Le but de la présente recherche est le développement d'un instrument de mesure du vent adapté aux conditions climatiques froides et à la présence de glace en milieux nordiques. Dans le cadre de ce projet, plusieurs prototypes adaptés aux climats nordiques ont été conçus, développés, mis en service et testés sous des conditions contrôlées et sur des sites réels d'exploitation éolienne. La thèse qui suit présente la méthodologie utilisée ainsi que les travaux qui ont été réalisés lors du développement de cet anémomètre anti-glace chauffant. Les prototypes développés dans le cadre de ce projet sont des anémomètres à coupoles dont certains éléments sont chauffés. Les endroits critiques où la formation de glace affecte la mesure de la vitesse du vent ont été identifiés à l'aide d'essais expérimentaux. Les différents aspects de la mesure et du contrôle de l'instrument ont été étudiés et ont conduit à un prototype optimisé (prototype de 4eme génération). Le dernier prototype présenté dans cette thèse inclut l'intégration d'un microprocesseur permettant la mesure de différentes quantités. Les données recueillies en temps réel permettent de faire un contrôle sans précédent du chauffage, une compensation dynamique du signal de vitesse du vent pour diminuer la survitesse (« overspeeding ») et permettent de fournir une indication sur la présence et l'intensité des conditions propices à la formation de glace. Cette thèse démontre la nécessité d'utiliser des instruments chauffants développés adéquatement par des essais expérimentaux et une étude théorique de leur fonctionnement.

Les technologies d’assistance jouent un rôle important dans le quotidien des personnes en situation de handicap, notamment dans l’amélioration de leur autonomie de vie. Certaines d’entre elles à l’exemple des fauteuils roulants motorisés et autres bras robotiques articulés, requièrent une interaction au moyen d’interfaces dédiées capables de traduire l’intention de l’utilisateur. Les individus dont le niveau de paralysie confère de bonnes capacités résiduelles arrivent à interagir avec les interfaces de contrôle nécessitant une intervention mécanique et un certain niveau de dextérité (joysitck, boutons de contrôle, clavier, switch, souris etc). Cependant, certains types de handicap (lésion ou malformation médullaire, paralysie cérébrale, traumatismes à la suite d’un accident, absence congénital de membres du haut du corps, etc) peuvent entraîner une perte d’autonomie des doigts, des avant-bras ou des bras, rendant impossibles le recours à ces outils de contrôle. Dès lors, il est essentiel de concevoir des solutions alternatives capables de pallier ce manque. Partout à travers le monde, des chercheurs réalisent des prouesses technologiques et conçoivent des interfaces corps-machine adaptés à des handicaps spécifiques. Certaines d’entre elles utilisent les signaux bio-physiologiques (électromyoraphie (EMG), électroencéphalographie (EEG), électrocorticographie (ECoG), électrocculographie (EOG)), image de l’activité musculaire, cérébrale et occulographique du corps humain, qu’elles traduisent en moyens de contrôle relatifs à un mouvement, une intention formulée par le cerveau, etc. D’autres se servent de capteurs d’image capable d’être robuste dans un environnement donné, pour traduire la direction du regard, la position de la tête ou l’expression faciale en vecteurs de contrôle. Bien qu’ayant fait montre de leur efficacité, ces techniques sont parfois trop coûteuses, sensibles à l’environnement dans lequel elles sont utilisés, peuvent être encombrantes et contre-intuitives, ce qui explique le gap existant entre les besoins réels, la recherche et le marché des solutions de contrôle alternatives disponibles. Ce projet propose un “framework” embarqué, permettant d’interfacer différents types de modalités de mesure des capacités résiduelles des patients, au sein d’un réseau de capteurs corporels sans-fils multimodales. Son architecture est conçue de façon à pouvoir prendre en compte différents types de handicap et octroyer une large gamme de scénarios de contrôle pouvant s’adapter facilement aux aptitudes physiques de son utilisateur. In fine, l’interface corps-machine que ce projet propose, explore des approches nouvelles, se voulant pallier aux limitations des solutions existantes et favoriser l’autonomie de vie des individus en situation de handicap. / Assistive technologies play an important role in the day-to-day lives of people with disabilities, in particular in improving their autonomy. Tools such as motorized wheelchairs, assistive robotic arms, etc, require interaction through dedicated interfaces capable of translating the