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ACQUISITION DE DONNEES ET SURVEILLANCE EN LIGNE DU DETECTEUR D'ONDES GRAVITATIONNELLES VIRGO
Verkindt D.
HDR. Université de Savoie (14/05/2007), Daniel Decamp (Pr.)
[oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00163735] - http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00163735
ACQUISITION DE DONNEES ET SURVEILLANCE EN LIGNE DU DETECTEUR D'ONDES GRAVITATIONNELLES VIRGO
Didier Verkindt ()1
1 :  LAPP - Laboratoire d'Annecy le Vieux de Physique des Particules
http://wwwlapp.in2p3.fr/
CNRS : UMR5814 – IN2P3 – Université de Savoie
9 Chemin de Bellevue - BP 110 - 74941 Annecy-le-Vieux CEDEX - France
France
DATA ACQUISITION AND ONLINE MONITORING OF THE VIRGO GRAVITATIONAL WAVES DETECTOR
HDR
14/05/2007
Ce mémoire présente principalement mes activités dans l'expérience Virgo de recherche d'ondes gravitationnelles.
Je rappelle cependant dans une courte introduction mes activités dans l'expérience NOMAD et je dresse, dans un premier chapitre,
un état des lieux sur la détection des neutrinos. Je décris ensuite, au chapitre 2, l'état actuel de la détection
interférométrique des ondes gravitationnelles. Le troisième chapitre, consacré à l'expérience Virgo, est suivi de
trois chapitres décrivant les domaines où j'ai apporté une contribution notable à l'expérience : le système d'acquisition
de données, la surveillance en ligne du détecteur et la recherche de bruits transitoires dans les données. Enfin,
le dernier chapitre, plus général, fait le bilan de mes activités de diffusion de la culture scientifique auprès
du grand public et auprès des scolaires.

Virgo est un interféromètre de 3 km de long destiné à la détection des ondes gravitationnelles d'origine astrophysique.
Ces ondes sont des déformations de l'espace-temps prédites par la relativité générale. Elles provoquent sur Terre
d'infimes modifications des distances théoriquement détectables par interférométrie.

J'ai contribué à la construction et à la mise en route (commissioning) de l'interféromètre Virgo, depuis 1997,
en participant à la conception, à la mise en place puis à l'amélioration de l'acquisition de données.
J'ai notamment créé le collecteur de données et fortement contribué au développement de la librairie
qui gère le transfert des données au format " frame " dans la chaîne d'acquisition. Cette librairie a permis
une grande souplesse des reconfigurations de l'acquisition de données ou des traitements en ligne tout
au long du commissioning de Virgo. L'acquisition de données soutient actuellement un flux d'environ 20 MBytes/s
(8 MBytes/s après compression) avec une latence moyenne de 2 secondes et une perte de données inférieure à 0.3%.

J'ai d'autre part créé un logiciel, le dataDisplay, qui permet de lire les données en ligne ou en différé,
de visualiser divers graphiques (données en fonction du temps, spectre, fonction de cohérence, fonction de transfert,
distributions 1D ou 2D, spectrogrammes, etc...) et d'écouter les données. Ce logiciel utilise une interface graphique
générée par la librairie Xforms et une visualisation basée sur la librairie Root développée au CERN. Le dataDisplay
est aujourd'hui utilisé de façon standard par la collaboration Virgo, que ce soit en salle de contrôle pour la
surveillance en ligne du détecteur ou en différé pour l'analyse des données enregistrées.

Je participe également à la mise en place de la qualification des données du détecteur Virgo, en fournissant notamment
les outils logiciels qui permettent de configurer de façon simple les algorithmes de surveillance en ligne du
détecteur et de son environnement. De plus, je contribue à la recherche de bruits transitoires (glitches) et j'ai
la responsabilité de la mise en lignes des algorithmes d'étude du bruit du détecteur. Ce travail est motivé par
le fait que la compréhension du détecteur est un préliminaire nécessaire à toute future recherche d'ondes gravitationnelles.

