Architectures intégrées de télémesure pour capteurs MEMS passifs distants

par Michel Nowak

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Gilles Jacquemod.


  • Résumé

    Les systèmes de télémétrie continus sans-fil offrent de nouvelles perspectives en matière d’applications pour l’industrie aéronautique, pétrolière, automobile ou encore pour le suivi médical. Plusieurs systèmes de télémétrie avec des coûts et une consommation réduites ont ainsi été proposés. Parmi ces systèmes, on distingue la télémétrie passive qui repose sur l’utilisation de capteurs entièrement passifs, dénué de batterie et de circuiterie dédiée. Elle implique des distances de transmission significativement réduites mais en contrepartie permet l’implémentation de capteurs à très faible encombrement, et pouvant fonctionner sans opération de maintenance dans des milieux contraignants et clos. De façon à optimiser la portée de lecture, les capteurs capacitifs sont préférés à leur équivalent piézorésisitif. Ces structures de type LC présentent alors une fréquence de résonance qui varie avec la capacité, la résistance ou l’inductance sous l’influence d’une grandeur physique. La première partie de cette thèse porte sur l’étude d’une architecture minimaliste en boucle fermée et reposant sur le couplage inductif afin de permettre une mesure distante de capacité. Reposant sur le couplage inductif mis en jeu et sur l’adaptation d’une méthode d’identification de système inconnu, la seconde partie de cette thèse présente l’implémentation d’une architecture numérique permettant une mesure continue, distante et simultanée de température et humidité.

  • Titre traduit

    Integrated architectures for remote interrogation of passive sensors


  • Résumé

    Continuous wireless data gathering systems have the potential to provide new insights in a variety of applications including security, health care, automotive and house automation. Looking at wireless sensing technology both active and passive telemetry are presented. Passive telemetry systems significantly reduce transmission distances but enable the implementation of fully passive sensing devices allowing minimally invasive and low cost sensors. Low-power system design is essential when integrating sensors in passive telemetric apparatus in order to maximize the wireless range. Thus, capacitive embedded sensors are preferred over their piezoresistive counterparts since no power consumption is needed. These structures are LC-tank based sensors which are embedded or implanted in the system to be monitored. Their resonant frequency changes in respect with the capacitance, resistance or inductance through the physical parameter of interest. Consequent changes in the resonant frequency are then wirelessly and remotely monitored through a wireless link. The first part of this thesis is focused on the design of a closed-loop reduced architecture using inductive coupling in order to allow the remote measurement of capacitive sensors. Based on the inductive coupling established and on a powerful system identification algorithm of unknown systems, the second part of this thesis presents the implementation and the design of a digital architecture allowing an inductive telemetry of remote passive queried pressure, humidity and temperature sensors. Suitable for continuous, real-time and simultaneous measurements of multiple physical parameters, this architecture opens a wide range of instrumentation applications.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (vii-173 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 143-149

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 08NICE4040
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