TP n 1 Chapitre 1 : Analyse de signaux périodiques Introduction à l'acquisition sous Latis-Pro

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1 TP n 1 Chapitre 1 : Analyse de signaux périodiques Introduction à l'acquisition sous Latis-Pro Objectifs / Problèmes posés : Qu'est ce qu'un signal périodique? Quand peut on parler d'un signal périodique? Qu'est ce qu'une fréquence? Comment faire l'acquisition, l'enregistrement d'un signal, périodique ou pas? Comment analyser un signal, périodique ou pas, à l'aide d'un logiciel de traitement? I) Rappels à propos des grandeurs périodiques 1) La fréquence Dans le langage courant, le terme de fréquence peut être employé par exemple dans les cas suivants : la fréquence des orages en météorologie la fréquence des épidémies dans une population la fréquence des appels téléphoniques d'une personne etc... On va tenter de généraliser ce terme et de l'utiliser dans le domaine de la physique... Fréquence : c'est le nombre d'... par unité de.... En physique, la fréquence est mesurée en Hertz (Hz). Elle se note usuellement f. 2) Les signaux périodiques Il y a, en outre, dans le domaine de la physique, mais pas que, des phénomènes ou événements qui se répètent et en plus, à intervalles de temps réguliers Donner au moins 2 exemples de phénomènes (naturels ou non) qui se répètent régulièrement dans le temps :... Signal périodique : en physique, un signal périodique est une grandeur qui se... à... de... réguliers et fixés. Motif élémentaire Dans de tels cas de répétition, on peut préciser la définition de la fréquence comme suit... : Fréquence : c'est le nombre de motifs élémentaires par unité de temps (toujours en Hz).

2 3) La période Enfin, la dernière notion importante dans le cas de signaux périodiques, comme son nom l'indique, c'est la période! Période d'un signal : c'est la... d'un motif élémentaire, elle se mesure donc en... (...). Le but est maintenant d'étudier quelques signaux périodiques, afin de maîtriser un peu mieux ces 3 notions de signal périodique, période et fréquence. II) Acquisition de signaux Anciennement, l'oscilloscope (voir ci-contre) était et reste un appareil qui permet de mesurer et de visualiser des variations de tensions électriques (en V ) au cours du temps, mais c'est un dispositif assez complexe et long à régler, mais qui a tout de même été longtemps utilisé depuis les débuts de l'électronique moderne, à partir des années 1950 jusque dans les années Oscilloscope analogique Interface SYSAM Campus Depuis quelques années seulement, les ordinateurs et les appareils de mesures faciles à connecter remplacent ces appareils : nous allons aujourd'hui utiliser l'interface SYSAM Campus, qui permet l'enregistrement de signaux électriques via l'ordinateur, qui permet ensuite d'en faire l'analyse, à l'aide du logiciel LATIS-PRO installé sur les ordinateurs. 1) Présentation et paramétrage du logiciel LATIS-PRO Protocole Allumer l'ordinateur et se connecter avec son identifiant. Lancer le logiciel Latis-Pro (sur le Bureau de l'ordinateur) et cliquer au centre sur l'étiquette "Latis-Pro" pour pouvoir commencer à l'utiliser. Dans la barre verticale de gauche nommée "Acquisition", cliquer sur V1 (voir ci-contre, qui doit devenir rouge sur l'interface). Dans cette même barre verticale, cliquer sur "Temporelle", puis renseigner 2000 points et un Total de 2 ms (la 3ème grandeur Te se règle automatiquement) et sélectionner "Mode Permanent". Enfin, en dessous, dans la sous-fenêtre "Déclenchement", cliquer sur Source et sélectionner V1, puis sélectionner "Front montant", et choisir un seuil de 0V.

3 2) Réglage du GBF Une fois le dispositif d'enregistrement prêt, il faut générer un signal qui puisse justement être enregistré, on le fait ici à l'aide du GBF (Générateur Basse Fréquence, qui délivre une tension (en V) à une fréquence réglagble) dont on fournit ci-dessous un descriptif des boutons et molettes : Protocole : Lorsque le GBF est éteint, vérifier qu'aucun bouton-poussoir n'est enfoncé. Vérifier que les 6 molettes (14 à 22, voir notice) sont toutes en butée gauche (au minimum, donc). Choisir la touche FUNCTION (4) permettant d'obtenir un signal sinusoïdal. Allumer le GBF, sans branchement extérieur par ailleurs. Régler le GBF à une fréquence f de l'ordre de Hz (ou 2,500 khz) : pour cela, choisir la gamme RANGE (3) de fréquences 10 k et avec la molette FREQUENCY régler le plus précisément possible les 2,5 khz voulus. Tourner le bouton AMPLITUDE (22) à mi-course (soit position verticale du curseur, vers le haut). Connecter alors le GBF (sortie OUTPUT (21)) à la voie V1 de l'interface SYSAM et mettre le GBF sous tension. Lancer l'acquisition (touche F10 de l'ordinateur, ESC pour arrêter l'acquisition) à l'aide de l'ordinateur. Le signal généré par le GBF est donc normalement disponible et visible sur l'écran du logiciel Latis-Pro qui l'enregistre en permanence et l'affiche à l'écran.

4 3) Mesures autour du signal périodique a) Période d'un signal périodique 2. Le signal visualisé est il périodique? Justifier. 3. La courbe affichée sur Latis-Pro l'est sur un graphique qui montre la tension du signal en ordonnées : que représente alors physiquement l'axe des abscisses? Arrêter l'acquisition (touche ESC sur le clavier). Positionner la souris sur le graphique et cliquer-droit : dans le menu affiché, cliquer sur Réticule. 4. A l'aide du réticule, expliquer comment mesurer la période du signal périodique affiché. b) Déduction de la fréquence d'un signal périodique 5. Calculer l'inverse de la période : qu'y a-il de remarquable? Relation période-fréquence : pour un signal périodique, la fréquence peut se calculer à l'aide de la relation :... Augmenter la fréquence du GBF. 6. Comment varie la période dans ce cas? Est-ce cohérent?

5 c) Amplitude du signal périodique On donne ci-dessous la définition de l'amplitude d'un signal (periodique ou non, d'ailleurs) : Amplitude d'un signal périodique : c'est la valeur maximale d'un signal périodique. L'amplitude est exprimée généralement en Volts (V) pour les signaux électriques. 7. Régler le GBF de façon à obtenir un signal de fréquence 1500 Hz et d'amplitude 3,5 V. Eteindre le GBF, fermer le logiciel Latis-Pro et débrancher le câble entre interface SYSAM et GBF, puis le ranger. Rendre vos feuilles au professeur.