EHS Pratique de Décharge

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Optique atomique - Wikipédia -

L'Optique atomique (Atom optics en anglais), est le domaine de la physique qui traite des faisceaux d'atomes neutres, refroidis et très peu agités, comme un cas spécial d'étude parmi les faisceaux de particules.

Comme pour les faisceaux optiques, les faisceaux d'atomes peuvent diffracter et interférer. Ils peuvent aussi être manipulés à l'aide de lentilles de Fresnel ou de miroir atomique concave. On peut aussi réaliser des séparateurs de faisceaux. L'idée important étant qu'en optique "traditionnelle" c'est la matière qui permet la manipulation de la lumière, ici c'est la lumière qui permet la manipulation des atomes.

Ce domaine peut être principalement découpé en 3 parties : - L'optique atomique cohérente - L'optique atomique quantique - L'optique atomique intégrée

Optique Atomique Cohérente

Elle se fonde sur l'analogie avec l'optique cohérente, qui utilise une source cohérente (laser). Il s'agit ici d'utiliser une source cohérente atomique, en d'autre terme il faut disposer d'atomes ayant tous entre eux une même phase bien définie, une telle source est un condensant de Bose-Einstein.

Parmi les réalisations on trouve les lasers à atomes, l'interférométrie atomique ...

Optique Atomique Quantique

Elle est basée sur l'optique quantique qui étudie (entre autres) les propriétés de photons uniques (dégroupement, intrication, ..). Cette branche se propose d'étudier des phénomènes analogues avec des atomes uniques. Elle permet entre autres d'étudier les différences de comportement entre fermions et bosons.

Optique Atomique Intégrée

Cette branche utilise une puce microlithographiée (dite puce atomique ou puce à atomes) afin de piéger et de condenser des atomes avec un système réduit.

La diffusion Rayleigh

La diffusion Rayleigh désigne la diffusion de la lumière solaire (dans notre cas d'étude) par les atomes ou molécules de l'atmosphère. Etudions un modèle simple constitué par un atome d'hydrogène (1 noyau et un électron) soumis à une radiation électromagnétique de longueur d'onde visible (0,6 μm (micromètre, 10^-6m) par exemple). En l'absence de radiation, le nuage électronique est centré sur le noyau. Mais en présente de radiation, le nuage électronique est déformé et son barycentre ne coïncide plus avec le noyau. Dans ces conditions, il y a apparition d'un dipôle électrique qui oscille proportionnellement à la distance noyau - barycentre des charges négatives.

Pour aller plus loin : La taille de l'atome est très faible devant la longueur d'onde de la radiation si bien que les variations spatiales du champ électromagnétique peuvent être négligées à l'échelle du nuage électronique. L'atome est alors soumis à la force magnétique et la force électrique. La première est négligeable devant la seconde. D'autre part, le noyau étant beaucoup plus lourd que l'électron, son déplacement est négligeable devant celui de l'électron. On peut donc dessiner le comportement du nuage électronique soumis à une radiation incidente :

Figure 4. Schématisation des oscillations du nuage électronique soumis à une radiation incidente.

La distance noyau-barycentre du nuage électronique oscille au cours du temps à la même pulsation que celle de l'onde incidente.

En 1873, John William Strutt Lord Rayleigh (1842-1919) montra qu'un tel dipôle électrique oscillant émet ou plutôt "rayonne" un champ électromagnétique dont la puissance est donnée par la formule simplifiée suivante :

Cette formule nous montre que :

• la puissance dépend fortement de la longueur d'onde incidente. Ainsi, le bleu est 16 fois plus diffusé que le rouge. On voit aussi que la diffusion de Rayleigh peut être négligée dans l'étude de la diffusion du rayonnement thermique émis par la Terre car ce dernier est situé dans l'infrarouge. La puissance diffusée est donc très faible.

• La puissance n'est pas émise avec la même puissance dans toutes les directions. Dans la direction du dipôle, la puissance est même nulle.

La figure suivante donne la répartition angulaire de la puissance rayonnée par un dipôle pour 2 longueurs d'onde : le bleu et le rouge. La figure présente une symétrie de révolution par rapport à la direction du dipôle, si bien que la diffusion est de même intensité dans tout le plan perpendiculaire au dipôle.

