Le travail présenté s'attache à analyser les caractéristiques des grandeurs énergétiques issues de la solution de l'équation d'onde classique, sans faire d'hypothèse réductrice a priori, afin de développer une formulation moyenne en temps et en espace permettant de traduire les transferts d'énergie dans les structures pour le domaine des moyennes fréquences.<br /><br />Dans un premier temps, le concept de superposition quadratique est présenté : si les variables linéaires telles que le déplacement associé à l'onde sont la somme de n composantes différentes, toute variable quadratique telle que l'intensité ou les densités d'énergie peut être présentée sous la forme de n² termes différents.<br />Ceci est illustré notamment dans le cas bidimensionnel de la superposition de deux ondes planes.<br /><br />Dans un second temps, le cas unidimensionnel de deux ondes planes contre-propagatives est étudié car il fournit les variations des champs énergétiques à deux échelles bien distinctes.<br />A petite échelle, les variations des champs énergétiques représentent la<br />structure locale des interférences définies par un nombre d'onde purement réel.<br />A grande échelle, les variations des champs énergétiques représentent les transferts énergétiques globaux dus à la dissipation et définies par un nombre d'onde purement imaginaire.<br /><br />La partie suivante est quant à elle consacrée aux vibrations de plaques.<br />Différents types d'ondes sont considérés: ondes quasi-longitudinales, ondes de cisaillement et ondes de flexion.<br />Dans les cas unidimensionnels (plaques semi-infinies), l'analyse pour les ondes quasi-longitudinales et les ondes de cisaillement s'avère similaire à celle présentée précédemment. En revanche le cas des ondes de flexion s'avère plus compliqué en raison de la présence de composantes évanescentes dans le champ de déplacement, lesquelles multiplient d'autant le nombre de composantes des variables énergétiques.<br />Une formulation quadratique équivalente à celle en déplacement a néanmoins pu être obtenue pour les ondes de flexion unidimensionnelles.<br /><br />Enfin la dernière partie montre tout d'abord comment une formulation quadratique moyenne peut être développée dans le cas d'ondes planes unidimensionnelles, l'opération de moyennage permettant de s'affranchir des composantes à petite échelle spatiale des variables quadratiques pseudo-périodiques.<br />Une équation différentielle est obtenue pour l'intensité complexe, les densités d'énergie pouvant être tirées de cette variable.<br />Les conditions limites énergétiques tenant compte des composantes active et réactive de l'intensité sont ensuite calculées, pour des jonctions passives ou actives. Les cas de jonctions passives font intervenir des conditions mixtes analogues aux conditions d'impédance d'une formulation en déplacement.<br />Le cas des jonctions actives fait quant à lui intervenir non seulement des impédances mais également la densité de puissance injectée dans la discontinuité d'intensité moyennée. Cette formulation quadratique moyenne peut alors être appliquée au domaine des moyennes fréquences.

Il y a presque dix ans que l'accélération de l'expansion de l'Univers a été mise en évidence grâce aux observations des supernovae de type Ia et du fonds diffus cosmologique. Cette découverte a changé notre compréhension du contenu énergétique de l'Univers puisque pour expliquer une telle accélération, une composante supplémentaire de matière (effective ou non) est nécessaire et contribue à hauteur de 70%. Cette dernière est appelé "énergie noire". Elle affecte aussi bien les mesures de distance, que la croissance des sur-densités de matières primordiales qui donnent naissance aux structures. Les principales sondes sensibles à ces deux dernières quantités sont les supernovae de type Ia, les amas de galaxies, les lentilles gravitationnelles, et les oscillations acoustiques des baryons (BAO). Afin de contraindre précisément les modèles théoriques (Constante Cosmologique, modification de la théorie de la relativité générale par exemple) qui tentent de déterminer la nature de l'énergie noire, l'observation de chacune de ces quatre sondes est indispensable. Le niveau de précision sur la mesure des paramètres des modèles d'énergie noire requis est tel qu'une nouvelle génération d'instruments va voir le jour dans les années à venir avec notamment le télescope LSST (Large Synoptic Survey Telescope). Le télescope LSST dont le miroir primaire fait 8.4 mètres de diamètre, produira un sondage couvrant la moitié du ciel observable dans 6 bandes photométriques pendant 10 ans. Sa caméra sera la plus grosse caméra jamais construite dans le monde avec un plan focal de 3.2 milliards de pixels. Cette thèse présente à la fois un aspect expérimental et phénoménologique. Le travail présenté porte tout d'abord sur l'élaboration du banc d'étalonnage de la caméra de LSST, et des premières mesures optiques validant le schéma de principe du banc. Nous présenterons ensuite la simulation des BAO dédiée à LSST tentant de prédire à quelle précision les paramètres d'énergie noire pourront être contraint. L'accent est mis sur la production d'un catalogue photométrique de galaxies simulé ainsi que sur une méthode de calcul des redshifts photométriques. La validation de la méthode grâce à des données spectro-photométriques du CFHTLS est également présentée.

