[pt] Desenvolvida no âmbito da linha de pesquisa Metrologia para Energia, a presente dissertação de mestrado tem como objetivo validar os benefícios da tecnologia da termoacumulação como alternativa técnica e economicamente viável para deslocamento de cargas elétricas em períodos de grande utilização. O projeto de pesquisa teve como motivação o estudo de alternativas tecnológicas para viabilizar tarifas diferenciadas. A metodologia utilizada incluiu a revisão da literatura especializada sobre regulação tarifária e termoacumulação; desenvolveu estudos de sistemas de distribuição subterrâneos e aéreos situados em regiões de grande demanda de energia elétrica no horário comercial e desenvolveu análise de sensibilidade técnico-econômica visando a proposição de alternativas tarifárias e políticas de deslocamento de carga. O trabalho se desenvolveu no contexto da segunda revisão tarifária do setor elétrico, que busca repartir os ganhos de eficiência obtidos pelos agentes do setor elétrico com os seus consumidores. Dentre os resultados do trabalho destacam-se: (i) a comprovação da viabilidade da aplicação da termoacumulação em sistemas de climatização, (ii) a redução de custos de operação e implantação de subestações de energia elétrica para consumidores de sistemas de refrigeração e (iii) e proposição de uma tarifa diferenciada que permite a mudança do perfil de carga de sistemas de refrigeração comerciais. Estudos realizados mostraram que a termoacumulação pode gerar redução dos custos de energia elétrica da ordem de 30 a 45 por cento. Como conclusões, o trabalho reconhece a importância de se implantar políticas que privilegiem novas alternativas tarifárias e ressalta os benefícios que resultam da adoção dessa tecnologia alternativa para o meio ambiente. / [en] Studies have shown that thermo-accumulation is an attractive technology to increase the electric power load factor which can lower tariff billings in electricity retailing (30-45 percent), the motivation for this research project. The aim of the present M.Sc. dissertation is to validate the technological benefits of thermo-accumulation applied to the electric sector as an economically feasible alternative for power load displacement at peak mode. The methodology included a literature survey on tariff billings and the regulation of the electric sector; a study of aerial and underground distribution systems at locations of high power load demand; a technical-economic analysis (consumption and tariff) of power substations. Developed within the context of tariff billing revision where the electric sector shared energy-efficient gains with customers, the research project suggests alternate tariff schemes and power load displacement policies. Three major results were found: (i) the feasibility of thermo-accumulation in acclimatization; (ii) the reduction of operational cost of electricity for commercial air-conditioning users; (iii) a proposal for differentiated retailing tariff billings. To highlight the conclusions of the work, the use of the thermo-accumulation technology by electric companies was shown to be unmistakable. On the one hand it provides better tariff schemes for consumers and on the other it is environmentally friendly.

De nombreux efforts fournis sur l’avancement de la technologie de dépôt afin de répondre au besoin des utilisateurs des filtres interférentiels ont donné la naissance à la nouvelle génération des composants optiques. Les progrès techniques permettent de fabriquer les filtres avec la structure particulièrement complexe et atteindre les performances spectrales remarquables, mais aussi soulèvent de nouveaux problèmes au niveau de la diffusion. Les indicatrices de diffusion de ces filtres présentent les variations extrêmement rapides en fonction de l’angle de reprise et de la longueur d’onde, ce qui amoindrit sérieusement les performances des composants. Il est donc d’essentiel d’être capable de caractériser la diffusion lumineuse angulairement et spectralement résolue. L’objectif de cette thèse a alors été de développer l’outil expérimental, déduit pour la métrologie fine de la réponse spectrale et de la diffusion lumineuse. Le travail réalisé a donné naissance au banc SALSA (pour Spectral and Angular Light Scattering characterization Apparatus), un nouveau diffusomètre spectralement et angulairement résolu. Grâce au banc SALSA nous pouvons effectuer les mesures de diffusion sur large gamme spectrale [400 nm -1000 nm] avec la dynamique de 8 décades et la précision meilleure que 1%. Par ailleurs, le banc peut être utilisé pour la mesure de la transmission avec la dynamique de 12 décades, ce qui est performance unique sur l’échèle mondiale. / Due to market demand and technical progresses, a new generation of optical components requires much more sophisticated structures with a great number of layers. These complex structures enable to achieve severe optical performances but, at the same time, enhance light scattering processes. For these reasons, it is essential to develop a metrological tool which provides an accurate quantification of the spectral and angular behavior of scattering losses, with sufficient angular and spectral resolution. In order to face this issue, new investigations were performed during this PhD thesis and led to the development of the new scatterometer SALSA (Spectral and Angular Light Scattering characterization Apparatus). The use of both a broad-band source and a tunable filter allows to accurately select the illumination wavelength and the spectral bandwidth on the whole spectral range of CCD detectivity. Set-up SALSA allows us to perform the measurements of scattering losses on a wide spectral range (400-1000 nm), with high dynamics (>8 decades), high accuracy and low detectivity (a few 10-8 sr-1). Moreover, with set-up SALSA we are able to measure the transmission of interferential filters on the same spectral range, with high accuracy (1%) and a high dynamic (>10 decades, which is a unique performance).

