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Détection et analyse de signaux

La thématique détection et analyse de signaux s'intéresse à la détection temps réel des signaux faibles, non reproductibles et aléatoires dans le domaine électromagnétique ou  ultrasonore. Elle vise en particulier à développer et améliorer des sondes ou capteurs (ultrason, effet Hall) ainsi que les chaînes instrumentales associées, le tout en mettant en œuvre des méthodes d'analyse temps réel dans le domaine temporel, fréquentiel ou temps-fréquence. Les actions menées dans cette thématique sont liées à la détection et l’analyse de signature d'arc électrique et aux différents systèmes de détection et d'analyse en RMN et ou RQN.

Détection de défauts d'arc

 

Les travaux sur la détection d'arcs électriques dans un réseau électrique domestique (230V/ 50 Hz) s’intéressent à plusieurs problématiques telles que la discrimination entre arcs et charges de masquage dont l'influence sur la tension et le courant s'apparente à celle d'un arc. Cette problématique est abordée par la modélisation des principales charges domestiques (aspirateur, perceuse, etc.) ainsi que celle de l'arc, afin de nous affranchir d'expérimentations lourdes à mettre en œuvre et d'obtenir une base de données de signaux la plus exhaustive possible. Ce travail de modélisation nous a permis de mettre au point un outil de simulation d'une installation électrique virtuelle modulable. Le modèle a été validé expérimentalement en utilisant deux métriques : taux de distorsion harmonique et indice de ressemblance. Pour la détection, le principe est basé sur l'analyse de la signature du courant d'arc, en utilisant conjointement l’analyse fréquentielle en basse fréquence (<20 kHz) et l’analyse temporelle des perturbations.  Les premiers résultats d’analyses BF, spectrale et corrélative des signaux permettent de détecter la présence d’un arc et de localiser la position de celui-ci sur la ligne électrique.

Détection et analyse RF pour IRM et RQM

Les travaux sur la détection et l’analyse de signaux en RMN ou RQN reposent sur la conception et la mise au point de sondes (ou d'antennes) radiofréquences (RF) dédiées et sur les aspects métrologiques et méthodologiques associés. Ces travaux font appel en particulier à la simulation électromagnétique, à la modélisation RF et la maîtrise des chaînes de mesure RF. D’un point de vue métrologique, un certain nombre d'enjeux peuvent être identifiés : améliorer la sensibilité de détection (SNR), améliorer la qualité (intensité et uniformité) des champs ou gradients de champs RF, augmenter le volume utile ou cible des dispositifs, s'adapter à la montée en fréquence des instruments, s'adapter à la complexité des échantillons (gels, matériaux poreux, présence partielle d'éléments ferromagnétiques ou conducteurs), contribuer à la portabilité des systèmes.  Ainsi, en RQN, dans le cadre d'une collaboration avec l'équipe de Méthodologie RMN-CRM2, nous avons activement contribué à l'étude de la RQN de l'azote 14. La mise au point d'un banc de mesure (1-6MHz, basses puissances RF) a permis d'étudier les effets (sensibilité et étalement de spectre) d'un champ statique faible dans le cas de composés avec un tenseur de gradient de champ électrique avec ou sans symétrie axiale.  Parallèlement en IRM, dans le cadre d’une collaboration élargie à un groupe de recherche du LEMTA (UMR 7563), un premier projet a permis l’étude du transport de l’eau dans des membranes sous contraintes. Un second projet, en cours, vise à étudier la faisabilité du développement d'une méthode d’imagerie par résonance magnétique (IRM) possédant de très bonnes résolutions spatiale et temporelle pour accéder à la mesure de profils d’eau au travers d’une pile en fonctionnement. La méthode repose sur la mise au point d’une sonde RMN spécifique se présentant sous la forme d’un résonateur plan intégré à la cellule de pile.

Mots-clés : Arcs électriques, électromagnétisme,  signaux aléatoires, Sondes,  IRM, RQN, chaînes instrumentales, analyse de signature, analyse radiofréquence.