identifier: Bélanger, S. (2010). Adaptation de maillages anisotropes  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

title: Adaptation de maillages anisotropes

abstract: RÉSUMÉ: RÉSUMÉ En simulation numérique, l'adaptation de maillages se révèle être un outil essentiel à l'obtention de résultats crédibles. Un maillage mal adapté à une solution entraîne généralement une mauvaise définition de cette dernière et donc une perte de précision. Généralement, plus le maillage est fin, meilleure sera la précision de la solution. Toutefois, cette finesse a un prix et les maillages résultants peuvent devenir très gros en matière de nombre de noeuds. Plus le nombre de noeuds est important, plus le temps de calcul de la solution est long. Les maillages anisotropes sont formés d'éléments étirés et orientés de manière à minimiser l'erreur d'interpolation sur le domaine tout en respectant un certain nombre de noeuds. Ces maillages particuliers permettent d'obtenir des solutions de précision équivalentes à celles obtenues sur des maillages classiques isotropes, mais comptent souvent beaucoup moins de noeuds. Ces économies en termes de noeuds et d'éléments ne sont pas négligeables en ce qui a trait aux temps de calcul de la solution et à l'espace mémoire requis. La méthode sur laquelle est basée l'adaptation de maillages anisotropes présentée dans ce travail fait appel aux métriques optimales multi-échelle afin de minimiser l'erreur d'interpolation en norme Lp pour un nombre donné de noeuds N. La métrique est un tenseur d'ordre deux qui définit une transformation affine de l'espace physique vers un espace virtuel. Un élément anisotrope, qui est étiré dans l'espace physique, devient isotrope une fois transformé dans l'espace virtuel. L'étirement et l'orientation de l'élément dans l'espace physique assurent l'équirépartition de l'erreur d'interpolation dans toutes les directions, et minimisent cette dernière pour un élément triangulaire linéaire ayant une certaine aire. La taille, l'étirement et l'orientation des éléments anisotropes sont déterminés en chaque noeud du maillage par la métrique. Celle-ci est calculée à partir de la matrice hessienne, qui est la matrice des dérivées secondes de la solution. Le ratio des racines carrées des valeurs propres de cette matrice définit l'étirement de l'élément. Les tailles respectives aux deux directions principales sont définies par l'inverse des racines carrées de ces valeurs propres.  ABSTRACT: Mesh adaptation is essential in numerical simulation to obtain reliable results. A mesh poorly adapted to a solution will generate a wrong definition of the solution, and consequently it will lack precision. Generally, when the mesh is finer, the precision of the solution will be better. However, this increase of resolution has its price and the resulting meshes could become very large in terms of number of nodes. The computation time necessary for a solution will increase as the number of nodes on the mesh. Anisotropic meshes are formed of stretched elements oriented such as to minimize the interpolation error on the domain for a fixed number of nodes. These specials meshes can produce solutions of equivalent precision as the ones obtained from isotropic classic meshes, but with a lot less nodes. This reduction of nodes and elements is not negligible when considering solution processing time and necessary memory space. The method on which is based the following anisotropic mesh adaptation technique refers to a multi-scale optimal metric minimizing the Lp norm of the interpolation error for a fixed number of nodes N. The metric is an order 2 tensor defining an affine transformation from a physical space to a virtual space. An anisotropic element, stretched in the physical space, becomes isotropic when transformed in the virtual space. The element stretching and orientation in the physical space guarantee equidistribution of the interpolation error in every direction, and minimize it for a triangular element of fixed area. The size, the tretching and the orientation of anisotropic elements are determined at every node of the mesh by the metric. This metric is calculated from the hessian matrix, which is the second derivatives matrix of the solution. The ratio of eigenvalue square root of this matrix defines the element stretching. The sizes along the eigenvectors directions are defined by the inverse of the corresponding eigenvalue square root. The eigenvector associated to the eigenvalue smallest absolute value defines the stretching principal direction. The metric is then represented by the hessian matrix modified to be symmetrical positive defined such as a metric tensor. The optimal metric is finally obtained by averaging the nodal metrics over the domain. The Lp norm used to calculate the metric controls the mesh nodes concentration. As the norm is lower, the mesh generated offers a better definition for low amplitude structures of the solution. Therefore the nodes are then more evenly distributed on the domain. When higher norms are used, the nodes are concentrated on anisotropic structures, such as shock waves or boundary layers.


identifier: Muller, É. (2010). Utilisation d'un système ERP pour soutenir la réalisation d'une ACV  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire propose d'aborder la problématique de l'utilisation d'un système enterprise resource planning (ERP) pour soutenir la réalisation d'une analyse de cycle de vie (ACV) par une récupération efficace des données pertinentes.  Les objectifs de cette recherche sont multiples et visent tout d'abord à définir les problématiques actuelles en ACV. Un objectif additionnel est de déterminer dans quelle mesure un système ERP, aujourd'hui couramment utilisé par les grandes et moyennes entreprises, peut soutenir la réalisation d'une ACV. Enfin, l'emploi d'un système ERP pour contribuer à la réalisation d'une ACV sera soutenu par la proposition d'une méthodologie d'implémentation empirique. La méthode de l'ACV est dans un premier temps présenté dans ses grandes lignes. Les principales difficultés rencontrées en ACV sont par la suite exposées, de même que les spécificités couvertes par les différents types de données. On remarque que la disponibilité et la qualité des données en ACV est une difficulté majeure à laquelle aucune solution satisfaisante n'a encore été apportée. Au cours de la revue de littérature, les systèmes ERP et Product Lifecycle Management (PLM) sont tout d'abord exposés de façon succincte. L'état actuel de la recherche dans le domaine de l'intégration de ces systèmes d'information (SI) avec l'ACV est par la suite présenté et les différentes approches sont développées avec leurs facteurs de succès. Enfin, une synthèse dresse un constat critique qui révèle les limitations de ces recherches.  Ensuite, une étude de cas issue d'une entreprise manufacturière permet de confirmer a posteriori le fait qu'un système ERP est utile pour supporter la réalisation d'une ACV, en particulier pour l'étape d'inventaire du cycle de vie (ICV). Plus précisément, un système ERP contient pratiquement l'ensemble des données requises à l'ICV de la phase de production.  ABSTRACT: Today, information systems like enterprise resource planning (ERP) are widely used by middle and big companies. This thesis will address the problematic pertaining to the data in life cycle assessments (LCA). More precisely, we will study the opportunity to use an ERP system to support a LCA for the efficient retrieval of appropriate data. The aims of this research are multiple. The first one is to present briefly the LCA. Further, we will investigate how an ERP system can help support conducting an LCA. Finally, a methodology designed to support the use of an ERP system to perform an LCA will be developed. The LCA methodology will first broadly be presented. The present shortcomings encountered in LCA are then presented, as well as the specificities of the different kind of data. It is to be pointed out that the availability and the quality of LCA's data is a major difficulty to which no satisfying solution has been proposed to date. In the literature review, the ERP and Product Lifecycle Management (PLM) systems have first both briefly been presented. Then, the state-of-the-art of the research in the domain of the integration of these information systems with LCA software have been presented and the different approaches been developed, along with their success factors. Finally, a discussion revealed the shortcomings of these researches. A case study about a manufacturing company allowed a posteriori to confirm that an ERP system is useful to support an LCA, in particular, for the life cycle inventory (LCI) phase. More precisely, an analysis revealed that almost all data required for the production step LCI were contained in the ERP system. For the supplying and distribution steps, some data contained in the ERP system can be useful. Nevertheless, those data will never cover all the information required for an LCI.


identifier: Vivien, G. (2010). Modélisation d'une vanne à tournant sphérique munie d'un joint de polymère viscoélastique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'entreprise VELAN-Inc., qui est l'un des principaux fabricants mondiaux de robinetterie industrielle, a su rester compétitive grâce à une amélioration constante de ses produits. Les vannes d'étanchéité sont des éléments d'une installation qui doivent être robustes spécialement dans des domaines de pointe tels que le nucléaire ou la chimie. Les joints qui servent à l'étanchéité sont les éléments susceptibles de se détériorer au cours du temps. Ces joints sont pour la plupart faits en matériaux polymères et ont un comportement viscoélastique ce qui les rend sensibles au fluage. Une vanne en particulier dite à tournant sphérique a été étudiée et selon les conditions d'utilisation, trois matériaux sont proposés pour les joints d'étanchéité de la vanne étudiée (le PTFE, le TFM ou le PEEK). VELAN avait préalablement développé un modèle éléments finis élastique de cette vanne, cependant, ce modèle ne prenait pas en compte le caractère viscoélastique des matériaux constituant les joints et aucune simulation de l'évolution des joints dans le temps n'était donc possible. VELAN souhaitait donc développer un nouveau modèle éléments finis capable de mieux prédire le comportement des joints dans le temps et notamment la sensibilité au fluage. L'hypothèse d'utiliser un modèle viscoélastique linéaire a été prise pour décrire le comportement des matériaux des joints. Le développement de ce modèle nécessitait la connaissance de la loi de comportement de chacun des matériaux qui a été déterminée par des essais de fluage en compression, ces essais étant le mode de chargement le plus représentatif de la sollicitation réelle d'un joint. Un banc d'essai de fluage en compression a été développé de façon à pouvoir obtenir les propriétés viscoélastiques des matériaux. Des essais ont été effectués sous différents niveaux de contrainte pendant une durée d'une semaine. Ces données expérimentales obtenues ont montré que le PTFE et le TFM n'avaient pas un comportement viscoélastique linéaire. Cependant, les données de chaque essai de fluage ont ensuite été approximées par un modèle viscoélastique linéaire. Des essais complémentaires de traction et de compression ont entre autres permis de déterminer le coefficient de Poisson. Les paramètres de la loi de comportement de chaque matériau ainsi identifiés ont ensuite été entrés sous la forme requise par le logiciel éléments finis utilisé. Le modèle éléments finis de la vanne a été développé en s'appuyant sur les plans de la géométrie des différentes pièces. Les résultats des simulations ont ensuite été comparés avec des données expérimentales provenant d'essais que VELAN avait préalablement effectués sur des  ABSTRACT: The VELAN-Inc. Company, which is a leading global manufacturer of industrial valves, has remained competitive through continuous improvement of its products. The valves are elements of a plant that must be especially strong in advanced fields such as nuclear or chemical. Seals used in valves are elements likely to deteriorate over time. These seals are mostly made of polymer materials and have a viscoelastic behavior which makes them susceptible to creep. A particular valve called ball valve was studied and depending on the conditions of use, three materials are proposed for the seals (PTFE, TFM or PEEK). VELAN had previously developed an elastic finite element model of this valve, however, this model does not take into account the viscoelastic nature of the materials of the seals and no simulation of the evolution of seals over time was therefore possible. VELAN therefore wished to develop a new finite element model that can better predict the behavior of seals over time and in particular the sensitivity to creep. The hypothesis of using a linear viscoelastic model was taken to describe the behavior of seal materials. The development of this model required the knowledge of the behavior law of each material that we determined by creep tests in compression. These tests are the method of loading the most representative of the actual solicitation of a seal. A creep device in compression has been developed to obtain the viscoelastic properties of materials. Tests under different stress levels were conducted during a period of one week. These experimental data have shown that PTFE and TFM did not have a linear viscoelastic behavior. However, data from each creep test was approximated by a linear viscoelastic model. Additional tensile and compressive tests helped us determine the Poisson ratio. The parameters of the behavior of each material previously identified were then entered as required by the finite element analysis software used. The finite element model of the valve has been developed based on the plans of the geometry of the different parts. The simulation results were compared with experimental data from tests that VELAN had previously performed on seals mounted in the valve. The correlation between the model and testing is not as good as expected because there is an initial deflection difference between the simulations and tests. Moreover, the elastic return of the seal is greatly overestimated by about a factor of two in the simulations. However, many factors explain these differences. Plasticity was involved in the seals at the pressure used for testing but, plasticity is not taken into account in the model. Moreover, seals and samples may


