Master thesis deals with the study of ultrasound. The first part of this work is devoted to basic physical principles, imaging modes, ultrasound probes, biological effects and the last part is associated with the artifact associated with ultrasound waves. In the next part the specific noise called speckle noise is detaily discussed. The description includes both a mathematical and a statistical view. Several methods are described to eliminate this noise. In the practical part the described methods are realized and compared based on objective and subjective evaluation.

A partir d’un diffusomètre multi-sources (UV-MIR), nous avons développé au laboratoire un ellipsomètre basé sur une modulation élasto-optique de la polarisation. Le premier objectif, par comparaison au montage polariseurs/analyseurs tournants, était d’améliorer les performances du dispositif, aussi bien en terme de précision que de rapidité.<br />Les mesures sur champ spéculaire ont tout d’abord largement validé le banc et nous avons mis en oeuvre une méthode pour détecter la présence de contamination sur un composant, sans avoir besoin de la connaissance préalable son indice de réfraction.<br />Dans une deuxième étape, nous avons étendu les mesures à la détermination angulaire du déphasage polarimétrique sur champ diffus. Dans le cas de composants faiblement perturbés, pour lesquels une théorie électromagnétique au premier ordre est utilisée, cette mesure permet de discriminer sans ambiguïté l’origine, surfacique ou volumique, de la diffusion. Nous avons également mis en évidence les effets d’interférences entre ondes diffusées par les surfaces et volumes, grâce à la présence d’oscillations autour de la valeur moyenne du déphasage, et la sensibilité aux effets de décorrélation verticale dans les multicouches.<br />L’étude des composants très hétérogènes est également abordée dans le détail, en tenant compte des effets de dépolarisation. Nous montrons comment les techniques<br />précédentes permettent encore de discriminer les effets de surface et de volume. En particulier le déphasage polarimétrique mesuré dans le speckle résolu du champ diffus, constitue une véritable signature des composants. A l’aide d’une approche phénoménologique, on montre que l’amplitude des oscillations du déphasage permet d’extraire le taux de dépolarisation angulaire. De façon plus générale, la méthode d’ellipsométrie sur champ diffus permet une scrutation approfondie, tout en ouvrant la porte aux problèmes inverses et de reconstruction en champ lointain.

Afin d'améliorer l'adhérence des chaussées, il est nécessaire d'accéder à une caractérisation de leur état de surface tant à l'échelle des granulats (macrotexture) que de leur rugosité locale (microtexture). Or, à ce jour, la microtexture et plus particulièrement les aspérités d'amplitude comprise entre un et quelques dizaines de micromètres, ne peut être appréhendée de manière satisfaisante par les moyens mis en œuvre en génie civil (limitation de l'étendue de mesure des profilomètres aux résolutions souhaitées). Les travaux de recherches réalisés s'inscrivent dans le cadre plus global de travaux du LCPC destinés à accéder à une meilleure compréhension de l'apport de la microtexture au frottement pneumatique/chaussée. Ils ont pour objectif l'élaboration d'une méthode de caractérisation globale de la microtexture par l'emploi des techniques du speckle, plus particulièrement dans le cas d'un speckle subjectif non résolu. Devant le peu d'informations disponibles sur l'application des techniques du speckle aux surfaces multi-échelles, des simulations du contraste de speckle dans la configuration expérimentale particulière choisie sont réalisées pour une surface comportant deux échelles de texture à l'aide du modèle de diffraction scalaire de Kirchhoff. Celles-ci démontrent la possibilité de caractériser la finesse de la microtexture ou son évolution avec l'usure par la méthode choisie. Dans un second temps, les paramètres statistiques du premier ordre du speckle (contraste, histogramme de l'intensité) sont examinés dans le cadre d'expérimentations réalisées sur des surfaces de référence (papiers abrasifs de différente finesse) et sur des modèles de surface de chaussée (différentes roches, différents stades d'usure), chaque échantillon étant étalonné par des relevés de profils. Par des traitements adaptés des images de speckle, nous parvenons à séparer les surfaces de référence et dans le cas des modèles de chaussée, deux finesses différentes et deux stades d'usure.

