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1. Faëse, Frédéric. Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts : Surface acoustic wave generation using different laser sources - Application to the non-contact characterization of flaws.

Degree: Docteur es, Électronique. Acoustique et télécommunications, 2013, Valenciennes

Diverses industries telles que l'aéronautique ou la sidérurgie s’intéressent de plus en plus aux ultrasons laser qui sont une technique de pointe utilisée pour le contrôle et l'évaluation non destructifs des matériaux. Cette méthode d’excitation et de détection des ondes ultrasonores présente comme principaux avantages d’être sans contact et adaptée à des échantillons pour lesquels la mise en œuvre de méthodes conventionnelles s'avère difficile notamment lorsqu’ils sont portés à haute température et/ou qu’ils sont de géométrie complexe.Durant cette thèse, nous nous sommes intéressés à la propagation des ondes acoustiques de surface générées par sources lasers et à l’interaction de ces ondes avec différents défauts. Les modèles analytiques de l’interaction onde-défaut étant limités à quelques cas particuliers, l’étude théorique a été menée en privilégiant une modélisation par éléments finisqui a permis d’accéder aux champs de déplacement des ondes engendrées. Les résultats expérimentaux ont d’abord permis de confirmer la pertinence des modèles analytiques et des modélisations par éléments finis. Ils ont ensuite consisté en l’étude de l’interaction onde-défaut pour différentes formes de défauts et différentes sources thermoélastiques.Les résultats de modélisation associés aux résultats expérimentaux ont en particulier mené à une méthode originale de caractérisation basée sur une conversion de mode permettant de déterminer à partir d’un seul A-scan à la fois la position et la profondeur du défaut. Des sources thermoélastiques non conventionnelles ont également été développées et leur potentiel d’applications pour le contrôle non destructif a été mis en évidence.

Industries like aeronautics or iron and steel industry are more and more interested in laser ultrasonics, which is a cutting-edge technique used in non-destructive testing and evaluation. The main advantages of this acoustic wave generation and detection method are its noncontact feature and its ability to characterize high temperature and/or geometrically complex materials for which conventional methods implementation turns out to be difficult.During this thesis, we dealt with the propagation of surface acoustic waves (SAW) generatedby laser sources and their interaction with different flaws. As analytical models describing theinteraction between SAW and flaws are limited to a few special cases, the theoretical study was preferentially led thanks to the finite element method (FEM) that gave the different waves displacement fields. Experimental results first confirmed analytical models and FEM results suitability. Then, they consisted in studying the interaction between SAW and flaws for different flaw shapes and different thermoelastic sources.FEM results combined with experimental results especially led to an original characterizationmethod based on mode conversion giving both the flaw position and depth thanks to a singleA-scan. Unusual thermoelastic sources have also been implemented and their potentialities in non destructive testing and evaluation…

Advisors/Committee Members: Ouaftouh, Mohammadi (thesis director), Jenot, Frédéric (thesis director).

Subjects/Keywords: Ultrasons lasers; Éléments finis; Onde de Rayleigh; Caractérisation de défauts; Conversion de mode; Laser ultrasonics; Finite element method; Rayleigh wave; Flaws characterization; Mode conversion

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APA (6th Edition):

Faëse, F. (2013). Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts : Surface acoustic wave generation using different laser sources - Application to the non-contact characterization of flaws. (Doctoral Dissertation). Valenciennes. Retrieved from http://www.theses.fr/2013VALE0039

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Faëse, Frédéric. “Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts : Surface acoustic wave generation using different laser sources - Application to the non-contact characterization of flaws.” 2013. Doctoral Dissertation, Valenciennes. Accessed January 17, 2020. http://www.theses.fr/2013VALE0039.

MLA Handbook (7th Edition):

Faëse, Frédéric. “Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts : Surface acoustic wave generation using different laser sources - Application to the non-contact characterization of flaws.” 2013. Web. 17 Jan 2020.

Vancouver:

Faëse F. Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts : Surface acoustic wave generation using different laser sources - Application to the non-contact characterization of flaws. [Internet] [Doctoral dissertation]. Valenciennes; 2013. [cited 2020 Jan 17]. Available from: http://www.theses.fr/2013VALE0039.

Council of Science Editors:

Faëse F. Génération d'ondes acoustiques de surface par différentes sources lasers : applications à la caractérisation sans contact de défauts : Surface acoustic wave generation using different laser sources - Application to the non-contact characterization of flaws. [Doctoral Dissertation]. Valenciennes; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013VALE0039

2. Fourez, Sabrina. Caractérisation de couches minces par ondes de surface générées et détectées par sources lasers : Thin films characterization using surface acoustic waves generated and detected by laser sources.

