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RÉSUMÉ
Les câbles électriques sont vecteurs de l'alimentation et de l'information pour les systèmes communicants. Ils sont soumis aux mêmes contraintes et peuvent aussi être affectés par des défauts (court-circuit, rupture, corrosion, usure, etc.). En cas de panne du système, il peut être intéressant de vérifier l'état physique du réseau d'interconnexion filaire avant de changer de coûteux appareils. C'est certain, des systèmes de diagnostic filaire permettraient d'énormes gains de temps et d'argent dans de nombreux domaines tels que les transports, l'énergie, le bâtiment, les infrastructures et les télécommunications.
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Fabrice AUZANNEAU : Chef du Laboratoire de fiabilisation des systèmes embarqués au CEA LIST
INTRODUCTION
Les câbles électriques sont vecteurs de l'alimentation et de l'information pour les systèmes communicants. Ils sont soumis aux mêmes contraintes et peuvent aussi être affectés par des défauts (court-circuit, rupture, corrosion et usure, etc.). En cas de panne du système, il peut être intéressant de vérifier l'état physique du réseau d'interconnexion filaire avant de changer de coûteux appareils. Des systèmes de diagnostic filaire permettraient d'énormes gains de temps et d'argent dans de nombreux domaines tels les transports, l'énergie, le bâtiment et les infrastructures, les télécommunications.
Electrical cables are the support for energy and information transmission of many systems. They are subject to the same constraints and can as well be subject to defects (short circuit, break, corrosion, wear out...). In the event of a breakdown of the system, it can be interesting to check the status of the wiring interconnection network before changing expensive devices. The use of wire diagnosis tools would allow huge time and money savings in many fields such as transport, energy, building and infrastructures, telecommunications.
diagnostic, réseaux, câbles, interconnexion, défauts, maintenance
diagnosis, wires, network, defects, maintenance
Domaine : Fiabilité des réseaux de câbles
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Électronique analogique et numérique, radiofréquence, microélectronique
Domaines d'application : Transports, énergie, communication, bâtiment et infrastructures
Principaux acteurs français :
Centres de compétence : CEA LIST, Supélec LGEP, INRIA
Pôles de compétitivité : SYSTEM@TIC
Autres acteurs dans le monde : Université de l'Utah, Livewire, Wirescan...
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- Version courante de avr. 2023 par Fabrice AUZANNEAU
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2. Méthodes de diagnostic
2.1 Défauts sur les câbles
Avant de parler des méthodes de diagnostic, il faut s'intéresser aux défauts que l'on rencontre sur les câbles. Le principal domaine qui a recensé et analysé des défauts sur des câbles est celui de l'avionique militaire : l'USAF (US Air Force) a compilé depuis plusieurs années les résultats d'analyse des pannes ayant entraîné des incidents (avion cloué au sol, retard au décollage, etc.), voire des accidents (fumée ou feu dans le cockpit, panne d'appareils, etc.). Il a été rapporté une moyenne de 3 cas de fumées par jour dans des avions de transports légers (jet) aux USA et au Canada uniquement.
Des études commandées par la FAA (Federal Aviation Administration, USA) ont permis de catégoriser les divers types de défauts liés aux câbles rencontrés sur des avions (figure 2).
Les défauts les plus rencontrés sont :
-
des connecteurs endommagés ou cassés ;
-
des câbles élimés (figure 3) ou coupés ;
-
un défaut de broche d'un connecteur ;
-
la corrosion.
D'une manière générale, on distingue deux grandes familles de défauts :
-
les défauts francs (court-circuit, circuit ouvert) qui sont localisés et produisent une signature de forte amplitude (coefficient de réflexion égal à ± 1, cf. § 3.2.1) ;
-
les défauts non francs, qui peuvent être localisés ou étalés sur une certaine distance (figure 3) dont les échos sont souvent très faibles voire impossibles à distinguer du bruit.
Un autre type de défaut apparaît dans certains cas : une décharge partielle qui est une fuite diélectrique localisée au sein d'un isolant apparaissant sous l'effet d'une forte tension. Alors qu'une...
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Méthodes de diagnostic
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FURSE (C.), HAUPT (R.) - Down to the wire. - Spectrum, IEEE, vol. 38, Issue 2, p. 34-39, fév. 2001.
-
(2) - Management of life cycle and ageing at nuclear power plants : improved I maintenance - . AIEA, IAEA-TECDOC-1402 (2004).
-
(3) - FURSE (C.), SMITH (P.), LO (C.) - Spread spectrum sensors for critical fault location on live wire networks. - Structural control and health monitoring journal, 12, p. 257-267 (2005).
-
(4) - FLAKE (R.H.) - Advances in test technologies for metal cables. - IEEE ComSOC/SPSoc, Austin, USA, mai 2005.
-
(5) - FURSE (C.), CHUNG (Y.), LO (C.), PENDAYALA (P.) - A critical comparison of reflectometry methods for location of wiring faults. - Journal of Smart Structures and Systems, vol. 2, p. 25-46 (2006).
-
(6) - AUZANNEAU (F.), RAVOT (N.) - Détection et localisation de défauts dans des...
ANNEXES
Des logiciels de simulations numériques de la physique de propagation des ondes électromagnétiques peuvent être utilisés pour modéliser et simuler les performances d'une méthode ou d'un système de réflectométrie.
CST Microwave Studio (éléments finis dans le domaine fréquentiel) http://www.cst.com/Content/Products/MWS/Overview.aspx
Agilent ADS (Advanced Design System) http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=34346/0.00=USlc=eng
ESI CRIPTE (simulation de réseaux multiconducteurs, basé sur la méthode de topologie électromagnétique, développé à l'ONERA https://www.esi-group.com/fr
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Université de l'Utah http://www.ece.utah.edu/~cfurse/Center%20of%20Excellence/wiring.htm...
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