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 1998. / Bibliogr.: f. [83-88]. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Chez les insectes où les males chantent en chorus, l’interférence locale de signaux impose des contraintes majeures à des femelles qui doivent évaluer les mâles individuellement. Les mâles subis des difficultés pour évaluer la compétitivité de leurs voisins et pour montrer clairement aux femelles les caractéristiques de leurs propres chants. J’ai analysé différents aspects de cette problématique chez deux espèces acoustiques : chez la sauterelle ephippiger et une pyrale nocturne qui émettent leurs signaux au sein de regroupements. Nos expériences ont mis en évidence certains mécanismes comportementaux permettant aux femelles de localiser les meuliers males et d’autres permettant aux mâles de se communiquer efficacement et percevoir leur environnement acoustique. / In acoustic insects where males sing in choruses, local signal interference may present major difficulties for females evaluating and individual males. Males too may be prevented from assessing the competitivity of their neighbors as well as from advertising the characteristics of their own signals to females in a clear manner. Moreover, the background noise from local signals may prevent both sexes from perceiving other sounds in the environment, e.g. predator cues. I studied these problems at several levels in two acoustic insect species: in which males broadcast their advertisement songs while remaining in dense clusters. The experiments revealed behavioral mechanisms with which females can identify favored males and others with which males can communicate effectively.

L’acoustique picoseconde est un outil adapte a la mesure des proprietes mecaniques des films minces. la generation et la detection de phonons acoustiques de frequences voisines du thz sont effectuees a l'aide d'impulsions laser ultracourtes delivrees par des lasers femtosecondes. a cause de l’isotropie des transducteurs, les ondes acoustiques transverses ne peuvent etre thermo-elastiquement excitees que par conversion de mode d’ondes acoustiques longitudinales. ce travail propose comme alternative l’utilisation d’un reseau optique comme source d’excitation laser inhomogene pour generer et detecter des phonons plans transverses dans des materiaux isotropes. une etude theorique a montre que l'application d’un reseau optique transitoire a l’interface entre des materiaux isotropes induit l’excitation de reseaux acoustiques transverses par conversion de mode d’ondes acoustiques longitudinales en incidence oblique par rapport a l’interface. ces ondes sont inhomogenes car elles ont leur amplitude harmoniquement modulee selon l’interface. nous avons montre que la detection selective et heterodyne de ces ondes de cisaillement n’est possible que dans la configuration ou un reseau pompe 1d et sonde 2d sont associes. cela permet la depolarisation a travers l’interaction acousto-optique, de la sonde incidente par le reseau acoustique transverse. cela a ete realise en mettant le reseau sonde dans le plan perpendiculaire a celui de la pompe. de plus, l’adaptation et la mise en œuvre de methodes optiques de haute sensibilite, en particulier la polarimetrie et l’ellipsometrie nous ont permis d’evaluer et d’optimiser la sensibilite de la detection de ces ondes acoustiques transverses. / The picosecond acoustic technique which allows studies at picosecond characteristic time scale and nanometer space scale is a powerful tool for the diagnostic of elastic properties of sub-micrometer films. high frequency acoustic phonons (up to 1 thz) are generated and detected by the use of ultra-short femtosecond laser pulses. due to isotropy of most of opto-acoustic transducers, shear acoustic waves can be thermo-elastically excited only by mode conversion of longitudinal acoustic waves.this work suggests using optical gratings as inhomogeneous excitation laser source for the generation of shear acoustic phonons