Numerical and experimental assessment of a phase retrieval technique applied to planar near field distribution for wide band application

International audienceThe work presented in the following is devoted to the characterization of an harmonic source in a wide band of frequencies [0.5, 20 GHz] from the knowledge of the amplitude-only electric fields at near field measurement distance. Such a problem leads to the development of a “phase reconstruction” algorithm. In that paper a classical propagation/retro-propagation scheme has been applied. This is the first step of a study concerning the characterization of electromagnetic pulsed source from phaseless measurement techniques in near field conditions. The algorithm has been tested and validated using numerical and experimental data acquired at different frequencies and in different configurations

Efficience de trois méthodes géophysiques d'investigation latérale dans la mise en évidence de contacts entre des formations géologiques du Protérozoïque inférieur du Burkina Faso Evaluation of the efficiency of three geophysical methods for the determination of natural contacts between Lower Proterozoic geological formations of Burkina Faso

International audienceDans les zones de socle cristallin du Protérozoïque inférieur (Birimien) du Burkina Faso, les réserves d'eau souter-raine sont liées aux zones de faiblesse (failles, filons, contacts géologiques). Trois méthodes géophysiques (résistivité électrique, bipôle électromagnétique MaxMin et V.L.F./EM16) ont été conjointement utilisées pour évaluer leur efficience dans l'identification et la localisation précise du contact entre les granitoïdes et les schistes volcano-sédimentaires du bassin versant de Bidi d'une part et d'autre part, entre schistes et amphibolites à Kièbelga, dans la province du Yatenga. Dans les cas étudiés, le bipôle électromagnétique MaxMin en bobines horizontales (fréquence de 3250 hertz avec une séparation des bobines de 100 m) s'est révélé être le plus efficace. In the Lower Proterozoic (Birimian) crystalline basement of Burkina Faso, underground water resources are found associated with zones of weakness (faults, sills, geological contacts). Three geophysical methods (electrical resistivity, electromagnetism bipole MaxMin and V.L.F./EM16) have been used in order to prove their efficiency to precisely locate the geological contacts between: 1) granitoids and volcanosedimentary schists of the Bidi catchment basin and, 2) schists and amphibolites at Kièbelga, in the Yatenga province. We show that the MaxMin electromagnetic bipole technique with a 3520 hertz frequency and 100 m coils separation is the most efficient method in both cases

Invariants opératoires mobilisés en électromagnétisme et schèmes associés : une étude de cas chez les étudiants du premier cycle universitaire

International audienceThis paper deals with the way students in their second year at the university work with the concept of magnetic field and with the associated concepts, in different situations. We present the operational invariants and schemes implemented by the students, referring to the conceptual field theory (Vergnaud 1990

An efficient interpolation for calculation of the response of composite layered material and its implementation in MUSIC imaging

2 pagesInternational audienceThere is always the need to calculate the response of a layered composite material to a source that is not close to the domain of interest when dealing with the imaging of an anomaly that might be affecting such a background medium. If this medium is anisotropic, the availability of an efficient and accurate method to calculate this response becomes essential. A novel interpolation and integration method that is taking care of fast oscillating spectral response due to a source that is not close to the domain of interest is proposed herein. The implementation of such a technique to the multiple signal classification (MUSIC) imaging method is presented also

Coins et arrondis en éléments finis - Une approche mathématique des coins et arrondis pour les solutions par éléments finis de l'équation de Laplace

La modélisation par éléments finis d'un objet technique conduit souvent à négliger certains détails de structure. C'est en particulier le cas des arêtes et des coins. Ces points particuliers jouent cependant parfois un rôle physique important : c'est le cas par exemple en électrostatique, en raison des effets de pointe. Il est donc important, après une résolution par éléments finis, de savoir estimer le champ au voisinage de ces singularités, en prenant en compte les rayons de courbure réels. Nous nous intéressons ici aux liens qui existent entre la solution singulière théorique, la solution numérique obtenue par éléments finis avec un angle vif, et celle qui est obtenue avec un maillage décrivant un arrondi. Un estimateur non local du champ sur l'arrondi est proposé. Some geometrical details like exact curvatures near edges and corners are often neglected in finite element meshes. Nevertheless they could greatly change the local solutions and the physical behavior (electric arc, ...). Therefore, it could be useful to be able to estimate the real field values near these singular points, using an adequate post-processing, which has to take into account the real curve radii. This paper presents the links between the theoretical singular solution, the numerical solution with a sharp angle, and the solutions with rounded angle. A non-local estimator for the field on the rounded edges and corners is proposed

