Cette thèse a pour objectif de mettre en oeuvre un système de contrôle actif vibratoire du rayonnement acoustique (ASAC) sur les suspensions automobile dans le but de réduire le bruit de roulement. Premièrement, un banc de test constitué d'un quart de suspension automobile, ainsi qu'un véhicule Buick Century sont instrumentés de différents capteurs et actionneurs dans le but de caractériser ces systèmes à travers des fonctions de transfert. Ces fonctions de transfert primaires (entre l'excitation de route et les différents capteurs) et secondaires (entre différentes positions possibles des actionneurs de contrôle et les différents capteurs) constituent le modèle expérimental relatif à chacun des deux montages élaborés dans notre laboratoire. Dans le but de reproduire une excitation réaliste de roulement, un véhicule Chevrolet Epica LS est instrumenté puis des tests routiers sont réalisés afin de mesurer le bruit de roulement à l'intérieur de la cabine ainsi que les accélérations injectées sur le moyeu de la roue par les irrégularités de la route. À l'aide d'un modèle inverse, les excitations en force requises pour reproduire le bruit de roulement sur le du banc de test et sur le véhicule Buick Century sont déterminées. Deuxièmement, une étude des chemins de transmission vibro-acoustiques du bruit de roulement est menée au moyen des taux de transmissibilité. Ces taux de transmissibilité sont caractérisés entre 20 et 500 Hz dans le but de déterminer les chemins dominants de propagation des vibrations injectées par les irrégularités de la route à travers les points d'ancrage entre la suspension et le châssis puis leur rayonnement à l'intérieur de la cabine. Troisièmement, un algorithme d'optimisation de la configuration (position et orientation) des actionneurs de contrôle est élaboré. Cet algorithme utilise le modèle expérimental identifié sur le banc de test et sur le véhicule Buick Century . L'algorithme conçu combine le contrôle optimal et l'algorithme génétique afin d'optimiser la position et l'orientation, de chaque actionneur de contrôle en minimisant une fonction coût. Différentes configurations de contrôle et différents objectifs de minimisation (vibrations des points d'ancrage, pression acoustique virtuelle et pression acoustique réelle à l'intérieur de la cabine) sont étudiés puis réalisés expérimentalement sur les montages afin d'évaluer la performance du contrôle actif par anticipation en fonction de leur capacité à réduire le bruit de roulement à l'intérieur de la cabine. L'implantation d'un contrôleur par anticipation FX-LMS sur la suspension avant côté conducteur sur le Buick Century en utilisant des actionneurs inertiels comme actionneurs de contrôle a mené à des atténuations de niveau de pression acoustique de plus de 10 dB sur certaines fréquences. Finalement, des conditions de roulement réalistes à 50 km/h sont simulées sur le véhicule complet Buick Century . La configuration des actionneurs de contrôle est optimisée sur chacune des quatre suspensions du véhicule. Les résultats de contrôle optimal montrent que la pressions acoustique peut être réduite globalement de plus de 17 dB(A) entre 20 et 500 Hz.Cette réduction de bruit de roulement en utilisant l'approche de contrôle vibratoire du rayonnement acoustique est globale à l'intérieur de la cabine et donc perçue par tous les utilisateurs (conducteur et passagers).