L'interaction son-écoulement représente une source d'information non intrusive en hydrodynamique. Par exemple, en traversant un tourbillon, une onde acoustique est advectée, réfractée, et éventuellement diffusée. L'analyse des déformations du front d'onde conduit alors à une mesure des principales caractéristiques du vortex (position, taille et circulation). Dans une première partie expérimentale, nous montrons comment le retournement temporel permet d'amplifier l'effet d'un vortex sur une onde ultrasonore. L'utilisation de réseaux de transducteurs autorise une mesure à la fois spatiale et dynamique. Cette technique en transmission est testée sur trois écoulements modèles dans l'eau. Après avoir identifié et quantifié les différentes sources de bruit ou d'incertitude, nous validons notre technique par l'étude de la précession et de l'instabilité d'un vortex étiré. Nous mettons clairement en évidence la diffusion du son par un filament de vorticité. La seconde partie vise à simuler numériquement nos expériences. L'interaction son-écoulement est traitée par trois méthodes complètement différentes: tracé de rayons acoustiques, équation parabolique et différences finies. Ces simulations permettent d'étudier la validité de diverses approximations classiques pour la propagation du son en milieu mobile ainsi que l'influence de l'ouverture finie du faisceau incident. De plus, la prise en compte de la diffusion permet une très bonne modélisation des données expérimentales et conduit à une estimation de la taille du vortex. Enfin, nous proposons une étude numérique de l'onde diffusée par un tourbillon. Nous concluons ce travail en décrivant une nouvelle technique d'imagerie 2D d'un écoulement: l'inter-corrélation de "speckle" acoustique. Cette technique ultra-rapide est basée sur l'analyse du champ de pression rétro-diffusé par un fluide ensemencé de particules. Nous présentons des résultats préliminaires prometteurs qui viennent compléter ceux obtenus en transmission.

La recherche d'un compromis entre cadence et qualité de l'image est un enjeu majeur dans la définition de nouvelles méthodes d'imagerie cohérente. L'objectif de cette thèse est de proposer des modes d'imagerie innovants exploitant au mieux les performances des plateformes matérielles. Les applications étant l'échographie ultrasonore et l'acoustique sous-marine. Le manuscrit propose d'abord un cadre formel au problème du compromis cadence/contraste et démontre l'optimalité des méthodes de synthèse d'émission. L'équivalence, en termes de contraste et de résolution, entre la synthèse canonique et l'imagerie focalisée est ensuite établie. Le problème du rapport signal à bruit est adressé par l'utilisation de matrice d'émission maximisant l'énergie d'insonification (matrice de Hadamard). On introduit ensuite une méthode originale, dite d' " allègement de synthèse ", permettant une amélioration significative de la cadence. Pour cela, on recherche un optimum matriciel en terme de maximisation de l'énergie des faisceaux d'émission dans la zone d'insonification. Cet optimum est une matrice composée de séquences sphéroïdales aplaties. On introduit alors la " synthèse sphéroïdale " qui exploite les propriétés de cette matrice et permet de déplacer le compromis cadence/contraste en un compromis cadence/taille de l'image. La dernière partie de ce manuscrit est consacrée à la mesure et la correction des mouvements propres de la plateforme par des méthodes de micronavigation. Les résultats de ce travail de thèse font l'objet de validations expérimentales sur un échographe ultrasonore à 128 voies programmables et sur un sonar à antenne synthétique.

