Ces travaux de thèse portent sur la détection de défauts non francs dans des structures filaires particulières : les lignes de transmission a multiconducteurs (MTL), aussi appelées torons de câbles. Couramment employées pour le diagnostic de réseaux filaires, les méthodes par réflectométrie ne sont, pour l'heure, pas suffisamment performantes pour détecter de tels défauts. Par ailleurs, elles n'ont, en général, été étudiées et développées que pour des lignes simples, ou les phénomènes de couplages électromagnétiques entre les conducteurs (diaphonie) ne sont pas présents. Ces derniers sont cependant porteurs d'information supplémentaire sur l'état du câble. Les utiliser permettrait d'accroître la sensibilité de détection aux défauts. L'objectif est de proposer une nouvelle méthode de réflectométrie, tirant profit des signaux de diaphonie pour détecter les défauts non francs. Une telle méthode présente également l'avantage d'être adaptée aux structures en toron. Après avoir étudié l'impact d'un défaut non franc sur les paramètres caractéristiques d'une MTL et sur les signaux de diaphonie, une méthode, la "Cluster Time Frequency Domain Reflectometry ", a pu être proposée. Il s'agit d'un procédé en trois étapes. Des mesures par réflectométrie temporelle sont tout d'abord réalisées à l'entrée de la ligne à diagnostiquer. Tous les signaux présents, y compris ceux de diaphonie, sont enregistrés. Un traitement temps-fréquence leur est ensuite appliqué afin d'amplifier la présence d'éventuels défauts. Enfin, un algorithme de clustering, spécifiquement développé pour le diagnostic filaire, est utilisé de manière a bénéficier de l'ensemble de l'information disponible / Research works presented in this thesis rely on detecting soft faults (incipient faults) in specic wiring structures : multiconductor transmission lines (MTL), also known as bundles of wires. Reflectometry methods, often used for the diagnosis of wiring networks, aren't for now efficient enough at detecting such defects. Besides, they have been designed for single lines only, where electromagnetic coupling between conductors (crosstalk) is not to be considered. However such phenomenon can provide more information about the state of the cable. Using this information could enable us to detect soft faults more easily. Our goal is to propose a new reflectometry method, which takes advantage of crosstalk signals in order to detect incipient faults. Such a tool has also the advantage of being well-adapted to bundles of cables. Thanks to the preliminary study of the impact of soft faults on the characteristic parameters of a MTL and on crosstalk signals, a method called "Cluster Time Frequency Domain Reflectometry ", has been proposed. It is a three step process. Firts temporal reflectometry measurements are made at the beginning of the line under test. All the available signals, even crosstalk ones, are recorded. A time-frequency process is then applied on them, in order to amplify the presence of defects. Finally, a clustering algorithm, that has been specically developed for wiring diagnosis, is used to benefit from the whole available information

Ces travaux de thèse portent sur la détection de défauts non francs dans des structures filaires particulières : les lignes de transmission a multiconducteurs (MTL), aussi appelées torons de câbles. Couramment employées pour le diagnostic de réseaux filaires, les méthodes par réflectométrie ne sont, pour l'heure, pas suffisamment performantes pour détecter de tels défauts. Par ailleurs, elles n'ont, en général, été étudiées et développées que pour des lignes simples, ou les phénomènes de couplages électromagnétiques entre les conducteurs (diaphonie) ne sont pas présents. Ces derniers sont cependant porteurs d'information supplémentaire sur l'état du câble. Les utiliser permettrait d'accroître la sensibilité de détection aux défauts. L'objectif est de proposer une nouvelle méthode de réflectométrie, tirant profit des signaux de diaphonie pour détecter les défauts non francs. Une telle méthode présente également l'avantage d'être adaptée aux structures en toron. Après avoir étudié l'impact d'un défaut non franc sur les paramètres caractéristiques d'une MTL et sur les signaux de diaphonie, une méthode, la "Cluster Time Frequency Domain Reflectometry ", a pu être proposée. Il s'agit d'un procédé en trois étapes. Des mesures par réflectométrie temporelle sont tout d'abord réalisées à l'entrée de la ligne à diagnostiquer. Tous les signaux présents, y compris ceux de diaphonie, sont enregistrés. Un traitement temps-fréquence leur est ensuite appliqué afin d'amplifier la présence d'éventuels défauts. Enfin, un algorithme de clustering, spécifiquement développé pour le diagnostic filaire, est utilisé de manière a bénéficier de l'ensemble de l'information disponible

