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Université de Franche-Comté
/ 20-08-2010
Lavrov Roman
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Ce travail de thèse concerne une étude numérique et expérimentale d’une application du codage par chaos aux télécommunications optiques haut-débit. La démonstration expérimentale a été réalisée à l'aide d'une nouvelle architecture électro-optique inspirée de la dynamique d’Ikeda, mais utilisant une modulation de phase électro-optique chaotique. de 2a lumière. La dynamique chaotique est obtenue entre autre grâce a l'utilisation d'une conversion non linéaire de la phase vers l'intensité, réalisée par un démodulateur DPSK (interféromètre à deux ondes déséquilibré), typiquement utilisé en télécommunication optique par modulation différentielle de phase. L’utilisation d'un tel composant conduit à l’introduction d'une non linéarité non locale dans le temps, dans l'équation intégro-différentielle retard décrivant l'évolution de la dynamique de l’oscillateur optoélectronique. La simulation numérique de cette dynamique a été faite en utilisant des équations aux différence de filtres numériques dans des conditions de sur-échantillonnage, permettant ainsi de prendre en compte l'ordre élevé de l'équation différentielle effectivement impliquée dans l'expérience. Les résultats de simulation sont en très bon accord avec les observations expérimentales, et ont permis d'élucider certaines particularités des solutions de ce type de dynamique. Nous avons étudié les propriétés de synchronisation de la porteuse chaotique par un récepteur construit en copiant en boucle ouverte l'architecture d’émetteur-générateur de chaos. La sensibilité de cette synchronisation distante entre chaos a été explorée en fonction des écarts entre paramètres, et en fonction de diverses distorsions introduites par un canal de transmission. Le codage, la transmission, et le décodage d'un signal binaire DPSK, a été réalisée. Le montage final a été éprouvé dans des conditions réalistes de terrain, au travers d'expériences réalisées sur des réseaux optiques installés (réseau des frères Lumière de Besançon, et réseau métropolitain d’Athènes), au débit record de 10 Gb/s pour ce type de liaison masquée 1 par chaos, ct sur des distances de plus de 12.0 km. L'intégration du montage, l’utilisation de composants dédiées, ainsi que des topologies plus avancées de générateur‘ de chaos utilisant ce même principe, sont discutés et proposés.
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Université de Franche-Comté, Université de Technologie de Varsovie Départemnt ZIF
/ 14-12-2009
Krupa Katarzyna
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L'objectif de ce mémoire de thèse consiste à étudier et caractériser les propriétés de couche mince piézoélectrique de nitrure d aluminium (AIN) utilisées comme une couche d actionnement de micropoutres multimorphes actionnées piézoélectriquement et a évaluer leurs performances micromécaniques. Ce travail a été effectué en utilisant une méthodologie hybride basée sur 1 interaction entre le modèle physique et mathématique des objets étudiés. Ces recherches ont été faites dans le cadre d`une thèse de doctorat effectuée en cotutelle entre l`Université de Franche-Comté et Université Technologique de Varsovie. Les deux laboratoires qui ont porté ce projet sont le Département d'Optique P.M. Duffieux de l nstitut FEMTO-ST et l institut de Micromécanique et Photonique. Une méthodologie hybride opto-numérique a été proposée pour étudier des microstructures. Cette méthodologie permet la caractérisation complexe de ces échantillons en identifiant les divergences entre leur modèle physique et mathématique. Cette approche hybride, combinant les données expérimentales obtenues par l interférométrie optique et les techniques de nanoindentation avec les résultats de traitements numériques et les équations analytiques, a été appliquée pour étudier les micropoutres silicium où un film mince piézoélectrique d AlN a été déposé entre les deux électrodes métalliques. Grâce à ces interactions, les propriétés de films AIN ainsi que les comportements micromécaniques de transducteurs piézoélectriques et leur fiabilité ont été déterminés. Nous avons bâti un modèle physique de ces dispositifs multimorphes en utilisant la plateforme de métrologie basée sur l interféromètre de Twyman-Green, offrant les avantages de mesure non-destructive et la haute résolution de techniques optiques. Ainsi, nous avons obtenu des données caractérisant les comportements statiques et dynamiques