoscopique s'effectuant à partir d'une mire recouverte d'un motif aléatoire dont l'équation de la surface est connue est proposée. Les mesures de champs de déplacements et de déformations présentées sont réalisées à partir d'une méthode de calibrage utilisant un cube marqué d'une grille. Une fois le système stéréoscopique calibré, les structures étudiées recouvertes d'un motif aléatoire sont photographiées et reconstruites dans l'espace. A partir de deux reconstructions, une avant et l'autre après déformations, les champs de déplacements et de déformations sont calculés
To determine displacement or strain fields from digital images, a classical technique consists of drawing a uniform grid on the surface of an object and measuring the displacement fields of these reference points. In order to get a marking method quicker and less expensive, the grid is replaced is by a random pattern. The numerical images are treated by a correlation method with an accuracy of 1/60th pixels. A method of 3D displacement and deformation fields by stereovision and using gray levels correlation method is proposed. Two CCD cameras on a stereo ring are used. All the steps for the measurement (paring, calibration, 3D reconstruction) use correlation. A proposed calibration method of the stereo ring doesn’t use a calibrating objet with a randomized pattern of which only the surface equation is known. The measurements of displacements and deformations fields shown are obtained from grids on a cube target. Once the calibration performed, the object's topographies before and after deformation are obtained from the calibration parameters and correlation between each pair of images and are compared to determine the displacement and deformation fields

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Kétata, Mohamed. "Capteurs à fibres optiques pour la détection et la localisation des contraintes et déformations". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0094.

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Ilieva, Maria. "Évaluation d'un capteur de mesure en continu des déformations à la surface du bois en cours de séchage". Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp03/MQ38111.pdf.

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Lesueur, Guillaume. "Grandes antennes déformables". Caen, 2009. http://www.theses.fr/2009CAEN2068.

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Abstract (sommario):

Les déformations de la structure des grandes antennes actives impliquent des dégradations significatives de leur diagramme de rayonnement et des performances radar. Nous proposons dans ce travail de compenser dynamiquement les déformations avec une méthode originale en deux étapes. Les déformations de la surface sont d’abord mesurées au moyen de capteurs optiques ; le diagramme de rayonnement est ensuite corrigé en utilisant une loi de compensation appliquée à la phase de chacun des éléments rayonnants. La première partie de cette étude est consacrée à la quantification de l’impact des déformations à l’échelle de l’antenne et du radar. Puis nous présentons une technique de compensation innovante permettant l’atténuation des effets des déformations sur tout le diagramme de rayonnement et ainsi de recouvrer les performances initiales du système. La faible complexité du calcul permet la compensation en temps réel des antennes 2D de grandes dimensions. La seconde partie est dédiée à l’étude de l’instrumentation distribuée en environnement électromagnétique perturbé. Nous proposons une méthode d’optimisation permettant d’estimer le nombre minimum et le placement des capteurs sur la structure ainsi que leur dynamique et leur résolution. Deux principes de capteur sont étudiés, tous deux basés sur la génération d’un plan laser de référence. Le premier utilise un réseau de fibres imageur, le second une mesure de polarisation. L’immunité électromagnétique est garantie par l’utilisation de fibres optiques pour transmettre la lumière du laser derrière le plan rayonnant. Enfin, une maquette d’antenne déformable est construite pour tester le capteur sur une structure réelle
Mechanical distortions on large active antenna structure entails significant degradations of their radiating pattern and radar performances. In this work, we suggest an innovative two-step method to dynamically cope with distortions. First, optical sensors directly measure the deformation. Then the global radiating pattern is re-shaped using a corrective law applied on the phase of each radiating element. The first part of this work is dedicated to the quantification of the impact of antenna distortions on radar performances. Then, a compensation feedback law is developed to mitigate distortions effect and to recover high quality radiating patterns and consequently preserve radar system performances. The simplicity and lightness of computation allows a true time compensation, even for very large 2D arrays. In the second part, we present the development of distributed optical sensors for real time mechanical distortions measurements in highly electromagnetically perturbed environment. We propose an optimization method based on an accurate mechanical modelling to estimate the minimum number and localization on the structure of sensors, as well as their resolution end range. Two principles of sensor are studied and developed. Both are based on the interception of a laser light plane acting as an absolute flat reference. The first is based on the use of an imaging fibre device, the second on a polarization coding of the light. In both cases, inherent immunity is provided by the use of optical fibres on the radiating surface. Finally, a large deformable antenna structure mock up is built to experiment the sensor on a real mechanical structure

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Lasri, Mohamed Amjad. "Utilisation des réseaux de capteurs Géocubes pour la mesure de déformation des volcans en temps réel par GNSS". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEE040/document.

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Abstract (sommario):

Le système Géocube est un réseau de capteurs GPS conçu et développé par le Laboratoire d'OptoÉléctronique de Métrologie et d'Instrumentation (LOEMI) de l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN) et maintenu par le même laboratoire et l'entreprise Ophelia- Sensors qui s'occupe de son industrialisation. Il a comme objectif de mesurer les déformations du sol avec une précision millimétrique. Ce réseau de capteurs a la particularité d'être à la fois très peu énergivore, d’un faible coût de revient, simple d’installation et d’utilisation. Il est donc bien adapté à l’usage dans un environnement difficile, comme les volcans. Ce système a déjà été testé avec succès lors d’une précédente thèse sur le glacier d’Argentière et sur un glissement de terrain proche de Super-Sauze en France. La première partie de cette thèse porte sur l’optimisation du système de calcul du Géocube pour l'adapter à des réseaux de tailles plus importantes horizontalement et verticalement en vue de son utilisation dans un contexte volcanique. Cela passe, d’abord, par l’intégration d’une stratégie pour l’estimation du biais troposphérique dans le filtre de Kalman qui constitue le coeur du logiciel de calcul du Géocube. Cette amélioration est ensuite validée en utilisant les données de quelques réseaux GNSS permanents nationaux et internationaux. La deuxième partie consiste à étudier l’apport d’un réseau dense de Géocubes à l’étude du volcanisme à travers une expérience conduite sur le flanc sud-est de l’Etna, où cinq Géocubes ont été déployés entre le 12 Juillet 2016 et le 10 Juillet 2017. Les résultats obtenus et les enseignements tirés de cette expérimentation sont discutés et analysés. Enfin, nous validons les résultats obtenus avec les Géocubes en appliquant une technique PSI (Persistent Scatterer InSAR) sur des interférogrammes RADAR calculés à partir des données des satellites Sentinel-1A/B et qui couvrent la période de déploiement des Géocubes sur l’Etna. Ces deux méthodes (GPS et RADAR) se sont avérées complémentaires puisque le RADAR apporte la densité spatiale des mesures et le système Géocube la précision et la continuité temporelle
The Geocube system is a network of wireless GPS sensors designed and developed by the Laboratory of Opto-Electronics, Metrology and Instrumentation (LOEMI) of the National Institute of Geographical and Forest Information (IGN) and maintained by the same laboratory and Ophelia-Sensors, the company responsible for its industrialization. Its purpose is to measure ground deformations with millimetre accuracy. This sensor network has the particularity of being very low in energy consumption, low cost, easy to install and easy to use. It is suited for use in harsh environments, such as volcanoes. This system has already been successfully tested in a previous works on the Argentière glacier and a Super-Sauze landslide in France. The first part of this thesis deals with the optimization of the Geocube system for larger networks, horizontally and vertically, in order to use it in a volcanic context. First, a new strategy to estimate the tropospheric bias has been implemented into the Kalman filter (the heart of the Geocube processing software) in real time and in post-processing. This improvement is then validated using data from some national and international permanent GNSS networks. The second part consists in studying the contribution of a dense Geocubes network to the study of volcanism through an experiment conducted on the southeastern flank of Etna, where five Geocubes were deployed between July, 12th 2016 and July, 10th 2017. The results obtained from this experiment are discussed and analysed. Finally, the results obtained with Geocubes are validated by applying a PSI (Persistent Scatterer InSAR) technique on RADAR interferograms calculated from Sentinel-1A/B satellite data covering the period of deployment of the Geocubes on Etna. These two methods (GPS and RADAR) turned out to be complementary since RADAR provides the spatial density of measurements and the Geocube system provides accuracy and temporal continuity

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Sikali, Mamdem Yolande. "Capteurs à fibres optiques répartis par effet Brillouin : séparation de la dépendance à température et à la déformation". Thesis, Paris, ENST, 2012. http://www.theses.fr/2012ENST0058/document.

