Description

Propriétés des instruments

Chaîne d’acquisition : présentation et propriétés principales.

Description temporelle d’un instrument : fonction d’appareil.

Description fréquentielle d’un instrument : fonction de transfert de modulation, gain, filtrage.

Propriétés énergétiques des instruments.

Acquisition et instrumentation numérique

Échantillonnage, représentation des nombres, liaisons série et parallèles.

Filtrage numérique : transformée de Fourier discrète, fréquence de Nyquist, règles pratiques d’utilisation.

Exemples : stratégies pour la mesure d’une fréquence, filtrage pour l’élimination du bruit…

Outils conceptuels

Variables, processus et fonctions aléatoires : introduction et rappels. Notions d’inter-corrélations et d’auto-corrélations pour le calcul de puissance de bruit. Densité spectrale de puissance moyenne.

Mesures en régime de comptage et régime de flux, processus de Poisson ; applications.

Outils opérationnels

Approche statistique et physique des bruits : bruit de Johnson, bruit de grenaille, bruit blanc, bruit en 1/f, bruit de speckle

Estimation de la valeur moyenne et de la puissance d'un signal aléatoire : méthodes analogiques et numériques ; détection synchrone. Méthodes hétérodynes. Filtrages adaptatifs.

Filtrage et amplification en électronique, notamment numérique

Extraction d'un signal noyé dans un bruit.

Variance d’Allan.

Exemples d'applications

Comptage d'événements par photomultiplicateur, bruit dans les oscillateurs, mesures de petits déplacements à l’échelle submicrométrique par hétérodynage

Finalité

Découvrir les principes de base communs aux différents types d’instruments et systèmes et connaître la manière dont ils altèrent le signal mesuré. Découvrir les aspects spécifiques du traitement du signal liés à l’acquisition et à l’échantillonnage. Acquérir des notions élémentaires sur le filtrage analogique ou numérique.

Identifier et, le cas échéant, éliminer ou traiter les phénomènes qui nuisent à l'intelligibilité d'un signal analogique ou numérisé. Capacité à extraire l'information du "bruit" et des "parasites". Prévoir les mécanismes de filtrage.

Compétences visées

Maîtrise des éléments conceptuels de base liés au traitement du signal et à l’instrumentation analogique ou numérique. Être prêt à les employer dans un contexte opérationnel pour la mesure, le contrôle, les essais.

Capacité à identifier et, le cas échéant, éliminer ou traiter les phénomènes qui nuisent à l'intelligibilité d'un signal analogique ou numérique. Capacité à extraire l'information du "bruit" et des "parasites". Capacité à prévoir les mécanismes de filtrage pour l’optimisation du rapport signal à bruit.

Description des modalités d'évaluation

Seul l'examen final est obligatoire pour valider l'UE.

Des devoirs à la maison et des questionnaires en ligne facultatifs, proposés tout le long du semestre, peuvent venir apporter des bonifications à la note d'examen.

Public

Techniciens supérieurs, futurs cadres opérationnels, cadres techniques, ingénieurs ou futurs ingénieurs soucieux de mieux connaître et mieux maîtriser les propriétés des instruments et les dispositifs de traitement des signaux, de la conception à l’exploitation.

Il est nécessaire que certaines bases mathématiques soient assez solides pour aborder le programme (intégration, dérivation, fonctions mathématiques de base et représentations graphiques, nombres complexes, formules trigo...).