Abstract : This thesis considers the discrimination of inlet / exhaust noise of aero-engines in free-field static tests using far-field microphone arrays. Various techniques are compared for this problem, including classical beamforming (CB), regularized inverse method (Tikhonov regularization), LI - generalized inverse beamforming (LI-GIB), clean-PSF, clean-SC and two novel methods which are called hybrid method and clean-hybrid. The classical beamforming method is disadvantaged due to its need for a high number of measurement microphones in accordance with the requirements. Similarly, the inverse method is disadvantaged due to their need of having a priori source information. The classical Tikhonov regularization provides improvements in solution stability, however continues to be disadvantaged due to its requirement of imposing a stronger penalty for undetected source positions. Coherent and incoherent sources are resolved by LI-generalized inverse beamforming (L1-GIB). This algorithm can distinguish the multipole sources as well as the monopoles sources. However, source identification by LI-generalized inverse beamforming takes much time and requires a PC with high memory. The hybrid method is a new regularization method which involves the use of an a priori beamforming measurement to define a data-dependent discrete smoothing norm for the regularization of the inverse problem. Compared to the classical beamforming and the inverse modeling, the hybrid (beamforming regularization) approach provides improved source strength maps without substantial added complexity. Although the hybrid method rather solves the disadvantage of the former methods, the application of this method for identification of weaker sources in the presence of the strong sources isn't satisfactory. This can be explained by the large penalization being applied to the weaker source in the hybrid method, which results in underestimation of source strength for this source. To overcome this defect, the clean-SC method and the proposed clean-hybrid method, which is a combination of the hybrid method and the clean-SC, are applied. These methods remove the effect of the strong sources in source power maps to identify the weaker sources. The proposed methods which represent the main contribution of this thesis show promising results and opens new research avenues. Theoretical study of all approaches is performed for various sources and configurations of array. In order to validate the theoretical study, several laboratory experiments are conducted at Universito de Sherbrooke. The proposed methods have further been applied to the measured noise data from a Pratt & Whitney Canada turbo-fan engine and have been observed to provide better spatial resolution and solution robustness with a limited number of measurement microphones compared to the existing methods. / Résumé : La présente thèse étudie la discrimination du bruit d'entrée / de sortie des moteurs d'avion dans des tests statiques en champ libre en utilisant des antennes de microphones en champ lointain. Diverses techniques sont comparées pour ce problème, dont la formation de voie classique (CB), la méthode inverse régularisée (régularisation de Tikhonov), la formation de voies généralisée inverse (L1-GIB), Clean-PSF, Clean-SC et deux méthodes proposées qui s'appellent la méthode hybride et la méthode Clean-hybride. La méthode la formation de voie classique est désavantagée en raison de son besoin de nombreux microphones de mesure. De même, la méthode inverse est désavantagée en raison du besoin d'information a priori sur les sources. La régularisation Tikhonov classique fournit des améliorations dans. la stabilité de la solution; cependant elle reste désavantageuse en raison de son exigence d'imposer une pénalité plus forte pour des positions de source non détectées. Des sources cohérentes et incohérentes peuvent être résolues par la formation de voies généralisée inverse (L1-GIB). Cet algorithme peut identifier les sources multi- polaires aussi bien que les sources monopolaires. Cependant, l'identification de source par la formation de voies généralisée inverse prend beaucoup de temps et exige un ordinateur avec une capacité de mémoire élevée. La méthode hybride est une nouvelle méthode de régularisation qui implique l'utilisation d'un traitement par formation de voie a priori pour définir une norme discrète et dépendante des données pour la régularisation du problème inverse. En comparaison avec la formation de voie classique et la méthode inverse, l'approche hybride (régularisation par formation de voie) fournit des cartographies améliorées d'amplitudes de sources sans aucune complexité supplémentaire substantielle. Bien que la méthode hybride lève les limitations des méthodes classiques, l'application de cette méthode pour l'identification de sources de faible puissance en présence de sources de forte puissance n'est pas satisfaisante. On peut expliquer ceci par la plus grande pénalisation appliquée à la source plus faible dans la méthode hybride, qui aboutit à la sous-estimation de l'amplitude de cette source. Pour surmonter ce défaut, la méthode Clean-SC et la méthode Clean-hybrides proposée qui est une combinaison de la méthode hybride et de Clean-SC sont appliquées. Ces méthodes éliminent l'effet des sources fortes dans les cartographies de puissance de sources pour identifier les sources plus faibles. Les méthodes proposées qui représentent la contribution principale de cette thèse conduisent à des résultats fiables et ouvrent des nouvelles voies de recherche. L'étude théorique de toutes les approches est menée pour divers types de sources et de configurations microphoniques. Pour valider l'étude théorique, plusieurs expériences en laboratoire sont réalisées à Université de Sherbrooke. Les méthodes proposées ont été appliquées aux données de bruit mesurées d'une turbo-soufflante Pratt & Whitney Canada pour fournir une meilleure résolution spatiale des sources acoustique et une solution robuste avec un nombre limité des microphones de mesure comparé aux méthodes existantes.

