Academic literature on the topic 'Exposition aux ondes électromagnétiques'

L'étude des émissions rayonnées d'une source dans tout l'espace, est essentielle pour l'analyse dosimétriques et l’analyse des interférences électromagnétiques. L'importance du dernier augmentent en raison de la nécessité d'avoir une prédiction de la fiabilité des circuits électroniques. De plus, l'utilisation quotidienne des dispositifs et des systèmes émettant des champs électromagnétiques radiofréquences ne cesse d'augmenter. Certains de ces dispositifs fonctionnent à proximité du corps humain, et les opérateurs se trouvent dans la région des champs proches de la source rayonnante, et ils sont exposés à des niveaux de champs électromagnétiques pouvant être élevés. Pour cette raison, l'analyse dosimétrique, qui passe par une cartographie tridimensionnelle (3D) au voisinage de la source rayonnante, doit être effectuée. Pour ce type d'applications, plusieurs scans des champs proches doivent être effectués dans différents plans afin de construire la cartographie de champs 3D. Étant un processus difficile dans les études de compatibilité électromagnétique, la caractérisation en champ proche est traitée par plusieurs algorithmes qui proposent différentes approches pour réaliser le scanning requis au voisinage de la source rayonnante.Dans ce travail, nous introduisons un système de scanning 3D avec des sondes de champ magnétique à trois axes à faible coût. Le fait de disposer de telles sondes permet la mesure simultanée des trois composantes du champ magnétique sur la base d'un seul scan au voisinage du dispositif testé. Les sondes conçues se composent de trois boucles orthogonales combinées ensemble; la première sonde contient trois boucles conventionnelles réunies dans un cube en plastique d'une dimension totale de 10 × 12 × 13 mm3, tandis que la deuxième sonde est une sonde PCB imprimée sur un substrat FR4 de 3,2 mm avec une dimension réduite de 9 × 9 × 3,2 mm3. Les sondes conçues ont été étalonnées avec une cellule TEM et les facteurs d'antenne correspondants ont été extraits. Le système de scanning présenté utilise comme un instrument de mesure un oscilloscope RF- 4 canaux, qui donne la possibilité de mesurer à la fois dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel.La deuxième partie de cette thèse présente un algorithme de reconstruction basé sur la méthode du spectre d'ondes planes. Afin de réduire le nombre des scans et donc les exigences de temps, l'algorithme présenté nécessite juste un scan en champ proche 2D des composantes de champ, pour reconstruire la distribution du champ magnétique 3D au-dessus du dispositif rayonnant.La troisième partie de la thèse est consacrée à l'analyse dosimétrique des champs électromagnétiques rayonnés à proximité des systèmes RFID et des machines de soudage RF. L'évaluation de l'exposition en champ proche des champs rayonnés des antennes de lecture RFID, fonctionnant à 13,56 MHz et utilisées dans les bibliothèques, a été réalisée. Les mesures du champ magnétique près de l'antenne ont été établies à l'aide des sondes conçues. Les résultats sont ensuite analysés et comparés aux réglementations des normes européennes et des lignes directrices de l'ICNIRP. En outre, l'exposition aux champs électromagnétiques RF des travailleurs à proximité de machines de soudage RF dans un environnement industriel est étudiée. Ces machines, fonctionnant à 27 MHz, émettent de forts rayonnements et l'exposition a eu lieu dans la région de champ proche. La distribution spatiale des champs électromagnétiques dans cette région est étudiée à la fois dans des simulations numériques et des mesures réelles
The analysis of radiated emissions from a source throughout the space, is very essential for both dosimetric and electromagnetic interference analysis. The concerns about the latter are growing because of the need to have prediction of the system reliability of the electronic circuits. Moreover the everyday use of devices and systems emitting radio frequency electromagnetic fields is continuously increasing. Some of these devices are operating in the vicinity of human body, and operators are in the near-field region of the radiating source, and they are exposed to electromagnetic fields. For this reason, dosimetric analysis, that shows the necessity of having three dimensional (3D) field mapping in the vicinity of the radiating source, should be performed. For this kind of applications, several scans of the near fields should be done within different planes in order to build the 3D field mapping. Being a challenging process in electromagnetic compatibility studies, near