Les atomes de Rydberg sont des états très excités, dans lesquels un électron est placé sur une orbite éloignée du noyau. Leur grand dipôle électrique les rend très sensibles à leur environnement électromagnétique. En utilisant des champs microondes et radiofréquences, nous préparons des états quantiques non-classiques spécialement conçus pour exploiter au mieux cette sensibilité et mesurer des champs électriques et magnétiques avec une grande précision. Dans la première partie, nous préparons des états chats de Schrödinger, superpositions d'orbitales de polarisabilités très différentes, qui nous permettent de mesurer de petites variations du champ électrique statique avec une sensibilité bien supérieure à la limite quantique standard et proche de la limite Heisenberg fondamentale. Nous atteignons une sensibilité par atome de 30mV/m pour un temps d'interrogation de 200ns, faisant de notre système l'un des électromètres les plus sensibles à ce jour. Nous implémentons ensuite des manipulations plus complexes de l'atome. Grâce à une technique d'écho de spin qui exploite la richesse de la multiplicité Rydberg, nous mesurons les corrélations temporelles du champ électrique avec une bande passante de l'ordre du MHz. Dans la partie finale, nous préparons une superposition quantique de deux états circulaires de nombres quantiques magnétiques opposés. Cet état très non-classique correspond à un électron tournant à la fois dans des directions opposées sur la même orbite. La grande différence de moment magnétique entre les deux composantes de la superposition, de l'ordre de 100muB, ouvre la voie à la mesure de petites variations du champ magnétique avec une grande bande passante. / Rydberg atoms are highly excited states, in which the electron is orbiting far from the nucleus. Their large electric dipole makes them very sensitive to their electromagnetic environment. Using a combination of microwave and radio-frequency fields, we engineer non-classical quantum states specifically designed to exploit at best this sensitivity for electric and magnetic field metrology. In the first part, we prepare non-classical states, similar to Schrödinger cat states, superpositions of two orbitals with very different polarizabilities, that allow us to measure small variations of the static electric field with a sensitivity well beyond the standard quantum limit and close to the fundamental Heisenberg limit. We reach a single atom sensitivity of 30mV/m for a 200ns interrogation time. It makes our system one of the most sensitive electrometers to date. We then implement more complex manipulations of the atom. Using a spin-echo technique taking advantage of the full extent of the Rydberg manifold, we perform a correlation function measurement of the electric field with a MHz bandwidth.In the final part, we prepare a quantum superposition of two circular states with opposite magnetic quantum numbers. It corresponds to an electron rotating at the same time in opposite directions on the same orbit, a rather non-classical situation. The huge difference of magnetic moment between the two components of the superposition, in the order of 100muB, opens the way to the measurement of small variations of the magnetic field with a high bandwidth.

