Depuis quelques années le nouveau paradigme d'internet des objets, qui se traduit par la connexion des objets de la vie quotidienne à internet grâce à des dispositifs électroniques intégrés, est devenu plus qu'un simple concept et a commencé à entrer dans la réalité. Il en est ainsi des systèmes d'identification par radiofréquence (RFID), qui font partie des technologies disponibles. Lorsque le coût et la taille des tags deviennent des exigences prépondérantes, l'adoption de tags (semi-)passifs fondés sur la modulation d'un signal rétrodiffusé représente une solution attractive. En outre, l'utilisation de techniques ULB apporte des avantages propres à favoriser le remplacement d'une partie des systèmes RFID actuels qui souffrent de certains défauts tels qu'une trop forte consommation ou une faible robustesse en présence d'interférence. La thèse de doctorat se place dans ce contexte: elle a pour objectif l'étude des systèmes ULB RFID semi-passifs et se situe dans le cadre du projet européen SELECT, qui vise à développer et à évaluer un tel système. La prise de conscience qu'il était fondamental de comprendre les mécanismes électromagnétiques intrinsèques à la communication lecteur-tag, préalablement à la conception du système, s'est traduite par la mise en oeuvre d'une collaboration franco-italienne dans le cadre d'une cotutelle de thèse. C'est donc au départ autour d'une analyse fine et d'une modélisation des aspects antennaires et du canal radio entre le lecteur et le tag que la 1re partie du travail s'est construite. La 2nde partie a exploité ces travaux pour l'élaboration des schémas de modulation et de codage du lecteur et du tag pour les systèmes semi-passifs.

Mes activités de recherche sont principalement axées sur le magnétisme de systèmes de basse dimensionnalité. J'ai travaillé particulièrement à préciser des interdépendances entre ordre structural, géométrie et magnétisme dans des nanosystèmes, souvent pour l'électronique de spin. Ce domaine de recherches, poussé par les applications potentielles en matière de mémoires et capteurs, est extrêmement actif et concurrentiel. Je me suis focalisée sur les relations entre les leviers d'action que sont les déformations épitaxiales, les champs magnétique ou électrique mais aussi un courant polarisé et l'aimantation, que celle-ci soit considérée du point de vue statique (anisotropie, structure en domaines) ou dynamique (renversement de l'aimantation...). Mon activité est essentiellement expérimentale et je dispose de compétences larges, allant de techniques usuelles dans nos laboratoires à d'autres plus rares (incluant l'utilisation des grands instruments comme le rayonnement synchrotron ou les réacteurs de neutrons) qui ont permis de lever certains verrous scientifiques. Si mon activité est expérimentale, ma motivation reste liée à un souci de compréhension et d'analyse quantitative des résultats obtenus ; de fait, je m'attache à développer les calculs ad-hoc lorsque l'interprétation des résultats n'est pas possible à la lumière de modèles existants. Depuis la fin de mes études universitaires en 1996, j'ai eu l'opportunité d'étudier, en recherche, des systèmes variés. Cette mobilité thématique reflète la mobilité géographique associée à mon parcours (thèse, postdoctorat et poste de chargée de recherche dans 3 laboratoires distincts) mais traduit aussi des choix de collaborations, contractuelles au besoin, ou développements que j'ai initiés au cours des dernières années en particulier. Ainsi, mon activité personnelle a été élargie vers des sujets prometteurs (matériaux multiferroïques, composés terres rares - métaux de transition, pour la dynamique d'aimantation et le transfert de spin), que je développe. Ce manuscrit tente de reproduire ce parcours...