field characterization is being treated by several algorithms that propose different approaches to achieve the required scanning on the radiating source.In this work, we introduce a 3D scanning system with a low cost three axis magnetic field probes. Having such probes allow the simultaneous measure of the three components of the magnetic field based on a single planner scan above the device under test. The designed probes consist of three orthogonal loops combined together; the first probe contains three conventional loops joined in a plastic cube with a total dimension of 10×12×13 mm3, whereas the second probe is a PCB probe printed on an FR4 substrate of 3.2 mm with a reduced dimension of 9×9×3.2 mm3. The designed probes were calibrated with a TEM cell and the corresponding antenna factors were extracted. The presented scanning system uses an oscilloscope as a measuring instrument that gives the possibility of both time and frequency domain measurements. The second part of this thesis presents a reconstruction algorithm based on plane wave spectrum method. In order to reduce the number of scans and hence the time requirements, the presented algorithm requires just a 2D near field scan of the field components, to reconstruct the 3D magnetic field distribution above the radiating device.The third part of the thesis is devoted for the dosimetric analysis of the radiated electromagnetic fields near RFID systems and RF-welding machines. The near-field exposure assessment of the radiated fields from RFID reader antennas operating at 13.56 MHz and used in Libraries was performed. The measurements of the magnetic field near the antenna were established using the designed probes. The results are then analyzed and compared to the regulations in European Directives and ICNIRP Guidelines. Moreover, the exposure to RF electromagnetic fields of workers near RF-welding machines in industrial environment is studied. These machines, operating at 27 MHz, emit strong radiation and the exposure takes place in the near-field region. The spatial distribution of the electromagnetic fields in this region is studied in both numerical simulations and measurements

Avec le développement des nouvelles technologies, l'exposition aux champs électromagnétiques est de plus en plus importante. En marge de ce développement, nos sociétés ont vu émerger des personnes présentant des symptômes qu'ils attribuent à une exposition aux champs électromagnétiques. Les résultats des études expérimentales antérieurs restant à controverse, l'objectif de ce travail est de voir si une exposition conjointe entre les champs électromagnétiques et le bruit conduit à une apparition ou une exacerbation des symptômes des champs électromagnétiques. Cette étude s'est portée sur différentes fonctions physiologiques chez une population juvénile : le sommeil, le système immunitaire, la prise alimentaire, la respiration et le comportement. Nos résultats montrent un comportement anxieux, une diminution de la locomotion ainsi qu'une augmentation du poids des animaux, associé à des variations dans le pattern alimentaire. Le sommeil et la respiration sont peu modifiés chez les animaux exposés aux champs électromagnétiques. Le système immunitaire des animaux exposés aux champs électromagnétiques présente des altérations au niveau du système immunitaire acquis avec une redistribution des sous-populations lymphocytaires en faveur d'une activation des cellules et de l'immunité humorale, mais sans variation du système immunitaire inné. L'altération de ce dernier système est observée lors de la co-exposition mais est différente de celle d'une exposition au bruit. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence différents effets des CEM, notamment un comportement anxieux et des variations immunitaire
With the development of wireless technologies, electromagnetic fields became an important environmental constraint. However, some people attribute symptoms to electromagnetic fields exposure. The results of experimental studies remain controversial due to contradictory results. The aim of this work is to evaluate the effects of a co-exposure between electromagnetic fields and noise. The hypothesis is that co-exposure led to an exacerbation of the electromagnetic fields effects. This work focused on different physiological functions in a juvenile population: sleep, immune system, food intake, respiratory parameters and behavior. The results showed a higher anxious behavior, a decrease of locomotor parameters and an increase in the weight of the animals, associated with variations in the food intake pattern. Sleep is slightly altered in animals exposed to electromagnetic fields. The immune system of animals exposed to electromagnetic fields exhibits alterations in the adaptive immune system by a redistribution of lymphocyte subpopulations in favor of cell activation and humoral immunity, but without variation of the innate immune system. The alteration of immune system was observed during the co-exposure with a different way than noise exposure. This work was the first study to show a variation of immune parameters in juveniles chronically exposed to electromagnetic fields