identifier: Lajoie, M.-A. (2010). Développement dans DRAGON d'un module pour l'analyse du combustible compact des réacteurs prismatiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les réacteurs VHTR de génération IV présentent des caractéristiques qui sont difficilement analysables par les méthodes disponibles dans les codes de calcul déterministes traditionnels. Parmi ces particularités, mentionnons la disposition aléatoire d'éléments de combustible dans la géométrie, en plus d'incorporer pour ces mêmes éléments, des géométries sphériques. Ce projet a pour but d'effectuer l'intégration dans le module NXT: du code de calcul de cellule DRAGON de fonctionnalités permettant l'analyse de géométries sphériques à plusieurs couches, générés à des positions aléatoires dans une cellule cartésienne contenant un maillage selon les trois axes. Une analyse géométrique complète des sphères nous a permis d'implanter le calcul des volumes analytiques, ainsi que le calcul des distances entre les points d'intersection des lignes d'intégration avec les éléments de géométrie sphériques. Une analyse exhaustive des combinaisons de maillages cartésiens et sphériques a aussi été effectuée, permettant une vérification des longueurs et des volumes calculés par les nouvelles routines. De plus, une fonctionnalité permettant la génération aléatoire des positions des éléments de géométrie sphériques à l'intérieur d'une cellule a été incorporée, de manière à offrir une méthode alternative aux approches généralement utilisées pour traiter les problèmes présentant des caractéristiques de double hétérogénéité, pour éventuellement permettre des comparaisons avec ces mêmes modèles. En dernier lieu, des tests de validation préliminaires ont aussi été effectuées avec des benchmarks établis à l'aide du code Monte-Carlo Serpent et de deux méthodes de traitement de la double-h étérogénéité déjà implantées dans DRAGON. Les nouvelles capacit´es de NXT: ont été testées avec une discrétisation spatiale et angulaire de plus en plus raffinée, sur des géom´etries sphériques simples. Les résultats tendent à s'approcher des résultats de référence Monte-Carlo conséquemment au raffinement de la discrétisation spatiale, pour une difféerence finale en de¸c`a de 0.5 mk.  ABSTRACT: Fourth generation very high temperature reactors (VHTRs) present characteristics that tend to be harder than conventional geometries to analyze using conventional methods available in traditional deterministic neutronics computer codes. Worthy of interest in the scope of this document are the random character of fuel elements in a uniform matrix, and the spherical geometry of these same fuel elements. The goal of this project was to integrate the capacity to analyze such properties in module NXT: of the transport lattice code DRAGON. A geometrical analysis of spherical volumes have allowed us to develop analytical volumes calculation, as well as tracking and intersection distances with spherical geometry elements. Routines enabling this exact geometrical analysis of multi-layered, randomly disposed spherical particles have been successfully incorporated and tested in this module. A thorough analysis of combinations of spherical and Cartesian meshes has also been performed, to ensure the validity of the lengths and volumes calculated by the new routines. A new option has also been incorporated, allowing the program to randomly generate pin positions until the density specified by the user has been reached, offering an alternative to methods traditionally used to treat problems presenting characteristics of double-heterogeneity, and eventually permitting comparisons of results with these models. Finally, preliminary validation runs have been carried out, comparing results obtained using the new module on a simple spherical geometry with a benchmark established using Monte-Carlo code Serpent and previously implemented double heterogeneity treatment in DRAGON. The new NXT: capabilities have been tested with an increasing angular and spatial discretization, leading to results approaching those generated by the Monte-Carlo method, for a difference inferior to 0.5 mk.


identifier: Zreik, I. G. (2010). Architecture pair-à-pair de grille d'ordinateurs de prochaine génération basée sur les services et les contraintes de qualité de service  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Grâce aux grilles informatiques (GRID), les projets difficiles à résoudre sont devenus envisageables pour les communautés scientifiques de petite et moyenne taille : des projets tels que des simulations d'écosystèmes, des simulations météorologiques, d'analyses de molécules, d'analyses de signaux, de recherches biomédicales ou autres problèmes ayant de réels impacts socio-économiques. Favorisant ainsi les découvertes scientifiques, les GRID depuis le début des années 90 ont vu leur popularité s'accroître. Aujourd'hui, elles ne se limitent plus qu'aux applications scientifiques, nous les retrouvons dans les plateformes de commerce électronique et de services Web. Leurs utilisations dépassent dorénavant les limites traditionnelles d'un réseau privé et il devient courant de voir des GRID faisant appel à des ressources tierces d'autres réseaux. Cependant, cette expansion des GRID à d'autres réseaux ne garantit plus une topologie fixe des ressources. L'environnement d'utilisation des GRID devient très souvent dynamique ou même mobile et les GRID existantes ne nous permettaient pas d'exploiter les ressources mobiles efficacement. Dans un environnement où il y a fréquemment des déconnexions entre les liens des ressources de la GRID, le retard dans le traitement d'une requête augmente significativement. La problématique de la faible performance des GRID de troisième génération dans des environnements dynamiques et mobiles nous a encouragé à fixer des objectifs d'amélioration de l'architecture des GRID. L'architecture GRID proposée dans ce mémoire introduit une nouvelle génération de GRID plus flexible, plus dynamique, mais aussi intelligente. En effet, les nouveaux concepts de mobilité introduits dans l'architecture de notre GRID lui permettent de s'adapter aux environnements dynamiques, mais aussi de prendre en considération la mobilité de certaines ressources et la qualité de service des réseaux utilisés. Pour y arriver, dans une première phase, nous avons amélioré le support de la mobilité des tâches et des ressources des GRID existantes.  ABSTRACT: Thanks to the GRID computing, complex projects became possible to be solved by scientific communities of small and medium size. Projects such as ecosystems simulations, metrological simulations, molecules analyses, signals analyses, biomedical research or other problems having real socio-economic impacts. Thus supporting the scientific discoveries, the GRID since the beginning of the Nineties saw their popularities increasing. Today, they aren't anymore limiting by scientific applications. Now, we find them in business platform and also Web services. Their uses exceed the traditional limit of a private network. It becomes current to see GRID calling upon third-party resources through other networks and Internet. However, this expansion of the GRID to other networks doesn't guarantee a stable topology of the resources. The environment of use of the GRID becomes usually dynamic or even mobile. The GRID architecture that we suggest introduces a new generation of more flexible, more dynamic and also intelligent GRID. Indeed, the new concepts of mobility introduced into the architecture of our GRID consider the mobility of certain resources and the quality of service of networks used. With it, GRIDs can now evolve dynamically with environments.


