Agrégation externe SII - 2026 - Option SII et ingénierie électrique - Épreuve de modélisation

Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité - modélisation
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie électrique.

Support : La tour à flux de Barbeau.

Mise en situation :

Le réchauffement de la planète est expliqué scientifiquement par une augmentation de la concentration en gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Le dioxyde de carbone (CO2) est le deuxième gaz à effet de serre le plus important dans l'atmosphère, après la vapeur d'eau. Les écosystèmes jouent un rôle primordial dans les échanges de CO2 avec l’atmosphère. Le sens et l’intensité de ces échanges varient au cours des cycles jour/nuit, des saisons et en fonction des conditions environnementales (sécheresse, température, etc.). Les chercheurs ont mis en place des dispositifs expérimentaux pour mesurer les flux de CO2 échangés entre l’atmosphère et les écosystèmes et ainsi mieux comprendre leur rôle et anticiper leur réponse aux changements climatiques. Des capteurs hautes technologies ont été ainsi disposés au sommet de tours dépassant les cimes des arbres et communément appelées « tours à flux ».

Travail demandé :

Ce sujet comporte cinq parties indépendantes :  

• Principe de la mesure du flux de CO2 .

Objectifs : 

1. caractériser le flux de CO2 et de déterminer le nombre de mesures nécessaire à son calcul.
2. caractériser la transmission série entre les capteurs et la centrale d’acquisition et de déterminer les capacités mémoire minimale du système de sauvegarde interne et de la carte Compact Flash.

• Acquisition de la vitesse du vent.

Objectifs : 

1. analyser le schéma de principe de fonctionnement de l’anémomètre sonique et d’établir l’expression numérique de la composante verticale de la vitesse du vent nécessaire au calcul du flux de CO2.
2. déterminer les paramètres d’un modèle électrique simplifié des transducteurs piézoélectriques au voisinage de la fréquence de résonance et de comparer avec le modèle proposé par le fabricant.
3. analyser la structure électronique permettant de générer un train d’impulsions périodiques de fréquence fr pour l’émission des ultrasons.
4. analyser la structure électronique permettant de traiter le signal reçu par le transducteur récepteur avant numérisation.
5. déterminer la tension efficace de bruit en sortie du LNA afin de vérifier sa compatibilité avec la résolution du CAN en bits.
6. analyser le fonctionnement du CAN à approximations successives afin de vérifier la compatibilité de la durée de conversion avec la période d’échantillonnage.
7. analyser la chaîne de traitement numérique, de déterminer les équations de récurrence à implémenter dans le DSP (Digital Signal Processing) et de valider les fonctions du détecteur d’enveloppe numérique.

• Liaison satellite .

Objectifs: 

1. caractériser la technique de modulation utilisée pour la transmission des données numériques.
2. exprimer les rapports Signal / Bruit au niveau de l’antenne et Signal / Bruit par bit en fonction du facteur de mérite de l’antenne.
3. dimensionner le diamètre de la parabole en considérant le rapport Signal / Bruit par bit admissible, le type de modulation et le facteur de mérite de l’antenne.

• Exploitation des données.

Objectif : exploiter les mesures de flux de CO2 pour évaluer la quantité de CO2 séquestrée ou émise par la forêt de Barbeau.

• Synthèse.

Les objectifs sont d’évaluer la capacité de captation en CO2 de la forêt de Barbeau et de comparer la technique d’Eddy covariance avec celle basée sur des observations satellites.