user’s intention. Individuals whose level of paralysis allows good residual abilities can interact with control interfaces requiring mechanical intervention and a good level of dexterity (joysitck, control buttons, keyboard, switch, mouse etc). However, certain types of disability (spinal cord injury or malformation, cerebral palsy, trauma following an accident, congenital absence of upper body limbs, etc.) may result in loss of autonomy of the fingers, forearms or arms, making it impossible to use these control tools. Therefore, it is essential to design alternative solutions to overcome this lack. Researchers around the world are realizing technological prowess by designing body-machine interfaces adapted to specific handicaps. Some of them use bio-physiological signals (electromyography (EMG), electroencephalography (EEG), electrocorticography (ECoG), electrocculography (EOG)), images of the muscular, cerebral and occulographic activity of the human body, for translation into means of control with respect to a movement, an intention formulated by the brain, etc. Others use image sensors that can be robust in a given environment, to translate the direction of gaze, the position of the head, or facials expressions, into control vectors. Although they were proved to be efficient, these techniques are sometimes too expensive, sensitive to the environment in which they are used, can be cumbersome and counter-intuitive, which explains the gap between existing needs, research and development, and the market of commercially available alternative control solutions. This project provides a "framework" that enables the design of flexible, modular, adaptive and wearable body-machine interfaces for the severely disabled. The proposed system, which implements a wireless and multimodal body sensor network, allows for different types of modalities the measure the residual capacities of individuals with severe disabilities for translation into intuitive control commands. The architecture is designed to accommodate different types of disabilities and provide a wide range of control scenarios. Ultimately, the body-machine interface that this project proposes, explores new approaches, aiming to overcome the limitations of existing solutions and to promote the autonomy of life of individuals with disabilities.

« Grâce à des enquêtes orales menées auprès de vingt-cinq trappeurs de la région de Bellechasse, il nous fut possible de recueillir une multitude de données sur tous les aspects touchant au trappage des animaux à fourrure et de réaliser par la suite une étude portant sur la technologie traditionnelle du trappage dans cette région. Or, cette étude vise à démontrer que le trappeur du XXe siècle a su conserver et perpétuer l'usage d'une technologie qu'il a acquise par la tradition orale et gestuelle, dont il est non seulement l'héritier et le porteur mais également l'agent de transmission directe pour sa propre descendance et pour les générations subséquentes. En second lieu, elle tente d'identifier les diverses connaissances qu'il détient à titre d'héritage culturel et elle cherche à définir les principaux éléments qui constituent l'ensemble de sa technologie. En l'occurence, cette étude se divise en quatre parties, soit un premier chapitre consacré au trappeur, à son métier et à ses territoires de trappe. Vient ensuite une seconde partie destinée aux connaissances du trappeur qui portent plus précisément sur la réglementation de l'activité de trappe, les animaux à fourrure et les facteurs météorologiques qui agissent sur leur comportement. Dans un troisième temps, on y traite des préparatifs effectués par les trappeurs avant que ne débute la saison de trappage, dont entre autres le choix de l'équipement, l'entretien des engins de capture, la sélection des appâts, la préparation des leurres et finalement, l'aménagement des sites de capture. Pour terminer, on aborde les techniques de trappage en procédant d'abord à l'élaboration d'une classification des procédés en fonction des divers engins de capture, pour arriver ensuite à la présentation d'un inventaire descriptif des méthodes de capture utilisées par les trappeurs de la région. En outre, chacune des techniques contenues dans ce répertoire comprend une description du procédé d'installation de l'engin de capture et une indication du lieu où il est généralement disposé, de même que la spécification des espèces auxquelles ces techniques sont particulièrement destinées. »--Pages préliminaires

