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Electronique et géosciences: développement de capteurs environnementaux adaptés à la haute atmosphère et aux milieux souterrains.

TitreElectronique et géosciences: développement de capteurs environnementaux adaptés à la haute atmosphère et aux milieux souterrains.
Type de publicationConference Paper
Year of Publication2015
AuteursBurlet, C, Vanbrabant, Y, Piessens, K, Welkenhuysen, K, Verheyden, S
ÉditeurEdytem, L
Conference NameSéminaire : New paleoclimate results for the Northern Levant inferred from Lebanese speleothems - 7 mai 2015
Date PublishedJuin
PublisherUniversité Savoie-Monc Blanc
Résumé

Les technologies liées à l{'}automatisation et au traitement numérique du signal d{'}instruments de mesure se sont largement démocratisées ces dernières années. C{'}est en partie dû à la prolifération des plateformes d{'}échange en électronique et aux progrès constants de miniaturisation et d{'}intégration des circuits. De plus, l{'}accès aisé à des catalogues de composants en ligne et à des services de prototypage de carte électroniques permettent aujourd{'}hui à des scientifiques, non professionnels en électronique, de concevoir et fabriquer eux-mêmes des équipements de mesure adaptés aux milieux naturels qu{'}ils étudient. A titre d{'}exemple, un petit capteur de température autonome, le « Niphargus » a été développé à l{'}Institut des Sciences naturelles de Belgique (Service géologique de Belgique, Direction Terre et Histoire de la Vie) dans le but de surveiller l{'}évolution en température de milieux naturels (grottes, sols et rivières). L'instrument est basé sur un capteur de température à diode de silicium monolithique, cette technologie allie la stabilité de mesure d{'}un thermomètre de laboratoire à résistance de platine avec la sensibilité des thermistances habituellement intégrées aux instruments miniaturisés. Le Niphargus est conçu pour être produit à faible coût, est capable d{'}enregistrer la température avec une résolution inférieure à 0.01°C entre -50°C et +125°C, dispose d{'}une autonomie de plusieurs années, et peut-être calibré facilement à $\pm$0.1°C entre 0 et 30°C. Ils ont été notamment déployés dans plusieurs grottes belges et étrangères. Dans le cas de la grotte de Han-sur-Lesse (Belgique), par exemple, des enregistrements effectués au printemps 2013 ont permis détecter un cycle diurne de variation de la température de l{'}air de la salle du Dôme d{'}une amplitude de 0,005°C. Le « Stratochip » est un autre exemple de développement basé sur l{'}intégration de technologies récentes dérivées des aéronefs civils autonomes (microcontrôleur puissant, centrale inertielle et récepteur GNSS miniatures, transmissions de données longue portée). Cet équipement permet l{'}observation de la terre et de l{'}atmosphère à des altitudes allant de 1.000 à 32.000 mètres, et sur des distances de plusieurs dizaines de kilomètres. Son principe de fonctionnement est simple et innovant : la sonde d{'}observation transportée par deux ballons gonflés à l{'}hélium. À une altitude prédéterminée, un des ballons est largué, stabilisant rapidement le taux de montée de l{'}équipement et permettant un vol en plateau au-dessus d{'}une zone prédéfinie. Le système peut ensuite se détacher du deuxième ballon et atterrir au moyen d{'}un parachute. Le profil de vol, les territoires survolés et la zone d{'}atterrissage peuvent être calculés de façon très précises avant et pendant le vol grâce aux modèles de prédiction de directions et vitesses des vents (données NOAA), affinés par les mesures effectuées en temps réel par la sonde. Cet équipement a notamment été utilisé dans la cartographie d{'}un plateau karstique de la Sierra Arana (Andalousie, Espagne), et a produit une mosa{\"ı}que d{'}images ortho-rectifiées et un modèle d{'}élévation du terrain sur une surface de plus 200km${^2}$ avec une résolution d{'}1 mètre par pixel.

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