identifier: Lacquemant, R. (2010). Courtier en qualité de contexte pour les applications mobiles  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Plusieurs travaux de recherche ont mis en évidence la nécessité de la prise en charge de la qualité des informations de contexte pour les applications mobiles sensibles aux contextes. Différentes architectures permettant la gestion de la qualité du contexte (QdC) ont étudié proposées. Bien que ces solutions identifient les métriques de QdC les plus pertinentes, proposent des méthodes de quantification pour ces métriques, ou encore expliquent comment exploiter les données sur la QdC, peu abordent l'interface entre les sources d'information de contexte et leurs destinataires. En eet, lorsque deux sources sont disponibles pour la mème information de contexte, il est utile de disposer d'un mécanisme permettant de déterminer la source offrant la QdC adéquate. Dans ce mémoire, nous proposons une modélisation de la qualité de contexte ainsi que la spécification et l'implémentation d'une architecture offrant un mécanisme de sélection d'un fournisseur de contexte garantissant le respect des besoins en qualité de contexte des consommateurs. Nos principaux objectifs sont la minimisation de la charge des fournisseurs et consommateurs et la minimisation de la signalisation. Notre solution se caractérise par la mise en place d'un système de courtage entre les fournisseurs d'information de contexte et leurs consommateurs. Le courtier, entité centrale, prend en charge la gestion de la qualité de contexte. Le consommateur se réfère au courtier afin de se voir attribuer un fournisseur répondant à ses besoins. Il peut alors envoyer ses requêtes de contexte. Notre modèle de qualité de contexte suppose une formulation simple de celle-ci par les consommateurs et fournisseurs. Au final, la spécification de notre architecture suppose le respect de nos deux premiers objectifs. De plus, les tests menés sur notre implémentation du courtier en qualité de contexte confirme que nous les avons atteint. An de mesurer notre contribution à la recherche nous avons comparé nos travaux à ceux d'autres chercheurs et constaté une amélioration des possibilitées de mise à l'échelle offert par notre architecture.  ABSTRACT: Research has already highlighted the need to support quality of context information in context-aware mobile applications. Various architectures enabling the management of quality of context (QoC) has been proposed. Although these solutions identify the most relevant metrics of QoC, oer methods of quantication for these metrics, or explain how to use data on QoC, only a few consider the interface between the sources of context and their recipients. Actually, when two sources are available for the same context information, it becomes useful to have a mechanism to determine the source oering suitable QoC. In this thesis, we propose a model of quality of context, the specication and implementation of an architecture providing a mechanism for selecting a context provider which ensure that the quality of context oered by the provider complies the consumer needs. Our main objectives are the minimization of the providers and consumers workload, and the minimization of the overhead. Our solution is to set up a brokerage system between context information providers and their consumers. The broker, central element, supports the management of the quality of context. The consumer refers to the broker to be assigned a provider that meets its needs. It can then send context queries. Our model of quality of context oer a simple formulation, which is benecial to the reduction of consumers and suppliers workload. Finally, the specication of our architecture predicate the respect of our rst two objectives. Moreover, experiments conducted on our implementation of the quality of context broker conrms that we have achieved our objectives. To measure our contribution to the research we have compared our work with other research and found that our architecture oer better opportunities for scaling.


identifier: Cloutier, F. (2010). Analyse des conditions de fabrication en pression et température dans les procédés d'injection par transfert de résine.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les procédés de moulage par transfert de résine regroupés sous le terme générique « Liquid Composite Molding » sont de plus en plus utilisés dans l'industrie des matériaux composites. Ces procédés sont considérés comme fiables pour fabriquer des pièces composites, mais de nombreuses améliorations peuvent être proposées. L'efficacité des procédés existants peut être améliorée par une meilleure utilisation des outils mis à la disposition des utilisateurs mais aussi par un certain nombre d'innovations. Le procédé d'injection flexible est un exemple de nouveau procédé LCM qui consiste à injecter la résine sous une membrane flexible, puis à compacter le composite au moyen d'un fluide de compaction injecté au dessus de la membrane. Plusieurs phénomènes particuliers apparaissent pendant les phases d'injection et de cuisson. La modélisation et la simulation donnent la possibilité de mieux comprendre le procédé et permettent d'optimiser les paramètres qui gouvernent l'injection. Ce mémoire a pour but de montrer comment la simulation et la modélisation des phénomènes physiques permet d'améliorer la qualité des composites fabriqués par injection sur renforts. Le premier article présente une amélioration du procédé RTM, dans laquelle la température du moule n'est plus uniforme. Le fait de chauffer différemment l'outillage entre l'entrée et la sortie permet d'uniformiser le degré de cuisson à l'intérieur du moule. L'impact de ce chauffage par zone est aussi analysé par rapport au temps de cycle. Dans le deuxième article, la thermique du procédé d'injection flexible est analysée et les paramètres critiques sont identifiés. Par la suite, une amélioration de l'algorithme de minimisation du taux de vide est proposée. Par le biais de la simulation, puis grâce à une approche analytique, les calculs fournissent une méthode de mise en oeuvre simple pour diminuer le taux de vide dans les pièces. Le chapitre suivant propose une simulation simplifiée du procédé d'injection flexible, qui permet d'évaluer le temps d'injection et de mieux comprendre l'influence des paramètres gouvernant la fabrication. Enfin, le dernier chapitre analyse l'importance des paramètres d'injection sur le temps de cycle dans le procédé RTM. Leurs influences relatives sont calculées et le gain sur le temps de cycle peut être évalué quantitativement.  ABSTRACT: Resin transfer molding processes are increasingly used in the composite material industry. These processes are viewed as reliable to make composite parts, but many improvements can still be implemented in terms of process reliability, part quality and cost. This can be achieved by a better use of existing tools or by a certain number of innovations. Flexible injection is an example of a new resin injection process in the Liquid Composite Molding (LCM) family. In flexible injection the resin is injected under a membrane after which a compaction fluid is injected in an upper chamber of the mold above the membrane in order to compress the composite until it reaches its nominal thickness. Several physical phenomena occur during the injection and the cure stages. Modeling and simulation give the opportunity to better understand the process and allow optimizing the parameters that govern the injection. This thesis is focused on how the modeling and the simulation of the physical phenomena can improve the quality of the composite parts. In a first step, an improvement of the RTM process is analyzed when the mold is heated non uniformly. The difference between the inlet gate and the vent can decrease the cure gradient in the part and the cycle time. In the second article, the thermal analysis of the flexible injection is analyzed and the critical parameters are identified. Chapter 5 is a complement to the first article. It analyses the effect of zone heating on the cycle time. In chapter 6 an improvement of the void minimization algorithm is suggested. In the next chapter, a simulation of the flexible injection is proposed to identify a key parameter by calculations. Finally a quick analysis of the RTM process gives the cycle time as a function of the parameters and computes the benefits in time of the change of one parameter.


identifier: Rhou, B. (2010). Étude, conception et validation d'une technique efficace d'élimination en temps-réel des ECG dans les EMGdi  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les EMG sont les signaux électriques caractérisant l'activité neuromusculaire d'un muscle donné. Ces signaux sont utilisés pour diverses applications médicales comme le diagnostic des anomalies dans les fonctions musculaires et le contrôle des prothèses myoélectriques.  Ces dernières années, les signaux électromyogrammes diaphragmatiques (EMGdi) ont été de plus en plus utilisés et plusieurs recherches ont été faites pour les exploiter dans des applications médicales classiques comme le diagnostique des anomalies respiratoires ou des applications novatrices comme le contrôle de la respiration artificielle.  La principale difficulté pour exploiter les EMG en général et les EMGdi en particulier est restée l'élimination de la contamination par les ECG. En effet, l'EMG acquis via une électrode représente la somme de tous les potentiels d'action des unités motrices d'un muscle donné dans la zone de détection de cette électrode. Cependant, le signal électrique résultant de l'activité cardiaque est si puissant qu'il peut être détecté par ces électrodes. Ceci implique que le signal EMG détecté est toujours contaminé par les artéfacts cardiaques, ce qui implique une erreur dans la valeur du RMS et rend l'information électrique obtenue sur un muscle donné moins précise. Un filtrage simple ne peut pas éliminer cette contamination vu que les domaines spectraux des EMG et des ECG ne sont pas distincts et une technique de filtrage complexe doit être mise en place afin d'obtenir des résultats facilement exploitables. Cependant, deux autres difficultés entrent en jeu lorsqu'il s'agit d'applications de contrôle de prothèses ou de contrôle de la respiration artificielle.  ABSTRACT: EMG are electrical signals characterizing the neuromuscular activity of a given muscle. These signals are used for various medical applications such as abnormal muscle function diagnostic and myoelectric prosthesis control. Recently, the diaphragmatic electromyogram signals (EMGdi) were used increasingly and several research dealed with the use of EMGdi in classical medical applications such as diagnostic of respiratory diseases or innovative applications such as control of mechanical ventilation.  The main difficulty for EMG using is ECG cancellation. Indeed, the EMG obtained using an electrode is the sum of all motor unit action potentials of a given muscle in the detection area of this electrode. However, the cardiac signal is so powerful that it can be detected by these electrodes. Thus, detected EMG is always contaminated by cardiac artefacts implying a RMS error and making the electrical information obtained from a given muscle less accurate. A simple filter can not eliminate this contamination because the spectra of EMG and ECG overlap. Thus, there is a need for a complex filter to obtain easily exploitable results. However, two more difficulties appear when the EMG signal is used for prosthesis control or for mechanical ventillation. The first difficulty is obtaining EMG signals which can be used directly in real-time because, in this case, ECG cancellation should be done in real-time. The second difficulty is automatic detection of muscular activity using these signals because this operation needs the use of an complex algorithm to detect EMG activation and deactivation.