Degree: Docteur es, Électronique. Acoustique et Télécommunications, 2013, Valenciennes

Les dépôts effectués sur substrats de silicium sont très courants notamment dans le domaine de la microélectronique. Les propriétés physiques recherchées pour ce type de structures dépendent fortement de celles de la couche. Il apparaît donc essentiel de connaître les paramètres élastiques ainsi que l’épaisseur des films considérés. De plus, la détection de certains défauts concernant la couche est souvent recherchée. L’objectif de ce travail a été de contribuer à la caractérisation de structures du type couche sur substrat. Pour cela, les ultrasons-lasers présentent de nombreux avantages puisqu’ils autorisent entre autres leur contrôle non destructif sans contact. Les ondes acoustiques de surface dans une gamme de fréquence s’étendant jusqu’à 45 MHz ont été utilisées. Nous avons développé différents modèles analytiques et les résultats expérimentaux ont aussi été comparés à certaines simulations par éléments finis. Plus particulièrement, nous avons montré qu’il était possible d’obtenir l’ensemble des paramètres élastiques du substrat et de la couche ainsi que l’épaisseur de cette dernière. Par ailleurs, nous nous sommes aussi intéressés à la détection de certains défauts en régime impulsionnel mais aussi quasi-monochromatique. Des résultats originaux concernant l’effet d’une absence de couche de forme déterminée sur le premier mode de Rayleigh ou bien encore de problèmes d’adhésion ont été présentés. Sur ce dernier point, une méthode innovante permettant de distinguer un fort niveau d’adhésion d’un faible a aussi été introduite.

Thin films deposited on silicon substrates are very common especially in microelectronic applications. The physical properties expected for these types of structures depend on the properties of the layer. Therefore, it is essential to know elastic parameters and thickness of the films considered. Furthermore, some layer defects detection is often required. The aim of this work was to contribute to the characterization of structures composed of a single layer deposited on a substrate. For this, laser ultrasonics offers many advantages since it is nondestructive and non-contact method. Surface acoustic waves excited in a frequency range up to 45 MHz are used. Analytical models have been developed and experimental results have also been compared with some finite element simulations. More specifically, we have shown that it was possible to obtain the thickness of the layer and all elastic parameters of both substrate and layer. In addition, we have been interested in the detection of various defects with a broadband and quasi-monochromatic excitation. Original results concerning the effect of a lack of layer with a specific geometry on the first Rayleigh mode or even adhesion problems were presented. Concerning this last point, an innovative method to tell difference between high and low adhesion was introduced.

Advisors/Committee Members: Ourak, Mohamed (thesis director), Jenot, Frédéric (thesis director).

Subjects/Keywords: Couches minces; Ultrasons-lasers; Mode de Rayleigh; Epaisseur; Constantes élastiques; Microfissures; Adhérence; Eléments finis.; Thin films; Laser ultrasonics; Rayleigh mode; Thickness; Elastic constants; Microcracks; Adherence; Finite elements

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APA (6th Edition):

Fourez, S. (2013). Caractérisation de couches minces par ondes de surface générées et détectées par sources lasers : Thin films characterization using surface acoustic waves generated and detected by laser sources. (Doctoral Dissertation). Valenciennes. Retrieved from http://www.theses.fr/2013VALE0014

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Fourez, Sabrina. “Caractérisation de couches minces par ondes de surface générées et détectées par sources lasers : Thin films characterization using surface acoustic waves generated and detected by laser sources.” 2013. Doctoral Dissertation, Valenciennes. Accessed January 17, 2020. http://www.theses.fr/2013VALE0014.

MLA Handbook (7th Edition):

Fourez, Sabrina. “Caractérisation de couches minces par ondes de surface générées et détectées par sources lasers : Thin films characterization using surface acoustic waves generated and detected by laser sources.” 2013. Web. 17 Jan 2020.

Vancouver:

Fourez S. Caractérisation de couches minces par ondes de surface générées et détectées par sources lasers : Thin films characterization using surface acoustic waves generated and detected by laser sources. [Internet] [Doctoral dissertation]. Valenciennes; 2013. [cited 2020 Jan 17]. Available from: http://www.theses.fr/2013VALE0014.

Council of Science Editors:

Fourez S. Caractérisation de couches minces par ondes de surface générées et détectées par sources lasers : Thin films characterization using surface acoustic waves generated and detected by laser sources. [Doctoral Dissertation]. Valenciennes; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013VALE0014


Université de Grenoble

3. Ghandour-Haidar, Soukayna. Estimation de canal à évanouissements plats dans les transmissions sans fils à relais multibonds : Flat fading channel estimation for multihop relay wireless transmissions.