Optimal partitioning of three-dimensional (3-D) mesh applications necessitates dynamically determining and optimizing for the most time-inhibiting factors, such as load imbalance and communication volume. One challenge is to create an analytical model where the programmer can focus on optimizing load imbalance or communication volume to reduce execution time. Another challenge is the best individual performance of a specific mesh refinement demands precise study and the selection of the suitable computation strategy. Very-large-scale finite element method (FEM) applications require sophisticated capabilities for using the underlying parallel computer's resources in the most efficient way. Thus, classifying these requirements in a manner that conforms to the programmer is crucial. / This thesis contributes a simulation-based approach for the algorithm analysis and design of parallel, 3-D FEM mesh refinement that utilizes Petri Nets (PN) as the modeling and simulation tool. PN models are implemented based on detailed software prototypes and system architectures, which imitate the behaviour of the parallel meshing process. Subsequently, estimates for performance measures are derived from discrete event simulations. New communication strategies are contributed in the thesis for parallel mesh refinement that pipeline the computation and communication time by means of the workload prediction approach and task breaking point approach. To examine the performance of these new designs, PN models are created for modeling and simulating each of them and their efficiencies are justified by the simulation results. Also based on the PN modeling approach, the performance of a Random Polling Dynamic Load Balancing protocol has been examined. Finally, the PN models are validated by a MPI benchmarking program running on the real multiprocessor system. The advantages of new pipelined communication designs as well as the benefits of PN approach for evaluating and developing high performance parallel mesh refinement algorithms are demonstrated.

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La maîtrise du procédé de fabrication des aciers DP, en particulier le contrôle du cycle thermique est nécessaire afin pour l'obtention de microstructures biphasées et la reproductibilité des caractéristiques mécaniques et des propriétés d'usage attendues. Cette maîtrise passe par la mise en place de moyens de contrôle non destructifs de l'état microstructural en ligne permettant la détection d'irrégularités de la microstructure signes d'irrégularité du traitement thermique. Ce constat a donc conduit ARCELORMITTAL à mettre en place des moyens de contrôle non destructif en ligne permettant le contrôle de l'état microstructural par mesure magnétique. Pour que la mesure magnétique donne des informations précises sur l'état microstructural, une description mathématique fine des liens entre microstructure et propriétés magnétiques en ligne est recherchée. L'objectif fixé est d'arriver à prédire, sinon d'une façon quantitative, au moins d'une façon qualitative fine, la réponse magnétique à divers paramètres des microstructures d'aciers DP industriels dans le cadre d'une simulation micromagnétique magnéto-mécanique. Nous introduisons une formulation statique du couplage magnéto-mécanique basée sur la minimisation d'une fonctionnelle énergétique couplée à la résolution des équations de la mécanique des milieux continus.

En aviation civile, les communications entre pilotes et contrôleurs aériens sont d'une importance primordiale. Un brouillage a été observé sur des stations sol fonctionnant dans la gamme VHF (118- 134 MHz), qui a perturbé les communications air-sol. Ce phénomène est dû à des décharges corona qui se produisent sur le pylône lors d'un fort champ électrostatique ambiant. Le but de cette thèse est de développer un modèle pour prédire le bruit dû aux décharges corona pour une géométrie et un champ ambiant connus. Premièrement, nous localisons les lieux où les décharges se produisent le plus probablement via des simulations électrostatiques. Puis, nous proposons et validons un modèle de dipôle élémentaire pour représenter le rayonnement des décharges. Enfin, nous évaluons les niveaux d'interférence introduits par les décharges corona aux ports des antennes au moyen de simulations dans le domaine fréquentiel. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures.

Le phénomène d'interférométrie par réinjection optique, ou effet self-mixing dans un laser permet de concevoir des capteurs non-invasifs, auto-alignés, ne nécessitant que peu d'éléments optiques et simples à implémenter. Ce type de capteur permet de mesurer avec la précision propre à l'interférométrie laser le déplacement, la vitesse ou la position de cibles dite coopératives (cibles réfléchissantes ou fortement diffusantes). Dans cette étude, ce type de capteurs est appliqué à la mesure de profil d'écoulement des fluides dans des microcanaux. Le faible coût et la polyvalence des capteurs à réinjection optique sont d'un grand intérêt dans l'industrie biomédicale et chimique, ainsi que pour la recherche en mécanique des fluides. Dans un premier temps, et en se basant sur les études réalisées dans des macro-canaux, nous avons proposé un modèle d'interferométrie par réinjection optique dans une diode laser lorsque la cible est constitué de particules en mouvement, en suspension dans un liquide. A partir de ce modèle, nous avons étudié expérimentalement l'impact du volume de mesure ainsi que du type de particules (taille et concentration) sur le signal mesuré. Nous avons ensuite proposé des méthodes de traitement du signal permettant de calculer le calcul du débit du fluide, ainsi que sous certaines conditions identifiées, la vitesse locale en tout point d'un microcanal. Ces études préliminaires nous ont permis de reconstruire le profil d'écoulement de différents liquides dans des canaux de 320µm de diamètre. Enfin, nous avons comparé les performances du capteur développé dans cette thèse avec un capteur basé sur la technique du Dual-Slit, technique déjà validée pour la microfluidique, en mesurant le profil d'écoulement dans un canal à section rectangulaire de 100x20µm.

