Les arcs impulsionnels sont des arcs électriques établis d'une façon générale lors de la séparation entre deux contacts électriques. Ces arcs indésirables mais inévitables peuvent causer des dégâts en raison d'un important transfert d'énergie vers les électrodes. Lors de l'interaction entre l'arc et l'électrode, cette dernière s'érode entraînant une contamination plus ou moins importante du plasma par les vapeurs des éléments issues de cette érosion et pouvant conduire à une modification notable de ses propriétés. Le travail présenté dans ce mémoire consiste à étudier par une approche expérimentale une configuration d'arc impulsionnel. La première étape indispensable à cette étude est la conception et la réalisation d'un dispositif spécifique permettant de simuler et de caractériser ce type d'arc. Des techniques de diagnostic adaptées au dispositif utilisé ont été développées dans ce travail. Les caractéristiques physiques du plasma (température, densité électronique...) déterminées par spectroscopie optique d'émission associées aux caractéristiques électriques de l'arc ont été corrélées avec les résultats de la visualisation effectuée par imagerie rapide de l'érosion de l'électrode et de la géométrie de l'arc durant son extinction. Des travaux spécifiques sur l'évolution de la tension totale d'arc en régime transitoire ont été réalisés en détaillant les chutes de tension aux électrodes et à la colonne. Par ailleurs des mesures spectroscopiques ont montré l'influence de divers paramètres (nature de l'anode, amplitude et forme de l'onde de courant) sur la température du plasma. Nous avons ainsi mis en évidence que les propriétés du plasma pour une configuration donnée, ne dépendent pas uniquement de la valeur instantanée du courant mais sont également fonctions de l'état antérieur de l'arc / The impulse arcs are electric arcs established generally during the separation between electrical contacts. These undesirable and unavoidable arcs can cause damage because of an important energy transfer to the electrodes. During the arc-electrodes interaction, electrodes erosion may involve an important contamination of the plasma by the vapors of the materials resulting from this erosion and may lead to a notable modification of its properties. The work presented in this thesis is an experimental approach of impulse arc configuration. The first essential stage to this study is the design and the realization of a specific device to simulate and characterize this kind of arc. Techniques of diagnostic adapted to the device were developed in this work. The plasma characteristics (temperature, electron number density...) determined by optical emission spectroscopy associated with the electrical characteristics of the arc were correlated with the results of the fast imaging visualization of the electrode erosion and of the arc geometry during its extinction. A specific study was developed to precisely determine the evolution of the arc voltage in transient state, separating the electrode voltage drop from the plasma column voltage. Spectroscopic measurement showed the influence of various parameters (nature of the anode, current pulse) on the plasma properties. In particular we put in evidence that these properties are not only dependent on the instantaneous value of the current, but depend also on the previous arc story

Cette thèse présente l’étude des effets des radiations sur des composants analogique du commerce. Il est mis en place une méthode de caractérisation expérimentale de la sensibilité des composants électroniques par le biais de simulation électrique et de stimulations laser. Grâce à la simulation électrique, nous classons par sensibilité des structures académiques, composant un amplificateur opérationnel, face à la propagation d’un signal transitoires. Le laser impulsionnel a permis d’extraire la sensibilité des composants testés en fonction de leur topologie. La technique d’absorption deux photons est utilisée afin d’extraire en trois dimensions le volume sensible d’un transistor / In space, natural radiation induces dysfunction in electronic device. Particle strikes silicon and generate transient current. We study this single event transient in fast commercial amplifiers. We investigate sensitivity of devices with simulation and laser property. SPICE simulation allows us to investigate the propagation of SET inside classical structure like current mirror or push pull. This work was applied at each stage of the amplification chain of an amplifier. In the other part we use laser bench with non linear property, due to non-linear absorption in silicon, to extract the sensitive volume