in isotropic media. the processes leading to excitation of inhomogeneous plane bulk compression/dilatation and shear acoustic modes following the creation of a transient laser interference pattern at an interface between an opaque and a transparent elastically isotropic media are analyzed. the developed theory predicts the excitation of shear acoustic grating by mode conversion of longitudinal waves obliquely incident to the interface. it is shown that only the association of 1d pump grating and 2d probe grating can allow selective and heterodyne detection of the excited shear acoustic gratings. in this configuration the incident probe is depolarized through the photo-elastic interaction by the shear acoustic gratings. this is experimentally realized by positioning the 2d probe grating perpendicularly to 1d pump grating plane. furthermore, the implementation and adaptation of high sensitive optical methods, particularly polarimetry and ellipsometry has permitted us to evaluate and to optimize the sensitivity of shear acoustic waves detection.

Ce travail de thèse a pour objectif la reproduction et l'analyse du comportement invariant d'échelle, tel que l'on peut le trouver dans la nature et en particulier au niveau d'une faille tectonique. Pour cela, une expérience reproduisant la structure locale d'une faille par le cisaillement d'un milieu granulaire 2D a été montée et exploitée. L'utilisation de conditions aux limites périodiques dans cette expérience permet l'acquisition d'une statistique très riche, principal défaut des expériences présentes dans la littérature. Le suivi du système est effectué à la fois par des moyens optiques, mécaniques et acoustiques, ces derniers fournissant les informations les plus nombreuses et les plus précises. La dynamique a montré une invariance d'échelle compatible avec les lois statistiques existantes pour les tremblements de terre réels. Les corrélations entre les avalanches et entre les différents moyens de mesure sont analysées. Des expériences complémentaires ont été réalisées pour mieux comprendre les mécanismes à l'œuvre lors du déclenchement d'une avalanche et pendant son déroulement. La principale concerne la propagation d'une onde acoustique au sein d'un milieu granulaire, et a montré qu'une simple mesure de la vitesse de l'onde permet d'obtenir des informations sur la structure interne de l'empilement. L'utilisation d'un matériau photoélastique a permis, suite à une calibration adaptée, de sonder les forces locales au niveau des contacts entre grains et de voir l'évolution des réseaux de force dans le milieu au cours du cisaillement / The aim of this thesis is to reproduce and analyze the scale invariant behavior, as one can find in nature and in particular for a tectonic fault. Thus we set an experiment which reproduces the local structure of a fault thanks to a sheared 2D granular medium. The use of periodic boundaries in the experiment allows us to gain a very rich statistics, which was lacking in previous experiments presented in the literature. The system is monitored by three different methods: optical, mechanical and acoustics, which gives the most numerous and most precise informations. We observed scale invariant dynamics, consistent with statistical laws derived for real earthquakes. We also analyzed the correlations between avalanches and between the three monitoring methods. Additional experiments have been performed to better understand the mecanisms that take place at the triggering and during an avalanche. The main one focuses on sound wave propagation inside a granular pile, and we have shown that a mere velocity measure can give information about the internal structure of the pile. The use of a photoelastic material allows us (with appropriate calibration) to probe local forces at the edges and contacts of the grains and to see the evolution of force chains during the shear