Figure 5.

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Journal

Le 30/08/2010 , 9 heures 21 . Les radiations sont de plus en plus élevées , elles sont surtout focalisées et très puissantes sur le haut du dos en ce moment . Cette nuit , ils m'ont fait beaucoup souffrir , lorsque j'étais couché sur le dos je ressentais une très forte pression sur le thorax et lorsque j'étais couché sur le ventre la pression se focalisée sur le haut du dos .

Preuve irréfutable : C'EST UN RADAR QUI CIBLE

Caractéristiques du signal radar

Un système radar utilise un signal radio électromagnétique qui, en étant réfléchi par une cible, permettra d'obtenir des informations sur cette cible. Les signaux transmis et réfléchis vont présenter plusieurs des caractéristiques décrites ci-dessous.

Signal radar par rapport au temps

Train d'impulsion radar.

Le schéma ci-contre montre les caractéristiques du signal transmis par rapport au temps. Notons que dans ce schéma, ainsi que dans tous ceux de l'article, l'axe des abscisses (x) est dilaté par mesure de clarté.

Porteuse

La porteuse est un signal HF, habituellement dans les micro-ondes, qui est le plus souvent modulé (mais pas toujours) pour permettre au système d'acquérir les données nécessaires. Dans le cas des radars simples, la porteuse est modulée en une série d'impulsions. Dans le cas des radars à porteuse continue, comme le radar Doppler, le signal peut ne pas être modulé du tout.

La plupart des systèmes utilisent cependant la modulation par impulsions. La porteuse est alors simplement émise durant une courte période suivi d'un plus long interval de silence. Le tout est commandé par un interrupteur électronique qui laisse ou ne laisse pas passer la porteuse produite par l'oscillateur synchrone. L'enveloppe de modulation n'est pas réellement transmise, elle est reconstituée à la réception par démodulation. Ces impulsions peuvent dans certains systèmes subir une modulation supplémentaire (compression d'impulsion par exemple).

Durée de l'impulsion

La durée de l'impulsion () du signal émis détermine deux caractéristiques importantes d'un radar : la résolution horizontale de sondage et la portée minimale du radar.

Résolution horizontale

La résolution en distance est la capacité d'un système radar à distinguer deux ou plusieurs cibles situées dans la même direction mais à des distances différentes. Elle dépend surtout de la longueur de l'impulsion émise et accessoirement du type et de la taille des cibles, ainsi que de l'efficacité du récepteur et de l'afficheur. En général, la résolution en distance sera égale à une demi-largeur d'impulsion^[1]. En effet, c'est la distance que parcours le front de l'impulsion vers le radar après avoir frappé une cible avant de rejoindre l'arrière de l'impulsion. Si à ce moment l'arrière de l'onde frappe une autre cible, il est impossible de distinguer les deux retours au site radar car ils y arriveront en même temps.

Échos radar sur un schéma de la porteuse.

Distance minimale de sondage

Dans un radar monostatique, c'est la même antenne qui émet l'impulsion et qui reçoit le retour de la cible. Pendant que l'émetteur est actif, le duplexeur dirige le signal vers l'antenne et coupe le guide d'onde vers l'entrée du récepteur afin d'éviter que ce dernier ne soit saturé ou même détruit. À la fin de l'impulsion, le duplexeur commute le guide d'onde vers le récepteur pour l'écoute. Pendant le temps de l'impulsion, le radar est donc sourd et ceci correspond à une distance autour du radar non sondée : la zone d'ombre.

Cette dernière est égale au trajet aller-retour durant l'impulsion^[2] :

où c est la vitesse de la lumière et τ la durée de l'impulsion.

Ainsi, si la durée de l'impulsion d'un radar est de 1 μs, on ne pourra pas détecter de cibles proches de moins de 150 mètres parce que le récepteur sera inactif.