Les communications radio utilisant des très larges bandes de fréquences (ULB) se sont rapidement développées depuis le début des années 2000. Cette technique présente des avantages qui l'ont rendue attractive dans un grand nombre d'applications civiles et militaires. L'objectif de cette thèse était de concevoir, de réaliser et de caractériser en régime impulsionnel des antennes Ultra Large Bande miniatures, dans la partie basse du spectre (0.1-2 GHz). <br /> Dans un premier temps, une nouvelle structure d'antenne ULB a été conçue: l'antenne filaire repliée. Cette structure très simple et de petite taille, possède naturellement une large bande passante ainsi qu'un diagramme de rayonnement quasi omnidirectionnel sur toute sa bande de fonctionnement. Nous avons développé un modèle analytique rapide et précis décrivant le comportement de cette antenne, ce qui nous a permis de comprendre le rôle des différents paramètres de l'antenne. Il y a un excellent accord entre les résultats obtenus par ce modèle et ceux obtenus par simulation numérique. Grâce à ce modèle analytique, nous avons pu optimiser les performances du monopole filaire replié vers les basses fréquences et ce, par deux méthodes : épaississement des brins rayonnants et ajout de tronçons de lignes. Les deux nouvelles antennes ainsi obtenues ont été caractérisées; elles présentent les mêmes caractéristiques de rayonnement, mais une adaptation différente. <br /> Les outils usuels de caractérisation des antennes dans le domaine fréquentiel (adaptation, diagramme de rayonnement) étant mal adaptés à une étude en mode impulsionnel, nous avons introduit de nouveaux descripteurs qui permettent de quantifier la distorsion introduite par l'antenne: Fonction de fidélité et gain temporel. Une campagne de mesures utilisant un banc impulsionnel et un banc de mesures fréquentiel a été réalisée. Les mesures effectuées sur les différentes versions de l'antenne filaire repliée ont montré un bon accord avec les simulations tant au niveau de la caractérisation fréquentielle que temporelle.<br /> Enfin, nous avons mis au point une technique de mesure temporelle très efficace en utilisant la réflectométrie temporelle. Cette méthode donne de très bons résultats en termes d'impulsions rayonnées et d'adaptation.

L'objectif de ce travail consiste à étudier numériquement la propagation des ondes mécaniques dans un milieu poreux continubiphasique en régime impulsionnel. Un code de calcul permettant la simulation et l'analyse du comportement mécanique est mis au point à cet effet. Une analyse préliminaire présente des généralités sur la notion de milieu poroviscoélastique, sur la théorie de Biot ainsi que sur la propagation des ondes mécaniques. Un bilan des résultats rencontrés dans la bibliographie montre la nécessité de mener une étude complémentaire sur le modèle complet du milieu poreux continu biphasique dans le domaine temporel.<br /><br />Une approche par éléments finis est proposée dans le cadre de la théorie générale de Biot. Les caractéristiques de l'outil numérique développé sont précisées. En particulier, la structure orientée objet donne un code compact et souple. Un travail<br />semi-analytique, préalablement effectué, s'intéresse aux phénomènes de dispersion, d'atténuation et à la détermination des vitesses de propagation des différentes ondes.<br /><br />Une modélisation bidimensionnelle permet d'obtenir les déplacements temporels des phases solide et fluide en surface et en profondeur d'un sol poreux semi-infini. Une étude paramétrique des couplages mécaniques est effectuée. La seconde onde de compression est mise en évidence. Une première approche de sols hétérogènes ou partiellement saturés est en outre proposée.<br /><br />L'étude de problèmes tridimensionnels est ensuite envisagée. La taille numérique importante de cette problématique nécessite alors la parallélisation du code de calcul. Des essais sur différents supercalculateurs sont réalisés pour mesurer la performance du<br />calcul parallèle et conduisent à des résultats tridimensionnels.