Cette thèse est centrée sur le développement d’outils expérimentaux permettant de mieux caractériser l’étude du couplage entre l’évaporation de gouttelettes et un écoulement turbulent gazeux environnant. Dans notre étude on cherche à se placer dans un régime de couplage fort entre les gouttelettes évaporantes et la turbulence. Dans ce régime peu renseigné dans la littérature, les gouttelettes se trouvent dans un régime intermédiaire entre le régime de traceur et le régime inertiel. Dans un premier temps nous présentons un dispositif expérimental capable de générer une turbulence homogène isotrope avec de fortes fluctuations de vitesse, ainsi que la réalisation de l’injection de gouttelettes initialement monodisperses. Puis, l’instrumentation Lagrangienne développée (en collaboration avec le laboratoire Hubert Curien de St Etienne) : l’holographie numérique en ligne, est ensuite testée et validée pour un fluide non évaporant. Une méthode de tracking des gouttelettes a été mise au point afin de reconstruire les trajectoires des gouttelettes dans le volume turbulent homogène isotrope. La précision obtenue sur les diamètres (2% pour des gouttes de 60 μm) vient complètement valider cette métrologie pour l’étude de l’évaporation. Les premiers résultats obtenus avec des gouttelettes évaporantes de fréon R114 font apparaître la visualisation, à notre connaissance inédite, des sillages évaporants. Une première reconstruction de trajectoire avec l’évolution du diamètre de la goutte au cours du temps est enfin présentée. / This experimental thesis is based on the developpement of experimental tools in order to better understand the coupling between evaporation process and turbulent flow. Our studies focuses on evaporating droplets with strong interaction with turbulent flow, i.e. droplets between fluid particles behaviour and inertial behaviour. This pecular situation is hardly studied regarding to scientific litterature. We first present experimental set up generating homogeneous isotropic turbulence with high Reynolds number and strong fluctuations. Then we present injection process of initially monodisperse droplets in the turbulent flow. Lagrangian instrumentation consists of the use of digital in-line holography (in collaboration with Laboratoire Hubert Curien à St Etienne). This metrology is definitely validated regarding to the accuracy on the droplet diameter measurements. Tracking algorithm is then proposed in order to reconstruct Lagrangian droplet trajectories. First results obtained with evaporating droplets are finally presented like evaporating trails, and time evolution of the diameter of a freon droplet.

Au cours de la dernière décennie, les drones ont été largement utilisés dans les domaines des applications civiles. La photogrammétrie aéroportée a trouvé place dans ces applications comme une solution efficace de modélisation 3D mais aussi comme un outil de mesure. Vinci-Construction-Terrassement est une entreprise privée spécialisée dans le secteur des Travaux Publics qui intègre les drones et la photogrammétrie comme une solution de cartographie et de métrologie de ses chantiers. Cet outil est très efficace, par exemple, pour le calcul des volumes de stocks ou pour le suivi temporel de zones spécifiques avec un risque de glissement de terrain. Le but de ce travail est d’arriver à un géo-référencement direct des images acquises par la caméra lors du vol en s’appuyant uniquement sur un récepteur GPS embarqué. Le système utilisé doit être de faible coût et par conséquent le traitement des données est adapté à cette contrainte / Over the last decade, drones have been largely used for civil applications. Airborne photogrammetry has found place in these applications as a modeling and a measuring tool. Vinci-Construction-Terrassement is a private company of public building and works sector that integrates drones and photogrammetry as a mapping solution and metrology investigation on its sites. This tool is very efficient for the calculation of stock volumes for instance, or for time tracking of specific areas with risk of landslides. The aim of the present work is to do direct georeferencing of images acquired by the camera leaning on an embedded GPS receiver. The UAS used needs to be low cost and therefore data processing is adapted to this constraint

La mesure précise de la fréquence de la transition 1S-3S de l'atome d'hydrogène est d'un grand intérêt pour l'énigme du rayon de charge du proton, qui a pour origine les résultats récents de la spectroscopie de l'hydrogène muonique. Nous excitons la transition à deux photons 1S-3S, dans un jet d'atomes d'hydrogène, à l'aide d'un laser continu à 205 nm obtenu par somme de fréquences dans un cristal non-linéaire. La fréquence de la transition est mesurée par rapport à l'horloge à césium du LNE-SYRTE à l'aide d'un peigne de fréquence. L'enregistrement du signal pour différentes valeurs d'un champ magnétique appliqué permet d'estimer la distribution de vitesse des atomes du jet et d'en déduire l'effet Doppler du deuxième ordre. Les autres effets systématiques qui déplacent la transition ont été pris en compte : interférence quantique, déplacement lumineux, collisions. Une étude systématique en fonction de la pression a permis de montrer que la distribution de vitesse ne dépend pas de la pression et de déterminer le déplacement collisionnel. Finalement, une valeur de la fréquence de transition 1S-3S est obtenue avec une incertitude d'environ 5 kHz, ou 1,7 10^-12 en valeur relative. Elle est en très bon accord avec la valeur recommandée par le CODATA. Cette nouvelle mesure contribue à la recherche autour de l'énigme du rayon du proton. / The precise measurement of the 1S-3S transition frequency of hydrogen could have a