Distance des cibles

La même équation que précédemment peut être utilisée pour calculer la distance entre le radar et la cible mais en remplaçant τ par ΔT, la différence de temps entre l'émission de l'impulsion et son retour au radar. Par exemple, l'impulsion revenant d'une cible située à 1 km prendra 6,7 μs pour revenir, en comptant à partir du début de l'impulsion (T₀). Par commodité, on peut également exprimer cette mesure par rapport au mille marin (1,852 km), la durée est alors de 12,4 μs.

Fréquence de répétition des impulsions (PRF)

Article détaillé : Fréquence de répétition des impulsions radar.

Pour obtenir un écho utilisable la plupart des systèmes radar émettent des impulsions de façon continue et la fréquence de répétition des impulsions (« PRF » pour Pulse repetition frequency) est fonction de l'usage que l'on fait du système. L'écho reçu de la cible peut être affiché directement sur un écran ou être intégré par un système de traitement du signal à chaque impulsion et être rendu ainsi plus lisible. Plus la fréquence de répétition des impulsions est élevée, plus l'image de la cible sera visible. Cependant, lorsqu'on augmente la fréquence de répétition des impulsions, on diminue la portée du radar. Les fabricants de radars essaient donc d'utiliser la fréquence la plus élevée possible compte tenu des facteurs limitants.

PRF décalée

Décaler la fréquence de répétition des impulsions (PRF) revient à faire varier légèrement la période d'envoi des impulsions. Ce changement de la fréquence de répétition permet au radar de différencier ses propres retours de ceux d'un autre radar travaillant sur la même fréquence. Sans ce décalage, les retours de l'autre radar, apparaissant stables dans le temps, seraient confondus par notre radar avec ses propres retours. Grâce au décalage, les retours de notre radar paraitront stables par rapport à la porteuse émise, alors que les échos d'autres radars seront incohérents et rejetés par les systèmes de filtrage du récepteur.

Fouillis d'échos

Les fouillis d'échos (« clutter » en anglais) sont une forme de parasitage du signal radar^[3]. Ce phénomène apparait lorsque des objets fixes, proches du radar comme des immeubles, des arbres, des collines, des vagues en mer, etc., font écran au faisceau du radar et provoquent des échos de retour. On parle d’échos de sol et fouillis de mer selon la source^[3]. Les échos résultants de ces fouillis peuvent être très importants, aussi bien du point de vue de l'étendue qu'ils couvrent que par leur puissance. Sans un traitement approprié, ce fouillis s'ajoute au retour des vraies cibles et peut faire disparaître ces dernières pour l'opérateur radar.

Ces effets diminuent lorsque la distance au radar devient plus grande en raison de la courbure terrestre et de l'inclinaison de l'antenne au-dessus de l'horizon. En effet, le faisceau radar, qui a une certaine largeur, s'élève graduellement au-dessus de la surface terrestre et intercepte de moins en moins de celle-ci. Cependant, dans les cas où la température de l'air n'est pas standard, comme pour une inversion de température, ont aura de la suréfraction et le faisceau radar peut être recourbé vers la surface. Des échos de fouillis seront alors notés à plus grande distance du radar.

Les militaires utilisent des fouillis artificiels pour tromper les radars. Il s'agit de lâcher de petites particules réfléchissantes pour dissimuler des mouvements de troupes, de navires ou d'avions en provoquant de nombreux échos et en saturant ainsi le récepteur du radar par une grande quantité de fausses cibles. On appelle ces leurres des paillettes.

Commande de variation du gain en fonction du temps

La commande de variation du gain en fonction du temps (Sensitivity Time Control ou STC en anglais) sert à éviter la saturation du récepteur par des échos de sol ou de mer proches en atténuant l'entrée du récepteur de façon dynamique en fonction de la distance de l'objet. Plus l'objet est proche, plus l'atténuation est importante.

Ambigüité sur la distance

Échos radar.

Dans les radars classiques, les échos doivent être détectés et traités avant que l'impulsion suivante ne soit émise. L'ambigüité sur la distance se manifeste lorsque le temps que met le signal pour faire l'aller–retour avec la cible est supérieur au temps d'écoute entre deux impulsions (ΔT). Ces « échos de second retour » apparaîtront sur l'affichage comme des cibles plus proches qu'elles ne le sont en réalité.