Les radars altimètres embarqués à bord de satellites à plus de 800 km d'altitude permettent d'étudier des variations du niveau de la mer de l'ordre du centimètre ! Ils permettent aussi d'estimer la hauteur des vagues et la vitesse du vent le long des traces des satellites.<br />Ces paramètres sont estimés à partir des échos radar qui possèdent une forme caractéristique de la surface sur laquelle ils se réfléchissent.<br />La précision, la résolution et la qualité d'estimation de ces paramètres (hauteur de mer, hauteur des vagues, vitesse du vent...) sont des préoccupations permanentes pour l'exploitation et l'interprétation des mesures altimétriques.<br /><br /> Nous proposons dans cette thèse de réduire le niveau de bruit des mesures avant l'étape d'estimation c'est-à-dire sur les échos altimétriques.<br />Pour cela, nous exploitons leur corrélation spatiale en travaillant sur des matrices formées d'échos consécutifs.<br />Cette approche matricielle constitue une nouveauté dans le traitement du signal altimétrique. Son principal atout est de définir des sous-espaces vectoriels permettant de séparer l'information utile du bruit qui altère le signal.<br />Elle permet de définir des échos très peu bruités sans perdre l'information géophysique et avec une résolution maximale.<br />Nous établissons un traitement optimal au sens des moindres carrés s'appuyant sur des simulations et appliqué sur les données réelles de plusieurs altimètres.<br /><br /> Grâce aux échos débruités obtenus, les paramètres géophysiques sont extraits avec une précision accrue.<br />En réduisant le bruit haute fréquence, nous mettons en évidence une variabilité spatiale à plus fine échelle, jusqu'à présent noyée dans le bruit de mesure.<br />Cette méthode simple et efficace permet d'affiner la précision et la résolution des hauteurs de mer et des vagues estimées le long des traces des satellites.<br /><br /> En affinant la précision et la résolution des mesures le long des traces, on participe à la nouvelle orientation opérationnelle de l'altimétrie, tournée vers des utilisateurs et vers des études de plus en plus locales.

In both the chemical and mechanical pulping process, the logs are cut into wood chips by a disc chipper before fibre separation. To make the wood chipping process more efficient, one have to investigate in detail the coupling between process parameters and the quality of the chips. One objective of this thesis was to obtain an understanding of the fundamental mechanisms behind the creation of wood chips. Another objective with the thesis was to investigate whether it was possible to, in a way tailor the chipping process so as to reduce the energy consumption in a following mechanical refining process. Both experimental and analytical/numerical approaches have been taken in this work. The first part of the experimental investigations, were performed with an in-house developed chipping device and a digital speckle photography equipment. The results from the experimental investigation showed that the friction between the log and chipping tool is probably one crucial factor for the chip formation. Further more it was found that the indentation process is approximately self-similar, and that the stress field over the entire crack-plane is critical for chip creation. The developed analytical model predicts the normal and shear strain distribution and to be more specific, the model can predict the compressive stresses parallel to the fibre direction for an assumed linear elastic and orthotropic material. The analytical distributions were found to be in reasonable agreement with the corresponding distributions obtained from a finite element analysis. To be able to study the chipping process under realistic conditions, which for example means to use chipping rates representative for a real wood chipper, a laboratory chipper was developed. Details regarding the chipper and how to evaluate the force measurements are given together with an example of how the force on the cutting tool (the knife) varies with time during cutting. To investigate the influence of a certain chipping process parameter, the chips were after production in the laboratory chipper, refined in a pilot refiner during conditions optimized for TMP (thermomechanical pulp) and CTMP (chemithermomechanical pulp) processes. It was concluded that the details concerning the chip process had a large impact on e.g. the energy consumption in both first stage and second stage refining. Results showing this are given in this thesis. / För både kemisk och mekanisk pappersmassa så tillverkas flis av trädstockar med hjälp av en skivhugg innan fibrerna separeras. För att göra flisningsprocessen mer effektiv, måste kopplingen mellan processparametrar och fliskvalitet studeras. Ett mål med denna avhandling är att ge fundamental kunskap om mekanismerna bakom bildandet av träflis. Både experimentella och analytiska/numeriska metoder har använts i detta arbete. De experimentella undersökningarna har gjorts med hjälp av egen utvecklad utrustning. Resultaten från den experimentella undersökningen visar att friktionen mellan stammen och flisningsverktyget har betydelse vid flisning. Vidare observerades det att inträngnings processen är approximativt självlik (self similar) och att det är spänningsfältet över hela sprickplanet som är kritiskt för bildandet av en flis. Den utvecklade analytiska modellen förutsäger normal- och skjuvspänningsfördelningen över sprickplanet och kan mer specifikt förutsäga den kompressiva belastning som verkar parallellt fiberriktningen i ett linjärt elastiskt och ortotropt material (trä). De analytiskt bestämda fördelningarna stämmer relativt väl överens med motsvarande fördelningar beräknad med finit element analys. För att kunna studera flisningsprocessen under realistiska förhållanden, vilket bl.a. betyder att skärhastigheter som är representativa för en verklig process skall användas, så utvecklades inom ramen för avhandlingsarbetet, en laboratoriesflishugg. Detaljer rörande flishuggen samt hur uppmätta lastsignaler skall utvärderas ges tillsammans med ett exmpel på hur kraften på skärverktyget (kniven) varierar under ett skärförlopp. Inverkan av en viss flisningsprocessparameter undersöktes genom att flis tillverkades i laboratorieflishuggen varefter de raffinerades i en pilotraffinör under förhållanden som var optimerade för TMP (termomekanisk massa) och CTMP (kemitermomekanisk massa) processerna. Det konstaterades att detaljer i flisningsprocessen hade stor inverkan på t.ex. energiåtgången i både första stegs – och andrastegsraffinering. Resultat som verifierar detta ges i avhandlingen. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Submitted. Paper 4: Submitted. Paper 5: Submitted.</p>