Dans un contexte d'évolution incessante des moyens de communications sans fil, les inquiétudes perdurent malgré les législations existantes. L'accroissement d'usages divers et variés des téléphones mobiles impliquent des questionnements sur l'exposition induite par ces nouveaux usages. Ce manuscrit permet d'enrichir les connaissances en dosimétrie numérique en prenant en considération la variabilité des conditions d'utilisation. Pour une évaluation précise de l'exposition, la méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel (FDTD) qui a prouvé son efficacité, est employée. L'objectif est de quantifier précisément le Débit d'Absorption Spécifique (DAS) induit dans des organes comme le cerveau et les organes reproducteurs. Dans cette analyse, une attention particulière sera portée sur les usages potentiels des téléphones portables par les enfants. Le choix des configurations couvre différentes technologies, usages et bandes de fréquences permettant d'étudier la sensibilité du DAS à la variabilité de ces paramètres, pour une meilleure maîtrise de l'exposition réelle, au-delà du problème de la conformité. Le nombre important des variables oblige à simplifier les modèles de simulation par la construction de méta-modèles statistiques afin de réduire les coûts de calcul. La méthode spectrale par Chaos Polynomial (CP) dédiée à la gestion des incertitudes et à l'analyse de sensibilité est adoptée pour la mise en place d'un modèle approché du DAS. Afin d'aboutir à une représentation par CP fiable et peu coûteuse en termes de simulations, l'utilisation par CP creux et adaptatif est appliquée. Seuls les termes les plus significatifs sont retenus dans la décomposition par CP. Cette approche est appliquée aux problèmes en dosimétrie numérique afin de propager les incertitudes portant sur les paramètres d'entrée dans les simulations et de quantifier l'impact de ces incertitudes sur l'exposition (e.g. impact de la localisation du téléphone sur la dispersion du DAS) avec un faible coût de calcul

Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif de proposer une méthode de caractérisation du champ électromagnétique incident par des antennes de télécommunications ou de radiodiffusion. Cette caractérisation est basée sur des mesures in situ au voisinage de ces antennes, et a pour but l'évaluation du DAS induit dans une personne se trouvant à ce voisinage et notamment les travailleurs amenés à intervenir sur les antennes. Après une étude de différentes techniques de mesures et de leur faisabilité, une analyse des méthodes de décomposition modale a été traitée. La méthode utilise la technique d'hybridation des mesures surfaciques du champ électromagnétique avec le calcul avec la méthode FDTD (Finite Difference in Time Domain) du DAS, en passant par la décomposition spectrale en ondes planes. Une autre technique a été abordée et validée pour deux fréquences d'intérêt consiste à optimiser l'exploitation des mesures pour implémenter le calcul FDTD par interpolation de données sur l'interface entre les mesures et le calcul à savoir la boite de Huygens. Cette technique a fait ces preuves en donnant des résultats avec une erreur faible de calcul une fois comparée à une approche classique où la mesure simulée était capable de fournir toutes les données nécessaires pour le calcul de la FDTD. Une dernière approche a été introduite, consistant à évaluer la répartition du DAS en utilisant des pré-calculs de réponses d'une base constituée à partir des modes d'ondes planes. L'idée derrière cette méthode est de rendre le processus de l'évaluation du DAS plus efficace en se passant de calculs lourds classiques et en les remplaçant par la simple combinaison de la projection du champ incident sur la base canonique prédéterminée avec pondération des coefficients de la décomposition en valeurs singulières. Les premiers résultats obtenus avec cette technique appliquée sur le fantôme utilisé et aux fréquences 100MHz et 900MHz sont très encourageants. Cette technique reste à être validée pour d'autres cas de fantôme et d'autres fréquences.