Experimental demonstration of directive pulsed wavefront generation in reverberation chambers

International audienceIn this paper, the first experimental demonstration of coherent directive and polarized wavefront generation within a reverberation chamber is presented. This feature is possible with the use of a time-reversal electromagnetic chamber, a concept that we previously introduced which mainly relies on the use of time-reversal techniques in a highly reverberating medium. The rationale for developing such a system is to provide the control of a field distribution in time and space without any mechanical move of neither sources nor an equipment under test while preserving the high-intensity field levels achieved with reverberation chambers

Méthodologie pour l'évaluation des signaux émis par les technologies émergentes. : Applications à la compatibilité électromagnétique des systèmes et à l'exposition des personnes.

The knowledge of human exposure, either general public or occupational, to radiofrequency electromagnetic fields, is still incomplete. Two issues are yet to be addressed:•Knowledge of the uses of communicating objects that are ever changing,•The evaluation of the potential impact that these new technologies could have on the environment.This document provides a synthesis of studies conducted to address the issues of electromagnetic compatibility and human exposure. In this context, it was necessary to evaluate, to characterize and to define the most relevant parameters of the radiated signals or the levels of electromagnetic fields emitted by devices that implement these emerging technologies. We additionally examined related issues such as exposure to electromagnetic fields at very low frequencies induced by high-voltage lines or emissions from domestic equipment integrating potentially radiating electronic devices. It also includes a summary of all results obtained from actual case studies, in terms of the knowledge of both the detailed electromagnetic compatibility of new or emerging systems and human exposure. Finally, solutions have been proposed that can help to improve the knowledge of signals and potential impacts, through updates of either current standards by taking into account more relevant new parameters or modification of calibration procedures of the instrumentation employed to characterize the exposure.La connaissance de l’exposition des personnes aux champs électromagnétiques radiofréquences, pour le public ou pour les professionnels, est encore aujourd’hui très parcellaire. Deux problématiques sont encore mal connues:•La connaissance des usages des objets communicants, en évolution constante et rapide,•L'estimation de l'impact potentiel que pourraient avoir ces nouvelles technologies sur l'environnement.Ce document est une synthèse des travaux de recherche conduits pour affiner les questions de compatibilité électromagnétique et d’exposition des personnes. Dans ce contexte, il a fallu évaluer, caractériser et définir les paramètres les plus importants des signaux rayonnés ou des niveaux des champs électromagnétiques émis par les dispositifs mettant en œuvre les technologies émergentes. Dans cette étude, on s’est également intéressé à des problématiques connexes comme l’exposition des personnes aux champs électromagnétiques de très basses fréquences induits par des lignes à très haute tension ou aux émissions rayonnées par des équipements domestiques intégrant des dispositifs électroniques potentiellement rayonnants. Il comprend également, une synthèse de tous les résultats obtenus à partir d'études de cas concrets, tant sur le plan des connaissances détaillées de la compatibilité électromagnétique des systèmes nouveaux ou émergents que sur la problématique de l’exposition des personnes. Enfin, des solutions ont été proposées, pouvant permettre d’améliorer les connaissances des signaux et des impacts potentiels par des modifications de normes, par la prise en compte de nouveaux paramètres plus pertinents, ou par la modification de procédures d’étalonnage de systèmes utilisés pour caractériser l’exposition

La physique quantique ou l'entraînement de la pensée physique par les formes mathématiques.