Cette thèse porte sur le développement et la validation des traitements acoustiques performants pour les nacelles des turboréacteurs, l’étude et la modélisation des liners sous hauts niveaux acoustiques avec écoulement d’air rasant et l’optimisation des technologies et propriétés des liners pour une meilleure réduction du bruit. Un nouveau modèle d’impédance acoustique basé sur l’approche du fluide équivalent a été proposé pour les plaques micro-perforées couplées à une cavité d’air ou à un milieu poreux. Le modèle proposé a été validé numériquement et expérimentalement et l’effet des hauts niveaux de pression sur les caractéristiques acoustiques des liners a été démontré. Une analyse de sensibilité a été réalisée pour évaluer les impacts des paramètres entre autres le diamètre de perforation, l’épaisseur de la plaque, le taux de perforation, la profondeur de la cavité, la résistance par unité de surface de l’écran résistif, le niveau de pression et le nombre de Mach sur les propriétés acoustiques des liners à un et deux degrés de liberté ainsi que les liners avec écrans résistifs. La technologie des liners avec écrans résistifs intégrés dans la cavité d’air ou collés sur les plaques micro-perforées a été étudiée et la contribution des écrans dans l’amélioration des performances d’atténuation acoustique des liners a été démontrée numériquement et expérimentalement. Ensuite, on modélise les liners en incidence rasante en proposant une approche analytique basée sur le développement limité en séries de Taylor pour déterminer le nombre d’onde complexe d’une conduite acoustique traitée par les matériaux absorbants. Enfin, on étudie la réponse acoustique des liners en incidence oblique.

Les ondes acoustiques, démontrées théoriquement en 1885 par le scientifique anglais Lord Rayleigh, constituent de nos jours un sujet de recherches très intéressant. Elles sont devenues indispensables à la fabrication des systèmes de télécommunication miniatures et performants, tels que par exemple les filtres, les oscillateurs ou encore les capteurs. Les dispositifs fonctionnant grâce aux ondes acoustiques sont connus sous le nom de « dispositifs piézoélectriques » puisqu’ils transforment les signaux RF en ondes acoustiques, et vice versa, grâce au phénomène piézoélectrique direct. Le développement de ces dispositifs piézoélectriques a été indispensable pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (sélectivité, miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration). Cette thèse s’inscrit dans une démarche générale de développement des dispositifs piézoélectriques, notamment des micro-résonateurs piézoélectriques qui en constituent la dernière génération. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherches : l’étude théorique des micro-résonateurs piézoélectriques à travers une modélisation électrique d’une part, et, d’autre part, la description des procédés de fabrication réalisés en salle blanche du laboratoire d’XLIM. / The acoustic waves, theoretically demonstrated in 1885 by the English scientist Lord Rayleigh, are nowadays an interesting research subject. It became essential to the fabrication of miniature and efficient systems of telecommunication, such as filters, oscillators or sensors. Devices using the acoustic waves are known as piezoelectric devices, because they transform RF signal into acoustic waves, and vice versa, thanks to the direct piezoelectric phenomenon. The development of these piezoelectric devices was essential to meet the particular and extreme requirements of the current systems of telecommunication (selectivity, miniaturization, low cost, ease of manufacturing and integration). This thesis is part of a global approach to develop the piezoelectric devices, notably the piezoelectric micro-resonators which constitute the latest generation. Two main axes have been developed during the research work: the theoretical study of piezoelectric micro-resonators through an electric modelling, on one hand, and, on the other hand, the description of the manufacturing processes accomplished in clean room of XLIM’s laboratory.