Degree: Docteur es, Signal, image, paroles, télécoms, 2014, Université de Grenoble

Cette thèse traite de l'estimation d'un canal de communication radio-mobile multi-bond. La communication entre l'émetteur et le récepteur est ainsi faite par l'intermédiaire de relais (de type « Amplify and-Forward ») en série. Les différents éléments (émetteurs, relais, récepteurs) peuvent être fixes ou mobiles. Chaque lien de communication (chaque bond) est modélisé par un canal de Rayleigh à évanouissements plats, avec un spectre Doppler issu de deux environnements possibles de diffusion : en deux dimensions (2D, amenant le spectre en U de Jakes), ou en trois dimensions (3D, amenant un spectre Doppler plat). L'objectif majeur de la thèse est l'estimation dynamique du canal global issue de la cascade des différents liens. A cette fin, la cascade de canaux est approchée par une modèle auto-régressif du premier ordre (AR (1)), et l'estimation est réalisée à l'aide d'un algorithme standard, le filtre de Kalman. La méthode couramment utilisée dans la littérature pour fixer le paramètre du modèle AR(1) est basée sur un critère de « corrélation matching » (CM). Cependant, nous montrons que pour des canaux à variations lentes, un autre critère basé sur la minimisation de la variance asymptotique (MAV) de la sortie du filtre de Kalman est plus approprié. Pour les deux critères, CM et MAV, cette thèse donne une justification analytique en fournissant des formules approchées de la variance d'estimation par le filtre de Kalman, ainsi que du réglage optimal du paramètre du modèle AR(1). Ces formules analytiques sont données en fonctions des fréquences Doppler et du rapport signal sur bruit, pour les environnements de diffusion 2D et 3D, quel que soit le nombre et le type de bonds (fixe-mobile ou mobile-mobile). Les résultats de simulations montrent un gain considérable en termes de l'erreur quadratique moyenne (MSE) de l'estimateur de canal bien réglé, en particulier pour le scénario le plus courant de canal à évanouissements lents.

This thesis deals with the estimation of the multihop Amplify-and-Forward relay communications. The various objects (transmitter, relays, receivers) can be fixed or mobile. Each link is modeled by a flat fading Rayleigh channel, with a Doppler spectrum resulting from two-dimensional (2D, leading to the U-shape Dopller spectrum) or three-dimensional (3D, leading to a flat Doppler spectrum) scattering environments. The cascade of channel hops is approximated by a first-order autoregressive (AR(1)) model and is tracked by a standard estimation algorithm, the Kalman Filter (KF). The common method used in the literature to tune the parameter of the AR(1) model is based on a Correlation Matching (CM) criterion. However, for slow fading variations, another criterion based on the off-line Minimization of the Asymptotic Variance (MAV) of the KF is shown to be more appropriate. For both the CM and MAV criteria, this thesis gives analytic justification by providing approximated closed-form expressions of the estimation variance in output of the Kalman filter, and of the optimal AR(1) parameter. The…

Advisors/Committee Members: Brossier, Jean-Marc (thesis director), Ros, Laurent (thesis director).

Subjects/Keywords: Système coopératif multibonds; Relais Amplify-and-Forward; Estimation de canal; Filtre de Kalman; Modèle autorégressif; Mode de diffusion; Communication mobile-mobile; Évanouissement plat; Spectre de Jakes; Canal de Rayleigh; Fréquence doppler; Auto-corrélation; Bornes bayésiennes de Cramér-Rao BCRB; Multihop cooperative system; Amplify-and-Forward relay; Channel estimation; Kalman filter; Autoregressive model; Scattering environment; Mobile-to-mobile communication; Flat fading; Jakes’ spectrum; Rayleigh channel; Doppler frequency; Auto-correlation; Bayesian Cramér-Rao bounds BCRB; 620

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APA (6th Edition):

Ghandour-Haidar, S. (2014). Estimation de canal à évanouissements plats dans les transmissions sans fils à relais multibonds : Flat fading channel estimation for multihop relay wireless transmissions. (Doctoral Dissertation). Université de Grenoble. Retrieved from http://www.theses.fr/2014GRENT102

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Ghandour-Haidar, Soukayna. “Estimation de canal à évanouissements plats dans les transmissions sans fils à relais multibonds : Flat fading channel estimation for multihop relay wireless transmissions.” 2014. Doctoral Dissertation, Université de Grenoble. Accessed January 17, 2020. http://www.theses.fr/2014GRENT102.

MLA Handbook (7th Edition):

Ghandour-Haidar, Soukayna. “Estimation de canal à évanouissements plats dans les transmissions sans fils à relais multibonds : Flat fading channel estimation for multihop relay wireless transmissions.” 2014. Web. 17 Jan 2020.

Vancouver:

Ghandour-Haidar S. Estimation de canal à évanouissements plats dans les transmissions sans fils à relais multibonds : Flat fading channel estimation for multihop relay wireless transmissions. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Grenoble; 2014. [cited 2020 Jan 17]. Available from: http://www.theses.fr/2014GRENT102.

Council of Science Editors:

Ghandour-Haidar S. Estimation de canal à évanouissements plats dans les transmissions sans fils à relais multibonds : Flat fading channel estimation for multihop relay wireless transmissions. [Doctoral Dissertation]. Université de Grenoble; 2014. Available from: http://www.theses.fr/2014GRENT102

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