identifier: Archambault, S. (2010). Conception et caractérisation d'un système d'imagerie photoacoustique pour application biomédicale  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le domaine de l'imagerie médicale est dans une quête incessante d'une modalité qui permettrait de visualiser l'anatomie interne du corps humain et qui serait en même temps sensible à des marqueurs ciblant des processus métaboliques spécifiques. L'imagerie photoacoustique tente de répondre à cette demande en profitant des avantages respectifs de l'imagerie optique, soit un excellent contraste et de l'imagerie ultrasonore par une résolution spatiale supérieure. Elle peut apporter à la fois une information fonctionnelle en étant réceptive à des agents de contrastes exogènes et une information structurelle grâce au recalage avec des images ultrasonores. C'est dans cette optique qu'un système d'imagerie photoacoustique pour le petit animal a été développé. Ce projet de maîtrise s'est proposé de participer à la conception, la caractérisation et l'optimisation d'un tel montage. Les bases physiques des phénomènes derrière la création de signal ont été explorées afin d'en faire ressortir les équations régissant la reconstruction d'images. Un système d'imagerie photoacoustique préexistant utilisant un transducteur mono-élément focalisé a d'abord été amélioré. Un second montage utilisant un système d'acquisition de données VeraSonics et des transducteurs médicaux a été élaboré. Des simulations numériques modélisant les deux systèmes ont été implémentées et testées. Ces simulations ont témoigné de la justesse des équations dérivées mathématiquement. Des acquisitions ont été effectuées sur des fantômes représentatifs de tissus biologiques. Les algorithmes de reconstruction ont été utilisés pour imager des cheveux humains à une profondeur de plus d'un centimètre dans un milieu quasi opaque et ainsi valider expérimentalement le système d'imagerie. Le problème de récupération de mesures quantitatives à partir de mesures expérimentales a été exposé. Une méthode de résolution a été proposée et des résultats ont été obtenus. Des mesures in vivo sur des souris ont démontré la possibilité de visualiser des structures à des profondeurs de plus de 2 cm.  ABSTRACT: The biomedical imaging domain is still looking for an imaging modality which will be able to visualize the human body's anatomy as well as specific metabolic markers. Photoacoustic imaging attempts to respond to this demand by capitalizing on the advantages of both optical and ultrasound imaging, which are good spatial resolution and excellent contrast. Photoacoustic brings functional information through its sensitivity to exogenous contrast agents and structural information through coregistration with ultrasound images. Consequently, a photoacoustic imaging system was developed herein. This master's project has proposed itself to contribute to the conception, characterization and optimization of such a system. The physical bases of the signal creation phenomenon were explored in detail to retrieve the equations which govern the image reconstructions. A preexisting photoacoustic imaging system consisting of a focalized single element transducer was improved. A second version using a VeraSonics data acquisition system architecture and medical ultrasound probes was elaborated. Numerical simulations modeling both systems were implemented and tested. These simulations testified the accuracy of the pre-derived mathematical equations. These reconstruction algorithms were utilized to visualize human hairs imbedded in an almost opaque biological phantom at more than one centimeter of depth and thus validating the imaging system.. The problem of the retrieval of quantitative measures from experimental data was exposed. A method to resolve this difficulty was proposed and results were obtained. In vivo measures on mice demonstrated the ability to identify structures at depths of more than 2 cm.


identifier: Audet, J.-S. (2010). Étude de la dangerosité d'une courbe en section courante sur une autoroute  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le présent document vise principalement à analyser la dangerosité des autoroutes dans le cadre d'une démarche exploratoire axée sur les données d'accidents. Pour se rendre à destination, trois principales étapes sont parcourues, soit la revue de la littérature sur l'analyse et la modélisation d'éléments géométriques autoroutiers, la constitution et la caractérisation de bases de données reliées aux accidents sur les autoroutes, puis finalement une première phase d'analyse de la dangerosité d'un élément géométrique spécifique. La recherche se distingue par l'ampleur de l'échantillon utilisé, soit l'ensemble des accidents autoroutiers du Québec pour une plage de cinq ans (début 2000 à fin 2004). En l'absence de la technologie de pointe d'aujourd'hui, un tel type d'étude nécessitait autrefois une démarche relativement fastidieuse limitant les analyses et résultats. L'amélioration du système d'exploitation et de constitution de la banque de données d'accidents au MTQ lors des dernières années permet désormais de faciliter ce genre d'étude. Pour répondre à ce nouveau besoin, il est donc nécessaire de mettre à jour la méthodologie de traitement et d'analyse des accidents, ce à quoi le rapport tente en partie de répondre. La revue de la littérature constitue une partie importante du présent rapport. Cette revue est axée spécifiquement sur l'analyse et la modélisation d'éléments géométriques autoroutiers, car il s'agit d'éléments clés dans l'atteinte des objectifs de réduction d'accidents d'aujourd'hui. Étant donné l'amélioration constante du réseau et des investissements importants dans les études de sécurité au cours des dernières années, il est de plus en plus difficile de réduire les accidents. La méthode actuelle la plus prometteuse est d'effectuer des audits de sécurité sur les projets routiers à réaliser ou en cours de réalisation. Ces audits ne se font toutefois pas sans l'aide d'outils pour évaluer la dangerosité des éléments de la route. Faire ressortir les différents modèles de la littérature pour expliquer les accidents et mieux prévoir le comportement accidentogène de la route représente donc une étape qui ne peut pas être négligée. Des modèles ont donc été trouvés et analysés dans le détail pour un découpage exhaustif des éléments géométriques et des ensembles d'éléments, sauf pour les courbes et tronçons droits en section courante. Ces derniers éléments peuvent sembler banals, mais c'est eux qui regroupent le plus d'accidents au total sur les autoroutes. Ils ont donc été retenus pour un approfondissement supplémentaire. Auparavant, il est essentiel de comprendre les tendances générales des données de base. Ainsi, une reconstitution des trois principales bases de données est effectuée, soit les données géographiques, les données sur la circulation et les données d'accidents.  ABSTRACT: The primarily objective of this document is to analyze the dangerousness of freeways through an exploratory approach based on accident data. To achieve its purpose, three main stages are proposed: the literature review on analysis and modeling of freeway geometric elements, the formation and characterization of linked databases to accidents on freeways, and finally a phase analysis of the dangerousness of a specific geometric element. The research is distinguished by the size of the sample used in the analysis that corresponds to all freeway accidents in the province of Quebec in a range of five years (beginning of the year 2000 to the end of 2004). Before today's technology, this type of study required a relatively tedious process limiting the previous analysis and results. The improvements in the accident databases and operating systems of the Ministère des Transports du Québec in the recent years greatly facilitate this kind of study. To meet this new need, it is necessary now to update the methodology for processing and analyzing accidents. This is what the report tries to achieve.  The literature review is an important part of this report. This review focuses specifically on the analysis and modeling of freeway geometric elements, because it is a major part in achieving the objectives of reducing accidents today. Given the continuous improvement of network and significant investment in safety studies in recent years, it is increasingly difficult to reduce accidents. The most promising current method is to carry out safety audits during all engineering stages of road projects (concept, pre-feasibility, preliminary and detailed design) to make sure that the final design is the safest. These audits however can't be done without support of tools to assess the dangerousness of road's elements. To highlight the different models of literature explaining the accidents and better predict behaviour in accidents on the road thus represents a step that can not be neglected. Models have been found and analyzed in detail for a comprehensive breakdown of geometric elements and sets of elements, except for curves and straight segments on mainline. These two last items may seem trivial, but most of the total accidents on freeways occur on them. They were therefore selected for further deepening.  Previously, it is essential to understand the general trends of data. Thus, a reconstruction of the three major databases is performed: geographic data, traffic data and accident data. These various databases are then merged to characterize the fundamental dimensions of accidents: exposure time and space. In this research, it was decided to limit the analysis to these two dimensions.


identifier: Pépin, N. (2010). Étude du comportement cyclique de résidus miniers avec inclusions drainantes par des essais sur table sismique.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Lors de l'exploitation minière, le minerai est broyé afin d'en extraire les minéraux ayant une valeur commerciale. Lorsque les éléments ciblés ont été retirés de la roche, les rejets produits sont typiquement déposés dans des parcs à résidus miniers sous forme d'une pulpe (mélange de roche concassée et d'eau) ayant une teneur en eau élevée. Les parcs à résidus miniers sont généralement ceinturés, en tout ou en partie, par des digues. Dans le passé, il est arrivé que des digues cèdent en raison de contraintes trop élevées causées par des sollicitations mécaniques sévères pouvant mener à la liquéfaction des résidus miniers. Et même si les techniques de construction se sont graduellement améliorées, la fréquence de rupture des digues de parcs à résidus miniers reste encore largement supérieure à celle des digues de rétention d'eau. Lors d'un séisme ou d'un événement pouvant causer des sollicitations dynamiques (p. ex. dynamitage ou passage d'un camion), il est possible que certains matériaux subissent des effets pouvant mener à leur liquéfaction. Les résidus provenant de mines en roches dures (comme on en retrouve plusieurs en Abitibi) possèdent les caractéristiques qui les rendent particulièrement susceptibles à la liquéfaction, soit : une cohésion quasi-nulle, une granulométrie silteuse, un faible indice de densité et un degré de saturation élevé. Ce type de matériau tend à se contracter lorsqu'il est soumis à des sollicitations mécaniques. Si le matériau est saturé, la contraction peut engendrer une augmentation des pressions interstitielles qui réduit les contraintes effectives, et qui peut provoquer la liquéfaction du matériau. Dans ce cas, les contraintes appliquées sur le parement amont des digues peuvent être suffisamment élevées pour engendrer une rupture. Plusieurs études ont permis de mieux comprendre le phénomène de la liquéfaction ainsi que les méthodes pour caractériser les matériaux qui y sont susceptibles. D'autres recherches ont permis d'établir des méthodes pour prévenir la liquéfaction ou en limiter les effets. Ces travaux ont surtout portés sur les sols sableux et silteux; très peu ont été faits sur des résidus miniers et aucun ne comprend des essais sur table sismique (à la connaissance de l'auteur). Le projet de recherche présenté dans ce mémoire a pour but d'aider à mieux comprendre les facteurs qui mènent à la liquéfaction des résidus miniers afin d'en réduire le potentiel.  ABSTRACT: The ore of an operating mine is extracted and concentrated to obtain minerals of commercial value. The residual material (tailings) resulting from this milling operation is usually mixed with water to create a slurry that is pumped to an impoundment. Such tailings storage facilities are typically surrounded, in part or totally, by dikes. Over the years, dike failures have occurred in tailings storage facilities because of the large stresses caused by severe mechanical loading which can liquefy tailings. Even though the construction techniques for dikes in tailings impoundments has gradually improved over the last few decades, their rate of failure is still much greater than for water retention dams. During an earthquake or other events that can cause significant cyclic stresses (i.e. vibration caused by blasting or by heavy machinery), some materials react in a way that can lead to their liquefaction. Tailings from hard rock mines (like those found in Abitibi, Quebec) are particularly sensitive to liquefaction because of their physical characteristics, which include: no or low cohesion, silt-like grain size, low density index ID, and a high degree of saturation Sr (≈ 100 %). When subjected to cyclic loadings this type of material tends to contract. This contraction can lead to an increase in the porewater pressures that reduces the effective stresses and can ultimately cause liquefaction. In this case, the stresses applied to the upstream face of the retaining dike can be large enough to cause failure. Many studies were undertaken to better understand the physics of liquefaction and to characterize liquefiable materials. Researchers have also developed methods to prevent liquefaction or to limit its effects. These studies were mostly conducted on naturally occurring soils, such as sands and silts; there has been relatively little work on tailings, and none included shaking table testing (to the knowledge of the Author). The project presented in this Masters' thesis aims to improve our knowledge of the factors that lead to liquefaction of tailings in order to reduce the risks. To do so, tests were completed in the laboratory using a shaking table. Nine tests were conducted using an aluminum box with a plan surface of one square meter, with a height of 75 cm. One test was done on sand, and eight others on tailings. Of the latter, three were completed on tailings only, three were done with a cylindrical inclusion (rigid and/or draining) in the tailings and two were conducted with a continuous draining inclusion across the tailings.