Les exigences opérationnelles du métier de pilote sont susceptibles d'engendrer de la somnolence et des niveaux de charge mentale inadéquats (i.e., trop faible ou trop élevé) au cours des vols. Les dettes de sommeil et les perturbations circadiennes liées à divers facteurs (e.g., longues périodes de services, horaires de travail irrégulier, etc.) demandent aux pilotes de repousser sans cesse leurs limites biologiques. Par ailleurs, la charge de travail mental des pilotes présente de fortes variations au cours d'un vol : élevée au cours des phases critiques (i.e., décollage et atterrissage), elle devient très réduite pendant les phases de croisière. Lorsque la charge mentale devient trop élevée ou, à l'inverse, trop faible, les performances se dégradent et des erreurs de pilotage peuvent apparaître. La mise en oeuvre de méthodes de détection de l'état de somnolence et du niveau de charge mentale en temps quasi réel est un défi majeur pour le suivi et le contrôle de l'activité de pilotage. L'objectif de la thèse est de déterminer si la voix humaine peut permettre de détecter d'une part, l'état de somnolence et d'autre part, le niveau de charge mentale d'un individu. Dans une première étude, la voix de participants a été enregistrée lors d'une tâche de lecture avant et après une nuit de privation totale de sommeil (PTS). Les variations de l'état de somnolence consécutives à la PTS ont été évaluées au moyen de mesures auto-évaluatives et électrophysiologiques (ÉlectroEncéphaloGraphie [EEG] et Potentiels Évoqués [PEs]). Les résultats ont montré une variation significative après la PTS de plusieurs paramètres acoustiques liés : (a) à l'amplitude des impulsions glottiques (fréquence de modulation d'amplitude), (b) à la forme du signal acoustique (longueur euclidienne du signal et ses caractéristiques associées) et (c) au spectre du signal des voyelles (rapport harmonique sur bruit, fréquence du second formant, coefficient d'asymétrie, centre de gravité spectral, différences d'énergie, pente spectrale et coefficients cepstraux à échelle Mel). La plupart des caractéristiques spectrales ont montré une sensibilité différente à la privation de sommeil en fonction du type de voyelles. Des corrélations significatives ont été mises en évidence entre plusieurs paramètres acoustiques et plusieurs indicateurs objectifs (EEG et PEs) de l'état de somnolence. Dans une seconde étude, le signal vocal a été enregistré durant une tâche de rappel de listes de mots. La difficulté de la tâche était manipulée en faisant varier le nombre de mots dans chaque liste (i.e., entre un et sept, correspondant à sept conditions de charge mentale). Le diamètre pupillaire - qui est un indicateur objectif pertinent du niveau de charge mentale - a été mesuré simultanément avec l'enregistrement de la voix afin d'attester de la variation du niveau de charge mentale durant la tâche expérimentale. Les résultats ont montré que des paramètres acoustiques classiques (fréquence fondamentale et son écart type, shimmer, nombre de périodes et rapport harmonique sur bruit) et originaux (fréquence de modulation d'amplitude et variations à court-terme de la longueur euclidienne du signal) ont été particulièrement sensibles aux variations de la charge mentale. Les variations de ces paramètres acoustiques étaient corrélées à celles du diamètre pupillaire. L'ensemble des résultats suggère que les paramètres acoustiques de la voix humaine identifiés lors des expérimentations pourraient représenter des indicateurs pertinents pour la détection de l'état de somnolence et du niveau de charge mentale d'un individu. Les résultats ouvrent de nombreuses perspectives de recherche et d'applications dans le domaine de la sécurité des transports, notamment dans le secteur aéronautique. / Operational requirements of aircraft pilots may cause drowsiness and inadequate mental load levels (i.e., too low or too high) during flights. Sleep debts and circadian disruptions linked to various factors (e.g., long working periods, irregular work schedules, etc.) require pilots to challenge their biological limits. Moreover, pilots' mental workload exhibits strong fluctuations during flights: higher during critical phases (i.e., takeoff and landing), it becomes very low during cruising phases. When the mental load becomes too high or, conversely, too low, performance decreases and flight errors may manifest. Implementation of detection methods of drowsiness and mental load levels in near real time is a major challenge for monitoring and controlling flight activity. The aim of this thesis is therefore to determine if the human voice can serve to detect on one hand the drowsiness and on the other hand the mental load level of an individual. In a first study, the voice of participants was recorded during a reading task before and after a night of total sleep deprivation (TSD). Drowsiness variations linked to TSD were assessed using self-evaluative and electrophysiological measures (ElectroEncephaloGraphy [EEG] and Evoked Potentials [EPs]). Results showed significant