Rozprawy doktorskie na temat „Sondages laser”

Récemment, plusieurs tentatives ont été faites afin de quantifier les émissions de CO2 à l'échelle de la ville et ainsi d’améliorer les inventaires existants. Les mesures de concentration de CO2 et autres gaz peuvent ainsi être utilisées dans une approche dite “descendante” afin de contraindre les inventaires d’émission qui sont traditionnellement construits via une approche dite “ascendante” à partir d’une quantification des activités.Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué le potentiel d’une nouvelle technique de surveillance du CO2, référencée sous le nom de sous le nom de GreenLite™ (Green Imaging Tomography Experiment). Le système a été déployé pendant un an dans la ville de Paris. Il permet une mesure en continu de la concentration le long de 30 segments horizontaux, proches de la surface. Il a donc une couverture spatiale beaucoup plus large que l'échantillonnage in situ traditionnel et apporte une information dont la représentativité spatiale est plus cohérente avec celle des modèles de transport atmosphérique à résolution à l'échelle kilométrique utilisés pour l'inversion atmosphérique à l'échelle de la ville.J’ai développé un outil de modélisation complet centré sur le modèle à haute résolution WRF avec un couplage (WRF-Chem), et en utilisant des inventaires d'émissions anthropique de CO2, des estimations des flux par la végétation et des conditions aux limites fournies par une simulation à grande échelle. Ce modèle permet d’interpréter les mesures.Le chapitre 1 est une large introduction au sujet tandis que les chapitres 2-4 sont construits autour de trois articles publiés dans la littérature scientifique.Le chapitre 2 évalue si le modèle WRF à une résolution spatiale de 3 km peut reproduire les champs météorologiques dans la région IdF mieux que ne le fait le modèle Européen CEPMMT à 16 km de résolution. Les comparaisons entre les analyses des deux modèles sont faites avec un focus sur trois variables atmosphériques (température de l'air, vent et hauteur de la couche limite) qui sont les plus pertinentes en ce qui concerne le transport du CO2 atmosphérique dans un environnement urbain. Les résultats ont permis de sélection une version du modèle et une option de nudging qui permet la meilleure adéquation entre les simulations numériques et les observations de terrain, et ces options sont utilisés dans la suite du travail.Le chapitre 3 vise à comprendre les variations temporelles et spatiales des concentrations de CO2 dans Paris et ses environs pendant la période de mesure du système GreenLITE™ (Sep 2015 à dec 2016). Les données permettent de démontrer qu’un schéma de canopée urbaine (BEP) est en bien meilleur accord avec la réalité, par rapport à l'autre (UCM), en particulier pendant l’hiver. Pendant cette période, le mélange vertical est réduit ce qui peut conduire à des accumulations du CO2 dans les basses couches de l’atmosphère, qui sont difficiles à modéliser. Cependant, les mesures GreenLITE™ montrent aussi un bruit important et des indications de biais, ce qui limite leur potentiel d’interprétation. De plus, les inadéquations entre modèles et observations dans ce chapitre soulignent clairement la difficulté de modélisation du CO2 dans les zones urbaines en raison des grandes incertitudes tant dans le transport atmosphérique que dans l'inventaire des émissions.Le chapitre 4 vise à étudier en détail les sources d'erreurs principales qui conduisent aux différences entre mesures et résultats de simulation en ce qui concerne le CO2 atmosphérique au-dessus de Paris. Ces sources d’erreur incluent les hypothèses sur les distributions des émissions anthropiques, le transport atmosphérique en particulier le mélange vertical, les flux de CO2 biogéniques, et les conditions aux limites du domaine de simulation
Cities play an important role in tackling climate change as they account for more than 70% of global anthropogenic CO2 emissions. In recent years, several efforts have attempted to quantify city-scale CO2 emissions and establish a high spatially and temporally resolved inventory for supporting urban emission mitigation strategies. The so-called "top-down" inverse estimation of CO2 emissions constrained by independent atmospheric observations could serve to evaluate the consistency of traditional "bottom-up" inventories. A novel CO2 monitoring technique, known as the Greenhouse gas Laser Imaging Tomography Experiment (GreenLITE™) trace gas measurement system, was deployed in central Paris for a 1-year monitoring of near-surface atmospheric CO2 concentrations along 30 horizontal chords. This system has a much wider spatial coverage than traditional in situ sampling and was expected to be more consistent with the spatial representativeness of the kilometer-scale resolution atmospheric transport models used for the city-scale atmospheric inversion.The primary objective of this thesis is to assess the potential contribution of this GreenLITE™ system, in addition to two urban and four peri-urban in situ CO2 measurement stations, for a better understanding of the spatiotemporal variations of CO2 concentrations within Paris and its vicinity. For this objective, I have developed a full modeling framework around the high-resolution Weather Research and Forecasting model (WRF) and its coupling with Chemistry (WRF-Chem), using CO2 emission inventories, estimates of the vegetation fluxes and boundary conditions provided by a large-scale simulation.Chapter 1 is a broad introduction to the subject while chapter 2-4 are built around three separate and publishable papers.Chapter 2 aims at evaluating whether the WRF model running at a 3-km horizontal resolution, with its various configurations, can reproduce the meteorological fields over the IdF region better than the 16-km resolution ECMWF global operational forecasts. The comparisons between WRF and ECMWF forecasts with respect to observations are carried out with a focus on three atmospheric variables (air temperature, wind and PBL height). The results of the sensitivity tests of different physics schemes and nudging options obtained in this chapter are used in subsequent research for the selection of appropriate WRF-Chem model setup in support of atmospheric CO2 transport modeling.Chapter 3 aims at understanding the spatiotemporal variations of CO2 concentrations within Paris and its vicinity during the 1-year GreenLITE™ operating period from September 2015 to December 2016. The analyses are based on CO2 data provided by GreenLITE™ together with six in situ stations and the 1 km-resolution WRF-Chem model coupled with two urban canopy schemes (Urban Canopy Model - UCM; Building Effect Parameterization - BEP). The GreenLITE™ data provide clear information that favors BEP over UCM in the description of vertical mixing and CO2 concentrations during the winter. However, there are indications of measurement noise in summer that limit the usefulness of the data. Furthermore, the model-observation mismatches clearly stress the difficulty of CO2 modeling within urban areas due to the large uncertainties both in the atmospheric transport and the emission inventory.Chapter 4 aims at investigating in detail the critical sources of errors that lead to the model-observation mismatches in the atmospheric CO2 modeling over Paris. These sources of misfit include uncertainties in the assumed distribution of anthropogenic emission, errors in the atmospheric transport, in biogenic CO2 fluxes and in CO2 boundary conditions at the edges of the atmospheric transport model domain. The lessons and insights from this chapter provide requirements and recommendations for the assimilation of CO2 measurements into the atmospheric inversion, when aiming at the quantification of CO2 emissions for the Paris region