de micropoutres AIN, ainsi que les différentes propriétés physiques des éléments étudiés. Enfin, quelques mesures de fiabilité de nos micro objets ont permis l évaluation de l`impact de certains paramètres géométriques et fonctionnels sur les comportements des échantillons et leur durée de vie. Le modèle mathématique proposé s appuie à la fois sur l utilisation d`équations analytiques et le calcul par la Méthode des Éléments Finis faisant appel au logiciel ANSYS. Ces calculs ont tenu compte de l aspect multicouche des éléments étudiés. Ce travail de modélisation a permis d`identifier les paramètres critiques de ces microactionneurs piézoélectriques à la fois du point de vue dimensionnel que matériel et de mieux comprendre leurs mécanismes de vieillissement. Par ailleurs, une étude de fiabilité a aussi été réalisée, en incluant des tests accélérés du vieillissement et de la fatigue, ainsi que une étude de la stabilité opérationnelle. Les résultats obtenus nous ont permis de mieux cerner quels sont les paramètres critiques de dommagement le plus probables de ces micro objets et estimer leur temps de vie. Enfin, l approche opto-numérique proposée a permis d'identifier les étapes de fabrication critiques des micropoutres d AlN afin d'optimiser leur fabrication. La méthodologie hybride proposée au cours de la thèse de doctorat a étendu la capacité métrologique des techniques d interférométrie laser. Elle permet de développer les méthodes pour la caractérisation des microstructures, la détermination de leur fiabilité et l assistance de leur technologie dans la réalisation des dispositifs fiables des paramètres requis. L application de cette méthodologie a permis de bien comprendre les propriétés de films d`AlN aussi bien que les performances des micropoutres piézoélectriques. Cela peut effectuer en une augmentation de nombre des applications possibles de ces microstructures d AlN, en améliorant leur qualité et contrôle.
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Université de Franche-Comté
/ 17-12-2010
GALEANO ZEA July Andréa
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Cette thèse propose et démontre une nouvelle approche pour mesurer par vision la position d'une cible dans le plan XY. La mise en œuvre concerne la microscopie optique d'échantillons biologique grâce à des boîtes de culture cellulaire référencées en position. Conçus et réalisés spécifiquement, ces prototypes constituent un référentiel de position solidaire des cultures biologiques. Cela permet le repositionnement très précis des spécimens sous le microscope ainsi que la superposition digitale des images enregistrée au centième de pixel. Cette méthode est validée par le suivi site à site des transformation et déplacements cellulaires au cours du temps, malgré le transfert répété des préparations du microscope à l'incubateur. La méthode repose sur le traitement numérique des images d'un motif pseudopériodique micro-fabriqué en salle blanche et déposé sur la cible à poursuivre. Une mesure binaire -absolue mais pas résolvante_ est combinée avec une mesure linéaire - relative mais très résolvante- pour obtenir un repérage absolu et très précis de la position et de l'orientation de l'objet dans le plan. Le traitement binaire est basé sur un cryptage de la position sous la forme de séquences pseudo-aléatoire de type LFSR étendues à deux dimensions. Le traitement linéaire est basé sur des calcul de phase après filtrage dans le domaine spectral. L'information de phase sert également au calcul du contraste local des séquences binaires, ce qui confère une très grande robustesse au décodage binaire de position. A partir d'un motif de période 4um, les performances obtenues correspondent à 20 nm de résolution en position latérale et 10 -20 en orientation dans le plan.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 15-12-2006
Kuate Gilbert
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La capitalisation de la conception devient un enjeu pour le travail collaboratif dès lors que celui-ci comporte des épisodes individuels. Elle passe par la conservation des traces des raisonnements et intentions de conception. A cet effet, le concepteur individuel a besoin d être assisté par un système que nous avons appelé système d intentions de conception. L idéal d un tel système a été subdivisé en modules et décrit. Nous nous sommes intéressés particulièrement aux systèmes CAO, que nous voulions comparer à ce système idéal. Pour y arriver, nous avons entrepris d analyser une séquence de conception à l aide d outils CAO. Nous avons