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1 Organisation des séances « Détecteurs et Bruits » • Présentation ~15mn (plénière) • Séquence 1 ~2h-2h30 – Présentation (plénière) – Rédaction d’un document (en trinôme) – Analyse du document écrit par un autre trinôme (en trinôme) – Analyse par l’enseignant·e (plénière) • Séquence 2 ~1h30 • Conclusion(plénière) ~15mn A rendre dans 48h = document corrigé (trinôme)

•Présentation ~15mn (plénière) •Séquence 1 ~2h-2h30lense.institutoptique.fr/ressources/DeuxiemeAnnee... · •Présentation ~15mn (plénière) •Séquence 1 ~2h-2h30 –Présentation

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Organisation des séances « Détecteurs et Bruits »

• Présentation ~15mn (plénière)• Séquence 1 ~2h-2h30

– Présentation (plénière)– Rédaction d’un document (en trinôme)– Analyse du document écrit par un autre

trinôme (en trinôme)– Analyse par l’enseignant·e (plénière)

• Séquence 2 ~1h30• Conclusion(plénière) ~15mn

A rendre dans 48h = document corrigé (trinôme)

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Présentation générale du bloc de TP « détecteurs et bruits »

Visible Infrarouge

Photodiode (détecteur unique)

TP1 TP2

Matrice de détecteurs

TP3 TP4

Photodiode silicium

Matrice CMOS

Photodiode InSb(détecteur quantique)

Caméra microbolomètre (détecteurs thermique)

à Travail sur différents détecteurs…

à … avec un même objectif :

Appréhender les différentes contributions au signal et au bruit et les quantifier

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Rappel : différence entre bruit spatial et bruit temporel

Accessible uniquement sur TP 3 et TP 4 (lié à disparités entre pixels de la matrice)

Etudié sur tous les TP

Contributeurs : - Bruit de photons- Bruit d’obscurité- Bruit d’amplification (ou bruit de lecture)- Bruit Johnson- …

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TP1 - Sources de bruit dans un système de détection optique

Objectif du TP : mesurer / analyser le bruit temporel en sortie de la photodiode

à Bruit faible donc nécessite amplificateur. Mais ampli amène son bruit propre(idem pour résistances du montage électronique)

à Démarche du TP : v Mesure du bruit de l’amplificateur seul (montage « ampli 1 »)v Mesure du bruit d’une résistance (montage « ampli 1 »)v Mesure du bruit en sortie de la photodiode : bruit de photons ? (« ampli 2 »)

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Ø Pour savoir si un bruit est gaussien, on étudie son histogramme (propriétés statistiques) :

Signal

Temps SignalN

b éc

h.

Bruit blanc ?

Bruit gaussien ?

Ø Pour savoir si un bruit est blanc, on étudie son spectre (propriétés temporelles/fréquentielles) :

TP1 - Sources de bruit dans un système de détection optique

Fréquence

DSPSignal

Temps

Bruit gaussien

Bruit blanc

à Un bruit peut être blanc et gaussien, blanc mais pas gaussien, gaussien mais pas blanc, etc

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Questions de préparation :

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TP1 - Sources de bruit dans un système de détection optique

Ø Quelle est l’allure de l’histogramme de chacun de ces deux bruits ? Ø Est-ce que leurs fonctions d’autocorrélation sont identiques ? Ø Lequel de ces bruits est un bruit blanc ? Ø Lequel est un bruit gaussien ?

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Séquence 1 – Bruit Thermique d’un résistance

• A l’aide des mesures fournies et de l’énoncé de TP, rédigez un document :– Description du protocole (quelques phrases)– Résultats sous forme de courbe(s)– Analyse des résultats

Le déposer sur eCampus• Analyser/critiquer le travail déposé par un autre trinôme

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Critères d’évaluation

• Pertinence et qualité de la courbe ou du traitement des données

– La courbe et/ou le résultat choisi(s) illustre(nt) parfaitement le phénomène décrit. Le format de la courbe est adéquat, les axes, titres et légendes sont présents avec les unités. Si un ajustement est présent, il est adapté.

– Outre tous les éléments précédents, les incertitudes sur les mesures sont prises en compte dans l'affichage du résultat et ou de la courbe.

• Qualité de l'analyse– Démarche d'analyse scientifique correcte. Conclusion pertinente.

• Qualité du document : structure et mise en page– Les trois parties sont clairement identifiées, le texte est clair, le document

est correctement mis en page et rédigé.