Les cycles couplés des aérosols, de la vapeur d’eau et des nuages sont à l’heure actuelle un domaine de recherche dynamique au cœur d’enjeux climatiques et météorologiques. Une meilleure compréhension des interactions entre ces différents cycles atmosphériques doit permettre de mieux appréhender les processus conduisant à des évènements météorologiques extrêmes et également de diminuer les incertitudes des projections climatiques, en grande partie liées aux interactions aérosols – nuages. Contribuant à ces efforts, les travaux présentés dans cette thèse sont fondés sur l'analyse d'observations expérimentales de terrain autour d’un instrument de télédétection émergent. Il s’agit d’un lidar Raman météorologique transportable capable de mesurer simultanément la température thermodynamique, le contenu en vapeur d'eau et les propriétés optiques des aérosols, dans la colonne atmosphérique. Cet instrument, développé au LSCE et nommé WALI, permet des observations continues dans la basse et moyenne troposphère avec une précision et des résolutions verticale et temporelle en adéquation avec les objectifs de ruptures énoncés par l’OMM. En premier lieu, le bilan de liaison de la chaîne d’acquisition de la température basée sur la spectroscopie Raman rotationnelle, nouvellement implémentée sur le lidar, a été obtenu à l’aide d’une modélisation directe – inverse. Les premières mesures de température par lidar, conduites durant une période très contrastée en température marquée par l’occurrence d’une vague de froid, ont permis une comparaison avec les sorties de modèles de prévisions météorologiques à méso-échelle (AROME/Météo-France) et globale (ERA5/ECMWF) et l'instrument IASI embarqué sur les satellites de la série METOP. Lors d’une configuration météorologique hivernale analogue ayant induit des épisodes de pollution majeurs en Île-de-France, un suivi des propriétés optiques des aérosols a été effectué. Enfin, une campagne de mesure multi-instruments incluant un volet aéroporté a été conduite aux abords du lac d’Annecy, avec une stratégie originale couplant la télédétection et l'observation in situ. Elle a permis une analyse préliminaire du cycle de l'eau dans un environnement montagneux complexe, incluant les liens entre la vapeur d'eau atmosphérique, les nuages, les aérosols et le lac. Le lidar Raman météorologique s’avère être un outil idoine pour étudier ces processus
The coupled cycles of aerosols, water vapor and clouds are currently a dynamic field of research at the heart of climate and weather challenges. A better understanding of the interactions between these atmospheric cycles should allow to perceive the processes leading to extreme weather events and to reduce the uncertainties of climate projections, largely related to aerosol-cloud interactions. In line with these efforts, the work presented in this thesis are based on the analysis of experimental field observations, around a new tool for remote sensing. It is a transportable meteorological Raman lidar capable of simultaneous measurements of the thermodynamic temperature, water vapor content and optical properties of aerosols in the atmosphere. This instrument, developed at LSCE and called WALI, allows continuous observations in the lower and middle troposphere with a precision, and vertical and temporal resolutions in line with the breakthrough requirements set by the WMO. Firstly, the link budget of the temperature acquisition channel based on rotational Raman spectroscopy, newly implemented on the lidar, has been obtained using direct - inverse modeling. The first temperature measurements by lidar, carried out during a very contrasted period in terms of temperature marked by the occurrence of a cold spell, allowed a comparison with the outputs of mesoscale (AROME/Météo-France) and global (ERA5/ECMWF) weather prediction models and the IASI instrument onboard the METOP series satellites. During a similar winter meteorological configuration that induced major pollution events in Île-de-France, the optical properties of aerosols were monitored. Finally, a multi-instrument measurement campaign, involving aircrafts, was carried out on the shores of the Annecy lake, with an original strategy coupling remote sensing and in situ observations. They allowed preliminary analyses of the water cycle in a complex mountainous environment, including the links between atmospheric water vapor, clouds, aerosols and the lake. A meteorological Raman Lidar turns out to be a suitable tool to study these processes

Le procédé de fusion sélective par laser (SLM) d’un lit de poudre métallique, est un procédé de fabrication additive qui permet de fabriquer des pièces de forme complexe directement à partir d’un fichier CAO en passant par la fusion totale de couches de poudre déposées successivement. Au cours du procédé SLM l’apport d’énergie du laser à la cible engendre de nombreux cycles thermiques: fusion – vaporisation – solidification. Dans ce contexte, cette thèse a pour double objectif :1) une meilleure caractérisation et compréhension des phénomènes qui se produisent lors de l’interaction du faisceau laser avec la poudre et le bain de métal fondu à l’aide d’essais et 2) le développement d’un modèle numérique prenant en compte les phénomènes de fusion et de vaporisation de la matière ainsi que à la présence du gaz environnant à l’intérieur de la chambre de fabrication.Dans un premier temps, en considérant des géométries simples (cordons et surfaces) en acier inoxydable 316L, on a étudié l’interaction faisceau laser - lit de poudre / bain liquide métallique par différentes méthodes de diagnostics (spectrométrie, calorimètre, …) pour comprendre la nature et le rôle de la vapeur métallique générée au cours du procédé. Les résultats ont montré que cette vapeur est sans effet sur la transmission de l’énergie du laser à la matière au cours du procédé SLM. Par contre, elle conduit à la formation de condensats et peut aussi entrainer des gouttelettes de métal fondu.Ces analyses ont permis, dans un second temps, de développer un modèle numérique qui a pour objectif principal de caractériser l’influence de la pression du milieu environnant sur le processus de fusion du lit de poudre par le faisceau laser. Des paramètres caractérisant l’évolution des propriétés physiques du matériau et du milieu gazeux en fonction de la température et de la pression ont été intégrés dans les bases de données du modèle. Ces paramètres physiques du matériau ont été déterminés à partir de la littérature et d’autres ont été obtenus empiriquement à l’aide de mesures expérimentales spécifiques.Ce modèle numérique a été utilisé pour traiter le sujet principal de la thèse, à savoir celui de l’effet de la pression. Le modèle a permis de préciser les phénomènes physiques inhérents à la variation de la pression. Des manipulations expérimentales ont permis de vérifier la pertinence des données du modèle numérique proposé
The selective laser melting process (SLM) of a metallic powder bed is an innovative process that allows the manufacturing of complex shape parts directly from a CAD file via a complete melting of powder layers deposited successively. During the SLM process, the high laser energy density creates many thermal cycles: melting - vaporization - solidification.The purpose of this work was: 1) to better characterize and understand experimentally the phenomena that occur during the laser beam - powder / molten metal pool interaction and 2) to develop a numerical model taking into account the phenomena of melting and vaporizing of the material and the presence of the surrounding gas in the build chamber.In a first time, considering simple geometries (tracks and surfaces) and 316L stainless steel as material, we studied the interaction between the laser beam, the powder bed and the liquid metal pool using several experimental techniques (spectrometry, calorimetry, ...) in order to understand the nature and the role of the metal vapor generated during the process. The results showed that the vapor has no effect on the transmission of the laser beam energy to the material during the SLM process. Meanwhile it leads to the deposition of condensed vapor and also drag some molten metal droplets.In a second time a numerical model was developed to determine the influence of the pressure of the surrounding environment on the melting process of a powder bed by a laser beam. Parameters characterizing the evolution of the physical properties of the material and of the gaseous medium according to the temperature and pressure were incorporated into the model database. Some material parameters were determined from the literature and others were obtained empirically using specific experimental measurements.Finally, this numerical model, complementing experimental results, was used to treat the main subject of the thesis which is the effect of the surrounding pressure on the SLM process. The model helped to clarify the physical phenomena provided by the change in the pressure level and its validity was checked through experimental measurements