Les jeux de données décrivant des objets par des propriétés Booléennes sont des relations binaires, c'est à dire des matrices 0/1. Dans une telle relation, un ensemble fermé est un sous-ensemble maximal d'objets partageant le même sous-ensemble maximal de propriétés. L'extraction de ces motifs, satisfaisant des contraintes de pertinences définies par l'utilisateur, a été étudiée en profondeur. Néanmoins, beaucoup de jeux de données sont des relations n-aires, c'est à dire des tenseurs 0/1. Réduire leur analyse à deux dimensions revient à en ignorer d'autres qui sont potentiellement intéressantes. Par ailleurs, la présence de bruit dans les jeux de données réelles conduit à la fragmentation des motifs à découvrir. On généralise facilement la définition d'un ensemble fermé aux relations de plus grande arité et à la tolérance au bruit. Au contraire, généraliser leur extraction est très difficile. Notre extracteur parcourt l'espace des motifs candidats d'une façon originale qui ne favorise aucune dimension. Cette recherche peut être guidée par une très grande classe de contraintes de pertinence que les motifs doivent satisfaire. En particulier, cette thèse étudie des contraintes spécifiques à la fouille de graphes dynamiques. Notre extracteur est plusieurs ordres de grandeurs plus efficace que les algorithmes existants, pourtant plus restreints dans leurs applications. Malgré ces résultats, une approche exhaustive ne peut souvent pas, en un temps raisonnable, lister des motifs tolérants beaucoup de bruit. Dans ce cas, compléter l'extraction avec une agglomération hiérarchique des motifs permet d'arriver à ses fins.

Elisa est un oscillateur saphir cryogénique (CSO) dont la vocation est d'équiper la nouvelle station sol de l'ESA. Les performances requises sont une stabilité de fréquence σy (τ) ≤ 3 × 10−15 pour τ ∈ [1 − 1000 s] et un bruit de phase Sφ (1 Hz) = −93 dB.rad2 /Hz pour une autonomie de 2 ans. Cette référence de fréquence doit également possèder des sorties aux fréquences de 10 GHz, 100 MHz et 5 MHz pilotées par le CSO. Elisa intègre dans une boucle d'entretien un résonateur saphir (Al2 O3 ) excité sur des modes de galeries (WG) et refroidi à 4,2 K dans un cryogénérateur. A cette température, le facteur de qualité à vide peut atteindre 1 × 109 . Le mode opérationnel W GH15,0,0 a été choisi par rapport à notre savoir-faire et à la littérature. Sa fréquence de résonance a été fixée à 10GHz - D où D est un “intervalle de confiance” égal à 10 MHz. La fréquence de 10 GHz est suffisament éloignée des fréquences de transition des ions paramagnétiques présents dans le cristal de saphir et l'écart de fréquence D permet de faire face aux tolérances d'usinage. D peut être compensé par l'intermédiaire d'un “Direct Digital Synthesizer” intégré dans le chaîne de synthèse pour atteindre 10 GHz. Les dimensions du cylindre de saphir ont été calculées par la méthode des éléments finis. Après avoir validé les caractéristiques du résonateur, différentes méthodes de couplage ont été expérimentées dans le but d'atteindre une sélection modale performante. Tous les éléments nécessaire à la construction d'Elisa sont analysés en détails. Une méthode originale de mesure de bruit d'amplitude de détecteurs quadratiques, l'étude d'électroniques faibles bruits, le principe d'une chaîne de synthèse sur base d'un DDS et la description de deux technologies cryogéniques sont présentées. Pour ces dernières, nous avons focalisé notre étude sur un modèle de cryogénérateur à faible vibration mécanique. Les performances démontrées par Elisa satisfont le cahier des charges de l'ESA. Une stabilité de fréquence inférieure à 3 × 10−15 a été mesurée pour τ ∈ [1 − 1000 s]. Elle atteint 1, 4 × 10−15 à τ = 20 s. La mesure de bruit de phase montre Sφ (1 Hz) = −98 dB.rad2 /Hz. La chaîne de synthèse permet le tranfert des performances du CSO aux fréquences de 10 GHz et 100 MHz. La stabilité journalière de 4, 5 × 10−15 place Elisa à l'état-de-l'art.