identifier: Li, G. (2010). Biodegradable Blends of Polycaprolactone with Thermoplastic Starch  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce travail présente une approche pour la préparation de mélanges polycaprolactone (PCL)/amidon thermoplastique (TPS) par extrusion en une seule étape. La mise en oeuvre en une étape à l'état fondu de mélanges polymères à base d'amidon thermoplastique est une opération complexe impliquant la plastification, la dévolatilisation, le mélange à l'état fondu et le contrôle de la morphologie. Tout ceci doit être complété en un temps de résidence total d'au plus deux minutes dans une extrudeuse. Afin de déterminer les limites de temps/température requises pour plastifier avec succès l'amidon dans un environnement de mise en oeuvre de polymères à l'état fondu, la calorimétrie par balayage différentiel (DSC), la microscopie optique et la diffraction de rayons X à grand angle (WAXS) ont été utilisées pour étudier les aspects clés de la gélification de l'amidon dans des mélanges glycérol/eau en excès. En même temps, ces résultats ont été liés à la morphologie de mélanges à l'état fondu d'amidon thermoplastique (TPS) et de polycaprolactone (PCL). Dans un deuxième temps, le développement de la morphologie et les interactions interfaciales dans les mélanges PCL/TPS ont été étudiés. Finalement, la biodégradation d'amidon natif, d'amidon thermoplastique (TPS) à haute teneur en glycérol, et de leurs mélanges avec du polyéthylène à basse densité (LDPE) et du poly(acide lactique) (PLA) a été démontrée sous des conditions de compostage.  ABSTRACT: This work presents an approach to preparing polycaprolactone (PCL)/thermoplastic starch (TPS) blends via a one-step extrusion approach. The one-step melt processing of polymer blends with thermoplastic starch is a complex operation involving plasticization, devolatilization, melt-melt mixing and morphology control. All this must be achieved within a maximum two minutes total residence time in an extruder. In addition, starch is a complex natural polymer and thus gelatinization is a delicate process. In order to determine the time/temperature boundaries ultimately required for the successful plasticization of starch in a polymer melt processing environment, differential scanning calorimetry (DSC), optical microscopy and wide angle X-ray diffraction (WAXD) were used to examine the critical aspects of starch gelatinization in glycerol/excess water mixtures. Simultaneously, these results were related to the morphology of melt-blended thermoplastic starch (TPS) in polycaprolactone (PCL). Secondly, the morphology development and interfacial interactions in PCL/TPS blends were studied. Finally, the biodegradation of native starch, thermoplastic starch (TPS) containing high concentration of glycerol, and its blends with low-density polyethylene (LDPE) and polylactic acid (PLA) were demonstrated under compost conditions. In the first part of the work, starch gelatinization was examined in detail. The onset and conclusion temperatures for wheat starch gelatinization were obtained via differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction and polarized light microscopy. The results indicate that water and glycerol exhibit significantly different effects on the starch gelatinization temperature. With a constant concentration of glycerol related to dry starch, the onset, To, peak, Tp,and conclusion, Tc, gelatinization temperatures all shift to low temperatures with increasing water concentration. Conversely, these gelatinization temperatures shift to high temperatures when the water concentration is held constant and the quantity of glycerol is increased. In both cases, the gelatinization endotherm becomes more pronounced with increasing plasticizer concentration in the system. These results are very useful to set up the extrusion temperatures since the gelatinization temperature can be changed by varying the ratio of water and glycerol in initial starch/water/glycerol mixtures.


identifier: Boucher, C. (2010). Immobilisation orientée du facteur de croissance de l'épiderme à des fins d'application en ingénierie tissulaire  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les implants générés par bio-ingénierie offrent des perspectives prometteuses en médecine régénératrice grâce, entre autre, au développement de supports mieux adaptés à la promotion de la régénération tissulaire. Plusieurs groupes de recherche ont d'ailleurs développé des techniques permettant d'immobiliser de manière non-orientée des protéines afin de promouvoir l'adhésion et la croissance cellulaire. Bien que des réponses cellulaires aient pu être observées, ces stratégies de couplage ne sont pas optimales en raison de la création de surfaces hétérogènes et de l'altération, dans de nombreux cas, de l'activité biologique des protéines ainsi greffées. Ces méthodes de fixation ont donc rapidement été remplacées par des stratégies favorisant le greffage orienté de protéines. Pour ce faire, il est nécessaire de leur adjoindre une étiquette (Fc ou polyhistidine), puis de faire interagir ces chimères avec un support adéquatement traité (protéines A/G ou ions métalliques). Récemment, une nouvelle approche basée sur l'interaction existant entre deux peptides, dénommés E coil et K coil, a été rapportée. Ces peptides synthétiques possèdent une forte affinité et une haute spécificité l'un pour l'autre et ont déjà été utilisés dans diverses applications en génie biomédical ou en biotechnologie (purification ou capture de protéines à la surface de biocapteurs). Ce système peptidique pourrait également être utilisé afin de permettre l'immobilisation orientée de protéines telles que des facteurs de croissance. Les protéines devront alors être étiquetées avec un peptide coil tandis que le support choisi devra présenter le peptide coil complémentaire préalablement greffé. Après une simple incubation, les protéines devraient être capables de se fixer de manière orientée à la surface du matériau via l'interaction coiled-coil ayant lieu entre les deux peptides.  ABSTRACT: Bioengineered implants are becoming extremely promising with respect to the development of biocompatible scaffolds to promote and sustain tissue regeneration. Several research groups have developed methods for the non-oriented immobilization of growth factors (GF) with the ultimate goal of modulating cell growth and phenotype. Although unambiguous effects have been reported with randomly grafted ligands, these protocols suffer from several caveats such as the creation of heterogeneous surfaces on which protein bioactivity may be suboptimal. Consequently, new methods based on the interactions between affinity tags such as Fc or polyhistidine and solid supports, allowing for oriented protein immobilization are currently developed. Recently, a heterodimeric coiled-coil system formed by two de novo designed peptides (the E and K coils) has been characterized and demonstrated to be a promising tool for various biotechnology and biomedical applications such as protein capture and delivery due to the high affinity and the strong specificity that these two peptides have for each others. In this work, we have decided to take advantage of this coiled-coil system to specifically capture a coil-tagged growth factor, EGF, in an oriented fashion through its interaction with a surface on which the coil partner will be covalently immobilized. We selected EGF since this growth factor is known to have a major impact on cellular proliferation during wound healing mechanisms, which make it an excellent candidate for tissue engineering applications.


identifier: Poirier, B. (2010). Synchronisation de traces distribuées à l'aide d'événements de bas niveau  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le traçage d'événement a prouvé son efficacité dans l'identification de problèmes de fonctionnalité et de performance. Il peut s'appliquer dans le développement d'applications, de systèmes d'exploitation et de pilotes matériels. Pour l'appliquer également à des systèmes distribués, il est possible d'enregistrer des traces individuellement sur chaque noeud puis de regrouper ces traces lors de l'analyse a posteriori. Il faut alors que les estampilles de temps associées aux événements soient synchronisées avec fidélité et justesse. Ce mémoire traite de la synchronisation hors ligne de groupes de traces enregistrées sur un système distribué. L'objectif est d'identifier un algorithme de synchronisation de trace précis, qui s'exécute en temps linéaire par rapport au nombre d'événements dans le groupe de traces, qui garantit l'absence d'inversion de message et qui peut déterminer des bornes sur la justesse. Dans l'approche préconisée, le traçage noyau enregistre avec une faible intrusivité des événements correspondant à l'envoi et la réception de messages réseau. Les relations d'ordre entre ces événements sont utilisées pour construire une base de temps globale. L'approche se concentre sur la synchronisation de paires de traces à l'aide de fonctions linéaires de correction d'horloge. Les paramètres de ces fonctions sont identifiés à l'aide de l'algorithme basé sur la méthode des enveloppes convexes. Cet algorithme garantit l'absence d'inversion de message et il a été étendu afin de déterminer des bornes sur la justesse à tout moment lors du traçage. L'algorithme a été intégré à un outil de visualisation de trace. Son application à des traces réelles, variées et de grandes tailles révèle que la précision de la synchronisation est favorisée par l'utilisation d'un réseau à plus faible latence ou d'un débit de message plus élevé. En contrepartie, une durée de traçage plus longue réduit la précision et fausse la détermination des bornes de justesse. Cette situation est mise en évidence grâce à l'utilisation de métriques sur les temps de transfert des messages après synchronisation. L'étude de la performance de l'algorithme confirme qu'il peut réaliser la synchronisation avec un ordre d'exécution linéaire. La détermination des bornes de justesse a un comportement quadratique dans le pire des cas, mais, avec des traces réelles, elle s'exécute en temps presque linéaire. Lors de nos expériences, nous avons atteint une justesse de ±15 us et une précision estimée à 9 us sur un réseau comportant une latence minimale estimée à 39 us. La détermination de bornes sur la justesse de la synchronisation représente une avancée scientifique alors que l'implantation efficace de l'algorithme de synchronisation dans un système de traçage pratique représente une avancée technique.  ABSTRACT: Event tracing has proven to be a valuable tool for identifying functional and performance problems. It has helped to identify problems at the application, operating system and device driver level. In order to extend its benefits to distributed systems, one approach is to record traces individually on each node and to analyze them in a post-processing step. In order for this to be meaningful, the timestamps in the traces have to be synchronized with precision and accuracy. This dissertation focuses on offline synchronization of traces recorded on distributed systems. The objective is to identify a trace synchronization algorithm that is precise, has a linear run time order in regards to the number of events in the traces, that can guarantee the absence of message inversions and identify accuracy bounds. The method put forward uses kernel tracing to record network events with a low intrusiveness. A global timebase is built by analyzing the strict ordering relationships between events that correspond to the emission and reception of messages. We concentrate on the synchronization of pair of traces using linear clock correction functions. The parameters of these functions are identified using the convex hull algorithm. It guarantees the absence of message inversions and it has been extended to identify accuracy bounds at any point in the tracing interval. This algorithm was contributed to a trace analysis tool and was used on a variety of long running and large traces recorded on real systems. The experiments conducted show that offline synchronization accuracy is improved by using a network with lower latency and by using a higher message rate. With a constant message rate, lengthening the trace duration reduces precision and gives a false impression of improving accuracy. This is detected using metrics based on message propagation delays after synchronization. Synchronization factors can be found in linear time. The time to find accuracy bounds is quadratic in the worst case but it scales almost linearly on practical traces. During our experiments, we have achieved a synchronization accuracy of ±15 us and an estimated precision of 9 us on a network with an estimated minimum propagation delay of 39 us. Identifying strict accuracy bounds during offline synchronization of traces represents a scientific advance whereas the efficient implementation of a trace synchronization algorithm in a practical tool represents a technical progress.


