Étude et optimisation d’un système de détection et de discrimination de métaux par induction électromagnétique

Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)

• INTRODUCTION GÉNÉRALE
• PREMIER CHAPITRE
  • I.1 INTRODUCTION
  • I.2 DÉMINAGE HUMANITAIRE
  • I.3 MÉTHODES DE DÉTECTION DES OBJETS ENFOUIS
    • I.3.1 Thermographie infrarouge
    • I.3.2 Magnétométrie
    • I.3.3 Radar à pénétration de sol (GPR)
    • I.3.4 Détecteur de métaux
  • I.4 CONCLUSION
• DEUXIEME CHAPITRE
  • II.1 INTRODUCTION
  • II.2 DETECTION ELECTROMAGNETIQUE D'OBJETS METALLIQUES
  • II.3 PRINCIPES DE BASE
  • II.4 MODÉLISATION D’INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE AVEC LA CIBLE
  • II.5 CONCLUSION
• TROISIEME CHAPITRE
  • III.1 INTRODUCTION
  • III.2 MODÉLISATION DU SYSTÈME DE DÉTECTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE
  • III.3 ÉQUATIONS DE MAXWELL
  • III.4 FORMULATION UTILISANT LE POTENTIEL VECTEUR MAGNÉTIQUE
  • III.5 MÉTHODES DE RÉSOLUTION
  • III.6 METHODE D'OPTIMISATION POUR LE DIMENSIONNEMENT DU DETECTEUR DE METAUX
  • III.7 CONCLUSION
• QUATRIEME CHAPITRE
  • IV.1 INTRODUCTION
  • IV.2 CONCEPTION ET OPTIMISATION D’UN DETECTEUR DE METAUX
  • IV.3 CARACTERISTIQUES DU DETECTEUR DE METAUX
  • IV.4 APPLICATIONS ET RESULTATS
  • IV.5 CONCLUSION
• CINQUIEME CHAPITRE
  • V.1 INTRODUCTION
  • V.2 PROBLEME INVERSE
  • V.3 INVERSION PAR RESEAUX DE NEURONES
  • V.4 RESOLUTIONS ET APPLICATIONS
  • V.5 RÉALISATION DU PROTOTYPE
  • V.6 LES RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
  • V.7 CONCLUSION
• CONCLUSION GÉNÉRALE

Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines induktiven Metalldetektors, der auf der Technik des Frequenzsweepings basiert. Ziel ist es, einen Detektor zu entwickeln, der in der Lage ist, verschiedene Metalle zu unterscheiden. Zu diesem Zweck werden sowohl analytische als auch numerische Modellierungsmethoden eingesetzt. Die Optimierung der Detektorstruktur erfolgt durch die Anwendung genetischer Algorithmen, während neuronale Netze zur Lösung des inversen Problems dienen. Der resultierende induktive Detektor besteht aus einer Sende- und zwei Empfängerspulen, die in einer Differentialanordnung angeordnet sind. Der Prototyp des Detektors wurde realisiert und die Ergebnisse der experimentellen Validierung bestätigen die entwickelten Modelle.

• Modellierung des induktiven Metalldetektors
• Entwicklung einer analytischen Lösung für die Interaktion zwischen Sende- und Empfängerspulen
• Numerische Modellierung des Detektors mithilfe der Methode der finiten Elemente
• Optimierung der Detektorstruktur durch genetische Algorithmen
• Lösung des inversen Problems mit neuronalen Netzen

Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)

• Kapitel I: Das erste Kapitel gibt einen Überblick über die verschiedenen Methoden zur Detektion von unterirdischen Objekten, darunter Thermographie, Magnetometrie, Ground Penetrating Radar (GPR) und Metalldetektoren. Es werden die Vor- und Nachteile der jeweiligen Methoden sowie ihre Einsatzgebiete vorgestellt.
• Kapitel II: Dieses Kapitel befasst sich mit der Modellierung der elektromagnetischen Induktion mit einer Zielobjekt. Es wird ein neues analytisches Modell für einen koaxialen induktiven Detektor mit Frequenzsweep entwickelt.
• Kapitel III: In diesem Kapitel wird die Modellierung des elektromagnetischen Detectionssystems anhand der Finite-Elemente-Methode (FEM) vorgestellt. Es werden die Grundlagen der FEM erläutert und die Anwendung von genetischen Algorithmen zur Optimierung der Detektorstruktur beschrieben.
• Kapitel IV: Hier werden die Ergebnisse der Simulation des Detektorsystems vorgestellt. Es werden die durch die FEM berechneten Ergebnisse der Optimierung der Detektorstruktur sowie der Einfluss von physikalischen und geometrischen Eigenschaften des Detektors und der Zielobjekte auf das Response-Signal des Detektors diskutiert.

Schlüsselwörter (Keywords)

Induktiver Metalldetektor, Frequenzsweep, Finite-Elemente-Methode (FEM), Genetische Algorithmen, Neuronale Netze, Inverses Problem, Elektromagnetische Induktion, Modellierung, Simulation, Prototypenbau, Experimentelle Validierung