adopté la méthode du protocol analysis dans laquelle le concepteur verbalise ses pensées au cours, ou après son travail (Concurrent Think Aloud ou CTA, Retrospective Think Aloud ou RTA). Quatre expériences de conception ont été ainsi réalisées avec la participation de quatre concepteurs différents. L analyse du CTA nous a permis de mieux comprendre la conception à l aide d outil CAO et de proposer un modèle d activités. Ce modèle comporte six éléments : observation, formalisation des intentions de conception, raisonnement de conception, formalisation des intentions de représentation, raisonnement pour la représentation et action. Les liens entre les éléments sont présents dans le modèle. Une comparaison entre le CTA et le RTA a été ensuite effectuée. Cette comparaison a permis de détecter quelques insuffisances de l outil CAO, utilisé pour la représentation des intentions de conception. Pour contribuer à pallier à ces insuffisances, nous avons proposé un cadre, qui permet d attacher les intentions de conception au modèle CAO du produit.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM, Northwestern Polytechnical University (Chine)
/ 11-12-2008
Qiu Kepeng
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La thèse concerne les performances de l’analyse et de l’optimisation de structures composites légères du type solides cellulaires et sandwich. Une étude spécifique est consacrée à l’optimisation topologique de solides cellulaires à périodicité. La méthode de super-élément est développée et appliquée à l’analyse statique et dynamique de plaques composites en considérant l’influence de la topologie et des dimensions de cellules périodiques constituant la structure. La méthode multi-phase d’homogénéisation 3D est appliquée pour calculer les propriétés élastiques équivalentes de structures nid d’abeille. Ensuite, une méthode inverse d’homogénéisation est appliquée pour obtenir une configuration de la microstructure. Elle concerne la maximisation de propriétés élastiques ainsi que de conductivités thermiques. L’optimisation topologique est mise en œuvre pour maximiser la rigidité globale des structures cellulaires comprenant les cellules carrées ou cylindriques à symétrie cyclique. Tous les éléments volumiques représentatifs (RVE representative volume element) d’une structure cellulaire périodique sont modélisés en utilisant la méthode de super-élément (SE). La technique de liaison des variables d’optimisation est utilisée pour la périodicité dans les structures optimales. Les différentes configurations optimales RVE-SE étudiées permettent d’illustrer l’influence du paramètre d’échelle entre RVE et SE sur le processus d optimisation. Des relations entre les dimensions d’une cellule et le nombre de cellules dans une plaque avec différentes conditions aux limites et leurs influences sur les solutions optimales en statique et en dynamique sont étudiées.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM, Universitatea tehnica (Cluj-Napoca, Roumanie)
/ 12-07-2007
Muntean Adina mariana
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Le travail présenté dans les six chapitres structurant cette thèse de doctorat s'insère dans la problématique actuelle des actionneurs pour véhicules électriques, ayant pour objectif l'analyse et le contrôle du couple développé par un moteur synchrine avec excitation par aimants permanents enterrés dans le rotor et enroulement induit au stator à alimentation par ondulateur de tension, en vue des applications de propulsion des véhicules électriques légers. Le premier chapitre décrit les caractéristiques essentielles d'un système de proplusion des véhicules électriques. Après l'argumentation détaillée des avantages des moteurs synchrones à aimants permanents dans une telle application, les topologies appropriées du rotor et stator de ces moteurs pour la propulsion des véhicules électriques légers sont examinées de près. La modélisation dynamique non linéaire du moteur synchrone à aimants permanents enterrés, en mode d'opération à couple constant jusqu'à la vitesse de base et à puissance constante avec défluxage à hautes vitesses, est développée dans le deuxième chapitre. Dans le troisièle chapitre, une analyse numérique du champ magnétique et des compsants -- mutuel, réluctant, de détente et pulsatoire - du couple caractérisant un moteur synchrone à aimants permanents enterrés est présentée. Une ample étude électromagnétique comparative, par simulation à l'aide de la méthode des éléments finis du logiciel FLUX 2D, est effectuée sur les moteurs synchrones à aimants