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003Bitstream added on 2014-06-13T20:44:37Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_sfm_dr_araca.pdf: 1213188 bytes, checksum: c60aab36aac67d006cedba20e5396fe8 (MD5)
As lesões cariosas de superfícies proximais se destacam por sua grande incidência, tanto pelo fato da região propiciar o acúmulo de biofilme bacteriano, quanto pelas dificuldades de higienização e de diagnóstico precoce. O objetivo deste estudo foi avaliar a performance da inspeção visual + sondagem (IV+S), laser de fluorescência (L), radiografia interproximal (RXI), separação dental + inspeção visual + sondagem (SD+IV+S) e separação dental + laser de fluorescência (SD+L) no diagnóstico de lesões cariosas proximais sem e com cavitação. Foram examinadas, por 2 profissionais, 167 superfícies de 30 pacientes de faixa etária entre 4 e 12 anos de idade, utilizando-se os 5 tipos de exames. Como método de validação para lesões cariosas com cavitação foi utilizada a dupla impressão das áreas interproximais com silicona de condensação. Em relação às lesões cariosas sem cavitação, os valores médios de sensibilidade encontrados para os exames de IV+S, L, RXI, SD+IV+S e SD+L foram de 44%, 33%, 49%, 100% e 48%, respectivamente. Em relação às lesões cariosas com cavitação, a sensibilidade foi de 15%, 40%, 59%, 59% e 41%, respectivamente. A correlação dos métodos de diagnóstico, em relação às lesões cariosas com cavitação, sugeriram uma maior precisão para a SD+IV+L. Os resultados sugeriram que a utilização da separação dental aumenta o desempenho no diagnóstico de lesões cariosas proximais, e que o método de impressão com silicona pode ser indicado como um método auxiliar definitivo de diagnóstico de lesões com cavitação.
The approximals carious lesions stand out for its great incidence, so much for the fact of the area to propitiate the accumulation of bacterial plaque, as for the difficulties of toothbrushing and of precocious diagnosis. The objective of this study went evaluate the performance of the visual inspection + probing (IV+P), laser fluorescence (LF), bitewing radiographs (BW), dental separation + visual inspection + probing (SD+IV+P) and dental separation + laser fluorescence (SD+L) in the diagnosis of approximals carious lesions without and with cavitation. 167 surfaces of 30 patient of age group between 4 and 12 years were examined for 2 professional being used the 5 types of exams. As validation method for cavitated carious lesions were the double impression of the interproximals areas with condensation-cure silicone impression material. In relation to the carious lesions without cavitation, the medium values of sensibility found for the exams of IV+P, LF, BW, SD+IV+P and SD+LF were of 44%, 33%, 49%, 100% and 48%, respectively. In relation to the cavitated carious lesions , the sensibility was of 15%, 40%, 59%, 59% and 41%, respectively. The results suggested that the use of the dental separation increases the effectiveness in the diagnosis of approximal carious lesions, and the impression method can be indicated as a definitive auxiliary method of diganosis of lesions cavitated.

Orientador : Pedro Felício Estrada Bernabé
Resumo: As lesões cariosas de superfícies proximais se destacam por sua grande incidência, tanto pelo fato da região propiciar o acúmulo de biofilme bacteriano, quanto pelas dificuldades de higienização e de diagnóstico precoce. O objetivo deste estudo foi avaliar a performance da inspeção visual + sondagem (IV+S), laser de fluorescência (L), radiografia interproximal (RXI), separação dental + inspeção visual + sondagem (SD+IV+S) e separação dental + laser de fluorescência (SD+L) no diagnóstico de lesões cariosas proximais sem e com cavitação. Foram examinadas, por 2 profissionais, 167 superfícies de 30 pacientes de faixa etária entre 4 e 12 anos de idade, utilizando-se os 5 tipos de exames. Como método de validação para lesões cariosas com cavitação foi utilizada a dupla impressão das áreas interproximais com silicona de condensação. Em relação às lesões cariosas sem cavitação, os valores médios de sensibilidade encontrados para os exames de IV+S, L, RXI, SD+IV+S e SD+L foram de 44%, 33%, 49%, 100% e 48%, respectivamente. Em relação às lesões cariosas com cavitação, a sensibilidade foi de 15%, 40%, 59%, 59% e 41%, respectivamente. A correlação dos métodos de diagnóstico, em relação às lesões cariosas com cavitação, sugeriram uma maior precisão para a SD+IV+L. Os resultados sugeriram que a utilização da separação dental aumenta o desempenho no diagnóstico de lesões cariosas proximais, e que o método de impressão com silicona pode ser indicado como um método auxiliar definitivo de diagnóstico de lesões com cavitação.
Abstract: The approximals carious lesions stand out for its great incidence, so much for the fact of the area to propitiate the accumulation of bacterial plaque, as for the difficulties of toothbrushing and of precocious diagnosis. The objective of this study went evaluate the performance of the visual inspection + probing (IV+P), laser fluorescence (LF), bitewing radiographs (BW), dental separation + visual inspection + probing (SD+IV+P) and dental separation + laser fluorescence (SD+L) in the diagnosis of approximals carious lesions without and with cavitation. 167 surfaces of 30 patient of age group between 4 and 12 years were examined for 2 professional being used the 5 types of exams. As validation method for cavitated carious lesions were the double impression of the interproximals areas with condensation-cure silicone impression material. In relation to the carious lesions without cavitation, the medium values of sensibility found for the exams of IV+P, LF, BW, SD+IV+P and SD+LF were of 44%, 33%, 49%, 100% and 48%, respectively. In relation to the cavitated carious lesions, the sensibility was of 15%, 40%, 59%, 59% and 41%, respectively. The results suggested that the use of the dental separation increases the effectiveness in the diagnosis of approximal carious lesions, and the impression method can be indicated as a definitive auxiliary method of diganosis of lesions cavitated.
Doutor

