Caractérisation et visualisation d un signal complexe en 3 Dimensions

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1 Caractérisation et visualisation d un signal complexe en 3 Dimensions Introduction Le but de ce TP est de caractériser et de visualiser en 3 Dimensions des signaux simples et complexes sans recourir à l outil mathématique Matériel nécessaire Console Foxy, ref Spectrasons, ref Bloc secteur, ref Cordons électriques, ref & x 3 x 3 1

2 Raccorder la console Foxy au secteur 2

3 Montage Sortie «Signal simple» du Spectrasons vers la voie 1 de la Foxy Sortie «Somme des signaux» du Spectrasons vers la voie 2 de la Foxy Sortie «Synchro» du Spectrasons vers entrée «Synchro» de la Foxy 3

4 Connecter la console Foxy à l ordinateur 4

5 L Atelier Scientifique se lance automatiquement Choisir l Atelier Scientifique Physique Chimie Sélectionner le module son 5

6 Sur le module Spectrasons, sélectionner f = 220 Hz, amplitude 100 % par exemple Réglage de l amplitude 6

7 Dans «Acquisition», choisissez «synchro externe», + 5 V pour les entrées directes, et «Démarrer la mesure», puis cliquer sur «Période» 7

8 Déterminer la période en cliquant avec le bouton gauche de la souris 8

9 Nous retrouvons la fréquence définie dans le Spectrasons : 220 Hz 9

10 Dans «Analyse Spectrale», sélectionner «synchro externe» puis «Nouvelle expérience» 10

11 Sur le Spectrasons, sélectionner f = 220 Hz et régler l amplitude à75 % (par exemple), puis «Démarrer la mesure» 11

12 La courbe représentant le signal de fréquence f = 220 Hz, et d amplitude 0.75 apparaît 12

13 Sur le Spectrasons, selectionner 2f et régler l amplitude à35 % (par exemple), puis «Ajouter àla mesure» 13

14 Le signal complexe se construit peu àpeu. Continuer en ajoutant une 3 ième fréquence 3f, d amplitude

15 Ainsi de suite jusqu au signal de fréquence 7f 15

16 Cliquer sur «démarrer la mesure» du Signal complexe 16

17 Le signal complexe représentant la somme des fréquences f + 2f + 3f + 4f + 5f + 6f + 7f correspond exactement au signal construit précédemment 17

18 Cliquer sur Fft 3D 18

19 Le signal rouge représente le signal complexe (la somme de toutes les fréquences) 19

20 Les autres signaux représentent les fréquences f (en vert), 2f (en bleu), 20

21 Faites pivoter le graphe en cliquant sur le bouton gauche de la souris 21

22 Le spectre représentant les 7 fréquences apparaît lorsque vous faites pivoter les graphes de la façon suivante 22

23 Dans «Timbre et Hauteur», aller dans «Sélectionner un fichier son» 23

24 Sélectionner «flute.wav» 24

25 Sélectionner «flute.wav» 25

26 Rétrécissez l échantillonnage. Le nombre d échantillons doit être < à 5000, puis valider. 26

27 Le spectre du son 1 apparaît. Sélectionner un 2 ième son 27

28 Sélection du 2 ième son 28

29 Sélection du 2 ième son 29

30 Superposer les spectres des 2 sons 1 er pic représentant la fréquence fondamentale Pics représentant les harmoniques 30

31 Sélectionner ou non l affichage d une courbe en cliquant comme indiqué par la flèche 31

32 La courbe FFT1 disparait 32

33 «Clic droit», et accéder aux paramètres de la courbe. Couleur 33

34 Ici la flute et le violon délivrent la même note. Les fréquences fondamentales et les harmoniques sont identiques, mais l amplitude des harmoniques change 34

35 Ainsi les 2 instruments délivrent la même note: les hauteurs, caractérisées par les fréquences fondamentales, sont identiques, mais les timbres, correspondant à l amplitude des harmoniques, diffèrent. 35

36 Conclusion Ce TP a permis de mettre en évidence qu un signal complexe est la somme de plusieurs signaux simples. Nous avons concrètement visualisé ce phénomène en étudiant 2 notes de musiques identiques émises par 2 instruments différents. 36

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