Les numériseurs de la série M5i offrent un échantillonnage en temps réel jusqu'à 6,4 GS/s avec une résolution de 12 bits et peuvent transmettre toutes les données acquises directement via le bus PCIe à une vitesse record de 12,8 Go/s. Cette capacité est encore améliorée par une nouvelle option de firmware permettant le moyennage des signaux acquis à une fréquence impressionnante de 15 millions d'événements par seconde.
« Cette nouvelle option pour la série M5i est l'un des systèmes de moyennage les plus performants actuellement disponibles », déclare Oliver Rovini, directeur technique de Spectrum. « Le traitement basé sur FPGA permet un moyennage ultra-rapide, même sur des signaux complexes et longs. En effet, la puissance de traitement disponible est suffisante pour moyenner des signaux contenant jusqu'à un échantillon MS par acquisition. Il en résulte un système de moyennage qui intéressera tous ceux qui travaillent avec des signaux haute fréquence, des impulsions très courtes et de faible amplitude, ou lorsque les détails du signal sont perdus en raison d'un bruit important. Cela concerne notamment des applications telles que la spectrométrie de masse, le lidar, la radioastronomie, l'automatisation, le radar, la biomédecine, la physique nucléaire, les communications, le sonar, et bien d'autres. ».
À propos du moyennage par sommation :
Le moyennage par sommation est une technique de traitement temporel courante utilisée pour réduire la composante de bruit aléatoire (non corrélée) d'un signal, améliorant ainsi son rapport signal/bruit (SNR), tout en augmentant simultanément la résolution de mesure et la plage dynamique d'un numériseur. La figure 2 illustre comment le moyennage peut révéler des détails du signal qui seraient autrement masqués par un bruit excessif.
Dans cet exemple, un signal de faible niveau (environ 3 mV) est complètement noyé dans le bruit aléatoire (courbe supérieure). Bien que le signal source soit invisible sur l'acquisition unique originale, un moyennage de 10 fois révèle la présence d'un signal à 5 pics (courbe du milieu). Un moyennage de 1 000 fois améliore encore la qualité du signal, révélant sa forme réelle, avec des pics et des creux secondaires (courbe inférieure).
Dans le cas idéal, si le signal et le bruit sont non corrélés (c'est-à-dire si le bruit est aléatoire et le signal répétitif), la fonction de somme-moyenne peut améliorer le rapport signal/bruit (SNR) proportionnellement à la racine carrée du nombre de mesures (ou de moyennes). Par exemple, moyenner un signal 256 fois peut améliorer le SNR jusqu'à 24 dB ou augmenter la résolution de mesure d'environ 4 bits. Cette technique peut donc être utilisée pour améliorer et étendre la résolution 12 bits des numériseurs de la série M5i. Moyennage
par seuil intégré (TDA) :
afin d'améliorer encore les capacités de moyennage et de permettre aux numériseurs de la série M5i de détecter et de moyenner les événements rares qui pourraient autrement être perdus dans un bruit de fond excessif, la nouvelle option de firmware inclut une technique de suppression des données appelée moyennage par seuil (TDA). Le TDA permet à l'utilisateur de définir un niveau de seuil afin que seuls les échantillons de forme d'onde dépassant ce niveau contribuent à la forme d'onde cumulée. Les échantillons de bruit de fond, c'est-à-dire ceux dont la valeur est inférieure à un seuil défini, sont supprimés en les mettant à zéro ou, alternativement, à une valeur définie par l'utilisateur. La figure 3 présente un schéma fonctionnel du FPGA et la figure 4 un schéma du processus TDA.
Puisque toutes les données de forme d'onde inférieures au seuil sont supprimées de la forme d'onde moyennée, le TDA s'avère un outil très utile pour éliminer le bruit corrélé (synchrone) de faible niveau et d'autres artefacts de forme d'onde, tels que la dérive de la ligne de base. Il s'agit d'anomalies de signal qui ne peuvent être éliminées par un processus de moyennage par sommation classique.
L'option de moyennage (M5i.33xx-spavg) est déjà disponible pour la série M5i.33xx de numériseurs PCIe haute vitesse.