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 juin 2023) / Les déjections animales (fumiers et lisiers) contiennent des agents pathogènes et non pathogènes, incluant des bactéries ainsi que des gènes de résistance aux antibiotiques (GRAs), pouvant être émis dans l'air (bioaérosols) lors de leur épandage au sol. Les objectifs du présent projet étaient d'évaluer l'émission de bioaérosols pendant l'épandage de différents fumiers et de lisiers ainsi que l'impact des équipements servant à l'épandage (déflecteurs, barre d'aspersion, épandeur à batteur horizontal) sur les taux d'émissions dans l'air de bactéries, de gènes de résistance aux antibiotiques, de particules de poussières et d'indicateurs fécaux (Escherichia coli, Enterococcus, Archaea, phage vB_AviM_AVP d'Aerococcus viridans). Trois types de déjections animales (fumier de bovins, fumier de poules pondeuses, lisiers de porcs) ont été dispersés à l'aide de divers épandeurs dans un tunnel de vent, soit un environnement clos permettant de contrôler la vitesse de l'air. Les bactéries totales, les bactéries servant d'indicateurs fécaux, les GRAs et les particules de poussières ont été prélevés dans l'air à trois reprises (avant, pendant et suite aux activités d'épandage) en aval du tunnel de vent à l'aide d'échantillonneurs d'air à haut débit et de compteurs de particules. Les bactéries totales, les bactéries servant d'indicateurs fécaux et les GRAs ont par la suite été quantifiés par PCR dans les échantillons d'air et de fumiers/lisiers. Les plus importants taux d'émission dans l'air pour les bactéries totales (10¹⁰ copies du gène d'ARNr16S/kg de déjection épandue), les Archaea (10⁶ copies [du gène d'ARNr] 16S/kg de déjection épandue), Enterococcus (10⁴ copies 16S /kg de déjection épandue), et E. coli (10³ copies 16S /kg de déjection épandue) ont été observés lors de l'épandage de fumiers de poulets, comparativement à ceux mesurés lors de l'épandage de fumiers de bovins ou de lisiers de porcs à l'aide d'un déflecteur ou de barres d'aspersion. Alors que les gènes de résistance aux aminoglycosides ont été retrouvés en concentrations plus importantes dans les fumiers bovins et de poulets (10⁶ copies 16S/kg, 10⁴ copies/kg dans les lisiers de porcs), les taux d'émission dans l'air pour ces GRAs ont été plus élevés lors de l'épandage des fumiers de bovins et des lisiers de porcs à l'aide de barres d'aspersion (10⁷ copies 16S/kg de déjection épandue). Pour la plupart des fractions de particules, aucune différence significative n'a été observée entre les concentrations de particules de poussières mesurées avant, pendant et suite aux activités d'épandage de fumiers ou de lisiers. L'épandage de fumiers et lisiers est une source significative de bioaérosols, incluant des gènes de résistance aux antibiotiques. Différents fumiers/lisiers d'animaux d'élevage et épandeurs ont eu un impact significatif sur les taux d'émission dans l'air de bactéries totales, des indicateurs fécaux (Enterococcus, E. coli, and Archaea) et de GRAs. Il est donc nécessaire de développer des technologies et des stratégies pour limiter de possibles effets de l'épandage des fumiers/lisiers sur la santé humaine et d'étudier l'impact de ces activités dans le risque d'exposition humaine et animale. / Animal manure can contain several pathogenic or non-pathogenic microorganisms (including bacteria and their antibiotic resistance genes) that can be emitted to the air (bioaerosols) during manure spreading on the ground. The objectives of the project were to quantify bioaerosols emission rates during manure spreading and to examine the impact of various forms of manure and methods of spreading (splash plate, dribble bar and horizon beater) on bacterial emissions and associated antibiotic resistance genes. Further, emission of dust particles, and the presence of fecal indicators such as E. coli, Enterococcus sp., Archaea, and Aerococcus phage were also monitored. In this study, a greenhouse was used to spread manure in a confined environment allowing to control air velocity. Three types of manure (solid beef cow manure, poultry litter, and liquid pig slurry) were spread using different types of spreaders. Air samples were collected in the down wind of the greenhouse, in different temporal (before, during, and after spreading) scales using high-volume air samplers. Total bacteria concentration, bacterial fecal indicators, and ARGs content in sampled air and in manure were then estimated by qPCR. Overall, the highest emission rates of total bacteria (10¹⁰ 16S [rRNA gene] copies/kg manure), Archaea (10⁶ 16S [rRNA gene] copies/kg manure), Enterococcus (10⁴ 16S [rRNA gene] copies/kg manure), and E. coli (16S [rRNA gene] copies/kg manure) emissions were observed in poultry manure, with cow manure, pig slurry with splash plate, and pig slurry