Support au développement logiciel d'un capteur de gaz optique dédié à la qualité de l'air - Définition de protocoles de calibration et de mise au point

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

• à gagner en efficacité énergétique ;
• à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
• à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Support au développement logiciel d’un capteur de gaz optique dédié à la qualité de l’air – Définition de protocoles de calibration et de mise au point

La qualité de l’air est une préoccupation prégnante de notre siècle. Celle-ci est impactée par des activités humaines (industrie, transport, agriculture, chauffage domestique, …) et naturelles (éruptions volcanique, décomposition de matière organique, …), et peut avoir un impact profond sur notre qualité de vie et finalement notre santé.

Depuis plusieurs années, IFPEN développe une solution innovante de mesure des polluants basée sur la spectroscopie UV. Cette solution, dénommée ELEMENTS, très versatile et à coût maîtrisé, est aujourd’hui utilisée dans des applications dédiées aux émissions des véhicules (projet REAL-e), aux émissions industrielles et à la mesure atmosphérique (projet FLAIR). Le stage s’attachera à développer les outils de calibrations nécessaires à l’évolution du capteur ELEMENTS, ainsi qu’à prendre en compte dans l’algorithme de nouvelles espèces d’intérêt.

Les besoins de caractérisation des capteurs fabriqués se multiplient, ainsi que les molécules d’intérêt. Un moyen d’essai dédié a été conçu, capable de gérer l’injection de polluants et de particules à des concentrations variées. Durant la durée du stage, de nouvelles molécules devront être caractérisées, intégrées à l’algorithme et validées.

Le stage comporte deux objectifs :

L’un est expérimental et vise à adapter et utiliser le moyen d’essai pour satisfaire aux exigences de calibration. Le second est lié à l’intégration dans l’algorithme de nouvelles molécules en se basant sur des données de la littérature et les données générées expérimentalement.

Ainsi sur les 6 mois du stage, le stagiaire aura à conduire un travail d’ingénieur complet, allant de la bibliographie à la validation, suivant le plan suivant :

1. Prise en main de la technologie ELEMENTS (hardware, bases théoriques de spectroscopie & chimiométrie)
2. Prise en main du banc d’essai « qualité de l’air » : pilotage, mise en place des capteurs, adaptation au besoin
3. Etablir une méthodologie de calibration puis l’automatiser. Tester cette méthodologie, l’appliquer à un / des systèmes de mesure. Capitaliser cette méthodologie sous forme d’une note technique.
4. Prendre connaissance de la base de données d’essais ELEMENTS et la compléter avec les essais réalisés.
5. Améliorer l’algorithme de traitement des spectres en proposant et définissant de nouveaux indicateurs de pertinence de la mesure et de validité du signal. Ces propositions pourront être validées sur table (base de non-régression) et sur le moyen d’essai dédié.
6. Valider les travaux sur une matrice de gaz complexe (En fonction des opportunités : banc qualité de l’air, véhicule, autre...)

Profil recherché :

Master 2 (Bac+5) ou dernière année d’école d’ingénieur motivé pour mener des travaux de recherche et développement dans le domaine passionnant de la qualité de l’air.

L’étudiant sera intégré à une équipe dynamique spécialisée dans les « diagnostics optiques » : ingénieurs de recherche, techniciens spécialisés, au sein d’un projet dédié à la qualité de l’air.

Compétences recherchées :

• Traitement du signal
• Optique et intérêt pour la mesure et l’expérimentation
• Maîtrise des outils de programmation (Matlab, Python, etc. )
• Autonomie
• Aptitude à travailler en équipe et communiquer sur son travail.

Durée et période du stage : 6 mois en 2024

Informations pratiques : Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera versée au stagiaire (si non rémunéré par ailleurs).

Intéressé.e ? Envoyez une lettre de motivation et un CV !

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Software development of an optical air quality sensor – Definition of calibration and tuning protocols

Air quality is a major concern of our century. It is impacted by human (industry, transport, agriculture, domestic heating, etc.) and natural activities (volcanic eruptions, decomposition of organic matter, etc.), and can have a deep impact on our life quality and our health.

For several years, IFP Energies nouvelles has been developing an innovative solution for measuring pollutants based on UV spectroscopy. This solution, named ELEMENTS, very versatile and cost-effective, is today used in applications dedicated to vehicle emissions (REAL-e), industrial emissions and atmospheric measurement (FLAIR). The internship will focus on developing the calibration tools mandatory for the evolution of the ELEMENTS sensor, as well as adding new species of interest in the algorithm.

The characterization needs of the manufactured sensors are increasing, as well as the molecules of interest. A dedicated test facility has been designed, capable of managing the injection of pollutants and particles at various concentrations. During the internship, new molecules will have to be characterized, integrated into the algorithm and validated.

The course has two objectives: 

One is experimental and aims to adapt and use the test facility to meet calibration requirements. The second is linked to the integration of new molecules into the algorithm based on literature data and experimentally generated data.

Thus, during the 6 months of the internship, the intern will have to carry out a complete engineering work, ranging from the bibliography to validation, according to the following plan:

1. Familiarization with ELEMENTS technology (hardware, theoretical bases of spectroscopy & chemometrics)
2. Getting started with the “air quality” test bench: management, installation of sensors, adaptation as needed
3. Establish a calibration methodology and then automate it. Test this methodology, apply it to one or more measurement systems. Write a technical note about this methodology for the next users.
4. Familiarize yourself with the ELEMENTS test database and complete it with the tests carried out.
5. Improve the spectrum processing algorithm by proposing and defining new indicators of measurement and signal validity. These proposals can be validated on the database (non-regression basis) and on the dedicated test facility.
6. Validate the work on a complex gas matrix (Depending on opportunities: air quality bench, vehicle, other...)

Profile requirements :

Master 2 degree (5 years of high studies) or final year of engineering school motivated to carry out research and development work in the exciting field of air quality.

The student will be integrated into a dynamic team focused on “optical diagnostics”: research engineers, specialized technicians, within a project dedicated to air quality.

Required skills:

• Signal processing
• Optics and interest in measurement and experimentation
• Mastery of programming tools (Matlab, Python, etc.)
• Autonomy
• Ability to work in a team and communicate about your work.

Duration and period of the internship : 6 months on 2024

Practical information: The internship will take place at IFP Energies nouvelles in Rueil-Malmaison. A monthly allowance will be paid to the intern (if not otherwise paid).

Want to know more ? Please send your resume and your cover letter.

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