On développe l'idée selon laquelle, depuis l'hypothèse de la quantification des échanges d'énergie par Planck, jusqu'à l'élaboration de la mécanique quantique, ainsi, d'ailleurs, que dans les développements ultérieurs de la physique du domaine quantique, la mise au jour de relations mathématiques a permis à la connaissance physique de pénétrer dans le monde atomique et subatomique qui échappait à la connaissance sensible. Ces relations se sont avérées correspondre à des traits physiques caractéristiques des phénomènes quantiques. Longtemps le statut épistémologique de ces relations a fait problème, immergé dans les considérations “physico-philosophiques” sur l'“interprétation”. Le cas n'est pourtant pas si radicalement nouveau, si l'on se rappelle de phases précédentes de l'utilisation de grandeurs mathématiques comme “outil de pensée” pour la théorie physique, par exemple en mécanique classique, en électromagnétisme, en thermodynamique. Les justifications de cette utilisation étaient liées à diverses “interprétations” de la portée physique des relations mathématiques. A tout bien considérer, il n'en va pas autrement avec la formulation apparemment abstraite de la mécanique quantique. Si tel est bien le cas, le problème de l'interprétation est ramené au statut épistémologique des grandeurs quantiques servant à décrire les systèmes physiques. Or, précisément, la compréhension actuelle de la physique quantique amène naturellement à considérer les grandeurs théoriques, sous leur forme mathématique, comme des représentations “directes” des systèmes physiques dans le domaine quantique. Il reste à évaluer ce que cela entraîne comme changements (et simplifications) sur les problèmes d'interprétation

Transformation de front d'ondes par des méthodes matricielles

The characterization of electromagnetic radiation sources by near field techniques is now widely used. These involve measuring the radiated field close to the source to deduce, by mathematical processing, the field in other areas of space (near field and far field). There are many applications such as the evaluation of the antenna far field radiation patterns or the determination of safety perimeters around base station antennas. Furthermore, the near-field measurement technique can be used in the sources diagnostic.In our study, we present a new method for calculating the modal expansion coefficients from irregularly sampled or arbitrary measurement surfaces. The calculation of these modal coefficients allows the assessment of the radiation pattern of the antenna under test in every spatial directions.The principle of the matrix method is to calculate the modal coefficients by solving a system of linear equations relating the measured electric field and wave functions. Once the modal coefficients are known the far field of the structure is achieved.This method allows the separation between the geometry of the measuring surface and the coordinate system wherein the modal expansion is expressed. This leads to many advantages, such as selecting any measurement surfaces, for the reasons of compactness, implementation simplicity or truncation errors suppression.La caractérisation des sources de rayonnement électromagnétique par des techniques de champ proche est aujourd'hui largement utilisée. Ces techniques consistent à mesurer le champ rayonné à proximité de la source pour en déduire, par traitement mathématique, le champ dans d'autres zones de l'espace (champ proche ou champ lointain). Les applications sont nombreuses comme par exemple la caractérisation des diagrammes de rayonnement des antennes ou la détermination des périmètres de sécurité autour des antennes de station de base. Par ailleurs, la mesure en champ proche trouve également des applications dans le diagnostic des sources.Ce travail de thèse porte sur une nouvelle méthode de calcul des coefficients du développement modal à partir d'une mesure sur une surface échantillonnée irrégulièrement ou arbitraire. Ces coefficients permettent ensuite d'évaluer le diagramme de rayonnement de la structure rayonnante dans toutes les directions de l'espace.Le principe de la méthode matricielle consiste à mesurer les composantes tangentielles du champ électromagnétique sur une surface. Les coefficients modaux sont obtenus par l'inversion d'un système d'équations linéaires reliant le champ électrique mesuré et les fonctions d'ondes.Cette méthode permet de désolidariser la géométrie de la surface de mesure du système de coordonnées dans lequel est exprimé le développement modal. Il en résulte de nombreux avantages, comme le choix d'une surface de mesure quelconque, pour des raisons de compacité, de simplicité de mise en œuvre ou de suppression d'erreur de troncature

Les thèmes leibniziens de la solution d'Hermann Weyl au problème de l'espace

Après avoir présenté les traits principaux de la position d'Hermann Weyl dans Espace-Temps-Matière, nous interrogeons les thèmes leibniziens que nous entrevoyons dans cette position. Nous mettons en avant: - Le fait que les sujets chez Weyl se présentent comme des individus ponctuels formant autant de points de vue possibles sur le monde. - Le fait que la communication des mesures entre les différents sujets se fait par le biais d'une sorte d'harmonie. En effet, Weyl pose la possibilité a priori de passer d'un point de vue à un autre par la connaissance de la transformation mathématique exprimant ce changement de point de vue (covariance) - Le fait que Weyl, en faisant sienne la position d'A.Einstein, donne raison à la tradition de l'"espace relatif" à laquelle appartient Leibniz, contre la tradition newtonienne