with dribble bar following closely behind. The emission rates of airborne aminoglycoside resistance genes were higher during cow manure (10⁶ gene copies/kg manure spread) spreading, and pig slurry w/dribble bar (10⁷ gene copies/kg manure spread) spreading. Further, aminoglycoside was the most abundant for cow and poultry (10⁶ gene copies/kg) followed by pig slurry (10⁴ gene copies/kg). Additionally, there were significant differences in particulate matter concentrations before, during, and after the spreading of manure for most particle sizes. Manure spreading represents a significant source of bioaerosols, including antibiotic resistance genes. Different types of manure and spreaders significantly varied in their emission rates of airborne total bacteria, Enterococcus, E. coli, and Archaea. Moreover, manure application is essential to minimize particulate matter emissions and reduce potential health risks and study the impact of spreading activities on human and animal exposure risk.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / L’utilisation de systèmes de béton chauffant électriquement conducteur en conditions hivernales constitue une alternative intéressante pour prolonger la durée de vie des structures et pour assurer la mobilité et la sécurité des usagers de la route. En remplaçant certaines composantes conventionnelles du béton, il est possible d’augmenter suffisamment sa conductivité électrique pour que ce dernier dégage de la chaleur lors du passage d’un courant électrique. L’utilisation de ce type de système dans des zones à grande sensibilité hivernale est une option pour remplacer les techniques présentement utilisées pour le déneigement et le déglaçage souvent mauvaises pour l’environnement, inefficaces, endommagent les structures en plus d’être très coûteuses. Néanmoins, le succès d’un tel système demande une bonne élaboration du mélange de béton électriquement conducteur et une configuration d’électrodes permettant un dégagement de chaleur uniforme. L’automatisation par des capteurs augmente l’efficacité énergétique du système en activant ce dernier seulement quand le besoin se manifeste, c’est-à-dire en conditions de chute de neige, de pluie verglaçante ou de brouillard givrant. L’objectif principal de ce projet de recherche est de développer un système automatisé de fonte de neige et de glace en optimisant les recettes de béton et la position des électrodes précédemment mentionnés vers des solutions économiques et efficaces. Dans ce mémoire, le développement de mélanges de bétons et de mortiers électriquement conducteurs sera développé, en plus de l’élaboration d’une configuration d’électrodes rencontrant des critères de sécurité et de consommation énergétique. Ces réalisations par étapes en laboratoire seront suivies par des essais en conditions réelles hivernales sur un prototype de 1.1m² installé sur le campus de l’Université Laval. Les succès de ce travail de recherche présentent des résultats et confirment le côté innovateur et le potentiel commercial du système élaboré. / The use of electrically conductive heated concrete systems in winter conditions is an interesting alternative to extend the life of structures and to ensure the mobility and safety of road users. By replacing some conventional components of concrete, it is possible to increase its conductivity sufficiently to release heat when electric current passes through it. Using this type of system in strategic points can be an option to replace techniques currently used for snow and ice removal, which are bad for the environment, are not effective, cause damage to structures and are very expensive. Nevertheless, the success of such a system requires a good elaboration of the electrically conductive concrete mix design and a configuration of electrodes that releases heat uniformly. Sensor automation increases the energy efficiency of the system by activating the latter only when the need arises, i.e. under snowfall, freezing rain or freezing fog conditions. The main objective of this research project is to develop an automated snow and ice melting system using the previously mentioned concrete and electrodes. In this thesis, the development of electrically conductive concrete and mortars mix designs will be presented, in addition to the development of an electrode configuration that meets criteria of safety and energy consumption previously established by the searchers. These laboratory steps will be followed by tests in real winter conditions on a 1.1m² prototype installed on Laval University’s campus. The successful results confirm the innovative side and commercial potential of the developed system.