great impact on the proton charge radius puzzle, which results from the recent spectroscopy of muonic hydrogen. In our experiment, the two-photon 1S-3S transition is excited in a hydrogen atomic beam, with a continuous-wave 205-nm laser which is obtained by sum frequency generation in a non-linear crystal. The transition frequency is measured with respect to the LNE-SYRTE Cs clock by means of a frequency comb. Recording the signal for several values of an applied magnetic field allows to estimate the velocity distribution of the atoms in the beam and deduce the second-order Doppler shift. Other frequency-shifting systematic effects have been taken into account: cross-damping, light shift, collisions. A complete study has shown that the velocity distribution does not depend significantly on the pressure, and allowed to determine the collisional shift. Eventually, a value of the 1S-3S transition frequency is obtained with an uncertainty of about 5 kHz, or a relative uncertainty of 1.7 10^-12. It is in very good agreement with the CODATA recommended value. This new measurement contributes to the ongoing search to solve the proton radius puzzle.

[pt] Nos Institutos Nacionais de Metrologia para a medição da grandeza de indutância com alta exatidão usam-se circuitos especiais, desenvolvidos e montados pelos próprios laboratórios. Esta dissertação de mestrado descreve o desenvolvimento e a realização de uma nova construção da ponte de Maxwell-Wien, usada para a padronização e disseminação da unidade henry do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial - INMETRO. Na parte teórica do trabalho o conceito do erro complexo é introduzido e, usando este método mais generalizado, os erros nos circuitos de medição e o efeito de impedâncias parasitas internas e externas são analisados. Métodos de compensação para minimizar estes erros são tratados. Na parte prática da dissertação, a partir das características de indutores padrão, os esquemas mais conhecidos de pontes de Maxwell-Wien são estudados. Os conceitos de inovação para desenvolver uma nova ponte de estrutura não tradicional, os métodos aplicados e a construção realizada são descritos detalhadamente. O trabalho é completado por um programa de avaliação das medições, desenvolvido em linguagem C, no ambiente de LabWindows/CVI (C for Virtual Instrumentation, produto da National Instruments). Os resultados de calibrações sistemáticas e de comparações internacionais são resumidos, comprovando que, apesar das soluções e métodos simples, a nova ponte está oferecendo boa repititividade e alta exatidão, atingindo o desempenho das pontes de laboratórios Primários. / [en] In national institutes of metrology, for the high precision measurement of inductance special circuits are used, developed and constructed by the laboratories themselves. This dissertation for a master degree describes the development and realisation of a new Maxwell-Wien bridge that is used for the standardisation and dissemination of the unit of inductance in the National Institute of Metrology, Standardization and Industrial Quality - INMETRO. In the theoretical part of this work the concept of the complex error is introduced and, using this generalised method, the errors of measurement circuits as well as the effects of internal and external stray impedance are analysed. Methods of compensation to minimise these errors are also treated. In the practical part of the dissertation, starting from the characteristics of standard inductors, the most known arrangements of Maxwell-Wien bridges are studied. The innovative concepts to develop a new bridge of non-traditional structure, the methods applied and the realised construction are described in details. The work is completed by a computer program to evaluate measurement data, developed in language C, in the environment of LabWindows/CVI, (C for Virtual Instrumentation, product of National Instruments). The results of systematic calibrations and that of international comparisons are resumed, proving that, in spite of simple solutions and methods, the new bridge is offering high accuracy and repeatability, attaining the performance of the bridges of primary laboratories. / [es] En los Institutos Nacionales de Metrologia para la medición de inductancia con alta exatitud se usan circuitos especiales, desarrollados y montados por los proprios laboratorios. Esta disertación de maestría describe el desarrollo y la realización de una nueva construcción del puente de Maxwell-Wien, usada para la padronización y diseminación de la unidad henry del Instituto Nacional de Metrologia, Normalización y Calidad Industrial - INMETRO. En la parte teórica del trabajo, se introduce el concepto de error complejo y, utilizando este método mas generalizado, se analizan los errores en los circuitos de medición y el efecto de impedancias parásitas internas y externas. Son discutidos métodos de compensación para minimizar estos errores. En la parte práctica de la disertación se estudian, a partir de las características de inductores padrón, los esquemas mas conocidos de puentes de Maxwell-Wien. Se descriven detalladamente los conceptos de innovación para desarrollar un nuevo puente de extructura no tradicional, los métodos aplicados y la construcción realizada. EL trabajo es completado por un programa de avaliación de las mediciones, desarrollado en lenguaje C, en el ambiente de LabWindows/CVI (C for Virtual Instrumentation, producto de la National Instruments). Se resumen los resultados de calibraciones sistemáticas y de comparaciones internacionales, comprobando que, apesar de las soluciones y métodos simples, el nuevo puente ofrece buena repititividad y alta exatitud, alcanzando el desempeño de los puentes de laboratorios Primarios.