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Abstract (sommario):

L’utilisation de capteurs à fibres optiques pour le génie civil n’est pas une idée nouvelle. Leur intérêt repose principalement sur les propriétés intrinsèques des fibres optiques: neutralité électromagnétique, capacité de multiplexage importante et accès à de longues distances de mesure. Ces capteurs sont susceptibles de couvrir de nombreuses fonctions des capteurs traditionnels : détection, localisation et surveillance. Grâce à des interactions entre la lumière et la fibre optique, telle que la diffusion Brillouin, la fibre optique peut constituer, sur toute sa longueur, un capteur continûment distribué. Le phénomène de diffusion Brillouin est très étudié de part sa grande efficacité de diffusion, sa dépendance vis-à-vis de la température et de la déformation et sa portée pluri-kilométrique. Cependant, la sensibilité de la fréquence de décalage Brillouin à la fois à la température et à la déformation rend problématique la mesure simultanée de ces deux paramètres. Nous présenterons une possibilité de discrimination de la température et de la déformation correspondant aux précisions souhaitées en terme de surveillance d'ouvrage de génie civil
Optical fibers sensors for civil engineering are not a new idea. Their interest is based mainly on the intrinsic properties of optical fibers: electromagnetic neutrality, important capacity of multiplexing and access to long distances of measure. These sensors may cover numerous functions of the traditional sensors: detection, localization and surveillance. Thanks to interactions between the light and the optical fiber, such Brillouin scattering, the optical fiber can be on all its length, a continuously distributed sensor.The phenomenon of Brillouin scattering is well studied due to its big efficiency of scattering, its dependence towards temperature and strain and its pluri-kilometric reach. However, the double sensibility of the Brillouin frequency in temperature and strain is problematic for the simultaneous measurement of these two parameters. We shall present a possibility of discrimination of temperature and strain corresponding to the precisions wished for surveillance health monitoring

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Sikali, Mamdem Yolande. "Capteurs à fibres optiques répartis par effet Brillouin : séparation de la dépendance à température et à la déformation". Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2012. http://www.theses.fr/2012ENST0058.

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Abstract (sommario):

L’utilisation de capteurs à fibres optiques pour le génie civil n’est pas une idée nouvelle. Leur intérêt repose principalement sur les propriétés intrinsèques des fibres optiques: neutralité électromagnétique, capacité de multiplexage importante et accès à de longues distances de mesure. Ces capteurs sont susceptibles de couvrir de nombreuses fonctions des capteurs traditionnels : détection, localisation et surveillance. Grâce à des interactions entre la lumière et la fibre optique, telle que la diffusion Brillouin, la fibre optique peut constituer, sur toute sa longueur, un capteur continûment distribué. Le phénomène de diffusion Brillouin est très étudié de part sa grande efficacité de diffusion, sa dépendance vis-à-vis de la température et de la déformation et sa portée pluri-kilométrique. Cependant, la sensibilité de la fréquence de décalage Brillouin à la fois à la température et à la déformation rend problématique la mesure simultanée de ces deux paramètres. Nous présenterons une possibilité de discrimination de la température et de la déformation correspondant aux précisions souhaitées en terme de surveillance d'ouvrage de génie civil
Optical fibers sensors for civil engineering are not a new idea. Their interest is based mainly on the intrinsic properties of optical fibers: electromagnetic neutrality, important capacity of multiplexing and access to long distances of measure. These sensors may cover numerous functions of the traditional sensors: detection, localization and surveillance. Thanks to interactions between the light and the optical fiber, such Brillouin scattering, the optical fiber can be on all its length, a continuously distributed sensor.The phenomenon of Brillouin scattering is well studied due to its big efficiency of scattering, its dependence towards temperature and strain and its pluri-kilometric reach. However, the double sensibility of the Brillouin frequency in temperature and strain is problematic for the simultaneous measurement of these two parameters. We shall present a possibility of discrimination of temperature and strain corresponding to the precisions wished for surveillance health monitoring

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Amestoy, Antoine. "Synthèse de nanohélices hybrides par auto-assemblage de type "bottom up" pour la fabrication de capteurs de déformation flexibles". Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0041.

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Abstract (sommario):

Les capteurs de déformation flexibles et biocompatibles constitués d’assemblages de nanoparticules (NPs) sont prometteurs pour diverses applications futures, telles que la peau électronique, les écrans tactiles flexibles ou la robotique. Le principe de ces capteurs de déformations repose sur la conduction par effet tunnel entre les NPs qui varie de façon exponentielle lorsque que le film de NPs est déformé. Cependant, la sensibilité, la reproductibilité et la stabilité de ces capteurs sont affectées par les variations d'épaisseur, de morphologie et de densité des films lors de la fabrication ou au cours de leur utilisation. L’objectif de ces travaux est de développer des capteurs de déformations basés sur l'utilisation d’assemblages de nanohélices de silice recouvertes de NPs métalliques conductrices ou de NPs d’oxydes métalliques semi-conductrices pour surmonter ces aspects critiques. Dans la première partie, des NPs d’or sont synthétisées et fonctionnalisées avec différentes compositions de ligands isolants et sont ensuite greffées à la surface des nanohélices de façon covalente. Dans la seconde partie, des NPs semi-conductrices transparentes d’oxyde d’étain dopé à l’antimoine sont synthétisées, fonctionnalisées et assemblées à la surface des nanohélices par interactions électrostatiques ou covalentes. Enfin, les différents assemblages obtenus sont déposés par diélectrophorèse entre des électrodes interdigitées sur un substrat flexible. Les propriétés de flexibilité, de sensibilité et de stabilité des capteurs fabriqué sont ensuite caractérisées à l’aide de mesures électromécaniques couplées à des observations en microscopie électronique à balayage
Flexible and biocompatible strain sensors based on nanoparticle (NPs) assemblies show great potential for various future applications, such as electronic skin, flexible touch screens, and robotics. The high sensitivity of such strain sensing devices is due to the exponential dependence of the tunnel resistance on the distance between adjacent NPs, which is altered by the strain. However, the sensitivity, reproducibility and stability of these sensors are affected by variations in thickness, morphology and density of the films during manufacture or during their application. The objective of this work is to develop strain sensors based on assemblies of silica nanohelices covered with conductive metallic NPs or semiconducting metal oxide NPs to overcome these critical aspects. In the first part, gold NPs are synthesized and functionalized with different compositions of insulating ligands and are further grafted on the surface of the nanohelices with a covalent bond. In the second part, transparent semiconducting NPs of antimony-doped tin oxide are synthesized, functionalized and assembled on the surface of nanohelices by electrostatic or covalent interactions. Finally, the various assemblies obtained are deposited by dielectrophoresis between interdigitated electrodes on a flexible substrate. The flexibility, sensitivity and stability properties of the sensors are then characterized by electromechanical measurements coupled with scanning electron microscopy observations

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Fendeleur-Nilly, Laurence. "Contribution à l'étude et au développement d'un capteur extensométrique et à ses applications dans le cadre des mesures en ligne des déformations de pièces mécaniques". Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0491.