A large part of the activities described in what follows circle around a small number of questions: what is downscaling bene cial to in sensing? What is the technical and scienti c price one has to pay for downscaling? From a general point of view and at a very di erent scale, those are considerations close to the ITRS roadmap for More Moore in the MOS eld, and the tremendous research e orts and scienti c challenges demanded by the continuity of the Moore's law. Although the sensing eld may be included in the so-called More-Than-Moore movement, its evolution has been much less formalized than its MOS counterpart. This document will try to show how my activities modestly contributed to this dispersed e ort. As an introduction, a rst study will be brie y described in this chapter, study which was seminal for those activities as well as which of the group. A number of scienti c issues appear along this study: device physics, device structure, transduction, noise modelling, non-linearities. It is a good way to introduce how the document is structured: this is the work of a team, and the at least partially chronological order is nothing but a logical way to describe how this work have been part of the evolution of a team's work.

Cette thèse est divisée en trois parties. Dans la prèmiere partie nous décrivons les systèmes dynamiques que l'on considère tout au long de la thèse. Nous donnons aussi des résultats connus sur les fluctuations d'observables dans les systèmes dynamiques tels comme la théorème central limite, les grands déviations et les inégalités de concentration. La deuxième partie de cette thèse est consacrée aux systèmes dynamiques perturbés par un bruit observationnel. Nous démontrons que si un système dynamique satisfait une inégalité de concentration alors le système perturbé satisfait lui aussi une inégalité de concentration adéquate. Ensuite nous appliquons ces inégalités pour obtenir des bornes sur la taille des fluctuations d'observables bruitées. Nous considérons comme observables la fonction d'auto-corrélation, la mesure empirique, l'estimateur à noyau de la densité de la mesure invariante et la dimension de corrélation. Nous étudions ensuite les travaux de S. Lalley sur le problème de débruitage d'une série temporelle. Etant donné une série temporelle générée par un système dynamique chaotique bruité, il est effectivement possible d'éliminer le bruit en moyenne en utilissant l'algorithme de Lalley. Un chapitre de cette thèse est consacré à la preuve de ce théorème. Nous finissons la deuxième partie avec une quête numérique pour les meilleurs paramètres de l'algorithme de Lalley. Dans la troisième partie, nous étudions le problème de l'estimation de l'entropie pour des mesures de Gibbs unidimensionnelles. Nous étudions les propriétés de deux estimateurs de l'entropie. Le premier est basé sur les fréquences des blocs typiques observés. Le second est basé sur les temps d'apparition de blocs typiques. Nous appliquons des inégalités de concentrations pour obtenir un contrôle sur les fluctuations de ces estimateurs.

Le constat récurrent de dégâts sismiques fortement influencés par les effets de site attire l'attention sur la nécessité d'améliorer les outils permettant leur estimation a priori. Les contraintes budgétaires font cependant du développement de méthodes peu onéreuses un objectif crucial. Les mesures de bruit de fond, méthode géophysique utilisant les vibrations ambiantes, correspondent à ce type de besoin.<br />Le but de cette thèse est de développer et de valider des méthodologies opérationnelles utilisant le bruit de fond pour une prise en compte robuste et satisfaisante des effets de site dans un contexte réglementaire.<br />Cette thèse comprend deux volets principaux :<br />- Tout d'abord le développement d'un protocole sur les méthodes utilisant le bruit de fond, dans le but de qualifier la détermination sur un site de la fréquence fondamentale f0 (mesures "H/V") et de la vitesse moyenne des ondes de cisaillement sur les z 1ers mètres Vsz (mesures en réseau) ;<br />- Puis l'établissement d'une fonction empirique décrivant l'amplification d'un site en fonction des deux seuls paramètres f0 et Vsz. Cette étude est effectuée à partir des données japonaises Kik-net: les paramètres f0 et Vsz ont pu être estimés de façon fiables pour près de 500 sites, de même que leur fonction d'amplification entre les enregistrements en surface et en profondeur. Après correction de l'effet de profondeur et normalisation pour se ramener à une fonction d'amplification par rapport à un rocher affleurant "standard", une analyse statistique permet alors de définir la fonction cherchée, qui s'avère sensiblement meilleure que les coefficients de site proposés dans les règlementations actuelles type EC8.