Le cadre de cette thèse est centré sur l'étude d'un radar ultra large bande (ULB) en mode impulsionnel, pour la " vision " à travers les murs (VAM), qui présente de nombreuses applications tant dans le domaine militaire (lors des assauts, des prises d'otages, ...) que dans le secteur de la sécurité civile (recherche de personnes dans des décombres, dans un incendie, ...). Pour ces utilisations, l'image réelle de la scène observée n'est pas nécessaire, seules certaines informations pertinentes suffisent : nombre de personnes, position, vitesse de déplacement, etc. C'est dans ce contexte que nous avons développé un dispositif expérimental de détection et des techniques de localisation de cibles derrière un mur. Le radar développé est constitué d'un émetteur impulsionnel couvrant la gamme de fréquence de 3 GHz à 6 GHz, et de trois récepteurs indépendants, associés à des algorithmes de localisation et de reconstruction d'image.Le premier algorithme repose sur une technique de trilatération. Une fois, le modèle théorique présenté, plusieurs méthodes de résolution sont étudiées pour l'estimation de la mesure de la distance de propagation du signal. La méthode de Brent-Dekker a été retenue pour sa rapidité de convergence et son faible nombre d'itérations. Bien que cette technique soit précise, elle ne permet pas d'obtenir une image de la scène, mais juste de localiser les cibles, sans apporter des informations sur ses dimensions. C'est pourquoi une seconde approche, basée sur une " formation de faisceau ", a été étudiée, afin d'obtenir une représentation 2D de la scène. Nous avons choisi de développer une méthode de rétroprojection non cohérente, technique la plus simple qui ne nécessite pas de contrainte forte sur la phase du signal ni sur le positionnement des antennes. Différentes variantes de rétroprojection ont été proposées : la rétroprojection avec cross corrélation, la rétroprojection cross corrélation améliorée et la rétroprojection bicross corrélée. Ces trois méthodes reposent sur une fusion d'informations capturées par l'antenne réceptrice avec celles obtenues sur des antennes dites de référence. Cette fusion a permis d'améliorer progressivement le rendu des images.Pour conclure ses travaux, une perspective est ébauchée afin de minimiser le taux de fausse détection, elle s'appuie sur la collaboration de la technique de trilatération avec la technique de rétroprojection bicross corrélée. Cette collaboration permet de mettre en correspondance les détections estimées par la technique de trilatération et celles utilisant la rétroprojection bicross corrélée. Les cibles non appariées sont alors supprimées selon des critères spécifiques à chacune des deux approches.

L'hypothèse du liage temporel par synchronie suscite un intérêt important en neurobiologie, car elle permet d'expliquer comment différentes structures du cerveau peuvent établir entre elles un lien fonctionnel, en rapport avec une fonction cognitive. Cependant, il n'existe pas de modèle permettant de faire communiquer différents groupes de neurones par le biais de leurs émissions. <br /><br />Nous avons développé un modèle de réseau de neurones impulsionnels, dont la topologie est modifiée par un algorithme évolutionniste. Le critère de performance utilisé pour l'algorithme évolutionniste est évalué par l'intermédiaire du comportement d'un individu contrôlé par un réseau de neurones impulsionnels, et placé dans un environnement virtuel. L'utilisation du neurone impulsionnel, ayant la propriété de détection de synchronie, oblige l'évolution à construire un système utilisant cette propriété au niveau global, d'où l'émergence de la synchronisation neuronale à large-échelle. Les propriétés topologiques et dynamiques du réseau de neurones ne sont pas prises en compte dans le calcul de la performance, mais sont étudiées a posteriori, en comparant les individus avant et après évolution. <br /><br />D'une part, grâce aux outils de la théorie des réseaux complexes, nous montrons l'émergence d'un certain nombre de propriétés topologiques, notamment la propriété de réseau ``petit-monde''. Ces propriétés topologiques sont similaires à celles observées au niveau de l'anatomie des systèmes nerveux en biologie. D'autre part, au niveau de la dynamique, nous établissons que la propriété de synchronisation neuronale à large-échelle, résultant de la présentation d'un stimulus, est présente chez les individus évolués. Pour ce faire, nous nous appuyons sur les outils classiquement utilisés en électrophysiologie, et nous les étendons pour pouvoir interpréter la grande quantité de données obtenue à partir du modèle. <br /><br />Le modèle montre que l'on peut construire des réseaux de neurones basés sur l'hypothèse du liage temporel en ayant recours à l'évolution artificielle, en se basant sur un critère de performance écologique, c.à.d. le comportement de l'individu dans son environnement. D'autre part, les outils développés pour l'analyse des propriétés du modèle peuvent être utilisés dans d'autres domaines, en premier lieu en électrophysiologie. En effet, à cause des progrès techniques sur les enregistrements électrophysiologiques, la quantité de données se rapproche singulièrement de celle issue du modèle.