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Abstract (sommario):

La technique de précontrainte a été mise à profit dans le cadre de l'instrumentation de systèmes mécaniques. L'objet de ces travaux de recherche a été le développement de capteurs basés sur ce principe. Ceux-ci sont fondés sur le concept d'un corps d'épreuve mécanique instrumenté et précontraint lors de sa fixation sur la structure étudiée. Les avantages de cette contrainte initiale sont les faibles efforts au niveau des points d'ancrage du capteur, de bonnes caractéristiques métrologiques ainsi qu'une fréquence propre élevée. Ces travaux de recherche ont permis l'élaboration de la gamme des capteurs MULTIDYN®. Ils comprennent l'étude théorique et expérimentale du corps d'épreuve mais aussi celles liées aux choix de la jauge extensométrique et du circuit électronique intégré au capteur. Tout au long du développement du capteur, une recherche bibliographique a permis d'obtenir des informations liées à la conception de capteurs, de systèmes de mesures à base de jauges extensométriques et de conditionnement de signaux. Une première phase expérimentale comprend la mise au point des prototypes, la qualification des bancs de tests mais aussi les différents essais de caractérisation de ceux-ci. Afin de connaître le comportement du corps d'épreuve des capteurs, une étude théorique utilisant la modélisation par éléments finis a été réalisée. CASTEM2000 a été employé pour ses algorithmes de résolution non-linéaires. Chacun des corps d'épreuve a été modélisé et simulé, les résultats obtenus ayant été recalés vis à vis des informations issues des essais expérimentaux. Afin de mieux connaître le comportement du capteur vis à vis de la structure sur lequel on le fixe, d'autres simulations ont été menées. Les résultats obtenus ont permis de définir les limites et les contraintes d'utilisation. Selon les besoins, le capteur a été adapté à des cahiers des charges particuliers et mis en oeuvre dans diverses applications. Deux types d'approche ont été menées : l'une consistant à définir l'emplacement optimum du capteur, l'autre visant plutôt à optimiser le corps d'épreuve en fonction des besoins. L'outil de simulation joue un rôle primordial. Deux applications sont décrites : la mesure de fissure et la mesure des composantes d'un torseur d'efforts appliqués sur un arbre

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Freire, Raimundo Carlos Silvério. "Conception de procédés de télémesure : application aux capteurs de micro-déplacements et de micro-déformations utilisés dans les secteurs industriels et en génie biomédical". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10361.

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Abstract (sommario):

Conception d'un système à faible portée. Mesures avec des jauges de contraintes et des capteurs capacitifs. Codification et émission séquentielle de données. Émission réception en radiofréquence. Contrôle du capteur télémétrique par un microprocesseur mono-chip du type MC68HC11

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Doulazmi, Mustapha. "Etude expérimentale comparative de différentes méthodes de mesure et d'acquisition d'amplitude angulaire : application en rééducation des handicapés moteurs". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL097N.

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Abstract (sommario):

La mesure angulaire constitue une donnée fondamentale dans le domaine du handicap tant du point de vue diagnostic que celui de la rééducation. Effectuer une mesure d'angle sur les membres supérieurs et inferieurs des humains entraine une série de contraintes spécifiques a ces derniers (position des capteurs, axes de référence, fiabilité, etc. . . ). Les capteurs présentés dans ce mémoire utilisent des techniques tout à fait différentes. Une première technique utilise les ultrasons d'une part et d'autre part une approche originale basée sur l'utilisation du son associe à une boucle à verrouillage de phase. Une deuxième approche différente est basée sur une détection magnétique à l'aide d'un capteur à effet hall. Après un rappel sur le principe de l'effet hall, son intérêt est mis en évidence. Les critères président au choix d'un tel capteur sont présents et permettent de justifier les solutions adoptées avec l'étude de leurs faisabilités associées. Enfin, une méthode fait appel aux jauges de contraintes. L'idée d'étudier expérimentalement les possibilités d'emploi en mesure angulaire particulièrement les plus petites articulations (phalanges, poignets, etc. . . ) est développée, l'utilisation et les résultats sont discutés

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Vittoz, Stéphane. "Modélisation et caractérisation de capteurs mécaniques intégrés à base d'hétérostructures A1GaN/GaN pour les environnements hostiles". Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENT064/document.

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Abstract (sommario):

Certains domaines d'applications tels que l'aérospatial, l'automobile ou le forage de haute profondeur peuvent nécessiter la visualisation de certains paramètres physiques dans des environnements hostiles. Les capteurs microélectroniques basés sur le silicium y atteignent souvent leurs limites, qui sont qualifiées de conditions « sévères ». Ce travail se base principalement sur l'étude de solutions de capteurs mécaniques fonctionnant en conditions sévères. Le principe de ces capteurs repose sur l'exploitation de transistors de mesures HEMT à base de nitrures III-V (III-N), à la fois piézoélectriques et semiconducteurs, qui reste stable en conditions sévères. La compréhension des interactions entre physique des semiconducteurs et physique des matériaux ainsi que la caractérisation de structures possibles pour la détection mécanique représentent les principaux enjeux de ce sujet de thèse. La modélisation mécanique analytique et numérique des structures étudiées a permis d'appréhender le comportement de structures piézoélectriques multicouches. Le couplage de ce modèle électromécanique avec un modèle électronique du capteur a permis d'établir la faisabilité du principe de détection ainsi que la linéarité de la réponse du capteur. La caractérisation des prototypes réalisés en cours de thèse ont corroboré la linéarité du capteur tout en faisant apparaître l'influence de nombreux effets parasites réduisant sa sensibilité à savoir les effets de résistance parasites et de piézorésistances variables
Some industrial areas as oil, automotive and aerospace industries, require electromechanical systems working in harsh environments. An elegant solution is to use III–V materials alloys having semiconductor, piezoelectric and pyroelectric properties. These materials, particularly nitrides such as GaN or AlN, enable design of advanced devices suitable for harsh environment. By using free-standing structure coupled with sensing HEMT transistors that are stable at high temperatures, it is possible to obtain mechanical sensors suitable for harsh environments. This PhD thesis focuses on a cantilever-based strain sensor and a drumskin-based pressure sensor. Analytical models of both sensors have been developed and establish the feasibility of the sensing principle as well as its response linearity. The characterization tests of fabricated prototypes validate the possibility of measuring external mechanical load with both sensors. The linearity of the response has also been confirmed by experimental measurements. The experimental sensitivity is smaller than the theoretical one due to several parasitic effects not included in the model such as parasitic resistance and variable piezoresisitive effects

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Maraval, Damien. "Mesure dynamique de déformation par rétrodiffusion Brillouin spontanée B-OTDR". Thesis, Paris, ENST, 2017. http://www.theses.fr/2017ENST0023/document.