variations after the TSD in many acoustic features related to: (a) the amplitude of the glottal pulses (amplitude modulation frequency), (b) the shape of the acoustic wave (Euclidean length of the signal and its associated features) and (3) the spectrum of the vowel signal (harmonic-to-noise ratio, second formant frequency, skewness, spectral center of gravity, energy differences, spectral tilt and Mel-frequency cepstral coefficients). Most spectral features showed different sensitivity to sleep deprivation depending on the vowel type. Significant correlations were found between several acoustic features and several objective indicators (EEG and PEs) of drowsiness. In a second study, voices were recorded during a task featuring word-list recall. The difficulty of the task was manipulated by varying the number of words in each list (i.e., between one and seven, corresponding to seven mental load conditions). Evoked pupillary response - known to be a useful proxy of mental load - was recorded simultaneously with speech to attest variations in mental load level during the experimental task. Results showed that classical features (fundamental frequency and its standard deviation, shimmer, number of periods and harmonic-to-noise ratio) and original features (amplitude modulation frequency and short-term variation in digital amplitude length) were particularly sensitive to variations in mental load. Variations in these acoustic features were correlated to those of the pupil size. Results suggest that the acoustic features of the human voice identified during these experiments could represent relevant indicators for the detection of drowsiness and mental load levels of an individual. Findings open up many research and applications perspectives in the field of transport safety, particularly in the aeronautical sector.

L'objectif général de cette thèse est de contribuer à l'exploration de la qualité sonore des salles de concert à partir d'une approche centrée sur l'identification de l'expérience sensible des mélomanes. Nous montrons d'abord les limites de l'approche traditionnelle de l'évaluation perceptive, principalement centrée sur des attributs reliés à la salle ou à la musique, et définis a priori à partir des connaissances des expérimentateurs, le plus souvent acousticiens, dans les termes de leur domaine scientifique ou avec des mots dont ils pensent partager avec les sujets les mêmes significations. Puis, reprenant les trois méthodes d'exploration de l'expérience subjective -enquêtes "hors situation d'écoute" (basées sur la mémoire), questionnaires dans les salles lors de concerts, et tests d'écoute en laboratoire-, nous les avons implémentées, mais dans un cadre théorique et méthodologique explicitement positionné en psychologie et en linguistique sur l'étude du sensible comme objet psychologique autonome. De plus, pour notre approche expérimentale en laboratoire, nous avons implémenté un système de décodage paramétrique basé sur le système SIRR (spatial impulse response rendering), permettant la reproduction de champs sonores à partir de réponses impulsionnelles des salles mesurées au format Ambisonics de premier ordre. La contribution de ce travail consiste à repérer les facteurs psychologiques reliés à l'écoute d'un concert dans une salle à partir de l'objectivation de l'expérience subjective des mélomanes et de leur évaluation de la qualité acoustique de la salle, et à partir de là, établir des relations avec les mesures acoustiques des salles étudiées. / The general purpose of this thesis is to explore the sound quality of concert halls by approaching it through the listeners’ sensory experience. We first show the limitations of the traditional approach to perceptual evaluation, principally centred on attributes related to hall or music, from the knowledge of experimenters, usually acousticians, and therefore pre-defined by their scientific field, or in common language they believe is shared by the subjects in terms of use and equivalence of meaning. Then, re-using the three methods for exploring subjective experience –extra-auditory enquiries “from memory”, questionnaire surveys within auditoria for given concerts, and laboratory listening tests–, we have implemented them, but within a theoretical and methodological framework, explicitly rooted in psychology and linguistics, and respecting sensibility as an autonomous psychological object of study. Furthermore, in our experimental laboratory approach, we have implemented a parametric decoding system based on SIRR (spatial impulse response rendering), and permitting the reproduction of sound fields from first-order Ambisonics room impulse responses. The contribution of this work thus consists in identifying the psychological factors related to concert listening in a hall by objectivising the subjective experience of listeners (music-lovers) and their evaluation of the acoustic qualities of an auditorium; and in establishing relationships between the psychological factors and the acoustic measurements in the studied auditoria.