[pt] Os objetivos principais da dissertação são de estabelecer indicadores e métricas de crescimento no estágio inicial de empresas de software e propor um modelo de indicadores que auxilie na promoção de empresas geradoras de inovação. A motivação da pesquisa é contribuir para o desenvolvimento de uma metodologia para avaliação do crescimento de empresas do setor de software. A metodologia utilizada compreende: (i) revisão bibliográfica e documental em fontes secundárias para a definição do objeto de estudo sobre os temas centrais da dissertação (ii) análise de fatores para a elaboração do marco de análise e caracterização dos indicadores e métricas; (iii) análise e discussão dos resultados; (iv) formulação das conclusões e recomendações. Destacam-se como resultados: a) caracterização de indicadores métricas de crescimento inicial de empresas de software; b) avaliação do papel dos indicadores de relacionamentos institucionais, inclusive empresa-universidade e; c-) identificação de mecanismos de financiamento do governo voltados para o crescimento da empresa. As informações pesquisadas e os resultados obtidos permitem chegar às seguintes conclusões: 1 - empresas de software têm como características a alta velocidade na introdução de inovações técnicas e o contínuo desenvolvimento de produtos; 2 - a mão-de-obra é altamente qualificada; 3 - o produto final é dependente de pesquisa e desenvolvimento (P&D), e; 4 - considerando características e estruturas do setor, o trabalho apresenta um modelo de indicadores que poderão ser utilizados em incubadoras de base tecnológica, também na avaliação de programas de governo, dentre outros. / [en] The main objectives of this work is to establish indicators and metrics in the initial stage of growth of software companies and propose a model of indicators that helps in promoting business-generating innovation. The motivation of the research is to contribute to the development of a methodology for assessing the growth of companies in the software industry. The methodology comprises: (i) review and document secondary sources to define the object of study on the central themes of the dissertation (ii) analysis of factors for establishing the framework for analysis and characterization of the indicators and metrics, (iii) analysis and discussion of results, (iv) formulation of conclusions and recommendations. Results stand out as: a) characterization of metric indicators of initial growth of software companies, b) assessing the role of indicators of institutional relationships, including companies and universities, and c-) identification of mechanisms of government funding toward the company growth. The information researched and the results allow the following conclusions: 1 - software companies are characterized by high speed the introduction of technical innovations and continuous product development, 2 - the manpower is highly qualified; 3 - final product is dependent on research and development (R & D) and 4 - considering the characteristics and structures of the sector, the paper presents a model of indicators that could be used in technologybased incubators, also in evaluating government programs, among other .

