C. Utiliser un ordinateur pour étudier une tension variable
Un ordinateur ne peut pas mesurer en continu une tension variable, il ne peut mesurer
que des valeurs ponctuelles et discrètes de cette tension (échantillons) à intervalles de temps
successifs égaux.
D’autre part, la valeur mesurée doit ensuite être numérisée, c'est-à-dire transformée en
une suite de 0 et de 1, pour être traité et enregistré par l’ordinateur. La numérisation est
réalisée par le convertisseur analogique numérique de la carte d’acquisition. La précision de
cette numérisation dépend de la sensibilité du convertisseur analogique numérique c'est-à-dire
du nombre de bits sur lequel s’effectue cette conversion d’une valeur décimale en un nombre
binaire.
On va donc étudier successivement l’importance et le rôle de ces deux paramètres.
D. Première approche de la notion d’échantillonnage
1. Utilisation d’une simulation :
Pour cela nous allons utiliser un petit logiciel nommé ORPHNUM.
Ouvrir le programme ORPHNUM puis faire SuiteOrphy n’est pas actif OK. On voit
alors défiler les représentations analogiques d'une douzaine de sons musicaux d'une durée très
brève (0,75 s) :
n° 1 air cristallin ; n° 2 : air de hautbois ; n° 3 : air de piano ; n° 4 : air de cuivres ; n° 5 :
"affrontement" avec accent italien ; n° 6 : "responsable" voix masculine ; n ° 7 : air de banjo
; n° 8 : "La Marie-josé" voix féminine ; n° 9 : "image" voix de Brassens ; n° 10 : sifflement ;
n° 11 rampe ; n° 12 : La baleine.
Cliquer sur le bouton "Numériser" quand on voit passer un fichier intéressant. Le
défilement cesse. Deux boutons se présentent alors pour régler la résolution (de 1 à 8bits) et la
fréquence d’échantillonnage (de 625Hz à 10kHz).
Faire varier la résolution et la fréquence d’échantillonnage du signal analogique
sélectionner et observer le résultat de la numérisation correspondante (il est intéressant de ne
faire varier qu'un paramètre à la fois).
2. Questions
Proposer une définition de l’échantillonnage d’un signal.
Définir la fréquence d’échantillonnage et la période d’échantillonnage. Y –a-t-il un lien
entre ces deux grandeurs.
Quelle est l’influence de la fréquence d’échantillonnage sur la qualité du signal de
sortie ?
Quelle est l’influence de la période d’échantillonnage sur la qualité du signal de sortie ?
Quelle est l’influence de la résolution du convertisseur sur la qualité du signal de sortie ?
Conclure sur les rôles respectifs de ces deux paramètres quand à la qualité de la
restitution d’un signal analogique à partir d’un signal numérique.
E. Utilisation de la carte d’acquisition d’un ordinateur
1. Etude de la notice de la carte d’acquisition
A l’aide de la notice (première page) de la carte d’acquisition et de l’étude des indications
portées sur le boîtier, répondre aux questions suivantes :
1°) Quelles sont les tensions que peut mesurer cette carte d’acquisition ?
2°) Combien de bits sont utilisés par le CAN de cette carte ?
3°) A partir des deux questions précédentes, expliquer l’indication « résolution 2,5 mV ».
4°) Quel est le nombre maximal de mesures que la carte peut réaliser en une seconde ? Quelle
est la plus petite période d’échantillonnage (durée séparant deux mesures consécutives)
possible ? Expliquer le raisonnement.