Ce manuscrit présente une analyse des champs électromagnétiques induits dans les tissus biologiques par les nouveaux usages en télécommunication ainsi que les nouvelles technologies du type UWB. Pour les nouveaux usages, les terminaux se trouvent de plus en plus proches du buste. Ce positionnement doit être pris en compte par les normes. La composition du buste est différente d'une personne à l'autre. Pour cela une étude sur l'influence de la puissance absorbée en fonction de la composition de la personne est menée. Cette étude servira à déterminer un facteur correctif pour valider l'utilisation du liquide équivalent de la tête pour l'étude de la conformité des terminaux près du buste. De plus une nouvelle approche basée sur de l'homogénéisation de tissus et destinée à réduire le volume et le temps de calculs dans les problèmes de dosimétrie numérique sera présentée pour la méthode de la FDTD. Avec les nouvelles technologies comme l'UWB pour des applications dites BAN, les études sont plus en relation avec l'influence du corps sur la propagation du signal. D'un point de vue numérique, il a été nécessaire de trouver des méthodes numériques comme la FDTD pour des signaux UWB. Des mesures dans le cas d'un réseau BAN ont été réalisées.

Cette thèse propose des outils statistiques pour étudier l’impact qu’a la morphologie d’une ville sur l’exposition des populations induite par un champ électromagnétique provenant d’une station de base. Pour cela l’exposition a été évaluée numériquement en propageant (via des techniques de lancer de rayons) les champs émis dans une antenne dans des villes aléatoires. Ces villes aléatoires ont les mêmes caractéristiques macroscopiques (e.g. hauteur moyenne des immeubles, largeur moyenne des rues et anisotropie) mais sont distinctes les unes des autres. Pour les mêmes caractéristiques de nombreuses villes aléatoires ont été générées et l’exposition induite a été calculée pour chacune. Par conséquent, chaque combinaison de variables correspond à plusieurs valeurs d’exposition. L’exposition est décrite par une distribution statistique non nécessairement gaussienne. Ce comportement stochastique est présent en plusieurs problèmes industriels et souvent les nombreuses simulations menées ont un cout de calcul important. Les travaux de cette thèse étudient la modélisation de substitution des fonctions aléatoires. Le simulateur stochastique est considéré comme un processus stochastique. On propose une approche non paramétrique basée sur la décomposition de Karhunen-Loève du processus stochastique. La fonction de substitution a l’avantage d’être très peu coûteuse à exécuter et à fournir des prédictions précises.En effet, l’objectif de la thèse consiste à évaluer la sensibilité de l’exposition aux caractéristiques morphologiques d’une ville. On propose une approche d’analyse de sensibilité tenant compte de l’aspect stochastique du modèle. L’entropie différentielle du processus stochastique est évaluée et la sensibilité est estimée en calculant les indices de Sobol de l’entropie. La variance de l’entropie est exprimée en fonction de la variabilité de chacune des variables d’entrée
This thesis is a contribution to the surrogate modeling and the sensitivity analysis on stochastic simulators. Stochastic simulators are a particular type of computational models, they inherently contain some sources of randomness and are generally computationally prohibitive. To overcome this limitation, this manuscript proposes a method to build a surrogate model for stochastic simulators based on Karhunen-Loève expansion. This thesis also aims to perform sensitivity analysis on such computational models. This analysis consists on quantifying the influence of the input variables onto the output of the model. In this thesis, the stochastic simulator is represented by a stochastic process, and the sensitivity analysis is then performed on the differential entropy of this process.The proposed methods are applied to a stochastic simulator assessing the population’s exposure to radio frequency waves in a city. Randomness is an intrinsic characteristic of the stochastic city generator. Meaning that, for a set of city parameters (e.g. street width, building height and anisotropy) does not define a unique city. The context of the electromagnetic dosimetry case study is presented, and a surrogate model is built. The sensitivity analysis is then performed using the proposed method