identifier: Boivin, É. (2010). Optimisation de la production de protéines recombinantes avec des cellules de tabac en suspension  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La demande croissante pour des protéines recombinantes à faible coût stimule l'industrie à développer de nouvelles plateformes de production. Parmi celles-ci, la plateforme végétale in vitro gagne en intérêt. Permettant l'utilisation d'un milieu de culture entièrement synthétique, exempt de protéines et qui ne favorise pas le développement de pathogènes humains, les cellules de plantes peuvent effectuer des modifications post-traductionnelles et mener à des molécules bioactives. Plusieurs protéines produites en plantes sont d'ailleurs en phase d'essais cliniques. Toutefois, les faibles rendements en protéines recombinantes obtenus avec les cellules de plantes limitent la compétitivité de cette plateforme novatrice. Les travaux de recherche regroupés dans cette thèse visent l'amélioration des rendements en protéines recombinantes produites par des cellules de tabac en suspension. L'objectif principal a consisté en l'optimisation de la production de protéines recombinantes en cellules de tabac, dans le contexte d'un bioprocédé en bioréacteur. En objectifs spécifiques, la co-culture de cellules de plantes avec Agrobacterium permettant d'exprimer de façon transitoire un gène d'intérêt et un suppresseur viral, ainsi que l'identification et l'isolation de promoteurs forts inductibles au froid ont été étudiées. De manière à présenter une vue globale de la situation actuelle du marché et de l'industrie, une revue détaillée a été réalisée et soumise au journal Plant Biotechnology Journal (février 2010). Dans la première partie de cet article, l'ensemble des plateformes de production de protéines recombinantes établies de même que celles en émergence sont décrites en détail et leurs niches spécifiques sont présentées. Par la suite, les innovations récentes rapportées dans la littérature pour la plateforme végétale in vitro, telles que l'optimisation des cassettes d'expression et des paramètres de bioprocédés et l'utilisation de suppresseurs viraux de répression génique sont présentées et discutées.  ABSTRACT: The continuously increasing demand for bioactive recombinant proteins at low cost stimulates the industry to develop new production platforms. Among them, in vitro plant biotechnology is gaining interest. Allowing the use of a fully synthetic protein-free medium that do not promote the development of human pathogens, plant cells can perform post-translational modifications and lead to bioactive therapeutics. Various human proteins produced in plant cell cultures are currently under clinical trials. However, low recombinant protein yields obtained with plant cells limit the competitiveness of this new platform. The research in this thesis is aimed at raising recombinant protein yields from tobacco cells in suspensions. The main objective was to optimize recombinant protein production in tobacco cells in a bioreactor process. Secondary objectives were to study plant cell coculture with Agrobacterium to transiently express a gene of interest and a viral suppressor and to identify and isolate strong cold-inducible promoters. In order to present an overview of the actual situation in the industry, an exhaustive literature review was produced and submitted to the Plant Biotechnology Journal (February 2010). In the first part of this review manuscript, all the established recombinant protein production platforms as well as the main emerging platforms are described in detail with their specific applications. Upcoming innovations for the in vitro plant biotechnology platform such as the optimization of expression cassettes, of bioprocess parameters and the use of viral suppressors are then presented and discussed.


identifier: Ben Sik Ali, O. (2010). Analyse du potentiel des techniques de traitement de signal avancées dans les réseaux AD HOC  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Un réseau ad hoc mobile est un réseau formé par un ensemble d'unités sans fil et mobiles sans l'aide d'une infrastructure préétablie. La caractéristique fondamentale des réseaux  ad hoc mobiles est que les conditions dans lesquelles ils subsistent sont hautement dynamiques.  La qualité des communications est limitée par les phénomènes physiques d'évanouissement de signal et les interférences provenant de l'accès simultané à l'interface radio. Généralement, les études des réseaux ad hoc sont menées avec une abstraction simplifiée de la couche physique. Ainsi, les performances du réseau sont surestimées par rapport aux conditions réelles. D'un autre côté, elles sont sous-estimées du fait qu'on ne considère pas complètement les stratégies offertes par la couche physique. Le travail mené durant la thèse consiste à répondre à la problématique suivante: quels sont les limites et les apports des techniques de traitement de signal avancées sur la capacité et les performances des réseaux ad hoc?  La modélisation de l'interférence dans un environnement dynamique et décentralisé est complexe. Dans la littérature, plusieurs modèles tentent de simplifier ou même de négliger les phénomènes de la couche physique. Dans cette thèse, nous avons  considéré un modèle relativement récent dans la littérature et qui découle de la théorie de la géométrie stochastique.  Ce type de modélisation permet d'incorporer les effets de la propagation radio à petite et à grande échelle et surtout les différentes technologies de détection et de traitement de signal. Dans la première partie de ce travail, nous avons identifié des techniques de traitement de signal qui ont le potentiel de remédier au problème de l'interférence. Précisément, nous avons considéré l'analyse de la technique de soustraction successive de l'interférence  et la technologie des antennes multiples. Ce travail a abouti à des résultats analytiques qui expriment directement la qualité des liens entre les paires émetteur-récepteur en fonction, d'une part, des configurations du réseau, en termes du nombre d'unités, du type et de la charge du trafic des données ainsi que de la qualité de service minimale exigée, et d'autre part, des caractéristiques de la couche physique en termes des paramètres de l'environnement de propagation et du type du détecteur utilisé. Ces résultats analytiques permettent de quantifier l'amélioration du rapport signal à interférence plus bruit procurée en fonction du nombre d'antennes utilisées et de l'algorithme de traitement de signal appliqué. Ainsi, ces résultats  relient les paramètres de la couche physique aux paramètres des couches supérieures. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons élaboré une étude des performances de stratégies de communication opportunistes, et ce  à partir des résultats développés dans la première partie. Cette étude a mené à une quantification des performances des approches opportunistes en termes de débit et de délai du réseau. Les résultats analytiques ont permis entre autre d'identifier les valeurs des paramètres du réseau qui aboutissent à son mode de fonctionnement optimal, c'est-à-dire des valeurs qui permettent de minimiser le délai moyen et de maximiser le débit global des communications.  ABSTRACT: In wireless communications energy and spectrum resources are scarce and expensive, they must be efficiently managed to address the growing requirement of emerging applications. Intensive works have been dedicated to develop advanced processing technologies to improve the spectral efficiency. In decentralized multiple access system such as ad hoc network, interference represents the major performance inhibitor. Thus interference mitigating is one of the major research subjects in recent years. Several solutions have been proposed that consists on exploiting the particular structure of the interference which depends on the physical layer used. In fact, technologies like spread spectrum and multiple antennas provide a number of degrees of freedom that when properly exploited increase the system tolerance to interference. This thesis address the issue of quantifying the performance gain that can be achieved by using advanced signal processing technologies in the context of Ad Hoc networks, namely, interference cancellation and adaptive antenna array systems.  In the context of spread spectrum different multiuser receiver schemes was introduced. The well known Minimum Mean Square Error, MMSE, is the multiuser receiver that maximizes the Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR. The equivalent solution in the context of antenna array is known as Optimum Combining, OC, receiver. Studying the reliability of this receiver is an important issue and has been the subject of extensive work in the literature.  Despite this, there is still much work to do to understand their limits in many contexts. In the first part, we derive the outage probability for the interference cancellation receiver and the optimum combining receiver. In the second part we establish an analysis of a number of opportunistic routing strategies and we quantify the performance gains achieved by employing adaptive antenna array systems in a multi-hop network.