Des sons auto-entretenus peuvent être générés par l'interaction d'un jet plan avec une plaque fendue, et se coupler avec les résonances acoustiques du conduit de soufflage. L'étude s'intéresse aux conditions optimales de production de la source aéroacoustique ainsi créée et à l'influence du couplage sur cette production. Un dispositif expérimental, basé essentiellement sur des mesures microphoniques et vélocimétriques est utilisé. Il est associé à un modèle basé sur la théorie du son tourbillonnaire (``vortex-sound''). Des informations obtenues expérimentalement sur la convection des tourbillons et leur synchronisation avec le champ acoustique permettent de compléter les données d'entrée du modèle. Une loi d'évolution de la fréquence d'émission de type ``Rossiter'' est également obtenue expérimentalement. Les résultats de modélisation permettent d'interpréter cette loi d'évolution comme la condition optimale de production de la source aéroacoustique. Le couplage entre cette source et les résonances du conduit de soufflage est également étudié. Il se fait avec les modes plans du conduit lorsque l'angle d'inclinaison de l'obstacle par rapport à la sortie du jet est faible et avec des modes non-plans dans le cas contraire. L'influence de l'admittance d'entrée du conduit sur le couplage est de plus mise en évidence dans le cas plan. Finalement, l'évolution des fréquences d'émission mesurée est expliquée par un compromis entre les conditions optimales de production de la source aéroacoustique et les conditions optimales de couplage avec le conduit de soufflage.

Le réseau électrique s'utilise aujourd'hui comme support de transmission des signaux Ethernet. C'est le concept des courants porteurs en ligne. Cette technique de transmission permet d'obtenir des débits supérieurs au Wifi. Cependant, la complexité des réseaux électriques et l'environnement électromagnétique domestique peuvent dégrader les performances de cette technologie. L'environnement électrique de l'habitat avec ses appareils électroménagers divers en font un milieu difficilement maitrisable. L'objectif est d'appréhender et de modéliser cet environnement et le comportement des équipements qui y sont déployés. Pour cela, ce mémoire présente plusieurs méthodes pour modéliser les lignes électriques dans l'habitat. Les modélisations existantes sont difficilement généralisables à un réseau électrique quelconque. Nous proposons une modélisation de type circuit électrique. Son intérêt réside dans la simplicité de l'outil de simulation d'un réseau électrique, réalisé par la mise en cascade de plusieurs blocs intégrés à la librairie SPICE. Les blocs SPICE proposés prennent en compte la dépendance fréquentielle des paramètres des quadripôles. Une étape de caractérisation expérimentale est développée pour implémenter ces blocs. Un réseau expérimental de test, constitué de différentes technologies de câble, a été caractérisé en termes de bruit, d'impédance et de pertes d'insertion. Le rayonnement émis lors d'une transmission CPL a aussi été mesuré.

La conception des groupes moto-ventilateurs au sein de Valeo Systèmes Thermiques et la prédiction de leurs performances aérauliques reposent majoritairement sur les méthodes de développement virtuel, i.e. la conception assistée par ordinateur et la simulation numérique de la mécanique des fluides. Dans ce cadre, le présent travail propose une méthodologie de prédiction et de minimisation de la composante tonale du bruit d'un groupe moto-ventilateur. L'approche adoptée est hybride et dissocie la génération et la propagation du bruit. La propagation en champ libre est calculée avec une formulation intégrale de l'analogie de Ffowcs-Williams et Hawkings. Dans un premier temps, les termes-sources à la surface du rotor et du stator sont calculés par une simulation numérique instationnaire. La compacité de la pale ainsi que l'influence du maillage acoustique sur la prédiction sont ensuite investiguées. Finalement, les résultats sont comparés aux mesures expérimentales. Dans un deuxième temps, les sources acoustiques à la surface du stator sont calculées avec le modèle de Sears enrichi avec des données extraites d'une simulation stationnaire du rotor complet. Avant de procéder à la prédiction acoustique, l'influence du modèle de turbulence sur les résultats finaux est évaluée à travers une comparaison entre LES et RANS pour l'écoulement autour de profils extrudés. Enfin, la problématique de minimisation du bruit tonal est traitée en tant que problème d'optimisation où la géométrie d'une aube est paramétrée et où la recherche de l'optimum est conduite par un algorithme génétique. Cette optimisation a permis de concevoir un stator moins bruyant et adapté à l'écoulement en aval du rotor étudié.