Acquisition et traitement des signaux bruités

Code UE : MTR112

  • Cours
  • 6 crédits
  • Volume horaire de référence
    (+ ou - 10%) : 50 heures

Responsable(s)

Stephan BRIAUDEAU

Public, conditions d’accès et prérequis

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...).

Objectifs pédagogiques

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.

Contenu

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

Modalité 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.

Bibliographie

  • G. ASCH : Acquisition de données du capteur à l'ordinateur, DUNOD 1999
  • D. DECLERCQ, A. QUINQUIS : Le signal déterministe, HERMES, 1996
  • F. TRUCHETET : Traitement linéaire du signal numérique, HERMES 1998
  • F. de COULON : Traité d'électricité Vol. VI : Théorie et traitement des signaux, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, 1996
  • F.N.H. ROBINSON : Noise and fluctuations in electronic devices and circuits (Editeur Oxford)
  • A. PAPOULIS : Signal analysis (Mc Graw Hill International Editions)
  • J. MAX : Méthodes et techniques de traitement du signal (Masson).

Cette UE apparaît dans les diplômes et certificats suivants

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Contact

Instrumentation-Mesure
2D7P30, 61 Rue du Landy
93210 La Plaine - Saint-Denis
Tel :01 40 27 21 71
Secrétariat Instrumentation-Mesure

Voir le calendrier, le tarif, les conditions d'accessibilité et les modalités d'inscription dans le(s) centre(s) d'enseignement qui propose(nt) cette formation.

UE

    • Paris
      • Centre Cnam Paris
        • 2022-2023 2nd semestre : FOAD 100%
        Comment est organisée cette formation ?

        Organisation de la modalité FOAD 100%

        Planning

        2ème semestre

        • Date de démarrage : 06/02/2023
        • Date limite d'inscription : 20/03/2023
        • Date de 1ère session d'examen : 12/06/2023
        • Date de 2ème session d'examen : 04/09/2023

        Précision sur la modalité pédagogique

        • Regroupements physiques facultatifs : Aucun

        Organisation du déploiement de l'unité

        • Nombre d'élèves maximum à distance par classe : 30
        • Nombre d'heures d'enseignement par élève : 60
        • Délai maximum de réponse à une solicitation : sous 96 heures (Jours ouvrés)

        Modes d'animation de la formation

        • Forum
        • Messagerie intégrée à la plateforme
        • Visioconférence
        • Outils numériques de travail collaboratif
        • Organisation d'une séance de démarrage
        • Evaluation de la satisfaction
        • Hot line technique

        Ressources mises à disposition sur l'Espace Numérique de Formation

        • Documents de cours
        • Enregistrement de cours
        • Documents d'exercices, études de cas ou autres activités pédagogiques
        • Outils spécifiques (exerciseur, simulateurs, etc)

        Activités "jalons" de progression pédagogique prévues sans notation obligatoire à rendre ou en auto-évaluation

        • 15 exercices

        Modalité de contrôle de l'acquisition des compétences et des connaissances (validation de l'UE)

        • Examens présentiels dans un centre habilité
        :