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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Conception et optimisation d'un capteur piezo-optique de pression, application à la mesure de hautes pressions hydrostatiques

GUILHEM, Mathieu (2010) Conception et optimisation d'un capteur piezo-optique de pression, application à la mesure de hautes pressions hydrostatiques. Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.

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Résumé

La mesure de pression est un domaine vieux de plusieurs siècles, dont le développement a été motivé par l’importance de ses applications technologiques. Le but de ce travail est de proposer une technique de mesure de fortes pression hydrostatiques par capteur optique à bas coût. De nombreux types de capteurs de pression ont été développés au cours du temps, et la première partie de ce document présente une vue d’ensemble du domaine. Nous nous concentrons ensuite sur les techniques optiques et présentons leurs avantages et inconvénients. Au vu de notre cahier des charges, nous choisissons de développer un capteur de pression basé sur l’effet piezo-optique, c’est à dire l’apparition d’une biréfringence dans un matériau diélectrique soumis à une force extérieure. La Partie II du mémoire présente les différents outils qui seront par la suite utilisés pour modéliser le capteur proposé : tout d’abord nous rappelons les détails de la théorie de la polarisation, son origine physique ainsi que le formalisme de Mueller-Stokes. Nous nous intéressons ensuite aux interactions entre une lumière polarisée et un milieu diélectrique, en présentant l’effet piezo-optique ainsi que les effets polarisant des réflexions à une interface. Les effets présentés sont modélisés par leur matrice de Mueller afin de simplifier l’étude à suivre. Dans la Partie III nous proposons un concept original de capteur de pression, utilisant une approche novatrice par rapport à celle usuellement mise en oeuvre. Le capteur proposé est basé sur l’analyse d’une lumière dont la polarisation est modifiée par la traversée d’un milieu diélectrique rendu biréfringent par la pression à mesurer. Certains aspects du capteur sont optimisés, et ses inconvénients discutés. Cette étude aboutit à la proposition d’un capteur dans lequel les éléments polarisant discrets ont été remplacés par des réflexions successives. Ce nouveau concept est modélisé, puis nous présentons les différentes sources potentielles d’erreur de mesure et proposons des solutions pour compenser celles qui prédominent. La Partie IV présente la validation expérimentale des concepts précédents. Nous décrivons la conception, la calibration et la validation d’un polarimètre de Mueller par Transformée de Fourier, conçu dans le but d’étudier la dépendance de l’effet piezo-optique à la température. Ensuite nous présentons la réalisation d’un démonstrateur de capteur piezo-optique de pression. Les essais effectués sont en accord avec les prédictions théoriques et valident donc le principe du capteur développé au cours de ce travail.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Discipline de la thèse / mémoire / rapport :Électronique, électrotechnique, automatique. Photonique
Mots-clés libres:mesure de pression ; effet piezo-optique ; polarisation
Sujets:UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-4 Instrumentation, imagerie, analyse, contrôle
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 620 Sciences de l'ingénieur > 621 Génie mécanique. Physique appliquée > 621.3 Electrotechnique, éclairage, électronique, télécommunications > 621.36 Optique appliquée
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences appliquées > 620 Sciences de l'ingénieur > 621 Génie mécanique. Physique appliquée > 621.3 Electrotechnique, éclairage, électronique, télécommunications > 621.36 Optique appliquée

UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
Code ID:2374
Déposé le :08 Mars 2012

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