Un nombre croissant d’applications Laser nécessite l’utilisation de sources impulsionnelles présentant une grande modularité en termes de durée, de puissance et de fréquence des impulsions Laser générées. Ces sources s’appuient sur une architecture bien connue, basée sur un amplificateur de puissance à oscillateur maître (MOPA) et intégrée dans un grand nombre de systèmes d’amplification optique. Généralement, elle se compose d’une diode « seed » jouant le rôle d’un oscillateur « source » et pilotée en régime impulsionnel fournissant des impulsions optiques à un étage d’amplification (solide ou fibré), dopé avec des éléments terres rares (ex. Ytterbium). Néanmoins, la puissance crête émise par ce type de diodes dépasse rarement quelques centaines de mW. Afin d’obtenir, en sortie du « MOPA », des impulsions d’une puissance de plusieurs dizaines de kW, il est donc nécessaire de concevoir une chaîne d’amplification optique possédant un gain élevé mais en contrepartie susceptible de générer des phénomènes optiques non-linéaires néfastes à l’application. L’utilisation de diodes Laser monomode commercialisées, à très haute fiabilité, dans des régimes de polarisation en courant crête très élevé mais sous des durées d’impulsion très courtes (très inférieures à 1μs), apparaît comme une solution alternative mais impose d’être validée tant sur le plan de la caractérisation électro-optique de ces diodes que sur la robustesse de leurs performances dans ces régimes critiques de fonctionnement. / A growing number of Laser applications requires the use of pulsed sources with a large versatility in terms of duration, power and frequency of the generated Laser pulses. Such sources are based on the well-established “Master Optical Power Amplifier” architecture, and integrated into a large variety of optical amplification systems. Generally, it is composed of a “seed” diode, acting as a “source” oscillator, operated in pulse regime in order to produce optical pulses forwarded to an amplification stage (solid or fibered), doped with rare earth elements (ex. Ytterbium). However, the maximum output power delivered by such diodes barely reaches a few hundred mW. In order for the “MOPA” to produce output pulses with a peak power reaching a few tens of kW, it is necessary to design an amplification chain with a high optical gain but on the other hand susceptible to generate non-linear phenomena detrimental to the application. The use of commercialized and ultra-reliable single mode Laser diodes, operating in large overcurrent but under short pulse conditions (under 1μs), appears as an alternative solution, which, however, requires to be validated in terms of electro-optical characterizations as well as in terms of performances robustness under these critical conditions.