This study analyzes the nature of pre-service teachers’ conceptual models of various electromagnetic phenomena, specifically electrical current, electrical resistance, and light/matter interactions. This is achieved through the students answering the three questions on electromagnetism using a free response approach including both verbal and pictorial representation. The student responses are then analyzed qualitatively and quantitatively utilizing a multi-tiered approach. These analyses include epistemological representation, misconceptions, correct conceptions, and the impact of high school physics exposure on student conceptions. This study is unique in three primary respects; the free response questionnaire approach, a subject group that consists of pre-service teachers, and a primarily female demographic. / Department of Physics and Astronomy

Cette thèse porte sur le développement d'un outil d'aide à la décision sur les problèmes relatifs à la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) dans les systèmes de grande dimension tels que les véhicules automobiles. La plus grande difficulté a été de comprendre les paramètres à prendre en compte pour obtenir des résultats cohérents avec les mesures effectuées sur véhicule. Nous nous sommes concentrés sur la caractérisation de faisceaux présents sur les véhicules. Nous abordons également l'étude du comportement du plan de masse lié à la présence de très forts courants électriques continus. Pour aborder ces aspects, nous utilisons la méthode PEEC (Partiel Element Equivalent Circuit) pour sa facilité de mise en œuvre ainsi que pour ses facultés à traiter les problèmes sur un large spectre de fréquences. Le mémoire est composé de trois chapitres. Le premier présente les bases de l'électromagnétisme appliquées à la CEM des systèmes de grande dimension. Nous portons une attention toute particulière aux plans de masse qui sont utilisés en tant que conducteur de retour mais également en tant que référence de tension. Dans le deuxième chapitre, nous présentons la méthode PEEC ainsi que la méthodologie mise en place pour le développement du logiciel afin d'obtenir les meilleures performances possibles. Ce logiciel est validé sur un ensemble de cas tests. L'application de l'outil sur un cas industriel est traitée dans le dernier chapitre et permet de comprendre les phénomènes de résonance créés par la connexion des différents éléments reliés par un faisceau. La modélisation des composants de terminaison permet de compléter le modèle ainsi généré.

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier l'interaction des ondes électromagnétiques en bande L avec les vagues côtières déferlantes, en particulier pour un observateur situé à proximité de la surface. Le travail s'attache à effectuer une modélisation électromagnétique précise en lien étroit avec le modèle hydrodynamique. Pour modéliser et calculer les champs électromagnétiques diffusés par les vagues déferlantes, nous utilisons une approche numérique par intégrale de frontière, notamment la Méthode des Moments (MdM). Dans ce cadre, nous focalisons le travail sur la problématique de la fiabilité et la convergence du calcul numérique pour des géométries de forte courbure comme peuvent l'être des surfaces de vagues déferlantes. Après une analyse approfondie de la problématique, nous montrons qu'une solution fondée sur la Méthode des Moments d'Ordre Supérieur (MdM-OS) combinée avec la technique de maillage Non Uniform Rational Basis Splines (NURBS) permet d'améliorer les performances de la méthode MdM-Classique. En parallèle du travail de modélisation électromagnétique, nous nous attachons à introduire un modèle hydrodynamique capable de simuler le plus fidèlement possible le mouvement et la déformation des vagues à proximité de la côte. Nous retenons une modélisation hydrodynamique basée sur la Méthode Désingularisée. Cette approche méthodologique nous permet d'étudier l'évolution des vagues en fonction de la pente du fond, de la hauteur relative et de la cambrure des vagues. La combinaison des résultats issus de la modélisation numérique électromagnétique et de la description hydrodynamique permettent ainsi d'évaluer l'évolution des champs électromagnétiques diffusés par les vagues côtières déferlantes en fonction du temps pour trois types de déferlement standard : glissant, plongeant et gonflant.