Le developpement et la mise en oeuvre de systemes de mesure par sondage laser sont presentes, les resultats obtenus concernent les atomes de sodium et de fer, et les atomes d'ions calcium. Ces resultats sont interpretes de facon theorique au moyen d'un modele a une dimension verticale. Les discussions des cycles des reactions chimiques entre les differents composes neutres et ionises, et des rapports d'abondance entre le sodium, le calcium et le fer resultant de l'ablation des meteorites conduisent a l'elaboration d'un modele global des especes metalliques

Ces dernières années, le nombre de circuits intégrés micro-ondes utilisés dans les systèmes de télécommunications a fortement augmenté suite à l'utilisation de fréquences porteuses de plus en plus élevées. Ce type de circuits intégrés est très fréquemment utilisé dans les équipements pour la téléphonie mobile et pour les communications satellitaires. Le développement, la mise au point et l'optimisation des circuits intégrés nécessitent l'usage d'outils de mesure et de simulation performants. Ces outils permettent par exemple de localiser les points critiques de la conception. Considérant le nombre limité d'entrées et de sorties d'un circuit intégré, l'information sur les signaux électriques à l'intérieur même du circuit intégré est difficilement accessible. Plusieurs techniques de mesure permettant d'accéder à une mesure des champs électromagnétiques à l'intérieur des circuits ont donc été proposées ou sont en développement. Cette thèse est centrée sur le sondage des circuits micro-onde monolithiques intégrés (MMIC) à base d'Arséniure de Gallium. L'idée sous-jacente est d'exploiter les propriétés électro-optiques du substrat semi-conducteur. Un faisceau laser est focalisé sur le circuit à tester. Considérant que l'Arséniure de Gallium est "transparent" pour la longueur d'onde choisie, le faisceau entre dans le composant et il se réfléchit sur la face arrière. Le faisceau réfléchi est modulé par le signal micro-onde en vertu de l'effet Pockels qui impose une modification de l'indice de réfraction optique du matériau sous l'effet d'un champ électrique. Cette modulation, qui peut être mesurée, permet de déduire l'intensité du champ électrique le long du parcours de l'onde optique dans le circuit intégré. L'objectif de cette thèse est la construction d'un prototype à partir de travaux préliminaires réalisés dans le laboratoire du groupe de télécommunications optiques de Télécom Paris. Le but recherché est une conception simple, permettant une utilisation aisée de l'outil à des coûts de matériel réduits. Par conséquent, les composants utilisés sont tous des composants standards du commerce. La réalisation majeure de ce travail correspond à la mise au point d'un instrument entièrement automatisé amenant des mesures très fiables grâce l'utilisation d'équipements nouveaux nettement plus performants. En particulier avec l'utilisation de fibres à maintien de polarisation, toutes les manipulations du faisceau laser en espace libre sont évitées. Les logiciels d'acquisition de donnée ont été intégralement renouvelés et adaptés au produit. Un certain nombre de problèmes théoriques négligés dans les travaux précédents sont de plus réglés comme par exemple celui concernant la validité des résultats de sondage si la direction du champ électrique n'est pas connue exactement. Le problème de l'adéquation de la focalisation du faisceau laser sur le circuit intégré et de la résolution spatiale qui en découle a été analysé. Dans cette thèse, nous décrivons le développement de l'outil et les résultats correspondants. Nous démontrons que les résultats mesurés correspondent à la description théorique. Une sensibilité d'environ 2[mV/

Le nombre de circuits intégrés (CI) appelés "Microwave Monolithic Integrated Circuits" (MMIC) a augmenté avec celui des systèmes opérant à des fréquences de plus en plus élevées. Pour une meilleure conception, il est important de disposer d'outils de caractérisation des CI. Ce travail est centré sur le sondage des MMICs à base d'Arséniure de Gallium. Un faisceau laser est focalisé sur le CI testé. Il entre dans le substrat et se réfléchit sur la face arrière. Les réflexions sont modulés grâce à l'effet électro-optique. En mesurant cette modulation, nous pouvons en déduire le signal micro-onde recherché. Cette thèse décrit le développement d'un prototype de sondage et les résultats obtenus. La conception de l'outil est simple grâce à l'utilisation de l'équipement fibré et les coûts sont faibles. On analyse les problèmes théoriques (dépendances des axes optiques du champ micro-onde) et techniques (variations de la polarisation et de l'intensité du laser et la divergence du faisceau)
The number of integrated circuit (IC) type "Microwave Monolithic Integrated Circuits" (MMIC) increased with the number of systems operating at higher frequencies. For a better design, it is important to possess probing tools for the characterization of the IC. In this Ph. D. Thesis, we concentrate on the probing of MMIC made of Gallium Arsenide. A laser beam is focused onto the IC under test. The beam enters the substrate and it will be reflected from the backside of the IC. The reflected laser beam is modulated by the electro-optic effect. By measuring this modulation, we can determine the wanted microwave signal. This work describes the development of prototype and the obtained results. The setup of the tool is simple because of the use of optical fiber and inexpensive. We analyze the theoretical (dependency of the optical axes on the microwave field) and technical (variation of the polarization and intensity of the laser and the beam divergence) problems of this probing technique

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_theo_hackbart.pdf: 2892534 bytes, checksum: 4bd14c0e449a0233a7d5e1098733bf8f (MD5) Previous issue date: 2008-11-28
This work describes the construction of an unmanned aerial vehicle (UAV) with electrical propulsion and instrumentation in order to obtain the vertical and horizontal profiles by measuring temperature, pressure, and GPS location, in surface atmosphere layer between two heterogeneous surfaces near terrain. Using embedded electronic, one developed and built a small platform with approximately 50 grams in order to collect and acquire meteorological data. The electronic circuit is based on a PIC microcontroller with pressure and temperature sensors, and GPS. After capturing aerosondes data, the first analysis was done. By using these data, surface boundary layer structure compatible with general concepts in the literature were identified. It was also identified some details of closed structures to the frontier which separates the heterogeneous region of landcover. According to several researches aiming at sdudying different alternatives to obtaining the data, one demonstrated through this experimental that small UAVs can be very useful for agrometheorology and metheorology researches because they provide the atmospheric sounding to be performed in places where the access is difficult. Furthermore, they present a low cost.
Este trabalho descreve a construção de um veículo aéreo não tripulado (VANT) com propulsão elétrica, instrumentalizado, para obter perfis verticais e horizontais de medidas de temperatura, pressão e localização por GPS, na camada superficial da atmosfera entre duas superfícies heterogêneas próximas ao solo. Utilizando eletrônica embarcada, desenvolveu-se e implementou-se uma pequena plataforma com aproximadamente 50 gramas para coleta e aquisição de dados meteorológicos. O circuito eletrônico é baseado no microcontrolador PIC com sensores de temperatura, pressão e GPS. Após a captação de dados na aerossondagem, foi realizada uma primeira análise. Usando esses dados, identificaram-se as estruturas da camada-limite superficial compatíveis com os conceitos gerais descritos na literatura, assim como detalhes da estrutura próximos às fronteiras de separação de regiões heterogêneas de coberturas de solo. Tendo em vista as inúmeras pesquisas que visam a alternativas diferenciadas para obtenção de tais dados, mostrou-se, através deste experimento, que pequenas aeronaves não-tripuladas podem ser de grande valia para pesquisas em agrometeorologia e meteorologia, pois se destacam por possibilitar a realização de sondagens atmosféricas em lugares de difícil acesso, tendo um baixo custo.

