Laboratoire d'accueil : Laboratoire de physique et de métrologie des aérosols (LPMA)
Date de début de la thèse : 03/10/2010
Nom du doctorant : Loïc Coquelin
Contexte des incertitudes
Le traitement des Incertitudes (de mesures, d’essais,..) est une thématique en plein essor aussi bien dans la sphère académique qu’en statistiques industrielles, les secteurs de l’environnement, la santé, la finance... Aujourd’hui, le traitement des incertitudes dans les problèmes industriels fait l’objet d’un consensus méthodologique. Le LNE, l’IRSN et Supélec sont d’ailleurs membres actifs du groupe « Incertitudes et Industrie » de l’Institut de Maîtrise des Risques qui développent des collaborations et travaux scientifiques entre industriels et académiques sur ce sujet.
Forts de leur expérience sur la thématique «Incertitudes», le LNE, l’IRSN et Supélec souhaitent désormais enrichir et élargir le schéma méthodologique actuel de traitement des incertitudes pour dépasser les limites évoquées précédemment. Dans ces cas, la formulation du traitement des incertitudes dans un contexte Bayésien est pertinente. Le développement méthodologique du traitement Incertitudes s’effectuera essentiellement dans le cadre d’une application en métrologie sur la détermination de la distribution granulométrique d’un aérosol nanométrique.
Contexte de la métrologie des nanoparticules
Le LNE et l’IRSN sont équipés de l'instrument commercial le plus utilisé à ce jour au niveau national et international pour mesurer la distribution granulométrique des nanoparticules en phase aérosol, instrument qui est le SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer).
Jusqu'à présent, bien que certains travaux aient été menés sur la pertinence des mesures de granulométrie des particules effectuées par cet appareil, aucune étude n'a été réalisée pour évaluer l’incertitude associée à une distribution granulométrique.
A ce jour, aucun laboratoire national de métrologie ne peut fournir ce type de caractéristique dimensionnelle avec une incertitude associée, et ce, bien que le besoin industriel dans ce domaine soit manifeste (utilisation dans les lieux de travail, salles blanches, etc.).
Les travaux de thèse proposés seront réalisés dans le cadre d’une collaboration entre l’IRSN (Laboratoire de physique et de métrologie des aérosols), le LNE (Division métrologie chimique et biomédicale et DG – Service mathématiques et statistiques) et Supélec (Département signaux & systèmes électroniques).
Objectifs de la thèse
- Fournir un cadre méthodologique innovant de traitement d’incertitude adaptée aux mesures de SMPS,
- Améliorer les mesures de granulométrie d’un aérosol ultra-fin fournies par un SMPS : calculer et automatiser l’évaluation de l’incertitude sur cette mesure.
Déroulement du travail de thèse
Le travail de thèse portera dans un premier temps à la fois sur la compréhension de l’instrument SMPS (physique sous-jacente, modélisation, sources d’incertitude et leur quantification, état de l’art sur les mesures granulométriques, etc.) et sur un état de l’art sur la prise en compte des erreurs de modélisation physique, qu’elles soient dues au manque de précision d’un modèle direct, ou apportées par une procédure d’inversion.
Dans un deuxième temps, les travaux porteront sur la recherche d’une méthodologie pour caractériser les incertitudes dues aux erreurs de modèles. Au-delà de l’intérêt direct qui est de quantifier les incertitudes, cette caractérisation sera également pensée, et utilisée, pour choisir le meilleur modèle physique ou la meilleure procédure d’inversion, en étudiant notamment la sensibilité des deux méthodes d’inversion à disposition (Méthodes MICRON et TWOMEY) aux variations des paramètres d’entrée.