La distance maximale non-ambigüe est obtenue par :

où ΔT est le temps entre deux impulsions et PRF est l'inverse soit le taux de répétition des impulsions.

Par exemple, un radar dont le taux de répétition des impulsions (PRF) serait de 7,5 kHz donnera des résultats valides jusqu'à 20 km. Si, on double le PRF à 15 kHz, la portée diminue de moitié à 10 km. Tous les échos se situant entre la zone d'ombre et 20 km de distance seraient correctement placés par le premier taux de répétition.

La portée maximale (rouge) et la vitesse Doppler maximale non ambiguë (bleu) varient inversement selon le taux de répétition des impulsions

Cependant, dans le second cas, l'écho placé entre 10 et 20 km serait reçu après qu'une seconde impulsion aurait été émise par le radar et le système d'analyse lui donnerait une position erronées entre la zone d'ombre et 10 km. Ainsi une cible située à 12 km apparaitrait comme n'étant qu'à 2 km mais avec un signal dont la force serait très en dessous de ce qu'elle devrait être si la cible était réellement à cette distance.

Si on veut augmenter la portée utilisable de ces systèmes simples, il faut réduire le PRF en conséquence. Dans les premiers radars de surveillance il n'était pas rare de rencontrer des PRF de l'ordre de 1 kHz ce qui permettait des portées exploitables de 150 km. Mais, diminuer le PRF fait apparaître de nouveaux problèmes comme la mauvaise représentation de la cible et une ambigüité sur la vitesse obtenue par les radar Doppler pulsés.

Les radars modernes utilisent des PRF de plusieurs centaines de kilohertz et font varier la période entre les impulsions pour lever l'ambigüité et atteindre les portées souhaitées. Dans le cas des PRF variables, un « paquet » d'impulsions est envoyé, l'intervalle de temps entre les impulsions de ce paquet ayant une longueur un peu différente du précédent et en décalage par rapport à la référence. À la fin du paquet, l'intervalle revient à sa valeur initiale conformément à la référence de la base de temps. Ces échos peuvent ensuite être corrélés avec l'impulsion T₀ du paquet et être reconnus comme « vrais » pour le calcul de la distance si leur décalage temporel est bon. Les échos provenant des autres impulsions du paquet (échos fantômes) seront supprimés de l'affichage ou annulés par le traitement du signal. C'est un peu comme si le système donnait une étiquette à chacune des impulsions du paquet et vérifiait au retour quelle impulsion revient de la cible.

Signal radar et spectre de fréquences

Animation montrant la décomposition additive d'une onde carrée, comme une impulsion, lorsque le nombre d'harmoniques s'accroît

Les radars qui ne fonctionnent qu'en onde continue apparaissent comme une ligne simple sur un analyseur de spectre, et quand ils sont modulés avec un autre signal sinusoïdal, leur spectre est peu différent de ce qu'on obtient avec une modulation analogique standard en télécommunications, comme la modulation de fréquence. Il se résume alors à une porteuse et à un petit nombre de bandes latérales. Quand un radar est modulé par un train d'impulsions, le spectre devient beaucoup plus compliqué et encore plus difficile à visualiser.

Une simple transformée de Fourier montre que n'importe quel signal répétitif complexe peut être décomposé en un certain nombre d'ondes sinusoïdales liées harmoniquement. Le train d'impulsions du radar est un signal carré composé de la fondamentale et de toutes les harmoniques impaires. La composition précise du train d'impulsions dépendra de la durée des impulsions et du taux de répétition de celles-ci : une analyse mathématique permet de calculer l'ensemble des fréquences du spectre.

Quand on utilise un train d'impulsions pour moduler une porteuse radar, on crée une onde similaire à celle à droite et son spectre est tel que celui qui est présenté ici à gauche en dessous.

Spectre de fréquence élémentaire d'une émission radar.

Spectre de fréquence « fin » d'une émission radar.

L'examen de cette réponse spectrale montre qu'elle contient deux structures de base : la structure élémentaire dont les pics (ou lobes) sont visibles sur le diagramme de gauche, et la structure fine qui contient les composantes individuelles de fréquence comme on peut le voir ci-contre à droite. La description de l'enveloppe des lobes dans la structure élémentaire est donnée par : .