Réservé lors de sa mise en service aux applications militaires, le système GPS (Global Positioning System) est désormais utilisé par la communauté scientifique civile pour des applications de positionnement de précision; dans un souci d'amélioration de la précision du positionnement vertical par GPS, une action de recherche est menée conjointement depuis 1999 entre l'Institut Géographique National (IGN) et le Service d'Aéronomie (SA) du CNRS. Cette amélioration concerne la précision de la détermination du délai troposphérique (principalement dû à la présence de vapeur d'eau dont la distribution spatiale est très variable) qui limite actuellement la précision de la restitution de la composante verticale par GPS. Cette thèse porte donc sur l'étude d'une méthode de correction des mesures GPS de la propagation troposphérique et la validation du concept proposé à partir de mesures atmosphériques et de simulations numériques.

Dans un premier temps, le système GPS est présenté dans son utilisation géodésique classique; un bilan d'erreur est donné, en insistant particulièrement sur la modélisation du délai troposphérique qui intervient dans les observations GPS. L'erreur de positionnement induite par des hétérogénéités atmosphériques est estimée par simulation simplifiée de la chaîne de traitement GPS d'une ligne de base en double différence. Il en ressort qu'une correction externe des mesures GPS est nécessaire, et que les méthodes de traitement GPS actuelles (correction a priori et estimation de paramètres troposphériques) ne sont pas adaptées à des situations présentant de fortes hétérogénéités dans la distribution de vapeur d'eau atmosphérique.

Dans un second temps, l'étude se focalise sur le mode de la correction des mesures GPS à utiliser. Après une rapide revue des différentes techniques de sondage de la vapeur d'eau troposphérique, les précisions des délais troposphériques humides obtenus à partir d'une mesure résolue en distance sont comparées, par simulation, à celles obtenues à partir d'une mesure intégrée; de ces simulations, il est conclu qu'une mesure résolue (rapport de mélange ou concentration absolue), fournie par un lidar Raman à balayage, permet d'obtenir la précision sub-millimétrique visée sur le délai troposphérique humide.

Le développement instrumental d'un lidar Raman vapeur d'eau à balayage est ensuite abordé. Le principe de la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman est présenté, et compte-tenu des configurations instrumentales existantes, des contraintes d'encombrement imposées par la mobilité du système et des performances obtenues par un simulateur développé pour l'occasion, les caractéristiques d'un nouveau système lidar Raman sont présentées. Les premiers résultats expérimentaux obtenus en visée zénithale lors de la campagne ESCOMPTE en 2001 et d'une campagne de mesure à Toulouse au CNRM en 2002 sont présentés, validant ainsi le simulateur instrumental du lidar Raman développé pour le sondage de la vapeur d'eau atmosphérique.

Dans une dernière partie, le bénéfice d'une correction externe des mesures GPS par lidar Raman à balayage est démontré par la simulation numérique. Les observations GPS et les corrections lidar correspondantes sont calculées à partir d'une simulation de l'évolution de la distribution spatiale de la vapeur d'eau effectuée à méso-échelle par le modèle MM5. La simulation concerne une journée d'étude de la campagne IHOP (International H2O Project) pour un cas où la couche limite est très hétérogène. La stratégie d'observation est discutée en fonction de l'erreur obtenue. Il est montré que les erreurs de positionnement sub-millimétriques (environ 10 fois plus faibles que celles obtenues lors d'un traitement GPS classique) peuvent être obtenues sur une période de 24 heures, avec un balayage séquentiel et homogène de la constellation de satellites GPS (5 minutes d'observation par satellite pour des élévations supérieures à 5°).

Ce travail de these a permis de mettre en place et de valider une base de donnees d'ozone obtenues par lidar dans la stratosphere, a l'observatoire de haute provence, sur la periode de 1985 a septembre 1992. Les diverses modifications instrumentales (chapitre i) ont reduit les incertitudes experimentales. Un bilan des differentes sources d'erreurs de la mesure lidar a ete effectue suivant des periodes caracteristiques (chapitre ii). Cette base de donnees a ete utilisee pour la validation de differents systemes de mesures (chapitre iii): (1) sur le site meme de l'ohp, (2) en des sites eloignes et (3) pour les instruments satellitaires sage et uars. L'etude climatologique de l'ozone stratospherique (chapitre iv) a confirme les principaux facteurs responsables de la variabilite naturelle: (1) le controle photochimique (altitudes superieures a 38 km), (2) le controle dynamique (entre 15 et 22 km) et (3) la signature des ondes planetaires. L'etude tendancielle sur la periode de 1984 a 1990, a montre que la diminution la plus importante se produit dans la basse stratosphere en hiver. Deux fois plus faible dans la haute stratosphere, elle reste presente toute l'annee

