Mesure des flux de sève par spectrométrie diélectrique : de l’étude de l’arbre à celle des ceps de vigne

Le numérique en viticulture : les capteurs du sol à la vendange ! Module 2.Les capteurs de mesure sur la vigneJournées techniques - UMT Seven26 février 2020, Bordeaux Science Agro

L’équipe MIM (Matériaux Interactions Micro-Ondes) du laboratoire IMS(UMR 5218) possède les équipements et les compétences pour effectuer descaractérisations des propriétés diélectriques des matériaux (permittivité)jusqu’à des fréquences de 110 GHz. Ce sont les propriétés de la matièrevis-à-vis du champ électrique. Cette permittivité du matériau est étroitementliée à d’autres propriétés telles que l’humidité, la densité ou le contenuionique par exemple.

Notre équipe de recherche peut relier cette permittivité aux autrespropriétés de la matière en développant des algorithmes liant l’humidité à lapermittivité par exemple.

Les mesures en laboratoire permettent difficilement des mesures surcertains matériaux ne pouvant être correctement analysés qu’en milieu naturel(bois « vivant », permafrost…).

L’équipe MIM travaille au développement d’une instrumentation demesures diélectriques dédiée à des mesures in-situ des propriétés du bois parspectrométrie diélectrique (mesure de la permittivité en fonction de lafréquence).

Cette instrumentation complète la panoplie des équipements decaractérisation de la végétation existants en permettant 1/ d’améliorer laprécision de certaines mesures (contenu en eau, densité…), 2/ d’accéder à desdonnées jusqu’à maintenant peu ou mal évaluées (flux de sève…).

Les contraintes liées à cet équipement sont nombreuses. Nous avons optépour une mesure par spectrométrie micro-ondes non intrusive. L’instrument seraprincipalement constitué d’un applicateur (dispositif pour appliquer les ondessur la structure à étudier et recueillir la réponse électromagnétique de lastructure) et d’un analyseur de réseau vectoriel (VNA) pour générer les ondeset effectuer les mesures. Pour un déploiement réaliste le coût du matérielutilisé ne doit pas excéder 700 euros. Hors les VNA portables du commercecoûtent à eux seuls au moins 5000 euros.

Pour respecter ce cahier des charges, nous avons conçu une antennepermettant de générer des champs électromagnétiques de faible puissance dans lastructure (tronc, cep…). Elle permet de mesurer la réponse électromagnétique dela structure entre 100 MHz et 5GHz. Nous lui avons associé un mini VNA commandépar un circuit électronique. Une carte mémoire permet de stocker les donnéesrecueillies qui pourront être transmises au laboratoire/utilisateur distant parliaison hertzienne (Sigfox, LoRa, GSM …).

>> François Demontoux, Professeur, Laboratoire IMS, UMR 5218, Bordeaux