Comparaison des inclinomètres R1 et L5

Les inclinomètres R1 et L5 possèdent des directions très proches. Afin de savoir s’il est envisageable d’utiliser des paramètres uniques pour tout le site du LHC, prédisons les marées sur un des deux inclinomètres à l’aide des paramètres de l’autre inclinomètre. Cette comparaison nous permettra de juger de la globalité de la marée sur deux sites distants de 8.4 km.

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a) Ajustement des paramètres de marées du réseau R1

Déterminons tout d’abord les paramètres ajustés de marées sur l’inclinomètre R1. Nous disposons pour cela de sept blocs de données, du 05/01/2010 au 04/10/2010, avec un échantillonnage fin et constant de 10 min. Les mesures en tilt sont obtenues grâce aux capteurs HLS des extrémités 2R1A et 3R1B, distants de 18.731 m.

Les résultats du module Analyze sont représentés sur la figure 4-46. Les ondes longues périodes sont très mal déterminées et ne sont donc pas représentées. Cette superposition en multitude de blocs ne permet pas de déterminer les ondes dont les périodes propres sont plus longues que les périodes des blocs de données. Les résultats sur les plages diurnes et semi-diurnes sont pour leurs parts comparables à ceux obtenus sur les autres inclinomètres du CERN.

Figure 4-46 : Résultats en amplitude des paramètres ajustés de marées pour le réseau R1

Les paramètres ainsi déterminés vont permettre de prédire la marée localement, sur une autre série temporelle.

b) Prédiction de la marée sur le réseau R1 grâce aux paramètres locaux issus de R1

La marée va être prédite sur une série postérieure pour laquelle nous possédons des mesures HLS. Cette série s’étend du 04/10/2010 au 05/12/2010 et les résultats sont présentés sur la figure 4-47.

Sur la figure 4-47, l’amplitude du signal avant et après correction passe de 1822 à 1719 nrad, pour sa part l’écart type passe de 420 à 418 nrad. D’un point de vue spectral, comme représenté sur la figure 4-48, les signaux périodiques de marée ont disparu des résidus après correction locale de marées.

Nous allons maintenant pouvoir ajuster les paramètres des marées sur le réseau L5, et prédire les marées avec ces paramètres sur le réseau R1 afin de savoir si les modèles de marées sont valables à 8.4 km de distance.

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Figure 4-47 : Prédiction locale de la marée sur l’inclinomètre R1

Figure 4-48 : Spectres d’amplitudes des signaux de l’inclinomètre R1 avant et après correction de la marée locale

c) Ajustement des paramètres de marées du réseau L5

Pour déterminer les paramètres locaux de marée au niveau de l’inclinomètre L5, nous disposons de sept blocs de données, du 11/02/2010 au 04/10/2010, avec un échantillonnage fin et constant de 10 min. Les mesures en tilt sont obtenues avec les capteurs HLS des extrémités 3L5A et 2L5B, distants de 18.724 m.

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Figure 4-49 : Résultats en amplitude des paramètres ajustés de marées pour le réseau L5

La figure 4-49 représente les amplitudes des ondes de marées après ajustement des données de l’inclinomètre L5. Les résultats sont très comparables à ceux obtenus sur l’inclinomètre R1, que ce soit pour les ondes diurnes, semi-diurnes, voire même longues périodes qui sont pour leurs parts mal déterminées. Nous allons donc utiliser ces derniers paramètres de marées pour prédire la marée sur l’inclinomètre R1.

d) Prédiction de la marée sur le réseau R1 grâce aux paramètres locaux issus de L5

Comme il a été annoncé au chapitre 4.5.3.1, les inclinomètres R1 et L5 possèdent des azimuts très proches à 180 deg près. La marée qui va être prédite sur l’inclinomètre L5 et appliquée sur l’inclinomètre R1 va donc être opposée en signe.

La figure 4-50 représente donc le Tilt mesuré par l’inclinomètre R1, corrigé de la marée prédite grâce aux paramètres locaux de l’inclinomètre L5 au signe près. Cette figure est tout à fait comparable à la figure 4-47 qui représentait la correction de marée sur l’inclinomètre R1 grâce à ses propres paramètres locaux. Sur le dernier traitement effectué, l’amplitude après correction est de 1709 nrad, l’écart type résiduel est 418 nrad. Ces valeurs confirment donc bien que les inclinomètres L5, et R1, distants de 8.4 km possèdent des ondes de marées très similaires et qu’un seul modèle de marée locale peut être appliqué pour les deux instrumentations.

La figure 4-51 représente le spectre sur les données de l’inclinomètre R1, avant et après application de la dernière méthode décrite. Les résultats sont du même ordre de grandeur que ceux qui étaient sur la figure 4-48 qui représentait le spectre des résidus de l’inclinomètre R1 avec les paramètres de marée de R1. On peut tout de même noter pour le dernier modèle, qu’il demeure de légères signatures de l’ordre de quelques nrad aux périodes diurnes et semi-diurnes : ces signatures sont dans le bruit, elles sont négligeables.

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Figure 4-50 : Prédiction locale de la marée sur l’inclinomètre R1 grâce aux paramètres de marée de l’inclinomètre L5

Figure 4-51 : Spectres d’amplitudes appliqués au signal d’inclinaison R1 avant et après correction de la marée calculée selon l’inclinomètre L5

Nous venons donc de montrer par cette comparaison que les paramètres locaux de marées du point L5 étaient valables pour représenter les marées locales de l’inclinomètre R1 distant de 8.4 km. Cette conclusion est intéressante, elle montre que le phénomène de marée est globalement identique pour deux points diamétralement opposés du LHC et qu’il n’y a donc pas d’effets de cavité différents. Il semble donc possible d’obtenir un modèle régional de l’effet des marées à l’échelle du LHC. Ce modèle serait issu de l’ensemble des données du LHC, et aurait pour fonction de pouvoir anticiper l’effet des marées en tout point de cet accélérateur.

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4.5.3.3. Détermination de paramètres globaux de marées pour