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Abstract (sommario):

Aujourd’hui, trois technologies distinctes et complémentaires sont disponibles pour réaliser des mesures réparties de température, de déformation ou de vibration grâce à l’analyses des rétrodiffusion Raman, Brillouin et Rayleigh. Les besoins industriels actuels se portent sur la mesure répartie de déformation pour des infrastructures avec de longs linéaires, comme les canalisations, pour lesquelles une cartographie linéaire et en temps réel de leur état est demandée. Nous nous focalisons alors sur la conception d’un système de mesure Brillouin capable de mesurer de manière répartie et dynamique les déformations subies par une fibre optique. La méthode employée sera celle du flanc de frange ; elle a déjà été développée et expérimentée sur une architecture opto-électronique de type analyseur Brillouin (Brillouin-OTDA), nécessitant l’accès aux deux extrémités de la fibre optique. Dans notre cas, elle est implémentée sur une architecture fonctionnant en réflectométrie. Les résultats expérimentaux obtenus seront caractérisés et validés par la simulation des mesures de la déformation et du déplacement d’une canalisation supportée entre deux appuis simples ; un modèle mécanique, adapté à cette configuration et transposable sur des projets réels, est développé. Par le biais de partenaire industriels de Cementys, ce modèle est utilisé dans deux projets de surveillance de canalisation d’hydrocarbures dont les moyens d’installation et la finalité sont différents
Today, three distinct and complementary technologies are available for distributed temperature, strain or vibration measurements with the analysis of Raman, Brillouin and Rayleigh backscattered light. Current industrial needs are distributed strain measurements for linear infrastructures, such as pipelines, for which linear and real-time strain distribution is required. The research work aims to design a new distributed and dynamic strain measurement system based on the analysis of spontaneous Brillouin backscatter by reflectometry. Slope assisted technique is used to accelerate the measurement acquisition, currently limited to static events because of their actual principle of sweep frequency acquisition of the Brillouin backscattering spectrum. The experimental results are characterized and validated by the simulation of the measurements of the deformation and displacement of a pipe supported between two simple supports. A mechanical model, adapted to this configuration and transposable on real projects, is developed. Through Cementys industrial partner, this model is then used for two monitoring project of pipelines with different installation facilities and purpose

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Blanc, Gilles. "Problème inverse multidimensionnel de conduction de la chaleur : optimisation du positionnement des capteurs et utilisation des mesures de thermo-déformations". Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0009.

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Abstract (sommario):

Cette étude est composée de deux axes de recherche qui tendent à améliorer la résolution du problème inverse multidimensionnel de conduction de la chaleur. Le premier axe de recherche est la mise au point d'une méthodologie de placement des capteurs, présentée pour des problèmes bidimensionnels, mais qui peut être facilement appliquée à des problèmes tridimensionnels. Cette méthodologie est basée sur le calcul et l'étude du "taux de représentation". Cette nouvelle notion permet de déterminer la quantité et la qualité de l'information recueillie par les capteurs. Le taux de représentation est un outil d'aide à la décision efficace et nouveau, dont la détermination, grâce à méthode de la matrice transposée, est rapide. La démarche proposée a été validée à l'aide d'un montage expérimental. Le deuxième axe de recherche est l'utilisation de mesures de thermo-déformations pour estimer les conditions limites thermiques. On a pu montrer que l'inversion à partir des déformations présentait deux avantages par rapport à l'inversion, plus classique, basée sur les mesures de températures : elle permet de retrouver des fréquences plus élevées et d'utiliser moins de capteurs pour les problèmes bidimensionnels. Son principal inconvénient est, pour le moment, son utilisation limitée à des solides poutres. Les résultats issus de la simulation numérique ont été confirmés par le traitement de données expérimentales acquises sur un montage conçu et réalisé dans le cadre cette étude
This work is devoted to the solution of the inverse multidimensional heat conduction problem. The first part is the determination of a methodology for determining the minimum number of sensors and the best sensor locations. The method is applied to a 2D problem but the extension to 3D problems is quite obvious. This methodology is based on the study of the rate of representation. This new concept allows to determine the quantity and the quality of the information obtained from the various sensors. The rate of representation is a useful tool for experimental design. It can be determined very quickly by the transposed matrix method. This approach was validated with an experimental set-up. The second part is the development of a method that uses thermal strain measurement instead of temperature measurements to estimate the unknown thermal boundary conditions. We showed that this new sensor has two advantages in comparison with the classica1 temperature measurements: higher frequency can be estimated and smaller number of sensors can be used for 2D problems. The main weakness is, presently, the fact that the method can only be applied to beams. The results obtained from the numerical simulations were validated by the analysis of experimental data obtained on an experimental set-up especially designed and built for this study

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Vittoz, Stephane. "Modélisation et caractérisation de capteurs mécaniques intégrés à base d'hétérostructures A1GaN/GaN pour les environnements hostiles". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00858501.

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Abstract (sommario):

Certains domaines d'applications tels que l'aérospatial, l'automobile ou le forage de haute profondeur peuvent nécessiter la visualisation de certains paramètres physiques dans des environnements hostiles. Les capteurs microélectroniques basés sur le silicium y atteignent souvent leurs limites, qui sont qualifiées de conditions " sévères ". Ce travail se base principalement sur l'étude de solutions de capteurs mécaniques fonctionnant en conditions sévères. Le principe de ces capteurs repose sur l'exploitation de transistors de mesures HEMT à base de nitrures III-V (III-N), à la fois piézoélectriques et semiconducteurs, qui reste stable en conditions sévères. La compréhension des interactions entre physique des semiconducteurs et physique des matériaux ainsi que la caractérisation de structures possibles pour la détection mécanique représentent les principaux enjeux de ce sujet de thèse. La modélisation mécanique analytique et numérique des structures étudiées a permis d'appréhender le comportement de structures piézoélectriques multicouches. Le couplage de ce modèle électromécanique avec un modèle électronique du capteur a permis d'établir la faisabilité du principe de détection ainsi que la linéarité de la réponse du capteur. La caractérisation des prototypes réalisés en cours de thèse ont corroboré la linéarité du capteur tout en faisant apparaître l'influence de nombreux effets parasites réduisant sa sensibilité à savoir les effets de résistance parasites et de piézorésistances variables.

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Maraval, Damien. "Mesure dynamique de déformation par rétrodiffusion Brillouin spontanée B-OTDR". Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2017. http://www.theses.fr/2017ENST0023.

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Abstract (sommario):

Aujourd’hui, trois technologies distinctes et complémentaires sont disponibles pour réaliser des mesures réparties de température, de déformation ou de vibration grâce à l’analyses des rétrodiffusion Raman, Brillouin et Rayleigh. Les besoins industriels actuels se portent sur la mesure répartie de déformation pour des infrastructures avec de longs linéaires, comme les canalisations, pour lesquelles une cartographie linéaire et en temps réel de leur état est demandée. Nous nous focalisons alors sur la conception d’un système de mesure Brillouin capable de mesurer de manière répartie et dynamique les déformations subies par une fibre optique. La méthode employée sera celle du flanc de frange ; elle a déjà été développée et expérimentée sur une architecture opto-électronique de type analyseur Brillouin (Brillouin-OTDA), nécessitant l’accès aux deux extrémités de la fibre optique. Dans notre cas, elle est implémentée sur une architecture fonctionnant en réflectométrie. Les résultats expérimentaux obtenus seront caractérisés et validés par la simulation des mesures de la déformation et du déplacement d’une canalisation supportée entre deux appuis simples ; un modèle mécanique, adapté à cette configuration et transposable sur des projets réels, est développé. Par le biais de partenaire industriels de Cementys, ce modèle est utilisé dans deux projets de surveillance de canalisation d’hydrocarbures dont les moyens d’installation et la finalité sont différents
Today, three distinct and complementary technologies are available for distributed temperature, strain or vibration measurements with the analysis of Raman, Brillouin and Rayleigh backscattered light. Current industrial needs are distributed strain measurements for linear infrastructures, such as pipelines, for which linear and real-time strain distribution is required. The research work aims to design a new distributed and dynamic strain measurement system based on the analysis of spontaneous Brillouin backscatter by reflectometry. Slope assisted technique is used to accelerate the measurement acquisition, currently limited to static events because of their actual principle of sweep frequency acquisition of the Brillouin backscattering spectrum. The experimental results are characterized and validated by the simulation of the measurements of the deformation and displacement of a pipe supported between two simple supports. A mechanical model, adapted to this configuration and transposable on real projects, is developed. Through Cementys industrial partner, this model is then used for two monitoring project of pipelines with different installation facilities and purpose

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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.