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L'activité physique régulière est bénéfique pour la santé cardiovasculaire. Cependant, destravaux ont rapporté des dysfonctions cardiaques après des exercices physiques prolongés (EPP) tels que les marathons ou les triathlons longue distance type "Ironman". Ces dysfonctions sont souvent associées à des dommages myocardiques. Récemment, des études échocardiographiques ont suggéré que ces dysfonctions étaient associées à des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques.Toutefois, l'atteinte myocardique après un EPP reste à ce jour controversée et les mécanismes sousjacents de ces dysfonctions demeurent inconnus. Dans ce contexte, le but de ce travail de doctorat a été de vérifier la diminution de contractilité et/ou de relaxation du myocarde après un EPP ii) d'évaluer l'implication de la voie ß-adrénergique et du stress oxydant dans l'altération de la fonction cardiaque.Pour cela, une première approche clinique, basée sur l'utilisation de l'échocardiographie cardiaque haute résolution (et plus particulièrement une technique de pointe, le "Speckle TrackingEchocardiography") nous a permis d'appréhender la fonction myocardique par l'intermédiaire de l'évaluation des déformations et de la torsion du ventricule gauche pendant le cycle cardiaque. Une deuxième approche fondamentale, chez l'animal, nous a permis d'évaluer la fonction cardiaque après un EPP chez le rat au niveau de l'organe entier et de l'organe isolé dans des conditions basale et de stress (ß-adrénergique). Des investigations complémentaires ont été réalisées sur le tissu myocardique pour évaluer le stress oxydant (GSH/GSSG, MDA) et des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques (troponines I) après avoir bloqué la NAD(P)H oxydase (Nox), enzyme fortement impliquée dans la production d'espèces réactives dérivées de l'oxygène au niveau cardiaque. Les résultats de ces travaux montrent clairement, chez l'Homme et l'animal, des baisses de contractilité et de relaxation myocardiques associées à une augmentation des marqueurs de dommages cellulaires cardiaques après un EPP. Alors que la voie ß-adrénergique ne semble pas être impliquée dans ces dysfonctions, nos résultats indiquent que le stress oxydant joue un rôle majeur, puisque lorsque la Nox est bloquée, la fonction cardiaque est majoritairement restaurée après l'EPP.