Les personnes sont exposées à divers types d'émissions radio, comme la télédiffusion et les signaux de téléphonie mobile. Aujourd’hui, les téléphones portables intègrent plusieurs antennes permettant d’utiliser plusieurs services en même temps (GSM et WiFi). Dans un futur proche, les systèmes MIMO seront intégrés dans les téléphones grâce à leur avantage en termes d’augmentation du débit. Cette expansion technologique suscite des questions sur l’effet sanitaire des ondes radio. Cette thèse porte sur l'évaluation de l'exposition en indoor et la représentativité d'une telle métrique qui est liée à une émission de la puissance maximale autorisée d’un mobile et d’une station de base (BTS). En effet, le protocole de mesure consiste à mesurer une exposition « pire cas » afin de vérifier la conformité aux limites d'exposition du grand public. Aujourd’hui, nous nous intéressons à une exposition représentative de la réalité. Les mesures temporelles et les distributions du champ électromagnétique induit par les stations de base (liaison descendante) sont étudiées dans ce manuscrit. De plus, l’exposition induite par les téléphones portables (liaison montante) intégrant plusieurs antennes à côté de l’utilisateur est étudiée. L’objectif était d’étudier et d’analyser l’effet de l’exposition multiple à ce type de téléphones. Une nouvelle définition du SAR OTA (« Over The Air ») est aussi présentée dans ce manuscrit pour comparer les expositions des téléphones portables dans des conditions réelles. Nous trouvons qu’un mobile avec un bas SAR est souvent un mobile à faible performance radio, sauf le MIMO qui permet vraiment de baisser le SAR
People are exposed to various types of radiofrequency electromagnetic fields emitted by different wireless communication systems such as broadcast and cellular network. Today, mobile phones integrate multiple antennas so that more than one service can be used at the same time (GSM and WiFi). In the near future, MIMO systems will be integrated into phones due to their advantage in terms of high throughput. This technological expansion is concerned about the health effects due to these new systems. This thesis focuses on the exposure assessment in indoor areas and the representativeness of such a metric which is related to the maximum power emitted from a mobile and from a base station (BTS). In fact, the measurement standard consists of measuring the exposure at "worst case" in order to verify the compliance to the reference levels. Today, we are interested on the real exposure to electromagnetic fields. Measurements and temporal distributions of electromagnetic fields induced by the base stations (downlink) are studied in this manuscript. In addition, exposure induced by cell phones (uplink) integrated multiple antennas near the user head is studied. The objective was to study and analyze the effect of multiple exposures to this type of phones. A new definition of SAR OTA ("Over The Air") is also presented in this manuscript to compare exposures of mobile phones in real conditions. It is been shown that a mobile phone with a low SAR is often a low-performance mobile radio, except MIMO which really helps to reduce the SAR

Lorsqu'une onde électromagnétique rencontre un objet ayant des dimensions caractéristiques de l'ordre de sa longueur d'onde, l'onde après interaction (champ diffracte) dépend des propriétés de la cible et peut être utilisée pour détecter, localiser et/ou caractériser l'objet de façon non destructive en résolvant un problème inversé. Cette résolution est délicate dans les cas réels (données incomplètes et erreurs intrinsèques à toute mesure). Une étape nécessaire, permettant de valider la mesure du champ diffracte et la méthode de résolution du problème direct, consiste à étudier le problème direct associé. L'étude a été réalisée à l'aide du dispositif de l'Institut Fresnel (fréquences : de 2 à 18 GHZ). De bons résultats ayant été obtenus sur les cibles 2D, l'objectif était de s'intéresser au cas plus complexe des cibles 3D. Différentes procédures de calibrage ont été testées et une procédure efficace et simple a été choisie. Les erreurs expérimentales ont été analysées et quantifiées. Les méthodes proposées permettent de corriger les erreurs de position, d'alignement, de dérive, de référence et une modélisation des erreurs aléatoires a été mise en place. L'optimisation de la configuration d'étude et de la dynamique du dispositif ainsi que la réduction de la durée des mesures ont été approfondies. Enfin, une nouvelle expression de la fonction coût prenant en compte le bruit aléatoire a été établie. Ces études ont permis d'obtenir des champs diffractes expérimentaux très précis pour les cibles 3D et de réaliser les premières inversions 3D à partir des données expérimentales. A noter que ces méthodes sont parfaitement adaptables à d'autres configurations de mesures