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Talbi, Abdelkrim. "Sensibilité des dispositifs à ondes élastiques de surface réalisés sur des structures monocouches de quartz et structure bicouche de ZnO/Si aux déformations mécaniques : application au capteur de pression". Nancy 1, 2003. http://www.theses.fr/2003NAN10184.

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Abstract (sommario):

Dans ce mémoire nous avons présenté une étude théorique et expérimentale de dispositifs à ondes élastiques de surface (OES) appliqués à la réalisation de capteurs de pression sur substrat en quartz et de manière plus originale sur structure bicouche ZnO/Si. Dans la partie expérimentale nous avons mis en œuvre un banc de mesure permettant la caractérisation sous pression. Nous avons développé et optimisé les procédés technologiques nécessaire pour la réalisation des dispositifs OES à l'aide des outils de simulation des procédées microélectronique SILVACO. Nous avons aussi optimisé la croissance de couches minces piézoélectriques de ZnO par le procédés de pulvérisation magnétron. Concernant la modélisation nous avons développé un ensemble de codes dans l'environnement MATLAB pour modéliser la propagation des OES en régime linéaire et non linéaire. Nous avons validé ce travail de modélisation dans le cas du quartz et nous l'avons extrapolé ensuite à l'étude de la structure ZnO/Si
The aim of this thesis is the devellopment of a pressure sensor using surface acoustic wave device. A theoretical and exprimental study of the sensor perfomed on quartz substrate and ZnO/Si structure are presented. Concerning the experimental study we have developped an experimental set-up wich permit testing under pressure. We have developed and optimized the SAW process manufacturing using SILVACO (soft for process simulation). We have also optimized the ZnO piezoelectric film deposition by using a DC planar magnetron sputtering system. Concerning the theoretical study we have developed a set of computer code in MATLAB environnement. For linear surface acoustic wave propagation a Jones and campbel method is used. For nonlinear surface acoustic wave propagation a Tierstein perturbation procedure was used. Both devices performed on quartz and ZnO/Si structure were investigated

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Benoît, Lionel. "Positionnement GPS précis et en temps-réel dans le contexte de réseaux de capteurs sans fil type Geocube : application à des objets géophysiques de taille kilométrique". Thesis, Paris, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014ENSU0014/document.

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Abstract (sommario):

Les réseaux de capteurs permettent une surveillance multi-paramètres de zones d'étendue limitée grâce à la coopération d'un ensemble de récepteurs déployés in-situ qui gèrent l'acquisition, le traitement et le transfert de données. Afin de coupler le concept de réseaux de capteurs et un positionnement précis des récepteurs à l'aide de puces GPS mono-fréquence, l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN) a mis au point le Geocube.La première partie de ce travail a été consacrée au développement d'une stratégie d'acquisition, de transfert et de traitement des données GPS des Geocubes pour permettre un positionnement précis et en temps-réel des récepteurs au sein du réseau. Un traitement utilisant les observations de phase GPS ainsi qu'un filtrage de Kalman a été adopté. Cependant, les séries temporelles de positions brutes sont entachées de l'effet des multitrajets. Diverses méthodes d'atténuation de ce phénomène sont alors proposées. Au final, une précision infra-centimétrique à millimétrique est atteinte.La seconde partie de cette thèse a été consacrée à l'application de réseaux de Geocubes pour l'étude d'objets géophysiques. Deux sites d'étude ont été sélectionnés: le glissement de terrain de Super-Sauze dans la vallée de l'Ubaye et le glacier d'Argentière dans le massif du Mont-Blanc. La dynamique des objets d'intérêt peut alors être étudiée à une échelle infra-journalière grâce à la précision et à la grande résolution temporelle du positionnement des Geocubes. De plus, la densité des réseaux de mesure et leur facilité d'installation permet d'instrumenter la grande majorité des points où un besoin de surveillance est identifié
Wireless Sensor Networks (WSN) allow a multi-parameters monitoring of small extend areas thanks to cooperative data acquisition, transfer and processing. In order to combine WSN with a precise positioning of the receivers within the network using single frequency GPS modules, the Geocube has been developed by the French National Institute of Geographic and Forest Information (IGN-France). The first part of this work focused on GPS data management and processing to allow the relative positioning of the Geocubes within a local network. To this end, a processing method customized for Geocube data and WSN environment was developed. It is based on the use of GPS carrier phase double differences and a Kalman filtering. Due to the basic GPS antenna used into the Geocube to minimize its price and its size, multipath affect position time series. Various strategies are proposed for multipath mitigation, and finally a sub-centimeter to millimeter level accuracy is reached for relative positioning depending on measurement conditions.The second part of this work was devoted to the use of Geocube networks for geophysical structures monitoring. Two test sites were selected: the Super-Sauze landslide (Ubaye valley, Alpes de Haute-Provence, France) and the Argentière glacier (Mont-Blanc massif, Haute-Savoie, France). The dynamics of the studied areas was investigated at a sub-daily time scale thanks to the high accuracy and the high time resolution of positioning time series derived from Geocubes. In addition, positioning data were acquired quite everywhere a deformation measurement was needed thanks to the low-cost of Geocubes and their easy set up

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Trifigny, Nicolas. "Mesure in-situ et connaissance des phénomènes mécaniques au sein d’une structure tissée multicouches". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10152/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a été menée dans le cadre du projet ANR Numtiss. Ce projet vise à mettre au point un outil informatique de modélisation numérique du tissage. Un tel outil permettra d’apporter une plus grande précision dans la conception des préforme composite structurelles et ainsi réduire leurs temps et couts de développements. L’objectif de la thèse est d’apporter des connaissances sur les phénomènes mécaniques agissant sur les fils au cours du tissage. Parmi ces phénomènes, la déformation longitudinale des fils de chaines peut conduire à une perte de performances mécaniques irréversible de ceux-ci et représente le cœur de cette étude. Un capteur d’allongement filaire a été conçu pour réaliser les mesures In-situ sur les fils de chaines pendant le tissage. Celui-ci devant être à la fois représentatif des fils de chaine (en fibre de verre E) utilisés, robuste pour résister à tout le processus de tissage, non intrusif par rapport aux autres fils et sensible aux petites déformations (inférieur à 1%). Le capteur est composé d’un roving de verre E recouvert localement (30mm) d’une enduction piézo-résistive à base de PEDOT:PSS et de PVA. Il a été caractérisé par une série de tests sur banc de traction. Une fois ces paramètres de fabrications optimisés, le capteur a été reproduit en série. Cette série de capteurs a permis de réaliser une campagne de mesure In-situ sur un métier à tisser industriel, configurer pour le tissage de toile 3D interlock orthogonale 4 couches. Les résultats démontrent de l’influence des éléments consécutifs de la machine à tisser à travers des variations significatives et caractéristiques sur l’allure des signaux des capteurs
This thesis was conducted within the framework of the ANR project Numtiss. This project aims to develop a software tool for numerical modeling of weaving. Such a tool will provide greater accuracy in the design of structural composite preform and thus reduce time and cost of developments. The aim of the thesis is to provide knowledge on mechanical phenomena acting on the yarns during weaving. Among these phenomena, the longitudinal stress of the warp yarns can lead to irreversible loss of mechanical performances of these yarns. The study focuses on this phenomenon. A stress yarn sensor has been designed to perform in- situ measurements of the warp yarns during weaving. It had to be representative of the warp yarns used (fiberglass E), be robust to withstand the whole process of weaving, be non-intrusive compared to the other yarns and be sensitive to small deformations (less than 1 %). The final sensor consists of an E-glass roving locally covered (30mm) by a piezo-resistive coating based on PEDOT:PSS and PVA. It was characterized by a series of tests on a tensile tester bench. Once these manufacturing parameters were optimized, the sensor has been reproduced in series. This series of sensors has run a campaign of in-situ measurements on an industrial weaving loom configured for producing 4 layers 3D orthogonal interlock fabric. The results show the influence of the consecutive elements of the loom through significant and characteristics changes in the appearance of sensor signals

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Saidi, Mohamed. "Mesure et analyse de l'état de déformation et d'endommagement interne dans les composites à matrice cimentaire utilisés pour le renforcement des structures de génie civil". Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSE1092.