Enfin, depuis de nombreuses années je me suis intéressé à la diffusion de la culture scientifique, et j'ai été, de 2002 à 2007,
chargé de communication au LAPP. Dans ce cadre, j'ai établi des contacts avec les établissements scolaires, les structures
associatives ou les collectivités locales afin de promouvoir la curiosité pour les sciences et la démarche scientifique.
Par divers moyens (conférences dans les lycées, organisation de visites de classes au LAPP s'appuyant sur la mise en place
d'une exposition permanente, conférences grand public, participation aux Portes Ouvertes du laboratoire, création de pages web...),
j'ai tenté d'intéresser le jeune public aux sciences, de faire comprendre ce qu'est la recherche scientifique et de montrer
quels sont ses liens avec la vie quotidienne.
This document presents mainly my works in the Virgo experiment that search for gravitational waves.
Nevertheless, I recall in a short introduction my activities in the NOMAD experiment and I outline,
in a first chapter, the status of the detection of neutrinos. Then, I describe at chapter 2
the status of the gravitational waves interferometric detection. The third chapter,
describing the Virgo experiment, is followed by three chapters describing the domains
where I have contributed mostly to the experiment: the data acquisition system,
the online detector monitoring and the search for glitches in the data. Finally,
a last chapter, more general, makes an overview of my outreach activities to
the citizens and to the scholars.

Virgo is a 3 km long interferometer aiming at the detection of gravitational waves
from astrophysical sources. Those waves are space-time deformations, consequence of
the General Relativity theory. Arriving on Earth, they make tiny modifications of distances
that can be theoretically detectable by interferometry.

I have contributed to the construction and commissioning of the Virgo interferometer,
since 1997, by participating to the conception, realization and improvements of the
data acquisition system. I have more particularly created the data collector and I have
heavily contributed to the development of the library that manages the data transfer
under frame format in the data acquisition chain. This library has provided a great
flexibility of the data acquisition and online processing architectures, all along
the detector's commissioning The data acquisition currently sustains a data rate of
about 20 MBytes/s (8 MBytes/s after data compression) with a mean latency of 2 seconds
and a data loss below 0.3%.

I have also created a software, the dataDisplay that allows to read the data online
or offline, to visualize various types of plots (time plots, spectra, coherence,
transfer function, distributions 1D or 2D, spectrograms, etc...) and to listen to the data.
This software uses a graphical interface based on Xforms and a visualisation based on
the Root library developed at CERN. The dataDisplay is now used as a standard tool
by the Virgo collaboration, from control room
for online detector monitoring or offline for the analysis of the recorded data.

In addition, I strongly participate to the data qualification, in particular by providing
the software tools that allow to configure easily the algorithms that monitor online the
detector and its environment. Moreover, I contribute to the search for glitches in the
interferometer's signals and I have the responsibility to put online the algorithms that
study the detector's noise. This work is motivated by the fact that the understanding of
the interferometer is mandatory before any gravitational waves search.

Finally, since several years, I interested in outreach activities and, from 2002 to 2007,
I have been in charge of communication at LAPP. In this scope, I made contacts with schools,
associations and municipalities in order to promote the curiosity for sciences and the
scientific method. By several means (conferences at secondary schools, visits organized
at LAPP and based on a permanent exposition, public conferences, participations to
laboratory Open Doors, creation of web pages), I have tried to excite the interest of young
public to sciences, to make understand what is scientific research and to show what are its
links with the everyday life.
Physique/Astrophysique/Cosmologie et astrophysique extra-galactique
Physique/Physique
Physique/Physique des Hautes Energies - Expérience
Virgo

Université de Savoie
LAPP-H-2007-02
Français

Daniel Decamp
decamp@lapp.in2p3.fr
Daniel Decamp (president)
Oivier Callot (rapporteur)
Dominique Boutigny (rapporteur)
Francesco Fidecaro (rapporteur)
Benoit Mours

VIRGO – INTERFEROMETRE – ACQUISITION DE DONNEES – SURVEILLANCE EN LIGNE – ONDES GRAVITATIONNELLES – VULGARISATION SCIENTIFIQUE – NEUTRINOS
VIRGO; INTERFEROMETER; DATA ACQUISITION; ONLINE MONITORING; GRAVITATIONAL WAVES; OUTREACH; NEUTRINOS
14/05/2007
Université de Savoie
Daniel Decamp
Daniel Decamp (president)
Oivier Callot (rapporteur)
Dominique Boutigny (rapporteur)
Francesco Fidecaro (rapporteur)
Benoit Mours
Liste des fichiers attachés à ce document : 
PDF
hdr_verkindt2007.pdf(9.2 MB)