Le travail de recherche réalisé dans le cadre de mon projet de doctorat a consisté à concevoir, construire et caractériser un nouveau dispositif expérimental fondé sur une source atomique refroidie par évaporation dans un piège dipolaire optique. Il vise à améliorer l’incertitude sur la mesure du rapport h/m entre la constante de Planck et la masse d’un atome de rubidium, en réduisant l’effet de la phase de Gouy et de courbure du front d’onde.Dans un premier temps, nous avons étudié différentes configurations optiques pour optimiser le taux de chargement du piège dipolaire : le faisceau de 50 W à 1070 nm est mis en forme pour constituer un double faisceau réservoir de 93 µm de waist, ainsi qu’un faisceau fin croisé de waist 20 µm. Après avoir optimisé et caractérisé le processus d’évaporation, nous avons obtenu un condensat de Bose-Einstein.Par ailleurs, nous avons mis en place, pour l’interférométrie Raman, un nouveau système laser utilisant des sources primaires à 1560 nm doublées en fréquence. Nous avons conçu un double asservissement : il permet d’une part d’asservir en phase les deux sources laser et, d’autre part, de corriger le bruit de phase accumulé dans les amplificateurs à fibres.Le nouveau dispositif expérimental est aujourd’hui prêt à réaliser l’interférométrie atomique sur le condensat de Bose-Einstein. / This research work fulfilled as part of my PhD project involved to design, build and characterise a new experimental setup based on an atom source by evaporative cooling in an optical dipole trap. It goes after the improvement of the uncertainty on the measurement of the ratio h/m between Planck’s constant and the rubidium atom mass, reducing the Gouy phase and wavefront curvature.In a first step we have studied several optical configurations to optimise the dipole trap loading: the 50 W beam at 1070 nm is shaped in a double 93 µm waist reservoir and one crossed 20 µm waist dimple. After having optimised and caracterised the evaporative process, we obtained one Bose-Einstein condensate.Furthermore, for Raman interferometry, we set up a new laser system at 1560 nm based on frequency doubling. We developed a double cervo loop: on the one hand, it allows to phase lock the two laser sources, and on the other hand to correct phase noise accumulated in fibered amplifiers.Today, our new experimental setup is ready to perform atom interferometry on a Bose-Einstein condensate.

Il n'y a pas de limite fondamentale à une mesure classique : la position d'une aiguille sur un cadran peut être déterminée avec une incertitude arbitrairement faible. Au contraire, dans le monde quantique, la précision de toute mesure est limitée par le bruit quantique. Lorsque l'aiguille de mesure devient un système mésoscopique, tel un moment cinétique J qui évoluerait sur le cadran sphérique d'une sphère de Bloch, les fluctuations quantiques affectant les états cohérents conduisent alors à une incertitude de mesure en 1/√J appelée limite quantique standard. La métrologie quantique consiste à préparer l'aiguille dans un état quantique qui permet de dépasser cette limite et d'atteindre la précision ultime fondamentale, dite limite de Heisenberg, qui évolue en 1/J. Nous proposons et réalisons une approche innovante fondée sur la mesure de la phase relative d'une superposition d'états mésoscopiques du type Chat de Schrödinger. En utilisant un champ radiofréquence polarisé, nous avons en effet pu préparer un atome de Rydberg dans une superposition quantique du moment cinétique décrivant l'électron, dont la sensibilité au champ électrique approche la limite de Heisenberg. Cette méthode a permis la réalisation d'un électromètre à un seul atome mesurant de faibles champs de l'ordre du mV/cm en quelques dizaines de nanosecondes. La grande sensibilité de ces méthodes de mesure de champ résolue en temps et en espace ouvre la voie à de nombreuses applications. / There is no fundamental limit to the precision of a classical measurement. The position of a meter’s needle can be determined with an arbitrarily small uncertainty. In the quantum realm, fundamental fluctuations due to the Heisenberg principle limit the precision of any measurement. When the needle is replaced by a mesoscopic system, for instance a spin J evolving on a spherical dial, the Bloch sphere, the semi-classical spin coherent state quantum fluctuations lead to a measurement uncertainty scaling as 1/√J, the standard quantum limit (SQL). This is far from the ultimate Heisenberg limit (HL), which scales as 1/J. We present here an innovative approach, using interferometric measurements on mesoscopic Schrödinger-cat-like superpositions of Rydberg states to realize a single-atom electrometer measuring weak fields of the order of 1 mV/cm in a few tens of nanoseconds. The sensitivity of this method is beyond the SQL and we check that its uncertainty scales as the HL. The extreme sensitivity of this non-invasive space- and time-resolved field measurement could have many practical applications.