Industrie 4.0 : des capteurs intelligents pour optimiser les processus

Les capteurs à micro-ondes planaires basés sur des résonateurs couplés et des lignes de transmission couplées offrent des perspectives prometteuses pour de nombreuses applications nécessitant une mesure ou une surveillance précise de variables physiques, chimiques ou biologiques. Le livre « Coupled Structures for Microwave Sensing », édité par le professeur Ferran Martín de l’Université autonome de Barcelone, présente les dernières avancées dans ce domaine, proposées par les groupes de recherche internationaux les plus pertinents.

Des capteurs ultra-sensibles à faible coût

L’avantage principal des capteurs proposés dans ce livre réside dans leur ultra-haute sensibilité, parfois sans précédent, qui peut être obtenue grâce aux propriétés électromagnétiques des structures assemblées, combinées à un coût très faible. Ces capteurs sont donc idéaux pour des applications nécessitant une mesure ou une surveillance de haute précision et résolution.

Parmi les applications potentielles, on peut citer la détection de défauts ou d’impuretés dans des échantillons solides ou liquides, la détection de gaz et de composés organiques volatils nocifs pour la santé, la détection précoce de la corrosion et des dommages structurels dans les éléments urbains, le contrôle précis du mouvement dans les éléments mécaniques industriels, la mesure précise de variables physiques telles que la température, l’humidité ou la pression, la détection de la détérioration et de l’adultération des aliments, la mesure des niveaux d’électrolytes et de glucose, ou encore la surveillance des signes vitaux et d’autres variables d’intérêt médical.

Des capteurs adaptés à l’Internet des objets et à l’industrie 4.0

Grâce aux caractéristiques spécifiques des micro-ondes, notamment leur capacité à pénétrer les matériaux et les tissus et la possibilité de transmission par rayonnement, les capteurs présentés dans le livre sont également adaptés aux applications sans contact et sans fil, typiques du paradigme de l’Internet des objets (IoT). De plus, ces capteurs peuvent être implémentés sur une grande variété de substrats, qu’ils soient rigides, flexibles (adaptables aux surfaces non planes) ou même écologiquement durables (organiques, compostables ou recyclables).

Par ailleurs, les micro-ondes offrent une robustesse élevée dans des environnements difficiles soumis à la pollution et à la brutalité, présents dans de nombreux environnements industriels. Ces capteurs sont donc idéaux pour optimiser et «rendre intelligents» de nombreux processus industriels, basés sur la surveillance de différentes variables et la prise de décision, dans le cadre de l’industrie 4.0.

Des projets de transfert de technologie prometteurs

Le groupe CIMITEC, dirigé par le professeur Ferran Martín, mène actuellement deux projets de transfert de technologie, dans lesquels il applique son savoir-faire sur les capteurs à micro-ondes planaires acquis au cours des 15 dernières années. L’un de ces projets, mené avec la multinationale Garcia Carrión, vise à contrôler le niveau de pureté des produits dans les lignes d’embouteillage, afin de réduire les pertes de production. L’autre projet, mené avec une entreprise de maintenance urbaine, vise à surveiller de manière automatisée et sans intervention humaine la corrosion des éléments métalliques urbains.

Comme le souligne le professeur Ferran Martín dans la préface du livre :

«Les capteurs à micro-ondes planaires basés sur des résonateurs couplés et des lignes de transmission couplées offrent des performances sans précédent en termes de sensibilité, de résolution et de coût. Ils ouvrent la voie à de nombreuses applications dans des domaines aussi variés que l’industrie, la santé, l’environnement ou la sécurité alimentaire. Ce livre présente les dernières avancées dans ce domaine passionnant et en pleine expansion.»

Article : « Coupled Structures for Microwave Sensing » – https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-031-53861-2