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Capteurs optiques pour les milieux complexes

Au sein de l’UMR ITAP, les travaux de l’équipe COMiC sont focalisés sur la recherche et le développement de capteurs optiques basés sur des mesures spectrales et les méthodes d’analyse de données associées afin de caractériser les milieux biologiques complexes qui sont au cœur des agro-bio-procédés.

Les systèmes de mesure développés par l’équipe COMiC sont des capteurs optiques indirects (les capteurs indirects ne mesurent pas directement la grandeur Y recherchée, mais une autre grandeur, influencée par Y) multivariés, basés sur la spectrométrie Ultra-Violet, Visible, proche Infrarouge(UV-VIS-NIR) et l'imagerie hyperspectrale.

L'approche usuelle pour extraire des informations sur le milieu étudié (souvent des concentrations) comporte deux étapes complémentaires:

1. l'acquisition d'un signal optique ayant interagi avec le milieu,

2. la construction, par apprentissage, d'un modèle statistique reliant ce signal et la grandeur d'intérêt à quantifier.

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Figure 1 : schéma de principe d’une mesure optique indirecte multivariée 

Tout l'enjeu est de prédire ensuite avec exactitude ce paramètre d'intérêt à partir d'un signal optique acquis sur un nouvel échantillon. Ces deux étapes impactent donc la qualité métrologique de la mesure. Le signal optique doit être de qualité et contenir l'information utile. Le modèle chimiométrique doit être robuste, c'est à dire rester stable face à des perturbations externes.

Les travaux précurseurs de l'équipe COMiC combinant "mesures multi/hyperspectrales" et "modèle d'étalonnage" ont fait leurs preuves et donné d'excellents résultats depuis plus de deux décennies. Cependant, du fait :

  1. de la complexité et la diversité des nouveaux milieux étudiés par le laboratoire (sol, microalgues, boues de station d'épuration, plantes génétiquement modifiées...),
  2. de la multiplication des mesures en milieux non contrôlés (extérieur, réacteurs, méthaniseurs...)

Les mesures optiques et les modèles d'étalonnage n’atteignent pas toujours les critères de qualité et de robustesse requis.

Afin de surpasser ces deux limites, les travaux de recherches de l’équipe COMiC sont centrés autour des axes suivants :

  1. Développements de méthodes et dispositifs optiques spécifiques pour améliorer la qualité du signal.
  2. Développements de méthodes chimiométriques pour améliorer la robustesse des mesures spectrométriques.

Coordonnées du responsable d’équipe

Ryad Bendoula
ryad.bendoula(at)inrae.fr
0467166463

Site web : https://www6.montpellier.inrae.fr/itap-comic/Equipe

Contact

Ryad Bendoula
ryad.bendoula(at)inrae.fr
0467166463

Date de modification : 17 juillet 2023 | Date de création : 14 avril 2021 | Rédaction : EM