La durée de vie des cuves d’électrolyse d’aluminium peut atteindre jusqu’à 3000 jours. Pendant cette période, les blocs cathodiques subissent divers changements physico-chimiques qui pourraient entraîner une augmentation de la résistivité électrique. L'augmentation peut être due à la migration du carbone de la fonte à la barre d'acier, à l’écart géométrique entre le bloc cathodique et la fonte, la fissuration de la cathode, etc. Ce mémoire se concentre toutefois uniquement sur l'évolution de la résistivité électrique dans les barres collectrices. Pour révéler les principaux phénomènes responsables de l'augmentation de la résistivité électrique, des analyses chimiques, des tests de résistivité électrique et des métallographies ont été faits sur deux barres d’acier prises à partir de cellules Hall-Héroult après autopsies. La perte de tension ainsi que la température ont été mesurées sur 16 échantillons le long de chaque barre d’acier. La résistivité électrique peut atteindre 1,21μΩ-m pour une barre d'acier de 2505 jours. / Life span of aluminium smelting electrolysis cells can reach up to 3000 days. During this period, cathode blocks go under various physical and chemical changes that could result in an increase of electrical resistivity. The increase may be due to carbon migration from the cast iron to the steel bars, gap evolution between the cathode block and the cast iron, cathode cracking, etc. This thesis focuses, however, only the evolution of electrical resistivity of collector steel bars. To reveal the main phenomena responsible for the electrical resistivity increase, chemical analysis, metallographic and electrical resistivity tests were conducted on two steels bars picked up from two Hall-Héroult cells after their autopsies. Cathode voltage loss and temperature were measured using electrically insulated internal probes and thermocouples on 16 samples from each steel bar. Electrical resistivity can reach up to 1.21μΩ-m for a steel bar aged for 2505 days and it depends on temperature and carbon concentration.

Ce mémoire présente l'intégration des appareillages et le développement de procédures expérimentales pour la réalisation d'inspection non destructive effectuée par vibrothermographie stimulée par ultrasons. Le laboratoire de vision et systèmes numériques (LVSN) de l'Université Laval s'est doté, en 2005, de deux sources ultrasonores destinées à l'étude et le développement d'une technique non destructive manquante au laboratoire. Cette technique s'appelle la vibrothermographie stimulée par ultrasons du fait que l'on utilise une caméra infrarouge pour cartographier thermiquement, sans contact, la surface d'un matériau stimulé mécaniquement par ondes mécaniques de fréquences ultrasoniques. Après avoir lu ce mémoire, le lecteur devrait être capable de réaliser une inspection non destructive efficace par vibrothermographie stimulée par ultrasons. Ce dispositif intégré au cours de ma maîtrise est maintenant opérationnel au sein du laboratoire pour des fins d'élargissement des techniques d'inspection non destructive de matériaux.