identifier: Bergeron, S. (2010). Microcavités diélectriques circulaires et applications  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce document résume le travail fait dans le cadre d'une maîtrise en génie physique sur les microcavités diélectriques circulaires. Le travail accompli se divise en deux thèmes généraux; le développement d'une base technologique sur les cavités optiques de type microdisques de silice, et la réalisation de deux applications utilisant cette technologie. La première partie présente les travaux effectués pour approfondir la compréhension des phénomènes physiques derrière les microrésonateurs de silice. Pour ce faire, une approche expérimentale a été utilisée. Des procédés de fabrication et un montage de caractérisation optique ont été développés de façon à permettre l'étude des comportements réels de ces structures et d'optimiser leurs performances pour des applications spécifiques. De nouvelles techniques de fabrication, dont la gravure sèche de la silice, ont été développées pour permettre de produire des microdisques avec des parois verticales améliorant le contrôle des dimensions des disques et la répétabilité du couplage optique avec une fibre effilée. L'élaboration du montage optique utilisé pour permettre ce couplage optique a permis de caractériser spectralement les résonances des cavités et de mesurer leurs facteurs de qualité. La deuxième partie présente quelques applications qui ont été réalisées à partir de cette technologie de microrésonateurs à facteurs de qualité très élevées. Une première application utilise divers filtres spectraux pour contrôler l'émission spectrale d'un EDFL. En introduisant un filtre spectral de haute qualité à l'intérieur de la cavité optique du laser, il est possible de s´electionner la ou les longueurs d'onde pouvant s'y propager afin de limiter les modes pouvant atteindre la condition laser. Une seconde application consiste à fabriquer une série linéaire de microcavités de silice avec une distance entre chaque cavités permettant un couplage optique. L'énergie lumineuse peut donc se transf´erer d'une cavité `a l'autre et se propager le long de la s´erie de cavit´es comme dans un guide d'onde. Cette structure se nomme un guide d'onde de cavit´es coupl´ees. Nous pr´esentons ici les premiers résultats de transmission d'un tel guide utilisant des disques de silice.  ABSTRACT: This document describes the work done in the scope of a Master's in engineering physics on dielectric optical microcavities. The work has been divided into two main themes; the development of a base technology on optical cavities of the silica microdisk type and on the realization of two applications using this technology. The first part presents the work done to advance our comprehension of the phenomenon concerned in the workings of the silica microresonator. To accomplish this, an experimental approach was adopted. Some microfabrication processes and an optical characterization setup were developed in order to permit the study of real behavior of these structures and to optimize there performance with specific applications in mind. New fabrication techniques, such as dry etching of silica, were developed to permit the production of vertical walled microdisks. This gives us better control on the dimensions of the cavities and reduces variations on the optical coupling of the cavities with tapered optical fibers. The optical setup that enables us to optically couple with a tapered fiber allows us to spectrally characterize the cavity resonances and evaluate their respective quality factors. The second part presents a few applications that use this very high quality factor microresonator technology. A first application uses different cavity configurations to produce optical filters capable of controlling the spectral emission of an EDFL. By introducing these high quality filters into the optical cavity of the laser, it is possible to select the wavelengths that can propagate in order to limit the modes that achieve the lasing conditions. A second application consists in the fabrication of a linear series of silica microcavities with very low inter cavity distances allowing optical coupling between adjacent microdisks. The optical energy can then be transferred from cavity to cavity and thus can propagate through the structure as through a standard waveguide. This new type of structure is called coupled resonator optical waveguide (CROW). We present here the first experimental results of transmission through a CROW made of silica disks.


identifier: Aoudjit, H. (2010). Planification de la maintenance d'un parc de turbines-alternateurs par programmation mathématique  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Une population grandissante de groupes turbines-alternateurs dans les centrales hydroélectriques arrive à sa fin de vie utile et les gestionnaires appréhendent la concurrence des arrêts pour des rénovations majeures avec un nombre tel que les ressources disponibles dans une même période ne seraient pas suffisantes. Ces retraits du réseau peuvent durer jusqu'à une année entière et mobilisent des ressources importantes en plus de la perte de production électrique. Les prévisions à la hausse des ventes à l'export et des rythmes de production sévères font craindre la mise à l'arrêt de beaucoup de groupes en même temps. Actuellement, le jugement des experts est au coeur des décisions des retraits qui se basent essentiellement sur des inspections périodiques et des mesures effectuées in-situ et dont les résultats sont centralisés chez l'équipe de planification des retraits. La nature aléatoire des phénomènes de dégradations qui ont lieu, font en sorte que la capacité de prévision de l'usure par l'inspection a un caractère de court-terme. Une vision des rénovations majeures sur le long terme est activement recherchée par les gestionnaires dans un souci de justification et de rationalisation des ressources budgétaires allouées aux rénovations. Les gestionnaires disposent d'une quantité impressionnante de données. Parmi elles, figurent la production horaire de chaque groupe depuis plusieurs années, l'historique des réparations sur chaque organe ainsi que les retraits majeurs effectués depuis les années 1950. Dans ce projet de recherche, nous nous proposons de résoudre le problème de planification de la maintenance d'un parc de 90 groupes turbines-alternateurs du réseau de production d'Hydro- Québec sur un horizon de 50 ans. Nous développons une méthodologie scientifique et rationnelle de préparation des plans des retraits qui serviront de support à la prise de décision en exploitant les données de mesures et les historiques disponibles tout en respectant un ensemble de contraintes techniques et économiques. Pour respecter la confidentialité de certaines données, toutes les dénominations originales ont été modifiées pour les rendre anonymes. Ce problème de planification est traité comme un problème d'optimisation avec contraintes. D'abord, un groupe est étudié pour ressortir les organes les plus influents. Un modèle de taux de défaillance est développé pour prendre en compte les caractéristiques technologiques de l'organe et d'utilisation du groupe. Ensuite, des stratégies de remplacements et de réparations sont  ABSTRACT: A growing number of Hydro-Québec's hydro generators are at the end of their useful life and maintenance managers fear to face a number of overhauls exceeding what can be handled. Maintenance crews and budgets are limited and these withdrawals may take up to a full year and mobilize significant resources in addition to the loss of electricity production. In addition, increased export sales forecasts and severe production patterns are expected to speed up wear that can lead to halting many units at the same time. Currently, expert judgment is at the heart of withdrawals which rely primarily on periodic inspections and in-situ measurements and the results are sent to the maintenance planning team who coordinate all the withdrawals decisions. The degradations phenomena taking place is random in nature and the prediction capability of wear using only inspections is limited to shortterm at best. A long term planning of major overhauls is sought by managers for the sake of justifying and rationalizing budgets and resources. The maintenance managers are able to provide a huge amount of data. Among them, is the hourly production of each unit for several years, the repairs history on each part of a unit as well as major withdrawals since the 1950's. In this research, we tackle the problem of long term maintenance planning for a fleet of 90 hydro generators at Hydro-Québec over a 50 years planning horizon period. We lay a scientific and rational framework to support withdrawals decisions by using part of the available data and maintenance history while fulfilling a set of technical and economic constraints. We propose a planning approach based on a constrained optimization framework. We begin by decomposing and sorting hydro generator components to highlight the most influential parts. A failure rate model is developed to take into account the technical characteristics and unit utilization. Then, replacement and repair policies are evaluated for each of the components then strategies are derived for the whole unit. Traditional univariate policies such as the age replacement policy and the minimal repair policy are calculated. These policies are extended to build alternative bivariate maintenance policy as well as a repair strategy where the state of a component after a repair is rejuvenated by a constant coefficient.


identifier: Rey, D. (2010). Collecte des données d'un réseau de capteurs sans fils en utilisant une surcouche réseau pair à pair  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ces dernières années, on a vu exploser le nombre de dispositifs informatiques dans tous les domaines, et cela même chez les particuliers. De la voiture, au téléphone mobile, en passant par le pèse personne, l'informatique sous toutes ses formes et ses déclinaisons est omniprésente dans la vie courante, et ne cesse d'étendre encore son champ d'action. Accompagnant cette expansion, les réseaux informatiques et plus particulièrement les réseaux sans fils sont eux aussi en pleine croissance. Il semble déjà lointain le temps où on ne téléphonait que de chez soi ou d'une cabine téléphonique, aujourd'hui tout le monde veut être connecté en tout temps. Et au-delà des personnes, maintenant la tendance est même à ce que tout dispositif soit relié au réseau, sans même aucune intervention de l'utilisateur. À la croisée des chemins, on retrouve les réseaux de capteurs sans fils. Ces réseaux sont formés d'une multitude de petits dispositifs autonomes, capables de s'auto-organiser pour communiquer entre eux, et ainsi travailler de concert pour collecter des informations sur leur environnement, le tout sans intervention humaine. Ces dispositifs sont peu coûteux, mais peu performants, et peuvent être utilisés en masse sans prendre soin de s'occuper de chacun d'eux. Ils sont l'ultime signe actuel de l'informatisation de masse et du besoin absolu de réseautage. Cependant dans une architecture traditionnelle actuelle, ces dispositifs ne sont pas totalement autonomes puisqu'ils nécessitent la présence de puits et de passerelles afin de pouvoir les utiliser avec le matériel informatique déjà présent. Dans ce mémoire nous nous sommes attachés à présenter une architecture qui permette de s'affranchir de ces contraintes qui mettent à mal ce concept d'indépendance total des dispositifs, et qui plus est, portent préjudice aux performances globales des réseaux de capteurs, en particulier dans certaines situations spécifiques. Pour cela nous avons proposé une architecture basée sur une sur couche pair à pair qui va nous permettre de collecter les données issues du réseau de capteurs. La collecte peut se faire soit grâce à un historique des valeurs récentes, qui de limiter la charge réseau en centralisant partiellement les données, soit par une connexion directe entre un utilisateur final et un capteur. Nous avons aussi réalisé une implémentation partielle de cette architecture et avons fait quelques tests afin de démontrer la faisabilité de cette architecture. Si ces tests sont loin de fournir une conclusion définitive sur les performances de notre architecture, ils nous ont permis de conclure sur la faisabilité d'une telle architecture et l'absence de risque évident de défaillance généralisée.  ABSTRACT: Since few years we observed that number of computing devices increased quickly and found application in all domains and also among individuals. From car to cellphone, including bathroom scale, computing in all its forms and variations is ubiquitous in everyday life, and continues to expand its scope of action. With this expansion, computer networks, especially wireless networks are also growing. It seems far the time where we have phone calls only from house or from phone booth, nowadays everybody wants to be connected at any time. And beyond people, now more and more devices are connected by themselves, without any user interaction. At the crossroads, there are wireless sensor networks. These networks are composed of many small autonomous devices, which can self-organize them to communicate with each other and work together to capture information about their environment, without any human intervention. These devices are inexpensive, but inefficient, and can be deployed in mass without taking care of each one. They are the current ultimate stuff of mass computing deployment and absolute need of networks. However in current traditional architecture, these devices are not really independent since they require the presence of sink and gateways in order to use them with present infrastructure. In this paper we are committed to presenting an architecture that allows overcoming these constraints that undermine the concept of total independence of devices, and more, which can damage the overall performance of sensor networks, in particular in specific situations. For that we have proposed architecture based on a peer to payer overlay which will allow us to collect data from the sensor network. This collect can be done either through a history of recent values, which can limit the network load by partially centralizing data, either through a direct connection between an end user and a sensor. We also performed a partial implementation of this architecture and made some tests as a proof of concept of our architecture. If these tests cannot provide a definitive conclusion on the performance of our architecture, they have allowed us to conclude on the feasibility of such architecture and that there is not an obvious risk of widespread failure.