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Abstract (sommario):

Les composites à matrice cimentaire et renforts textiles, du fait de leur compatibilité mécanique, environnementale et esthétique, sont utilisés sur une large échelle pour la réhabilitation et le renforcement du patrimoine bâti et des ouvrages du génie civil. Sous l'effet de sollicitations mécaniques ou environnementales, les phénomènes d'interaction et d'endommagement entre le renfort textile et la matrice cimentaire s'avèrent plus complexes que dans le cas des composites à matrice polymères. Celles-ci sont liées principalement au comportement fissurant du composite, à la nature fragile de la matrice et à l'adhérence renfort/matrice à prépondérance mécanique. Plus particulièrement, la connaissance et la compréhension des mécanismes de transfert de charge à l'interface renfort/matrice et l'initiation des fissures restent des verrous scientifiques majeurs.Les techniques de mesure classiques utilisées pour la caractérisation du comportement mécanique des composites à matrice cimentaire (extensomètres mécaniques, corrélation d'image digitale, etc.) sont en mesure de donner des informations sur l'état de déformation et de contrainte de la surface du corps d'épreuve. Les différents mécanismes de sollicitation et de dégradation des composants (renfort, matrice, interface) sont déduits en utilisant les approches de la mécanique des milieux continus et de la rupture.Dans ce contexte, ce travail a pour finalité la mise en place et l'adaptation d'un système de mesure intégrable à l'intérieur des composites : capteurs à base de fibres optiques distribuées. Cette technique de mesure est couplée à la corrélation d'image digitale et des jauges en surface des composites. L'objectif principal est d'analyser plus finement les paramètres mécaniques à l'échelle micro et les mécanismes de transfert de charge, d'initiation et de propagation de fissures, ainsi que les mécanismes d'endommagement. Sur la base d'essai de traction uni-axiale couplé à l'instrumentation choisie, une méthodologie d'identification de lois locales d'interaction renfort/matrice est mise en œuvre. La finalité du travail de thèse sera, grâce à ces lois locales, de déterminer les paramètres matériels du composite (longueur de transfert de charge, contrainte de cisaillement à l'interface renfort/matrice, etc.), et l'établissement des paramètres mécaniques caractéristiques du comportement local (fissuration, endommagement, comportement des interfaces, etc.) et global (lois de comportement, ouverture des fissures). Neuf configurations sont testées et analysées dans ce travail : deux types de matrice, deux types de renfort textile et trois taux de renfort. L'adaptation du protocole expérimental et la fiabilité des résultats obtenus sont validées. Le comportement global et local du composite, de la matrice, du textile et de l'interface sont mesurés et analysés. La longueur de transfert de charge, la contrainte de cisaillement à l'interface textile/matrice, l'endommagement de l'interface et l'ouverture des fissures sont quantifiés et discutés. Les effets du taux de renfort, du type de la matrice et du textile, des paramètres mécaniques et géométriques du composite sur sa réponse mécanique en traction sont identifiés et évalués. Ces résultats sont utilisés pour le perfectionnement et/ou le développement des modèles mécaniques du comportement en rigidité et à la rupture des composites à renfort textile et matrice cimentaire
Due to their mechanical, environmental and aesthetic compatibility, textile reinforced cementitious matrix composites are used on a large scale for rehabilitation and reinforcement of the built heritage and civil engineering structures. Under the effect of mechanical or environmental loads, the phenomena of interaction and damage between the textile reinforcement and the cementitious matrix are more complex than in the case of polymer matrix composites. These are mainly related to the cracking behaviour of the composite, the fragile nature of the matrix and the behaviour of the reinforcement/matrix bond. In particular, knowledge and understanding of the load transfer mechanisms at the reinforcement/matrix interface and crack initiation remain a major scientific challenge.Conventional measurement techniques used to characterise the mechanical behaviour of cementitious matrix composites (mechanical extensometers, digital image correlation, etc.) are able to provide information on the strain and stress state at the surface of a tested specimen. The different mechanisms of internal forces and degradation of the components (reinforcement, matrix, interface) are deduced using approaches of continuum and fracture mechanics.In this context, this work aims at implementing and adapting a measurement system that can be integrated into the core of composites: distributed optical fibre sensors. In order to check its reliability, this measurement technique is coupled with classical extensometer technics such as strain gauges implemented on the surface of the composites and digital image correlation. The main objective is to analyse more precisely the mechanical parameters at the micro scale and the load transfer mechanisms, crack initiation and propagation as well as damage mechanisms. On the basis of uni-axial tensile tests, coupled with the chosen instrumentation, a methodology for identifying local laws of reinforcement/matrix interaction is implemented. The aim of the thesis work is, using these local laws, to determine the micro-mechanical parameters of the composite (load transfer length, shear stress at the reinforcement/matrix interface, etc.) and to establish parameters characteristic of the local and global behaviour (cracking pattern and crack opening, damage indicators, constitutive equations, etc.). Nine configurations are tested and analysed in this work: two types of matrix, two types of textile reinforcement and three reinforcement ratios. The adaptation of the experimental protocol and the reliability of the results obtained are validated. The global and local behaviour of the composite, matrix, textile and their interface are measured and analysed. Load transfer length, shear stress at the textile/matrix interface, interface damage and crack opening are quantified and discussed. The effects of reinforcement ratio, matrix and textile type, mechanical and geometrical parameters of the composite on its mechanical tensile response are identified and evaluated. These results are used for the refinement and/or development of mechanical models of the stiffness and fracture behaviour of textile and cement-matrix reinforced composites

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Aljr, Hasan. "Influence de la tranchée sur les chaussées en milieu urbain : Analyse des données d’une expérimentation à grande échelle". Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10168/document.

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Abstract (sommario):

La tranchée constitue une cause majeure de dégradation des voiries urbaines. Elle influence considérablement la durée de service de ces voiries. Le présent travail vise à étudier à travers une expérimentation à grande échelle l’influence de la tranchée sur la chaussée. Il a été réalisé dans le cadre d’une collaboration entre la Métropole Européenne de Lille, le Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement et Eurovia. Il comporte quatre parties. La première comporte une synthèse bibliographique sur l’influence de la tranchée sur la structure de la chaussée et sa durée de service ainsi que sur son impact économique. La seconde partie concerne l’analyse du fonctionnement du système d’instrumentation qui a été utilisée pour le suivi du comportement de la chaussée et de la tranchée construites à l’entrée du campus de Lille1. La troisième partie consiste dans l’évaluation de l’état structurel de la chaussée et de la tranchée à l’aide des essais de déflexion. La dernière présente une analyse des réponses de la chaussée et de la tranchée sous l’effet du trafic et l’influence de la température sur ces réponses
The trench is a major cause of deterioration of urban pavements. It considerably reduces the service life of these pavements. The present work aims to study through a large-scale experimentation the influence of the trench on urban pavements. It has been conducted within a collaboration between Lille Metropolis, Civil and geo-Environmental Engineering laboratory and Eurovia. It includes 4 parts. The first part contains a literature review concerning the influence of the trench on urban pavements as well as its economic impact. The second part concerns the analysis of the performances of the instrumentation system used to monitor the behavior of the pavement and the trench built at the entrance of Lille1 campus. The third part consists in the analysis of structural behavior of the pavement and the trench using deflection tests. The last presents an analysis of the responses of the pavement and the trench under traffic and the influence of the temperature on these responses

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Le, Xuan-Chien. "Improving performance of non-intrusive load monitoring with low-cost sensor networks". Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S019/document.