Les particularités des lentilles panoramiques font de leur caractérisation un défi. Pour les applications de vision, une connaissance de la distorsion est essentielle pour produire des vues naturelles. Aussi, toutes les directions étant importantes, la qualité de l'image doit être uniforme sur tout le champ de vue. Nous avons donc développé un banc de caractérisation pour lentilles panoramiques. Avec des cibles référencées, nous avons obtenu avec rapidité et facilité les profils de distorsion, ce qui a permis de calculer la résolution instantanée linéaire sur tout le champ de vue. Également, des cibles inclinées ont été utilisées pour déterminer la fréquence spatiale où la MTF est de 50% en fonction de l'angle dans le champ de vue. À l'aide de deux caméras, nous avons testé deux lentilles panomorphes et deux lentilles fisheyes pour lesquelles nous avons calculé la résolution instantanée et les courbes de MTF et comparé certains résultats à des simulations.

Ce mémoire présente l’utilisation d’une caméra plénoptique comme détecteur d’un interféromètre à transformée de Fourier. Des algorithmes d’acquisition, de variation numérique du foyer et de télémétrie ont été développées pour le traitement des données de deux montages. Un interféromètre fixe a été utilisé pour étudier l’interaction entre les franges d’interférence dues au désalignement de l’instrument et une caméra plénoptique. Un interféromètre à transformée de Fourier a ensuite été utilisé pour obtenir des mesures télémétriques d’une scène en transmission et en réflexion dans différentes bandes spectrales. Une estimation de distance à pu être obtenue à partir de chaque bande spectrale. / This master thesis present the usage of a light field camera as a detector for a Fourier transform interferometer. An algorithm for data acquisition, numerical refocus and ranging has been develloped to process the data from two experimental setups. A fixed interferometer has been used to study the interaction between misalignement fringes from the instrument and the light field camera. A Fourier transform interferometer was then used to obtain hyperspectral ranging data from a transmissive and reflective scene. It was possible to obtain a distance estimation in each spectral band.

On propose dans ce mémoire un nouveau type de capteur pour la mesure des fonctions respiratoires et cardiaques à des fins médicales. Le système offre la possibilité de mesurer le rythme respiratoire et la profondeur de respiration et de transmettre les données vers une station locale pour une analyse plus poussé et un diagnostic. Le capteur proposé est basé sur une approche électromagnétique où on utilise deux antennes posées sur la cage thoracique du patient. Lorsque le patient inspire et expire l’air avec ses poumons, le diamètre de la cage thoracique de ce dernier va augmenter et par conséquent la distance entre les deux antennes aussi. Le système mesure l’écart relatif entre les deux pour extraire le rythme respiratoire. Le point clé du capteur est d’encoder le signal de respiration sous forme de différence de phase entre l’onde émise et l’onde reçue conférant au système une bonne immunité contre les bruits des signaux externes. Le design a été implémenté sur un PCB (46mm x 46mm) pour fournir une preuve de concept de la méthode proposée. Les tests ont été conduits sur trois sujets de deux sexes et d’âges distincts. Les données mesurées démontrent que le système fonctionne sur différentes morphologies physiques. Finalement, le capteur a été capable de recueillir avec grande précision le rythme respiratoire et même la fréquence cardiaque. / We propose in this project a wearable electronic Patch Radar sensor that can monitor respiration rate and respiration depth continuously in real-time and transmit data to a base station for analysis. The device relies on a two-antenna configuration. Both antennas are bent to the patient chest, and when the patient breathes, the mechanical movement of the chest wall changes the distance between them. The system measures the relative distance between the antennas to extract the respiration pattern. The key feature of the sensor is that it transduces respiration movements to phase shifts in RF wave signals which make it very robust against external interferences. The design was implemented on a PCB (46mm x 46mm) to demonstrate a proof of concept for the proposed device. The system was able to acquire respiration signals and even cardiac frequency. Experimental results are presented for three different subjects, an adult male and female and a child. The data gathered gives enough sensitivity and accuracy to state that the device can work with different physical morphologies.