identifier: Ghannoum, R. (2010). A CMOS 90nm Digital Pixel Sensor Intended for a Visual Cortical Stimulator  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La capture d'images et le traitement d'images et de signaux font partie des domaines les plus en vogue de nos jours. Un autre domaine qui retient l'attention des chercheurs à travers le monde est celui qui regroupe les applications biomédicales - en particulier celles qui font le pont entre l'électronique et la biologie. L'équipe Polystim œuvre sur différents projets à la pointe de la technologie qui touchent à ces domaines, dont le projet Cortivision: un stimulateur visuel cortical.  Le système englobe la capture  et le traitement d'images ainsi que la stimulation  du cortex  pour donner une certaine perception  d'images aux  patients  souffrant  de cécité.   Le but  de ce  travail  est  de concevoir le module de capture  d'images de ce système.  Les modes d'opération  du capteur d'images doivent être configurables par l'usager. Il doit se distinguer par une gamme dynamique élevée, une consommation de puissance réduite, une haute vitesse d'acquisition,  une surface réduite, la portabilité, la possibilité d'avoir du traitement d'images sur puce, et la facilité de l'intégrer dans un système sur puce avec le reste des modules de Cortivision.  Un DPS (Digital Pixel Sensor) CMOS a été conçu et fabriqué avec la nouvelle technologie CMOS 90nm.  Chaque pixel comprend  une photodiode, un circuit de conversion de photocourant, un convertisseur analogique à numérique et une mémoire numérique de 8 bits, dans une surface de 9 µm x 9 µm avec un facteur de remplissage de 26% et 57 transistors.  Le capteur offre plusieurs modes d'opération: • Un mode d'intégration linéaire.  • Un mode logarithmique avec une gamme dynamique étendue qui permet d'accéder aux pixels indépendamment du temps mais avec une diminution  de linéarité et un bruit  plus prononcé.  • Un mode différentiel qui soustrait deux images successives à même la puce pour obtenir une image binaire.  Ce mode permet d'accélérer le traitement d'images et fonctionne à une vitesse plus élevée.  Il peut être utilisé simultanément avec le mode linéaire ou avec le mode logarithmique.  • Un  mode  d'expositions  multiples  qui  est  une  option  du  mode  linéaire  pour augmenter  la  gamme dynamique,  mais qui aurait  l'effet  de réduire  la vitesse d'acquisition.  ABSTRACT: The image sensing and image processing fields make up some of the hottest topics in today's industrial and research communities.   Another field that is getting a lot of attention is biomedical applications - especially the combination of electronics to biology. The Polystim team is working on some state-of-the-art projects encompassing all that.  One of these is the Cortivision project that consists of a visual cortical stimulator.  The system comprises image sensing, image processing, and brain cortex stimulation to help blind patients acquire a sense of visual perception. The goal of this work is to cover the image sensing portion of the system.  This requires the design and implementation of an image sensor which is user configurable to operate in several modes, has a high dynamic range, low power consumption,  high frame rate capability,  reduced  surface area,  is  portable,  allows some on-chip image processing,  and  can  easily be integrated  in a system-on-chip  with  the rest  of the Cortivision modules. A CMOS Digital Pixel Sensor was designed and fabricated using the novel CMOS 90nm technology.   Each  pixel consists  of a Photodiode,  a photo-current  conversion circuit,  an  Analog-to-Digital  Converter  and  a digital 8-bit  memory.   It has a pixel pitch of 9µm with a Fill-Factor of 26% and 57 transistors.  The sensor offers several modes of operation: • A linear integration mode. • A logarithmic mode that extends the dynamic range and allows time-independent pixel access at the cost of a forsaken linearity and an increase in noise. • A differential (or better termed difference) mode that allows subtracting two consecutive frames to obtain a binary image. This mode helps speed up the image processing and allows a very high frame rate. It can be used in conjunction with either the linear or the logarithmic modes of operation. • A multiple exposure mode that can be used in combination with the linear mode to increase the dynamic range at the expense of a decrease in frame rate.


identifier: Siaka, F. (2010). Dissimulation électromagnétique d'une membrure d'antenne par un réseau de lignes de transmission  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le monde des télécommunications terrestres ou spatiales, les antennes sont présentes dans toutes les applications. Parmi les antennes les plus utilisées, on compte les antennes paraboliques que l'on peut voir sur les toits de certains bâtiments et qui se trouvent aussi dans l'espace.  Ces antennes, constituées d'un réflecteur parabolique sont généralement alimentées par des sources primaires telles que des antennes de type cornet, ou des sous-réflecteurs. Ces éléments sont maintenus devant le réflecteur principal à l'aide de supports ou membrures (« strut  » en anglais) qui se situent dans le champ de rayonnement, et ils contribuent donc à une perte de signal. Pour remédier à ce problème, différentes solutions ont été proposées durant ces dernières années. Malheureusement, la plupart de ces solutions sont souvent complexes à réaliser et elles fournissent des résultats assez limités en largeur de bande. Dans ce projet, nous explorons une nouvelle façon de concevoir une membrure d'antenne en y insérant un réseau de ligne de transmissions (RLT). Insérer un RLT dans un objet est une technique très intéressante pour masquer un objet des ondes électromagnétiques. Lorsqu'une onde électromagnétique arrive sur un objet (une membrure d'antenne par exemple) traversé par un RLT,  elle est guidée à travers l'objet par les lignes de transmission comme si celui-ci était invisible. Cette technique de masque électromagnétique (ME) a été étudiée en [15] sur un objet quelconque et les résultats obtenus sont très intéressants pour l'appliquer sur une membrure d'antenne. Le RLT  en question est constitué de paires de rubans métalliques très minces qui passent à travers et non autour de l'objet. L'objet à masquer doit donc être au préalable construit de façon à pouvoir y insérer les lignes de transmission.  ABSTRACT: In the world of ground and spatial telecommunications, antennas are present in all applications. One of the most used antennas is the parabolic dish that can be seen on the roofs of some buildings and also on spacecrafts. Those antennas, constituted by a parabolic reflector are generally fed by primary sources such as horn antennas, or sub-reflectors. Those elements are maintained in front of the main reflector by struts which are placed in the radiation field, and they thus contribute to signal loss due to scattering. To fix this problem, several solutions have been proposed during the last years. However, most of these solutions are often complex to realize and they provide limited results in terms of frequency bandwidth. In this project, we explore a new way to design a strut by inserting a Transmission Line Network (TLN). Inserting a TLN appears as a very promising technique for cloaking an object from electromagnetic fields. When an electromagnetic wave impinges on an object (antenna strut for example) embedding a TLN, the wave is guided through the object by the transmission lines as if this one was invisible. This method of cloaking has been studied in [15] on an object of arbitrary shape and the results presented suggests that TLNs have potential for cloaking an antenna strut. The TLN is constituted of very thin microstrip lines that pass through the object and not around it. The object to cloak should however be built with the capability of embedding the TLN. The principal objective in this project is to decrease the loss of signal caused by the antenna struts by inserting a TLN. To reach this objective, we should first well understand the concept of cloaking using a TLN. In order to do so, we have reproduced the simulations done in [15] using the software HFSS® (High Frequency Structure Simulator) from Ansoft. After some few modifications of the TLN used in [15] for an application in strut cloaking, several simulations have been done and different results (reflection coefficient, transmission coefficient, RCS in transmission and RCS in reflection) were noted.  In the beginning, we simulated a unit cell which could be considered as an element of an infinite periodic network of cells. The results being encouraging, we continued with a finite number of cells representing an antenna strut of parallelepiped shape crossed by a RLT. These simulations also demonstrated that the TLN transmits the incident waves very efficiently through the strut. We also studied the effect of the TLN on a rhombus antenna strut for comparison since this shape is currently considered the state-of-the-art in uncloaked antenna struts. It was found that the TLN brings better improvements in the case of the parallelepiped strut. Always for comparison, we have simulated a parallelepiped antenna strut crossed by a TLN and with dielectric strips on its sides for implementing a hard surface. By doing this, we are combining two approaches for the first time, i.e. cloaking using a TLN and cloaking using hard surfaces. The results obtained are better than the results obtained with the parallelepiped strut using a TLN but over a very limited frequency band. To validate the performance of the TLN in a more realistic antenna scenario, we simulated a hollow strut crossed by a TLN.