On remarque que la durée de l'impulsion () apparait à la fin de cette équation et détermine l'espacement des lobes. Une durée plus petite donnerait des lobes plus larges et, par conséquent, une plus grande bande passante de fréquences.

L'examen de la réponse spectrale fine, telle qu'on la voit sur le schéma de droite, montre que la structure fine comporte des lignes séparées ou raies de fréquence. La formule pour la structure fine est donnée par :

Comme la période de répétition des impulsions (T) se trouve dans la partie supérieure de la fonction, il y aura moins de raies si la période augmente. Les fabricants de radar doivent tenir compte de ces relations et de leur rapport avec les ambigüités de distance et vitesse mentionnés antérieurement, pour minimiser les effets sur le signal.

Profil de l'impulsion

Si les temps de montée et de descente des impulsions étaient nuls, les bords de l'impulsion seraient parfaitement verticaux et les bandes latérales seraient vues comme sur le schéma théorique ci-dessus. La bande passante résultant de cette transmission pourrait être très importante et la totalité de la puissance transmise serait répartie sur plusieurs centaines de raies spectrales. Ceci est une source potentielle d'interférence avec d'autres systèmes, et des défauts dans la chaîne d'émission signifient qu'une partie de la puissance mise en œuvre n'arrivera jamais à l'antenne. En réalité, il est bien sûr impossible d'obtenir des fronts parfaitement verticaux et en pratique les bandes latérales contiennent beaucoup moins de raies que dans un système idéal. Si on dégrade volontairement les fronts, la bande passante peut être limitée pour ne contenir que relativement peu de bandes latérales, et on réalise ainsi un système efficace présentant un minimum d'interférences potentielles avec l'environnement. Cependant, en dégradant les fronts des impulsions, la résolution de la distance devient moins bonne ce qui est la limite de ce système. Dans les premiers radars, on limitait la bande passante par l'adjonction de filtres dans la chaîne d'émission, mais la performance est par moment dégradée par des signaux non voulus car les fréquences des émissions à distance et la forme des fronts qui en découle ne sont pas connues. Un examen plus approfondi du spectre fondamental présenté ci-dessus montre que l'information contenue dans les différents lobes est la même que dans le lobe principal, donc en limitant la bande passante à l'émission et à la réception on obtient de bons résultats en termes d'efficacité et de réduction du bruit.

Spectre de fréquence radar d'une impulsion avec un profil trapézoïdal.

Spectre de fréquence radar d'une impulsion avec un profil cosinus.

Les récentes avancées des techniques de traitement du signal ont permis d'utiliser couramment les techniques de mise en forme de l'impulsion. Par la mise en forme de l'enveloppe de l'impulsion avant qu'elle soit envoyée vers le système d'émission — disons mise en forme cosinus ou trapézoïdale — la bande passante peut-être limitée à la source et être moins tributaire des filtres. Quand cette technique est associée à la compression d'impulsion on obtient un bon compromis entre l'efficacité, la performance et la résolution de la distance. Le diagramme à gauche ci-contre montre l'impact sur le spectre d'une impulsion de profil trapézoïdal. On constate que l'énergie dans les bandes latérales est significativement réduite au profit de celle du lobe principal.

Par l'usage d'une impulsion avec un profil cosinus on obtient un effet notablement meilleur avec une amplitude des bandes latérales presque négligeable et un lobe principal encore renforcé ; il s'agit donc d'une amélioration importante en termes de performance.

On peut adopter de nombreux autres profils d'impulsion pour optimiser les performances du système, mais les profils cosinus et trapézoïdals se révélant un bon compromis entre l'efficacité et la résolution, ce sont eux qu'on rencontre le plus souvent.

Ambigüité sur la vitesse

Échos Doppler.

Ce problème n'apparait qu'avec un type particulier de radar, le radar Doppler pulsé qui est basé sur l'effet Doppler pour déterminer la vitesse de la cible avec le décalage apparent de la fréquence pour les cibles qui se déplacent radialement par rapport au radar. L'étude du spectre généré par un émetteur pulsé montre que chaque bande latérale (aussi bien élémentaire que fine) est affectée par l'effet Doppler, ce qui donne une nouvelle bonne raison pour limiter la bande passante et la complexité spectrale par la mise en forme de l'impulsion.