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Abstract (sommario):

Dans les maisons et bâtiments intelligents, il devient nécessaire de limiter l'intervention humaine sur le système énergétique, afin de fluctuer automatiquement l'énergie consommée par les appareils consommateurs. Pour cela, un système de mesure de la consommation électrique d'équipements est aussi nécessaire et peut être déployé de deux façons : intrusive ou non-intrusive. La première solution consiste à relever la consommation de chaque appareil, ce qui est inenvisageable à une grande échelle pour des raisons pratiques liées à l'entretien et aux coûts. Donc, la solution non-intrusive (NILM pour Non-Intrusive Load Monitoring), qui est capable d'identifier les différents appareils en se basant sur les signatures extraites d'une consommation globale, est plus prometteuse. Le problème le plus difficile des algorithmes NILM est comment discriminer les appareils qui ont la même caractéristique énergétique. Pour surmonter ce problème, dans cette thèse, nous proposons d'utiliser une information externe pour améliorer la performance des algorithmes existants. Les premières informations additionnelles proposées considèrent l'état précédent de chaque appareil comme la probabilité de transition d'état ou la distance de Hamming entre l'état courant et l'état précédent. Ces informations sont utilisées pour sélectionner l'ensemble le plus approprié des dispositifs actifs parmi toutes les combinaisons possibles. Nous résolvons ce problème de minimisation en norme l1 par un algorithme d'exploration exhaustive. Nous proposons également d'utiliser une autre information externe qui est la probabilité de fonctionnement de chaque appareil fournie par un réseau de capteurs sans fil (WSN pour Wireless Sensor Network) déployé dans le bâtiment. Ce système baptisé SmartSense, est différent de la solution intrusive car seul un sous-ensemble de tous les dispositifs est surveillé par les capteurs, ce qui rend le système moins intrusif. Trois approches sont appliquées dans le système SmartSense. La première approche applique une détection de changements de niveau sur le signal global de puissance consommé et les compare avec ceux existants pour identifier les dispositifs correspondants. La deuxième approche vise à résoudre le problème de minimisation en norme l1 avec les algorithmes heuristiques de composition Paréto-algébrique et de programmation dynamique. Les résultats de simulation montrent que la performance des algorithmes proposés augmente significativement avec la probabilité d'opération des dispositifs surveillés par le WSN. Comme il n'y a qu'un sous-ensemble de tous les appareils qui sont surveillés par les capteurs, ceux qui sont sélectionnés doivent satisfaire quelques critères tels qu'un taux d'utilisation élevé ou des confusions dans les signatures sélectionnées avec celles des autres
In smart homes, human intervention in the energy system needs to be eliminated as much as possible and an energy management system is required to automatically fluctuate the power consumption of the electrical devices. To design such system, a load monitoring system is necessary to be deployed in two ways: intrusive or non-intrusive. The intrusive approach requires a high deployment cost and too much technical intervention in the power supply. Therefore, the Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) approach, in which the operation of a device can be detected based on the features extracted from the aggregate power consumption, is more promising. The difficulty of any NILM algorithm is the ambiguity among the devices with the same power characteristics. To overcome this challenge, in this thesis, we propose to use an external information to improve the performance of the existing NILM algorithms. The first proposed additional features relate to the previous state of each device such as state transition probability or the Hamming distance between the current state and the previous state. They are used to select the most suitable set of operating devices among all possible combinations when solving the l1-norm minimization problem of NILM by a brute force algorithm. Besides, we also propose to use another external feature that is the operating probability of each device provided by an additional Wireless Sensor Network (WSN). Different from the intrusive load monitoring, in this so-called SmartSense system, only a subset of all devices is monitored by the sensors, which makes the system quite less intrusive. Two approaches are applied in the SmartSense system. The first approach applies an edge detector to detect the step-changes on the power signal and then compare with the existing library to identify the corresponding devices. Meanwhile, the second approach tries to solve the l1-norm minimization problem in NILM with a compositional Pareto-algebraic heuristic and dynamic programming algorithms. The simulation results show that the performance of the proposed algorithms is significantly improved with the operating probability of the monitored devices provided by the WSN. Because only part of the devices are monitored, the selected ones must satisfy some criteria including high using rate and more confusions on the selected patterns with the others

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Coudouel, Denis. "Conception d'un dispositif de pesage innovant pour véhicule en mouvement et fabrication de transducteurs en couches épaisses". Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20135.

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Abstract (sommario):

Cette thèse de doctorat porte sur l'étude et la réalisation d'une plateforme de pesage dynamique pour véhicule roulant basée sur un concept d'intégration de la charge. Ce concept est mis en œuvre en vue de pouvoir minimiser la taille et l'encombrement de ce type de dispositif tout en effectuant des pesées présentant des caractéristiques métrologiques acceptables. Nous démontrons tout d'abord au travers de la réalisation d'un prototype et de plusieurs campagnes d'essais, la faisabilité de la méthode utilisée. Nous évaluons dans un deuxième temps les performances présentées par le prototype lors du pesage de véhicules légers roulant jusqu'à des vitesses de 35km/h. Une étude est ensuite menée sur les jauges de déformation piézorésistives et les jauges piézoélectriques réalisées en couches épaisses grâce à des techniques de sérigraphie. Nous caractérisons ces transducteurs avec pour objectif leur utilisation dans des dispositifs de pesage en remplacement des jauges de déformation classiques à filaments métalliques
This PhD thesis is devoted to the study and implementation of a weigh-in-motion platform for vehicle based on a concept of integration of load. This concept is used to minimize the size of this kind of device while performing weighings with acceptable results. First, we show thanks to a protoype and several test campagns, the feasability of the method used. In a second time, we evaluate the performances of the prototype in terms of precision and repeatability with the dynamic weighing of vehicles at speeds up to 35km/h. A study is finally conducted on thick-film piezoresitive strain gauges and piezoelectric gauges manufacturing by a screen-printing process with cermet and polymer pastes. We characterize these tranducers with the goal of used them as an alternative of conventional foil strain gauges

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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.

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Raid, Idir. "Développement de méthodes numériques et de caractérisations expérimentales pour l’étude des contraintes mécaniques et défaillances induites dans les dispositifs microélectroniques avancés". Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI084.