permanents enterrés en mono- et double couche. Le quatrième chapitre s'occupe des stratégies de contrôle du couple pour les moteurs synchrones à aimants permanents enterrés. Les contrôles indirect et direct (DTFC) du couple en modes d'opération à couple constant et à puissance constante sont présentés. Un schéma de contrôle DTFC pour moteurs synchrones à aimants permanents enterrés en mode d'opération à couple constant (avec défluxage à maximisation du couple disponible) à hautes vitesses est proposé et validé par des résultats de simulation dynamique. Dans le cinquième chapitre, le banc d'essais réalisé et les résultats expérimentaux correspondants sont présentés. Les réponses dynamiques en couple des moteurs synchrones à aimants permanents enterrés, sous contrôle direct (DTFC) et indirect du couple en vue des applications de propulsion des véhicules légers, sont précisément et comparativement analysées. Le dernier chapitre résume les contributions originales de l'auteur de cette thèse et suggère les perspectives de développement des recherches dans le même domaine.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 21-11-2006
Wahdame Bouchra
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La Méthode des Plans d Expériences (MPE) est un moyen efficace pour caractériser, analyser et améliorer un système Pile à Combustible (PàC). Après un bref aperçu de son fonctionnement et de ses contraintes, l auteur communique des éléments essentiels de la MPE. Celle-ci est ensuite appliquée à différents cas. Une première étude destinée à étudier l influence des débits et des pressions de gaz sur la puissance maximale d une pile PEM est d abord réalisée. L impact majeur du débit d air est mis en évidence à la fois par des plans complet et fractionnaire. Les plans et outils logiciels développés sont alors utilisés pour analyser des essais collectés sur une pile 5kW. Ils permettent d exprimer clairement et quantitativement les incidences sur les performances de la PàC des paramètres courant, température, pression et surstoechiométries des réactifs. Des interactions entre facteurs sont aussi décelées. Une modélisation statistique de la tension en fonction des paramètres étudiés est mise en oeuvre ultérieurement pour optimiser les conditions opératoires. La Méthode des Surfaces de Réponse est ensuite utilisée pour analyser un essai d endurance réalisé sur 1000 heures. L intérêt d adopter des surstoechiométries variables au cours du temps pour aboutir à des tensions de cellules élevées et présentant une faible dispersion est démontré. L auteur indique finalement comment la MPE peut contribuer à une meilleure compréhension de la physique des PàC. Trois domaines sont considérés : les pertes de charge dans les plaques bipolaires, l impact de l humidification sur la résistance interne du stack et le vieillissement à une température de fonctionnement haute.
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Université de Franche-Comté
/ 25-11-2010
Rabenorosoa Kanty
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La thèse propose un concept de microbancs optiques reconfigurables (MOEMS 3D hybrides) à base d'éléments microfabriqués et assemblés à l aide d une station robotique : ces nouveaux bancs optiques combinent les avantages du micro-assemblage robotique et des techniques de microfabrication sur silicium. Le positionnement fin des supports optiques sur un substrat s'effectue par une tâche de guidage. La réalisation d'une telle tâche à l'échelle micrométrique est une contribution majeure de la thèse. Elle a nécessité plusieurs avancées. L absence de modèles fiables et de mesures disponibles pour des contacts plan / plan, un type de contact très fréquent en micro-assemblage, nous a conduit au développement d un banc de moeurs robotisé pour évaluer la force de pull-off. Ensuite, un système robotique équipé de préhenseur à deux doigts de serrage instrumentés a été mis en oeuvre pour mesurer simultanément la force de serrage et la force de Contact latéral qui agit sur le micro-objet manipulé durant le guidage. Un modèle de l évolution de la force de serrage lors de l apparition de la force de contact latéral est présenté et confronté à une modélisation par éléments nis ainsi qu'à des résultats expérimentaux. Enfin, une stratégie de guidage est établie en prenant en compte la stabilité de la saisie et les spécificités du micromonde. Une commande hybride force/ position est choisie pour automatiser le guidage par deux doigts instrumentés (GDDI). Elle a été mise en oeuvre avec succès sur un système robotique.
