Développement de résonateurs hyperfréquences pour la réalisation de capteurs sans puce dédiés à la maintenance prédictive des infrastructures

Development of chipless wireless sensors for the predictive maintenance of infrastructures

• Auteur / Autrice : Rania Khalifeh
• Direction : Stéphane Rioual
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux et micro-ondes
• Date : Soutenance le 18/11/2016
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de magnétisme de Bretagne (Brest, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Quéffélec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Rioual, Patrick Quéffélec, Xavier Castel, Bernard Flechet, Laurent Gaillet, Smaïl Tedjini, François Gallée, Benoît Lescop
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Castel, Bernard Flechet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Systèmes d'identification par radiofréquence

Matériaux -- Détérioration

Mots clés libres

Résonateurs

Technologie RFID

Dégradation des matériaux

Diffusion de l’eau

Resonators

RFID

Materials degradation

Water diffusion

Résumé

La corrosion et la dégradation des matériaux sont des problèmes majeurs qui impactent économiquement de nombreux domaines d’activités. Cette dégradation dépend de nombreux paramètres environnementaux. Dans ce cadre, le suivi de la dégradation des matériaux est primordial. L’objectif de cette thèse est donc d’élaborer des capteurs de dégradation de matériaux, sans fils et passifs énergétiquement. Pour cela, notre travail sera basé sur la technologie RFID (Radio Frequency Identification) passive. Nous présentons alors, des résonateurs sensibles à la dégradation et à la corrosion des matériaux. Celles-ci étant souvent liées à la présence d’eau dans le milieu environnant, une partie de la thèse concerne le suivi de l’absorption dans les revêtements organiques et les bétons. Afin de corréler la présence d’eau avec une dégradation du métal présent dans le diélectrique, un résonateur sensible au potentiel de corrosion est ensuite proposé. Pour finir, une étude sur la détection des sels dissouts dans le milieu est réalisée par ce type de technique. Suite à la présentation de ces résultats, une partie plus courte consacrée à la réalisation d’un démonstrateur sur la bande ISM autorisée à 2.45 GHz est présentée. Elle permet une discussion sur l’utilisation de ce type de capteur dans des situations réelles.

Corrosion and material degradation are major problems that economically impact many areas of activity. This degradation depends on many environmental parameters. In this context, monitoring the degradation of materials is crucial. The objective of this thesis is to develop materials degradation sensors that are chipless and wireless. For that purpose, this work will be based on passive RFID (Radio Frequency Identification). We present different resonators sensitive to the degradation and corrosion of materials. These are often linked to the presence of water in the environment; part of the thesis concerns the monitoring of the absorption in organic coatings and concrete. In order to correlate the presence of water with a degradation of the metal present in the dielectric, a resonator sensitive to the corrosion potential is then proposed. Finally, a study on the detection of dissolved salts in the medium is performed by this type of technique. Following these results, a shorter part of the realization of a demonstrator in the authorized ISM band at 2.45 GHz is presented. It provides a discussion about the use of this type of sensor in real situations.