La « vision » à travers les milieux opaques (murs, cloisons, décombres, ou plus généralement tout milieu qui occulte la vision humaine) est l’un des problèmes clefs du contrôle et de la sécurité. Il apparaît à l’heure actuelle un réel besoin de disposer de dispositifs d’observation à travers ces milieux pour des applications tant militaires (lors des assauts, des prises d’otages, etc.) que civiles (recherche de personnes enfouies dans des décombres, dans un incendie, etc). Les avancées sur cette problématique ont conduit à mettre en place des systèmes radars à très courte portée, opérationnels pour la détection et le tracking de personnes dans des environnements simples. Cependant ils nécessitent que les cibles soient en déplacement afin de les différencier des objets statiques. Cette limitation constitue un défaut majeur pour un certain nombre de scénarii réels où des personnes, par stratégie ou par contrainte, restent immobiles. Ces travaux de thèse visent à explorer les mécanismes de détection de personnes statiques par le biais de leurs micro-mouvements, e.g. des mouvements induits par le thorax lors de la respiration. Nous avons étudié - d’un point de vue théorique - les principes physiques sous-jacents à la détection de ces micro-mouvements par radar UWB impulsionnel à partir du mécanisme Doppler impulsionnel. Ce dernier s’appuie sur des mesures consécutives des phases des impulsions réfléchies. La compréhension de ce phénomène a permis de définir une architecture radar impulsionnelle et de la positionner, en termes de contributions, au regard des différents radars UWB proposés dans la littérature : le FMCW et le radar de bruit. Deux dispositifs radars ont servi de support à ce travail. Le premier, de type démonstrateur académique, repose sur l’utilisation d’un oscilloscope rapide pour numériser les impulsions UWB de 3 à 6 GHz de bande. Il a permis de mettre en place une chaîne de traitement complète de vision à travers les murs. Le second dispositif est un prototype radar développé autour d’une plateforme de numérisation ultra-rapide (100 Gsps par échantillonnage équivalent) de fréquence de rafraîchissement très élevée (100 Hz). Il est construit autour d’un FPGA, d’un ADC rapide (1,25 GHz) et d’un T&H très large bande (18 GHz). Il permet ainsi la détection des micro-mouvements par traitement Doppler impulsionnel. / "Vision" through opaque environments (walls, partitions, rubble, or any environment that obscures human vision) is one of the key issues of control and security. Advances on this issue have led to operational shortrange radar systems for people detection and tracking in simple environments. However, most of them require the targets to move in order to differentiate them from static objects. This requirement constitues a major shortcoming for a certain number of real scenarios where people, by strategies or by constraints, remain motionless. Hence, this thesis aims to explore the mechanisms of detection of static people through their micro-movements, e.g. movements induced by the thorax during breathing. We have studied - from a theoretical point of view - the physical principles underlying the detection of these micro-movements by pulsed UWB radar with the pulsed Doppler phenomenon, which relies on consecutive measurements of the reflected pulses phases. The understanding of this phenomenon made it possible to define a radar architecture and to position it, in terms of contributions, with regard to the different UWB radars proposed in the literature : the FMCW and the noise radar. Two radar devices served as support for this work. An academic demonstrator based on the use of a fast oscilloscope to digitize the pulses. It allowed to set up a complete processing chain for the application of vision through the walls. The second device is a radar prototype developed around a high-speed scanning platform (100 Gsps perequivalent sampling) with a very high refresh rate (100 Hz). This prototype is built around an FPGA, a fast ADC (1.25 GHz) and a very wide band T&H (18 GHz). This thereby enables to detect micro-movements by pulsed Doppler processing.

Le travail présenté dans cette thèse a été motivé par des problématiques posées par l'évaluation de contrats échangés sur le marché du gaz: les contrats de stockage et d'approvisionnement en gaz. Ceux-ci incorporent de l'optionalité et des contraintes, ce qui rend leur évaluation difficile dans un contexte de prix de matières premières aléatoires. L'évaluation de ces contrats mène à des problèmes de contrôle stochastique complexes: switching optimal ou contrôle impulsionnel et contrôle stochastique en grande dimension. La première partie de cette thèse est une revue relativement exhaustive de la littérature, mettant en perspective les différentes approches d'évaluation existantes. Dans une deuxième partie, nous considérons une méthode numérique de résolution de problèmes de contrôle impulsionnel basée sur leur représentation comme solution d'EDSRs à sauts contraints. Nous proposons une approximation à temps discret utilisant une pénalisation pour traiter la contrainte et donnons un taux de convergence de l'erreur introduite. Combinée avec des techniques Monte Carlo, cette méthode a été testée numériquement sur trois problèmes: gestion optimale de biomasse, évaluation d'options Swing et de contrats de stockage gaz. Dans une troisième partie, nous proposons une méthode pour l'évaluation d'options dont le payoff dépend de moyennes mobiles de prix sous-jacents. Elle utilise sur une approximation à dimension finie de la dynamique des processus de moyenne mobile, basée sur un développement en série de Laguerre tronquée. Les résultats numériques fournis incluent des exemples de contrats Swing gaziers à prix d'exercice indexés sur moyennes mobiles de prix pétroliers.

Ce travail porte sur l'arrêt optimal et le contrôle impulsionnel des processus de Markov généraux, principalement fellériens, et les inéquations variationnelles et quasi variationnelles associées. Les cas du contrôle instantané, avec retard , avec retards imbriqués, et les systèmes d 'inéquations sont étudiés. Les résultats concernent la caractérisation de la fonction coût optimal , l'existence et la caractérisation d'un controle optimal.