Même s'ils n'appartiennent pas a une classe de signaux bien définie, les signaux transitoires se retrouvent dans plusieurs domaines pratiques très différents (comme les signaux médicaux et les signaux utilisés dans des systèmes de télécommunications), donc le développement des outils robustes et efficients pour faire leur analyse est un objectif important dans le traitement du signal. En particulier, cette thèse s'est concentrée surtout sur la résolution de quelques problèmes de traitement du signal posés par l'investigation ultrasonore de l'eau dans des conduites. Cependant, ce contexte applicatif a été utilisé seulement comme une base pour développer des outils génériques qui peuvent trouver leur utilité dans plusieurs d'autres applications. La thèse a abordé la question du traitement des signaux (transitoires) du point de vue du concept de récurrence dans l'espace des phases, qui est emprunté de la théorie des systèmes dynamiques. Nous avons montré que l'analyse du diagramme des recurrences (RPA) apporte dans le traitement du signal deux concepts importants : l'échantillon vectoriel, et la récurrence. L'utilisation de ces concepts nous a permis de généraliser et d'étendre des outils de traitement du signal bien connus, et aussi de construire des représentations de signal qui se sont révélées utiles dans des différentes tâches liées à la détection et à la caractérisation des transitoires. Essentiellement, dans cette thèse nous avons montré que la RPA peut être vue comme un cadre générique qui unifie dans une formulation commune des diverses outils bien connus dans le traitement du signal. En plus, elle généralise ces outils (à l'aide du concept des échantillons vectoriels) et les étend (en utilisant le concept de récurrence). / Although they do not belong to a very well defined class of signals, transient signals are found in many practical fields (from biological signals to signals used in telecommunication systems), so the development of robust and efficient tools for their analysis is an important objective in signal processing. In particular, this thesis was focused mainly on solving some signal analysis problems raised by the ultrasonic investigation of water in pipes. However, this applicative context was used only as a basis for developing generic tools that can find their usefulness in various other applications. The thesis addressed the issue of (transient) signal analysis from the perspective of the phase space recurrence concept, borrowed from dynamical systems theory. We showed that recurrence plot analysis (RPA) brings into the field of signal processing two important concepts: vector samples, and recurrence. The use of these concepts allowed us to generalize and extend well-known signal processing tools, as well as to build signal representations that proved to be useful in various tasks related to transient signal detection and characterization. Basically, in this thesis we have shown that RPA can be seen as a generic framework that unifies in a common formulation various well-known classic signal processing tools, which it generalizes (by using the concept of vector samples) and extends (by using the concept of recurrence).

[pt] A medição de gás natural pelo princípio do ultrassom se mostra competitiva, sob diversos aspectos, quando comparada com medidores deprimogênios, em especial a placa de orifício. O presente trabalho apresenta uma avaliação técnica da utilização de medidores ultrassônicos de múltiplos feixes em sistemas fiscais e para transferência de custódia. Uma avaliação de conformidade em relação às principais normas internacionais relativas à medição de vazão de gás natural pelo princípio do ultrassom é realizada através de dados coletados, para um mesmo medidor, durante sua calibração em laboratório e durante sua operação no campo. Apresenta também uma análise das ferramentas de diagnósticos disponíveis pelo medidor, comparando os resultados obtidos em laboratório e no campo. Foi proposta uma metodologia para a determinação das estimativas de incerteza da medição da vazão instantânea e do volume de gás em determinado intervalo de tempo. As avaliações de conformidade com as normas e as análises das ferramentas de diagnósticos disponíveis mostram que a utilização de medidores ultrassônicos na medição fiscal de gás natural é tecnicamente viável; além disto, considerando um intervalo de tempo conveniente para a totalização dos volumes medidos, a incerteza de medição pode ser bastante reduzida. / [en] The measurement of natural gas by the ultrasonic principle is shown to be competitive in several aspects when compared with orifice plate meters. This paper presents a technical evaluation of the use of multipath ultrasonic meters for custody transfer. The analysis of the meter performance matching with the requirements of principal international standards for measuring of natural gas flowrate by the ultrasonic principle is made using data collected for the same meter during the calibration in laboratory and during operation in the field. It also presents an analysis of the diagnostic tools available by the meter, comparing the results obtained in laboratory and field. A methodology for determining estimates of measurement uncertainty of flow rate and totalize gas in a given time interval is proposed. Evaluations of compliance with the standards and the analysis of the diagnostic tools available show that the use of ultrasonic meters in the fiscal measurement of natural gas is technically feasible, and that, by varying the time for measuring volumes, the uncertainty of measurement can be quite reduced.

Le dimensionnement préliminaire d’un propulseur hybride passe par une phase d’essais à échelle réduite afin de caractériser entre autre la loi de régression du couple oxydant/combustible envisagé pour remplir les besoins de la mission en terme de performances, durée de fonctionnement, etc. Afin de limiter le recours à ces campagnes expérimentales onéreuses et génératrices de délais pour les industriels, il est nécessaire de développer des outils numériques fiables permettant de prévoir rapidement, sous différentes conditions de fonctionnement et géométries de chambre de combustion, la loi de régression d’un couple oxydant/combustible. L’objectif de cette thèse est de proposer une modélisation monodimensionnelle du mécanisme de régression des combustibles liquéfiables. Cette classe de combustibles offre des vitesses de régression trois à cinq fois plus élevées que celles rencontrées avec les combustibles généralement utilisés en propulsion hybride (PBHT par exemple). Ce modèle se base alors sur le transport de la phase gazeuse et du film liquide se développant sur le combustible solide, la vitesse de régression dépendant des transferts de masse et d’énergie entre ces trois phases. Afin de valider cette approche et l’architecture du code Hydres conçu pour la résolution de ce modèle et la prévision des performances propulsives d’un moteur hybride, des campagnes expérimentales ont été réalisées sur les bancs d’essais Hycarre et Hycom. Ces essais ont également permis de développer une technique de mesure permettant l’obtention de la vitesse de régression instantanée du combustible, conduisant à la restitution de la loi de régression instantanée du couple oxydant/combustible. / The preliminary design of a hybrid rocket engine requires lab-scale tests to characterize the regression law of the oxidizer/fuel pair intended to fulfil the mission needs in terms of performances, etc. To limit these costly and potentialy delaying experimental campaigns, it is necessary to develop reliable numerical tools to quickly predict the regression law of the oxidiser/fuel pair under different operating conditions and with different combustion chamber geometries. The objective of the thesis is to develop a one-dimensional model of the regression mechanism of liquefying fuels. These particular fuels offer regression rates three to five times higher than those found with classic polymers used in hybrid propulsion (eg. HTPB). The model is based on the transportof the gaseous flow and the liquid film which is developing along the solid fuel grain. The regression rate depends on mass and energy transfers between these three phases. To validate this approach and the Hydres numerical tool, specifically designed to solve this model and forecast the performances of a hybrid engine, experimental tests were performed with the Hycarre and Hycom facilities. These tests also allowed for the development of a technique to measure the instantaneous regression rate of the solid fuel, providing directly the instantaneous regression law of the oxidizer/fuel pair.