A variabilidade das propriedades físicas do solo apresenta impacto sobre o desempenho das atividades de produção agrícola. Métodos indiretos para obtenção de informações sobre as propriedades do solo com interesse agronômico são utilizados com o intuito de favorecer o uso de insumos de modo mais adequado. A condutividade elétrica aparente do solo (CEa) é influenciada por diversas propriedades, muitas delas interrelacionadas e com variabilidade em curta distância, sendo difícil a separação dos diversos fatores. As medidas de CEa são usualmente tomadas em superfície com arranjos de eletrodos para prospecção de um volume de solo proporcional à distância entre eles. Neste trabalho foi utilizada uma metodologia que permitiu identificar algumas das propriedades com maior impacto sobre a CEa, merecendo destaque aquelas relacionadas ao espaço poroso do solo. A caracterização detalhada da variação da CEa ao longo do perfil do solo e sua comparação com aquela obtida a partir da sondagem elétrica vertical permitiram identificar algumas limitações desta técnica. A presença de camadas com variação de diversas propriedades físicas e de umidade no perfil do solo alterou os valores observados em superfície. A relação entre a distância de separação dos eletrodos no arranjo com quatro pontas igualmente espaçadas, e a profundidade de prospecção, coeficiente k, oscilou entre 0,35 e 0,70 para os solos LVd, LAd e PVe avaliados. A sondagem elétrica empregada na caracterização de variabilidade espacial na horizontal e em profundidade em uma área com teores de argila oscilando entre 150 e 379 g kg-1 na camada 0 a 0,2 m e entre 225 e 326 g kg-1 na camada 0,6 a 0,8 m apresentou resultado satisfatório.
The variability of soil physical properties has an impact on the performance of agricultural production activities. Indirect methods for obtaining information on the soil properties with agronomic interest are used to allow the use of inputs more appropriately. The apparent soil electrical conductivity ( ECa ) is influenced by several properties , many of them interrelated and presenting variability in short distances, being difficult to separate the various factors. ECa measures are usually taken in surface, using electrode arrangements for prospecting a soil volume proportional to the distance between them. In this work, a methodology was used that identified some of the properties with the greatest impact on the ECa, with emphasis to those related to soil porous space. The detailed characterization of the variation of ECw throughout the soil profile and its comparison with that obtained from the vertical electrical sounding was carried to identify certain limitations of this technique. The presence of several layers with varying physical properties and moisture in the soil profile changed values obtained from surface sounding. The relationship between the separation of the electrodes in the array with four points equally spaced, the Wenner array, and the depth of exploration, coefficient k, ranged between 0.35 and 0.70 for the soils LVd , LAd PVe and evaluated. A survey was done for the ECa characterization of spatial variability in the horizontal and along soil profile in an area with clay content ranging from 150 to 379 g kg - 1 in the layer from 0 to 0.2 m and between 225 and 326 g kg - 1 in layer 0, 6 to 0.8 m. The use of ECa for characterizing this variability showed satisfactory results.

Les heterogeneites de l'indice de l'air creees par la turbulence atmospherique deforment les fronts d'onde provenant des etoiles lors de leurs passages a travers l'atmosphere. Le probleme du manque de sources lumineuses qui permettraient l'analyse des fronts d'onde peut etre resolu en creant des etoiles artificielles au moyen de lasers focalises dans la haute atmosphere. La qualite des mesures des fronts d'onde depend essentiellement de 2 parametres: le parametre de fried et le domaine isoplanetique. Lers possibilites d'utilisation des couches atmospheriques situees vers 15 km ou des atomes de sodium situes a 90 km pour la mesure des fronts d'onde sont etudiees. Un systeme d'asservissement statique a optique adaptative est decrit, ce systeme permettant la correction des deformations de fronts d'onde lentement variables

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Several populations of wild carnivores are threatened with extinction, mainly due to fragmentation of habitats and low genetic variability of geographically isolated populations. Ex situ conservation strategies, like assisted reproduction and cryopreservation of gametes intended to assist the maintenance of viable populations. Cryopreservation process of male gametes, however, causes damages to cells, which are measured in order to evaluate methodologies and handling techniques to, therefore, increase the viability of reproduction with endangered species in captivity, using assisted reproduction. The study aimed to assess qualitatively the fresh and thawed semen of oncilla (Leopradus tigrinus) using a combination of fluorescent probes and tests of sperm binding to heterologous oocytes of domestic cats and the perivitelline layer of chicken egg. It was used a single individual of oncilla which was anesthetized by anesthesic of ketamine (10 mg / kg) and xylazine (1.2 mg / kg). The semen was collected by electroejaculation and evaluated to the physical aspects (color, appearance and volume) and were also carried out routine tests as follows: sperm motility, spermatic vigor, concentration of spermatozoa in the ejaculate, morphology and hypoosmotic test. Subsequently, the semen was cryopreserved in French straws at a concentration of 20 x 106 motile sperm / ml in TRIS medium based on citrate, 20% of egg yolk and final concentration of 6% glycerol and 0.5% Equex. To asses the integrity of the plasma and acrosomal membrane it was used a combination of three fluorescent probes, propidium iodide, Hoechst 33342 and agglutinin Pisium sativum isoticionato conjugated (FITC-PSA). For binding tests of sperm it was used oocytes of domestic cat and perivitelline layer of chicken eggs, semen was co-incubated at 0.5 x 106 mobile spermatozoa / ml in maintenance medium TCM 199 modified and incubated at 38 ° C at atmospheric pressure of 5% CO 2 for one hour. The ejaculates obtained presented satisfactory medial values for vigor and motility (4.33% and 80.0%, respectively), however, decreased this values in frozen-thawed semen (p <0.05). The fresh ejaculate was presented with values of sperm pathologies below in relation of values observed in other studies with fresh semen of oncilla (19%), the thawed semen increased values of defective cells (p <0.05), due exclusively to the increase in larger defects. The percentage of cells reactive to the hypoosmotic test was lower (p <0.05) in frozen-thawed semen compared to fresh semen (13.0% and 71.66%, respectively). The probes association of propidium iodide, Hoescht 33342 and FITC-PSA was effective to distinguish different subpopulations of sperm in one ejaculation, but there was a difficulty in identifying the staining by FITC-PSA in combination with H342. The population with the intact plasmatic and acrosomal layers decreased (p <0.05) in frozen-thawed semen compared to fresh semen and increased the population with damaged plasmatic layer and intact acrosome layer, which was inversely proportional to motility between these two treatments. For binding tests of oncilla sperm to heterologous oocyte and periviteline layer, both fresh and thawed semen showed adhesion to the substrates and decrease (p <0.05) in number of sperm adhered to the oocyte membrane of the thawed semen. The qualitative methods of sperm evaluation using fluorescent probes associations and binding assays of sperm with heterologous oocytes and perivitelline layers of chicken´s egg proved useful in the evaluation of fresh and thawed semen of oncilla.
Diversas populações de carnívoros silvestres encontram-se ameaçados de extinção, principalmente devido à descaracterização de habitats e a baixa variabilidade genética de populações geograficamente isoladas. Estratégias de conservação ex situ, dentre as quais se encontram a reprodução assistida e criopreservação de gametas visam auxiliar a manutenção de populações viáveis. O processo de criopreservação de gametas masculinos, porém, gera danos às células, os quais devem ser mensurados a fim de se avaliar metodologias e técnicas de manipulação e consequentemente aumentar a viabilidade de reprodução de espécies ameaçadas mantidas em cativeiro, a partir da utilização de reprodução assistida. O estudo teve por objetivo avaliar de forma qualitativa o ejaculado a fresco e descongelado de gato-do-mato-pequeno (Leopardus tigrinus) utilizando-se a combinação de sondas fluorescentes e testes de ligação de espermatozoides a ovócitos heterólogos de gatas domésticas e à membrana perivitelina do ovo de galinha. Foi utilizado um gato-do-mato-pequeno, que foi anestesiado por meio de protocolo anestésico de cloridrato de quetamina (10 mg/kg) e cloridrato de xilazina (1,2 mg/kg). O sêmen foi coletado pelo uso de eletroejaculação e foi avaliado quanto aos aspectos físicos (cor, aspecto e volume) e também foram realizados os testes de rotina a seguir: motilidade espermática, vigor espermático, concentração de espermatozoides no ejaculado, morfologia e teste hiposmótico. Posteriormente o sêmen foi criopreservado em palhetas francesas na concentração de 20 x 106 espermatozoides móveis/mL, em meio à base de TRIS citrato, 20% de gema de ovo e concentração final de 6% de glicerol e 0,5% de Equex. Para a avaliação da integridade das membranas plasmática e acrossomal foi usada a combinação de três sondas fluorescentes, iodeto de propídio (IP), Hoescht 33342 (H342) e a aglutinina Pisium sativum conjugada com isoticionato de fluoresceína (FITC-PSA). Para os testes de ligação de espermatozoides à zona pelúcida de ovócito de gata doméstica e à membrana perivitelina de ovos de galinha, o sêmen foi coincubado na concentração de 0,5 x 106 espermatozoides móveis/mL, em meio de manutenção TCM 199 modificado e mantido em estufa a 38ºC com pressão atmosférica de 5% de CO2 durante uma hora. Os ejaculados obtidos apresentaram valores médios satisfatórios para vigor e motilidade (4,33% e 80,0%, respectivamente), porém, diminuíram no sêmen descongelado (p<0,05). O ejaculado a fresco apresentou-se com valores de patologias espermáticas abaixo do observado em outros estudos com sêmen a fresco de gato-do-mato (19%), no sêmen descongelado houve aumento de espermatozoides defeituosos (p<0,05), devido exclusivamente ao aumento nos defeitos maiores. O percentual de células reativas ao teste hiposmótico foi menor (p<0,05) no sêmen descongelado em relação ao sêmen a fresco (13,0% e 71,66%, respectivamente). A associação das sondas IP, H342 e FITC-PSA mostrou-se eficaz para a distinção de diferentes subpopulações de espermatozoides em um mesmo ejaculado, porém houve dificuldade em se identificar a coloração pelo FITC-PSA em associação com o H342. Houve redução (p<0,05) da população com membrana plasmática e acrossomal íntegras no sêmen descongelado em relação ao sêmen a fresco e aumento na população com membrana plasmática lesionada e acrossomal íntegra, que foi inversamente proporcional à motilidade entre estes dois tratamentos. Em relação aos testes de ligação de espermatozoides a ovócitos heterólogos e a membranas perivitelina, tanto o sêmen a fresco quanto o descongelado de gato-do-mato-pequeno apresentaram adesão aos substratos testados e ocorreu redução (p<0,05) na quantidade de espermatozoides aderidos nos ovócitos e nas membranas no sêmen descongelado. As metodologias de avaliação qualitativa de associação de sondas fluorescentes e testes de ligação de espermatozoides a ovócitos e membrana perivitelina de ovo de galinha se mostraram úteis na avaliação de sêmen a fresco e descongelado de gato-do-mato-pequeno.