Actuellement, les technologies sans fil sont omniprésentes dans les lieux de vie, de travail ou detransport de la population. Les recherches en dosimétrie numérique non-ionisante ont connu desavancées considérables notamment grâce à la capacité de calcul croissante des ordinateurs. Cesdernières années, la prise en compte de la variabilité dans la dosimétrie est devenue un enjeumajeur. Les sources de variabilité sont nombreuses, parmi elles, les conditions d'exposition aurayonnement électromagnétique peuvent induire des doses absorbées très différentes.La modélisation de canal de propagation en environnement intérieur a permis d'avoir uneconnaissance précise des conditions d'exposition d'un corps humain plongé dans cet environnement.Les modèles stochastiques montrent le caractère statistique de l'exposition des corpshumains. Cette thèse a pour but de développer une méthode statistique du calcul de la doseabsorbée par le corps et d'adapter le modèle de canal stochastique à la dosimétrie.L'étude statistique de l'exposition a révélé la nécessité d'obtenir les valeurs de Débit d'AbsorptionSpécifique corps entier dans le cas d'expositions à une onde plane pour tous les anglesd'incidence possibles. Compte tenu des temps de calcul particulièrement long en dosimétrie, uneméthode d'interpolation efficace, le krigeage, des valeurs de Débit d'Absorption Spécifique a étémise en œuvre. La méthode du krigeage permet alors d'obtenir les valeurs de Débit d'AbsorptionSpécifique pour tous les angles d'incidences et donc de calculer les deux premiers momentsdu Débit d'Absorption Spécifique.L'analyse de sensibilité aux paramètres du canal des moments du Débit d'Absorption Spécifiquea permis de connaître l'impact de chacun de ces paramètres. Le modèle de canal a pu être simplifié et donc adapté à la dosimétrie tout en quantifiant l'erreur d'approximation qu'implique cette simplification.Cette thèse répond à l'enjeu de la prise en compte de la variabilité en dosimétrie dans un environnementcomplexe et les outils mis en œuvre ouvrent la voie de l'étude de l'exposition danstous les environnements complexes.
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Les recherches en dosimétrie numérique non-ionisante ont connu des avancées considérables notamment grâce à la capacité de calcul croissante des ordinateurs. Ces dernières années, la prise en compte de la variabilité dans la dosimétrie est devenue un enjeu majeur. Les sources de variabilité sont nombreuses, parmi elles, les conditions d'exposition au rayonnement électromagnétique peuvent induire des doses absorbées très différentes. La modélisation de canal de propagation en environnement intérieur a permis d'avoir une connaissance précise des conditions d'exposition d'un corps humain plongé dans cet environnement. Cette thèse a pour but de développer une méthode statistique du calcul de la dose absorbée par le corps et d'adapter le modèle de canal stochastique à la dosimétrie. L'étude statistique de l'exposition a révélé la nécessité d'obtenir les valeurs de Débit d'Absorption Spécifique corps entier dans le cas d'expositions à une onde plane pour tous les angles d'incidence possibles. Compte tenu des temps de calcul particulièrement long en dosimétrie, une méthode d'interpolation efficace, le krigeage, des valeurs de Débit d'Absorption Spécifique a été mise en oeuvre. L'analyse de sensibilité aux paramètres du canal des moments du Débit d'Absorption Spécifique a permis de connaître l'impact de chacun de ces paramètres. Le modèle de canal a pu être simplifié et donc adapté à la dosimétrie tout en quantifiant l'erreur d'approximation qu'implique cette simplification. Cette thèse répond à l'enjeu de la prise en compte de la variabilité en dosimétrie dans un environnement complexe
Research in non-ionizing numerical dosimetry has been improved thanks to high calculation capacity of computers. These years, integrating variability in the field of dosimetry has become a major issue. Sources of variability are numerous; among them, there are the exposure conditions to electromagnetic radiation which can lead to very different absorbed doses. Indoor channel modeling enables to have a deep knowledge of the exposure conditions of a human body located inside this indoor environment. The aim of this thesis is to develop a statistical method of calculation of the absorbed dose by the human body and to adapt the stochastic channel model to dosimetry. The statistical study of exposure reveals the need to obtain Specific Absorption Rate values for a plane wave exposure for all possible angles of incidence. Taking into account that computation in dosimetry is time consuming, an efficient interpolation method, kriging method, is implemented in order to get whole body Specific Absorption Rate values. Kriging method enables to obtain Specific Absorption Rate for all possible angles of incidence and then to calculate expectation and variance of Specific Absorption Rate. Sensitivity Analysis of expectation and variance to the statistical channel parameters reveals the impact of each parameter. The channel model has been simplified and then adapted to dosimetry by estimating the approximation error induced by this reduction. This thesis answers to the issue of integrating variability in dosimetry in a complex environment and develop the tools that open a new path in studying exposure in any complex environment