Les câbles électriques sont partout dans de nombreux domaines où le transfert d'énergie et de l'information est nécessaire pour garantir une bonne performance d'un système. Un jour ou l'autre, un câble dans un réseau va montrer des signes de faiblesse qui conduit à l'apparition de défauts soit francs ou non francs. Malgré le fait que plusieurs méthodes de diagnostic de fil électriques et non-électriques ont été étudiés et mis au point au cours des dernières décennies, les techniques basées réflectométrie ont fourni des résultats efficaces avec des défauts difficiles, mais ont montré moins fiables à chaque fois que des erreurs légères sont traitées.Basé sur un concept radicalement différent, la méthode DORT, développé à l'origine en acoustique a récemment été transposée à la propagation à ondes guidées, par exemple, les réseaux de fils, et montré pour détecter avec précision et localiser les défauts mous simples même dans les configurations de réseau complexes. D'autre part, plusieurs défauts ne peuvent être résolus séparément. Désormais une formulation alternative du DORT basée sur un système de mise à jour est proposée. Notamment, cette nouvelle approche, appelée EDORT, a permis de localiser plusieurs défauts non francs dans différents réseaux de câblage et a permis l'extraction de l'intensité de chaque défaut uniquement. D'autre part, ces méthodes dans le domaine temporel comptent sur la disponibilité de potentiellement importantes largeurs de bande, afin de créer les conditions pour la résolution spatiale. Retournement temporel (TR) classement de signaux multiples, également connu sous le TR-MUSIC, assurée sous-longueur d'onde résolution spatiale des emplacements des défauts tout en travaillant sur une base mono-fréquence. TR-MUSIC a montré une bonne performance dans la localisation unique, ainsi que de multiples défauts non francs dans différentes configurations de réseau. Il a également montré pour permettre la récupération du coefficient de réflexion de chaque défaut séparément. / Electrical cables are everywhere in many fields where the transfer of energy and information is necessary to guarantee a good performance of a system. One day or another, a cable in a network will show signs of weakness leading to the appearance of either hard or soft faults. Despite the fact that several electric and non-electric wire diagnosis methods have been studied and developed throughout the last few decades, reflectometrybased techniques have been providing effective results with hard faults, but have shown to be less reliable whenever soft faults are addressed. Based on a radically different concept, the DORT method, originally developed in acoustics was recently transposed to guided-wave propagation, e.g., wire networks, and shown to precisely detect and locate single soft faults even within complex network configurations. On the other hand, multiple faults cannot be resolved separately. Henceforth an alternative formulation of the DORT based on an updating scheme is proposed. Notably, this novel approach, referred to as EDORT, allowed locating multiple soft faults in different wiring networks and enabled extracting the intensity of each fault solely. On the other hand, such time domain methods rely on the availability of potentially large bandwidths, in order to create the conditions for spatial resolution. Time-reversal (TR) multiple signal classification, also known as TR-MUSIC, ensured sub-wavelength spatial resolution of the faults’ locations while working on a single-frequency basis. TR-MUSIC has shown a good performance in locating single as well as multiple soft faults in different network configurations. It has also shown to allow retrieving the reflection coefficient of each fault separately.

Ces travaux de thèse portent sur la détection de défauts d'isolement dans des lignes de transmission de grandes longueurs. Il s'agit de détecter des défauts non francs liés à l'isolant entre les conducteurs d'un câble de grande longueur qui sont représentés par le paramètre de conductance de fuite. Détecter ces défauts, signes d'un possible futur court-circuit, est un enjeu important mais nécessite une méthode non invasive. Par exemple, dans le cas des câbles de signalisation SNCF, il s'agit de développer une méthode de diagnostic de très faibles conductances de fuite dans les câbles de signalisation le long des voies ferrées compatible avec la circulation des trains. Il faut savoir estimer, à partir de mesures en un seul point du câble, de fortes résistances distribuées sur plusieurs centaines de mètres sans perturber la bande de fréquences du continu à 40 kHz, réservée aux signaux de service. En effet, les câbles de signalisation de la SNCF qui nous intéressent ont une longueur moyenne de 1500 m et sont utilisés dans la bande de fréquence 0-40 kHz. Nous proposons donc une méthode fréquentielle permettant d'estimer de faibles défauts à moyenne fréquence dans des lignes de transmission uniformes avec pertes. Elle repose sur deux idées principales : une analyse fine des effets conjoints de la dissipation et de la dispersion et une méthode de comparaison de deux lignes ayant les mêmes caractéristiques et ne différant que du paramètre de conductance de fuite. Cette méthode de comparaison a été généralisée dans le cas de lignes multiconducteurs en adoptant une démarche statistique.\\Cette thèse a apporté de nouveaux résultats : des formules d'estimation de pertes découlant de l'analyse fine d'une part des effets conjoints de la dissipation et de la dispersion et d'autre part de la méthode de comparaison de deux lignes. Des simulations numériques ont été faites dans les deux cas afin de valider la méthode fréquentielle proposée. Des expériences ont été réalisées afin de valider l'analyse statistique développée dans le cas de lignes multiconducteurs. / This thesis work focuses on the detection of insulation faults in very long transmission lines. This is detecting soft defects related to the insulation between the conductors of a long cable which are represented by the leakage conductance parameter. Detect these faults, signs of a possible future short-circuit, is an important issue but requires a noninvasive method. For example, in the case of railway signaling cables, it is to develop a method of diagnosis of very low leakage conductances in signaling cables along railways compatible with the movement of trains. Be aware estimate from measurements in one point of the cable, strong resistance distributed over several hundred meters without disturbing the continuous frequency range to 40 kHz, reserved for service signals. Indeed, the signal cables from the train that interest us have an average length 1500 m and are used in the frequency band 0-40 kHz.We propose so a frequency method for estimating low defects to medium frequency in uniform transmission lines with losses. It is based on two main ideas : a detailed analysis of joint effects of dissipation and dispersion and a method of comparing two lines having the same characteristics and differing only leak conductance parameter. This method of comparison was widespread in the case of multiconductor lines by adopting a statistical approach.This thesis has brought new results : losses estimation formulas resulting from the detailed analysis of a share of joint effects of dissipation and dispersion and also the method of comparing two lines. Numerical simulations were made in both cases to validate the proposed frequency method. Experiments were performed to validate the statistical analysis in the case of multiconductor lines.