- Spectrum Instrumentation propose une nouvelle option logicielle permettant d’effectuer un moyennage par sommation directement dans le FPGA des numériseurs de la série 59xx.
- Cette fonction vise à améliorer le rapport signal/bruit lors de l’acquisition de signaux répétitifs de faible amplitude, tout en réduisant le volume de données à transférer vers un ordinateur pour leur traitement.
- Cette option est disponible sur les 52 modèles de la gamme de numériseurs aux formats PCIe et Ethernet (LXI).
Le moyennage consiste à combiner plusieurs acquisitions synchronisées d’un même signal afin de réduire l’influence du bruit aléatoire non corrélé. Lorsque le signal se répète de manière stable, cette opération permet de faire ressortir des détails qui seraient masqués par le bruit lors d’une acquisition unique.
Le traitement étant exécuté dans le FPGA intégré au numériseur, les formes d’onde peuvent être moyennées sans devoir transférer chaque acquisition vers un système hôte. Selon Spectrum Instrumentation, la fonction prend en charge des signaux présentant des taux de répétition allant jusqu’à 2 millions d’événements par seconde, avec des formes d’onde pouvant atteindre 64 kéch. par acquisition.
Un gain sur le rapport signal/bruit
Dans des conditions idéales, avec un signal répétitif et un bruit aléatoire non corrélé, le rapport signal/bruit s’améliore proportionnellement à la racine carrée du nombre d’acquisitions moyennées. Un moyennage sur 64 acquisitions peut ainsi apporter un gain de 12 dB sur le rapport signal/bruit, soit l’équivalent d’environ deux bits supplémentaires de résolution effective dans ces conditions.
Le fabricant allemand illustre cette fonction avec un signal d’environ 300 µV acquis à 125 Méch/s par un numériseur de la série M2p.5962. Le signal, initialement noyé dans le bruit, laisse apparaître trois impulsions espacées de 3,6 µs après un moyennage sur huit acquisitions. Le traitement sur 64 acquisitions permet ensuite de mieux distinguer une impulsion d’environ 300 µV et les impulsions de plus faible amplitude qui lui succèdent.
Cette méthode s’adresse notamment aux applications dans lesquelles les signaux sont faibles ou les détails temporels difficiles à discerner, comme le lidar, la spectrométrie de masse, la radioastronomie, le radar, le sonar, les communications et la physique nucléaire.
Une option pour les 52 modèles de la gamme
Les numériseurs de la série 59xx disposent d’une résolution de 16 bits et de fréquences d’échantillonnage maximales comprises entre 5 Méch/s et 125 Mech/s. Les modèles au format PCIe proposent de un à huit canaux d’entrée, tandis que les instruments en boîtier avec connexion Ethernet en offrent de quatre à 48. Les cartes PCIe peuvent être synchronisées au moyen du système Star-Hub pour constituer des architectures d’acquisition allant jusqu’à 128 canaux. Le transfert continu des données vers un PC ou un processeur graphique (GPU) peut atteindre 700 Mo/s.
L’option logicielle, référencée M2p.xxxx-spavg, qui est proposée pour les nouveaux instruments, peut également être installée sur les numériseurs existants. Le moyennage intégré permet ainsi de traiter les acquisitions en amont du transfert des données, en particulier lorsque la répétition des signaux génère un volume important de mesures.