On reporte et analyse les données de sept ans de mesures des profils verticaux nocturnes de la température de la stratosphère et la mésosphère (lidar Rayleigh de l'observatoire de Haute Provence). Les corrélations avec le flux solaire F(10,7) ont été calculées pour différentes saisons et comparées aux résultats publiés pour les cycles 20 et 21. Si l'accord est bon pour la mésosphère, la stratosphère semble avoir un comportement diffèrent pour les cycles 20 et 21 ce qui serait dû aux ondes planétaires. La structure thermique de l'atmosphère est reliée aux concentrations en ozone.

Les travaux presentes dans ce memoire ont pour principal objectif: contribuer a l'evaluation des transferts ocean-atmosphere induits par les bulles, par l'etude des mecanismes de generation et de dispersion de bulles provenant du deferlement des vagues. L'essentiel des travaux est constitue par le developpement d'une methode de mesure de bulles, l'obtention et l'analyse de resultats experimentaux sur les populations de bulles generees par le deferlement des vagues et le developpement d'un modele theorique concernant les processus de generation et de dispersion des bulles par un champ de vagues deferlantes. Methode de mesure basee sur l'analyse des intensites diffusees produites par le passage d'une bulle dans un faisceau laser. Cette methode permet d'obtenir directement la probabilite de densite de concentration des bulles en fonction de leur diametre, ainsi que divers parametres complementaires. Les populations de bulles correspondant a differents champs de vagues generes dans la grande soufflerie de simulation des echanges ocean-atmosphere de l'i. M. S. T. Ont ete determinees a differents niveaux, soit en dessous du creux des vagues soit entre le creux et la crete des vagues. Les resultats obtenus sur la concentration, le groupement et la vitesse des bulles permettent l'identification de deux zones: une zone de generation pres de la surface et sur une zone de dispersion en dessous. Le modele theorique propose prend en compte le processus d'injection des bulles en profondeur et l'incorpore, sous la forme d'un terme source, a une equation de dispersion des bulles. Un raisonnement de similitude, comparable a celui utilise dans la theorie de la zone inertielle de kolmogorov, permet de determiner ce terme source. La comptabilite des donnees experimentales disponibles avec les resultats theoriques obtenus parait confirmer la validite du modele propose