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Université de Franche-Comté
/ 11-09-2008
Chedevergne Fany
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L'analyse des pressions plantaires est un procédé auquel les praticiens recourent de plus en plus pour observer les troubles de l'équilibre et de la marche de leur patient. Qualifier et quantifier l'appui du pied au sol permet de juger de la santé du système neuro-musculaire, d'établir un diagnostic médical, de réaliser un suivi, mais aussi de prévenir de futurs traumatismes. Les outils d'acquisition des pressions plantaires, ou baropodomètres, sont multiples et variés mais leur fonctionnalité ne répond pas complètement au besoin médical. Peu d'entre eux permettent l'observation de la marche pieds nus et aucun ne la permet de façon reproductible sur de nombreux pas consécutifs. C'est pourquoi, cette étude porte sur un nouvel outil baropodométrique préalablement mis au point dans notre laboratoire : un chausson équipé de capteurs de force. Un premier prototype est d'abord analysé, testé et caractérisé. Il se révèle n'être adapté qu'à une utilisation clinique avec des individus sains. Après plusieurs améliorations mécatroniques, un nouveau prototype est proposé pour l'analyse de la marche de tout individu quelle que soit sa pathologie. Le traitement des données est également développé à l'intention du praticien pour lui permettre une analyse aisée et rapide de la marche grâce à un système d'affichage graphique précis. Les premières applications cliniques montrent que l'outil est encore perfectible quant à sa précision de mesure. Cependant, l'évolution de la répartition des pressions plantaires est clairement indiquée au cours du temps. L'outil est utilisable aussi bien en milieu clinique qu'en contexte écologique chez le patient lui-même. L'analyse de l'équilibre comme celle de la locomotion pourront se faire de façon plus spontanée et régulière que ce soit chez les patients âgés sujets aux risques de chutes, ou chez les patients diabétiques sujets aux risques d'ulcères, ou encore de façon post-opératoire chez un individu en rééducation, et de façon large quelle que soit la pathologie du sujet.
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Université de Franche-Comté
/ 09-11-2009
Delmas Bruno
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Depuis près d'un siècle, les résonateurs à quartz à ondes de volume sont utilisés pour stabiliser les oscillateurs électriques. Cette longévité est due aux propriétés exceptionnelles du quartz et aux progrès constants de la technique. Pour les applications spatiales, il n'est généralement pas possible d'intervenir sur le composant. La dérive en fréquence doit alors être réduite et contrôlée sur des dizaines d'années. Cette variation systématique de la fréquence de résonance au cours du temps est due à l'évolution de plusieurs phénomènes physiques dont nous avons fait la synthèse et une analyse quantitative. Le premier de nos deux axes d'études porte sur l'étude des contraintes mécaniques dans la lame de quartz. Un travail bibliographique nous a permis d'étudier les spécificités de différentes formes de résonateur pour comprendre l'effet des contraintes mécaniques et les moyens de limiter la variation d fréquence induite. Les outils de modélisation actuels nous ont aidés à mettre au point une géométrie apportant une nette réduction de l'effet force- fréquence, confirmée par les mesures des premiers prototypes. L'autre axe d'étude est expérimental et porte sur un procédé essentiel communément appelé "pré-vieillissement". Les nombreuses contraintes de cette étude, telles que le temps, nous ont imposé une organisation méthodique de l'expérimentation. Ainsi, les plans factoriels fractionnaires nous ont permis de limiter les moyens techniques tout en obtenant les effets de chaque paramètre définissant le pré-vieillissement. Les résultats convergent vers la même conclusion que celle faite lors de l'étude quantitative des phénomènes physiques produisant le vieillissement.
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