Considérons le décalage positif d'une cible entrante sur le diagramme qui a été considérablement simplifié pour être clair. On peut observer que lorsque la vitesse relative augmente on atteint un point où les raies spectrales qui constituent les échos sont cachées ou crénelées par la bande latérale suivante de la porteuse modulée. Pour lever cette ambigüité, on émet plusieurs paquets d'impulsions avec des fréquences de répétition des impulsions (PRF) différentes, ainsi à chaque nouvelle valeur de la PRF correspondra une nouvelle position de la bande latérale exprimant la vitesse de la cible par rapport au récepteur.

La vitesse maximale mesurable sans ambigüité est donnée par :.

Principe du sondage radar

Description générale

Principe du sondage radar

Un radar émet de puissantes ondes, produites par un oscillateur (En physique, un oscillateur est un système manifestant une variation périodique dans le temps (ou pseudo-périodique...) radio et transmises par une antenne. Bien que la puissance des ondes émises soit grande, l’amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) du signal renvoyé est le plus souvent très petite. Néanmoins, les signaux radio sont facilement détectables électroniquement et peuvent être amplifiés de nombreuses fois. Il existe différentes façons d'émettre ces ondes. Les plus utilisées sont:

• Les ondes pulsées, où le radar émet une impulsion et attend le retour.
• Le radar à émission continue, où l'on émet continuellement à partir d'une antenne et on reçoit à l'aide d'une seconde.

En analysant le signal réfléchi, il est possible de localiser et d’identifier l’objet responsable de la réflexion, ainsi que de calculer sa vitesse de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En...). Le radar peut détecter des objets ayant une large gamme de propriétés réflectives , .. (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, . De plus, les ondes radio peuvent se propager avec une faible atténuation à travers l'air et divers obstacles, tels les nuages, le brouillard ou la fumée, qui absorbent rapidement un signal lumineux. Cela rend possible la détection et le pistage dans des conditions qui paralysent les autres technologies.

Journal

Le 27/08/2010 , 8 heures 16 . Les radiations sont toujours très fortes , en ce moment c'est très difficile .

Système binaire - Wikipédia

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Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la numération binaire. Ceux-ci ne peuvent prendre que deux valeurs, notées par convention 0 et 1.

C'est un concept essentiel de l'informatique. En effet, les processeurs des ordinateurs sont composés de transistors ne gérant chacun que deux états.

Un calcul informatique n'est donc qu'une suite d'opérations sur des paquets de 0 et de 1, appelés octets lorsqu'ils sont regroupés par 8.

Exemple d'informations binaires

Compression d'impulsion - Wikipédia

Compression d'impulsion - Wikipédia: "– Envoyé à l'aide de la barre d'outils Google"


La compression d'impulsion (en anglais, pulse compression) est une technique de traitement du signal utilisée principalement dans le domaine du radar, du sonar et en échographie afin d'augmenter la résolution en distance de la mesure ainsi que le rapport signal sur bruit, par modulation du signal émis^[1].

Forme du signal [modifier]

Le signal le plus simple que peut émettre un radar à impulsions est un train de signaux sinusoïdaux, d'amplitude A et de fréquence f₀, tronqué par une fonction porte de longueur T, se répétant identiquement à eux-mêmes à une certaine période

Démonstration (impulsion simple): signal émis en rouge (fréquence 10 hertz, amplitude 1, durée 1 seconde) et deux échos atténués (en bleu).

Avant filtrage adapté	Après filtrage adapté
Impulsion simple et cibles écartées…	…les échos sont distinguables.
Impulsion simple et cibles trop proches…	…les échos sont confondus.

Avant filtrage adapté

Après filtrage adapté: les échos sont plus courts.

Démonstration: même signaux que plus haut, plus bruit additif blanc gaussien (σ = 0.5)

Avant filtrage adapté: le signal est noyé dans le bruit

Après filtrage adapté: les échos sont encore visibles.