Les Transducteurs Ultrasonores Capacitifs Micro-usinés (CMUT en anglais) sont étudiés par plusieurs laboratoires internationaux depuis les années 90. Se présentant comme une alternative aux transducteurs traditionnels piézoélectriques, cette technologie inspirée des MEMS (MicroElectroMechanical Systems) a aujourd'hui atteint la maturité suffisante pour voir émerger sa commercialisation. Dans son application historique, l'imagerie médicale, de nombreux acteurs industriels proposent des sondes CMUTs, comme Hitachi, Kolo Medicals ou Butterfly Network pour n'en citer que quelques uns. La recherche autour de ces dispositifs continue néanmoins à travers des études sur la conception, la modélisation, la fabrication ou pour de nouvelles applications. À travers le projet collaboratif TUMAHI (Transducteurs capacitifs Ultrasonores Multi-Application Hautement Intégrés) entre le laboratoire GREMAN et la société VERMON S.A, deux axes d'optimisation ont été étudiés. Le premier objectif consistait à créer et valider expérimentalement une stratégie de conception d'éléments CMUTs pour optimiser la réponse électroacoustique sur la bande passante ou la sensibilité. La principale contrainte était de définir des degrés de liberté et des paramètres fixes pour fabriquer des barrettes CMUTs pour diverses applications et fréquences de travail sur un même wafer. Par l'intermédiaire d'un dispositif centré à 10 MHz pour de l'imagerie médicale, nous avons fait varier les tailles de membranes pour posséder une configuration Large Bande et une configuration Sensible. Une campagne de mesures de pression a été effectuée avec les sondes complètes et prêtes à l'emploi pour valider les critères de conception établis. L'analyse poussée a néanmoins souligné que la démarche de conception pour une sonde CMUT la plus efficace était d'optimiser la fréquence de résonance du premier mode de rayonnement pour qu'elle coïncide avec la fréquence de travail désirée. La seconde étude était focalisée sur la couche de passivation, couche de protection pour les éléments CMUTs traditionnellement conçue en polymère silicone, et visait à implémenter son impact dans les outils de modélisation avec un nouveau modèle de couplage CMUT / matériau viscoélastique. Une fonction de Green en trois dimensions a été utilisée en définissant des équivalences entre propriétés élastiques et viscoélastiques et validée théoriquement avec des problèmes de Lamb 2D et 3D complémentaires. Une confrontation avec des résultats expérimentaux a été engagée en créant une série d'huiles avec des viscosités variables et en excitant des colonnes CMUTs découplées électriquement pour viser un mode de rayonnement plus sensible aux propriétés de cisaillement du milieu. L'influence de la viscosité a été identifiée à travers la variation de la fréquence centrale et du facteur de qualité sur l'impédance électrique mesurée et simulée, posant la base d'une étude de viabilité de la technologie CMUT pour un capteur sensible viscoélastique. La considération de la couche de passivation a permis de retrouver un comportement équivalent à la réalité mais nécessite une base de données complète sur les propriétés viscoélastiques des matériaux dans le domaine ultrasonore pour être présente dans les étapes de conception d'un transducteur CMUT
Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers (CMUT) have been studied by several international laboratories since the 1990s. Presenting itself as an alternative to traditional piezoelectric transducers, this MEMS (MicroElectroMechanical Systems) inspired technology has now reached the maturity needed for commercialization. In its historic application, medical imaging, many industrial actors propose CMUT probes, such as Hotachi, Kolo Medicals or Butterfly Network to name a few. However, research on these devices continues through studies on design, modeling, manufacturing or for new applications. Through the collaborative project TUMAHI (Highly Integrated Multi-Application capacitive Ultrasonic Transducers) between the GREMAN laboratory and VERMON S.A, two areas of optimization were carried out. The first objective was to create and experimentally validate a CMUT element design strategy to optimize electroacoustic response over bandwidth or sensitivity. The main constraint was to define degrees of freedom and fixed parameters to manufacture CMUTs for various applications and working frequency on a single wafer. Through a 10 MHz centered device for medical imaging, we have varied the size of membranes to have a Broadband and Sensitive configuration. A pressure measurement campaign was carried out with complete and ready-to-use probes to validate the established design criteria. However, the in-depth analysis emphasized that the design approach for the most effective CMUT probe was to optimize the resonance frequency of the first radiation mode to coincide with the desired working frequency. The second study focused on the passivation layer, a protective layer for CMUT elements traditionally designed in silicone polymer, and aimed to implement its impact in modeling tools with a new CMUT / viscoelastic material coupling model. A three-dimensional Green function was used by defining equivalences between elastic and viscoelastic properties and theoretically validated with complementary 2D and 3D Lamb problems. A confrontation with experimental results was initiated by creating a series of oils with variable viscosities and by exciting electrically decoupled CMUT columns to target a more sensitive radiation mode to the shear properties of the medium. The influence of viscosity was identified through the variation of the central frequency and quality factor on the measured and simulated electrical impedance, providing the basis for a viability study of CMUT technology for a viscoelastic sensitive sensor. The consideration of the passivation layer has enabled the retrieval of equivalent behavior to reality but requires a complete database on the viscoelastic properties of materials in the ultrasonic domain to be present in the design steps of a CMUT transducer

Os Ensaios Não Destrutivos (END) por Correntes Induzidas (CI) permitem determinar características do material e detetar a presença de defeitos superficiais e subsuperficiais que podem ser prejudiciais à integridade estrutural em peças produzidas em materiais condutores de eletricidade. Apesar de ser uma técnica comum e com muitos anos de experiência acumulada, existem algumas condições onde persistem dificuldades, como é o caso da deteção de micro defeitos em componentes de reduzida dimensão ou com difícil acesso. O objetivo deste trabalho foi conceber, simular numericamente, produzir e validar experimentalmente diferentes configurações das sondas de CI para: deteção de micro defeitos para cordões brasados a laser e deteção de defeitos em limas de Endodontia. Outro objetivo consistiu em desenvolver e aplicar melhorias numa mesa XY de alta resolução para inspeção automatizada permitindo, por exemplo, o mapeamento de condutividades de um componente com elevada resolução. Foram simuladas numericamente, produzidas e caraterizadas sondas com diferentes geometrias, configurações e parâmetros. No total foram produzidas 19 sondas de CI que permitiram avaliar a importância de diferentes parâmetros no processo de inspeção. Os resultados demostraram o potencial das sondas helicoidais cilíndricas na inspeção de cordões brasados a laser: sondas com diferentes parâmetros mostraram-se capazes de detetar defeitos superficiais e subsuperficiais. Para a inspeção das limas endodônticas foram testadas as configurações desenvolvidas sendo que a sonda toroidal montada em modo bridge diferencial demonstrou ser capaz de detetar um defeito artificial na lima.
Non-Destructive Testing (NDT) by Eddy Currents (EC) allows the determination of material characteristics and the detection of surface and subsurface defects that can be prejudicial to the structural integrity of pieces made of electrically conductive materials. Despite being a common technique with many years of accumulated experience, there are some conditions where difficulties persist, such as the detection of micro defects in small components or with difficult access. The objective of this work was to design, numerically simulate, produce and experimentally validate different configurations of EC probes for: detection of micro defects on laser-brazed joints and detection of defects in Endodontic files. Another objective was to develop and apply improvements to a high resolution XY scanning device for automated inspection, allowing conductivity mapping with high resolution. Numerically simulated, produced, and characterized probes with different geometries, configurations, and parameters. In total, 19 EC probes were produced which allowed to aess the importance of different parameters for the inspection process. The results demonstrated the potential of helicoidal cylindrical probes in the inspection of laser-brazed joints: probes with different parameters proved to be capable of detecting surface and subsurface defects. For the inspection of endodontic files, the developed configurations were tested, and one demonstrated to be able to detect an artificial defect in the file.