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Abstract (sommario):

La tendance dans l'industrie microélectronique est à la miniaturisation, des transistors au boîtier de circuit intégré. Ce désir constant de compacité est, certes, motivé par des raisons économiques, mais aussi par les perspectives de gain de performance, de puissance et d'ergonomie. Au début des années 1990, la longueur de grille des transistors chez les grands fabricants de semi-conducteurs était de 0,8 µm. Cette longueur a été réduite à 6 nm avec une densité d'intégration de 125 millions de transistors par millimètre carré. Cependant, une telle transition n'est pas sans conséquences, en ce qui concerne les mécanismes de fissuration, ce qui est particulièrement vrai pour les diélectriques ‘’low-k’’. Cette famille de matériaux, bien que poreuse et fragile, est essentielle pour assurer l'isolation dans les circuits d'un Back-End of Line (BEoL) de plus en plus dense, avec une lithographie de plus en plus fine. En outre, en raison de sa porosité, il a également un comportement hydrophile qui réduit considérablement sa qualité d'isolation et sa résistance aux contraintes mécaniques. Pour toutes ces raisons, le ‘’seal ring’’, une structure d'interconnexion en cuivre qui entoure la puce, a été introduit pour (i) assurer l'intégrité mécanique de son périmètre intérieur, contenant la partie électriquement active de la puce, et (ii) pour protéger cette dernière contre l'humidité et l’intrusion de produits chimiques. D'où l'intérêt de ce travail pour traiter les contraintes thermomécaniques et des phénomènes de fissuration qui s'articulent autour du BEoL. Pour ce faire, différentes pistes évoluant autour d'un même axe de recherche, l'intégrité mécanique dans les systèmes de la microélectronique, sont proposées. (i) Deux manières d'évaluer les champs de contraintes dans le silicium actif et le BEoL passif sont étudiées : mise en œuvre de capteurs basés sur les principes de piézorésistance et d'extensométrie respectivement. (ii) La technique de flexion quatre points est étalonnée, et réadaptée pour tenir compte de la longueur des fissures, pour des fissures qui avancent dans des structures à couches minces homogènes (décohésion) et hétérogènes (décollement). (iii) Une approche par éléments finis, combinée à des modèles de zones cohésives dans des conditions de déformation à petite échelle, est proposée pour analyser l'influence de la disposition et de la plasticité du cuivre dans les interconnexions sur la résistance à l'avancée des fissures
The trend in the microelectronics industry is towards miniaturisation, from transistors to the integrated circuit package. This constant desire of compactness is certainly motivated by economic reasons, but also by the perspectives to gain in performance, power and ergonomics. In early 90s, 0.8 µm was the transistors gate length at major semiconductor manufacturers. The length has been reduced to 6 nm with a density of integration of 125 million transistors per square millimetre. However, such a transition does not come without consequences, as far as it concerns fracture mechanisms, it is particularly true regarding the low-k dielectrics. This family of materials, although porous and fragile, is essential to ensure the insulation in the circuitry of an increasingly dense Back-End of Line (BEoL), with increasingly fine lithography. Besides, due to its porosity, it also has a hydrophilic behaviour which greatly reduces both its insulation quality and stress strength. For all these reasons, the seal ring, the copper interconnection structure that encircles the chip, was implemented to (i) ensure the mechanical integrity of its interior, containing the electrically active part of the die, and (ii) to protect it from moisture and other chemicals intrusions. Hence the interest of this work to address the thermomechanical stresses and cracking phenomena which are articulated around the BEoL. To do so, various paths revolving around the same line of research, mechanical integrity in microelectronics systems, are proposed. (i) Two ways of evaluating stress fields in active silicon and passive BEoL are investigated: by implementing sensor structures based on the principles of piezoresistance and extensometry respectively. (ii) The Four-Point Bending technique is benchmarked, and readapted to account for the crack length, for cracks advancing is homogeneous (decohesion) and heterogeneous (debonding) thin films structures. (iii) A Finite Elements approach, combined with Cohesive Zone Models under Small-Scale Yielding conditions, is proposed to analyse the influence of the arrangement and plasticity of copper in the interconnections in the resistance to crack advance

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Ballit, Abbass. "Design and manufacturing process optimization for prosthesis of the lower limb". Thesis, Compiègne, 2020. http://www.theses.fr/2020COMP2589.

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Abstract (sommario):

Le socket prothétique (dit aussi emboiture prothétique), élément d'interface essentiel entre le moignon du patient et le dispositif prothétique, est le plus souvent le lieu où se définit le degré de réussite prothétique. C'est la partie la plus critique de la prothèse, personnalisée pour s'adapter au membre résiduel unique de l'amputé. Sans une forme et un ajustement approprié du socket, la prothèse devient inconfortable, voire inutilisable, et provoque des douleurs et des problèmes de peau. La production prothétique actuelle manque encore de normes numériques universelles pour concevoir un socket. La pratique actuelle est coûteuse et repose sur les raffinements manuels du technicien orthopédiste, et la qualité de l'ajustement est strictement corrélée à ses compétences ainsi qu'aux retours subjectifs du patient lors des phases d’essai de la prothèse fabriquée. La thèse vise à mener une analyse approfondie d'une conception optimale de l'emboîture prothétique en étudiant un processus alternatif de conception assistée par ordinateur. Ce processus est entièrement basé sur le modèle virtuel du membre résiduel du patient et repose sur le calcul de l’interaction emboîture-moignon. Un calcul rapide est favorable dans ce cas, c'est pourquoi nous proposons d'utiliser le système Mass-Spring (MSS) au lieu de la méthode FE largement utilisée pour modéliser les tissus mous du membre résiduel. Une nouvelle configuration du modèle MSS est proposée pour respecter la propriété de non compressibilité des tissus mous en ajoutant des « ressorts correctifs » non linéaires. Le modèle numérique doit être généré à partir du modèle scanné du moignon. À cette fin, nous proposons un schéma de fusion de quatre capteurs de profondeur à bas coût pour un scan rapide et économique avec des techniques de réduction des erreurs. Enfin, le membre résiduel virtuel est utilisé dans la phase de conception du socket. Une méthode de conception paramétrique est proposée et étudiée. Le problème de conception est transformé en problème de satisfaction des contraintes dérivées du calcul inverse de l'interaction socket-moignon. L'approche inverse a été choisie pour éliminer le besoin d'une formulation de contact coûteuse. Ce fait conduit à des calculs rapides, et par conséquent, permet de fournir des retours numériques en temps réel pendant le processus de conception. Le système a été implémenté pas programmation C++ avec une interface graphique où les retours numériques sont donnés sous forme d’une carte de radar. La validation a été faite en comparant les résultats de notre système avec la sortie des simulations FE. Le système a été implémenté avec une interface graphique conviviale et virtuellement testé et validé numériquement. Ce système réduit les limites des pratiques actuelles. Cependant, de nombreux travaux sont encore en cours pour affiner et développer le système et le valider par des expériences cliniques
The prosthetic socket, an essential interface element between the patient's stump and prosthetic device, is most often the place where the degree of prosthetic success is defined. It is the most critical part of the prosthesis, customized to fit with the unique residual limb of the amputee. Without a proper socket shape and fit, the prosthesis becomes uncomfortable, or even unusable, and causes pain and skin issues. The state-of-the-art prosthetic production is still missing universal numerical standards to design a socket. The current practice is expensive and relies on the manual refinements of the orthopedic technician, and the fit quality strictly correlates with his skills as well as the subjective feedback of the patient. The thesis aims to conduct a deep analysis of an optimal design of the prosthetic socket by studying and developing an alternative computer-aided design process. This process is fully based on the virtual model of the patient’s residual limb and relies on the calculation of the socket-stump interaction. A fast calculation is favorable in this case, that’s why we propose to use the Mass-Spring System (MSS) instead of the widely used FE method to model the soft tissues of the residual limb. A new configuration of the MSS model is proposed to respect the non-compressibility property of the soft tissues by adding non-linear “Corrective Springs”. The numeric model is to be generated from the scanned model of the stump. For this purpose, we propose a fusion scheme of four RGB-Depth sensors for a rapid and low-cost scan with error reduction techniques. Finally, the virtual residual limb is used in the socket designing phase. A parametric design method is proposed and investigated. The design problem is transformed into a constraint-satisfaction-problem whose constraints are derived from the inverse calculation of the stump-socket interaction. The inverse approach has been chosen to eliminate the need for expensive contact formulation. This fact leads to rapid calculations, and consequently, allows to provide real-time numerical feedback during the designing process. The validation was done by comparing the results of our system with the output of FE simulations. The system has been implemented with a user-friendly graphical interface and virtually tested and numerically validated. This system reduces the limitations of the current practices. However, a lot of works is still ahead to refine and develop the system and validate it with clinical experiments

Tesi sul tema "Capteur de déformation"

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