word - Physique

Mesure et instrumentation, 1 STL
2013-2014
Capteurs
1. Qu'est-ce qu'un capteur
Un capteur est un dispositif qui transforme une grandeur physique (grandeur physique d’entrée) qu'on veut
mesurer en une autre grandeur physique utilisable (grandeur de sortie) très souvent une tension électrique.
L’interprétation du signal en sortie du capteur permet de faire une mesure de la grandeur de physique d’entrée.
Ex :
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

Pour une sonde de température en platine (voir TP 1 de thermométrie) : la grandeur d'entrée est
la température et la grandeur de sortie, une résistance électrique.
Pour un thermomètre à alcool : la grandeur d'entrée est la température et la grandeur de sortie,
la hauteur atteinte par l'alcool.
Pour une sonde de température utilisant des diodes Zener (voir TP 2 et 3 de thermométrie) : la
grandeur d'entrée est la température et la grandeur de sortie, la tension électrique aux bornes de
la diode.
2. Étalonnage d'un capteur
Déterminer la relation mathématique qui relie la grandeur physique de sortie d'un capteur Gs et la grandeur
physique d'entrée GE est ce qu'on appelle l'étalonnage d'un capteur.
La courbe d'étalonnage d'un capteur est ainsi la courbe : GE = f(Gs).
Pour réaliser un étalonnage, il faut relever les valeurs de sortie du capteur obtenues pour des valeurs connues de
la grandeur que l'on veut mesurer. Pour cela, on utilise un étalon.
Exemple : Étalonnage du capteur de température réalisé à partir des diodes Zener :




Grandeur physique d'entrée : Température
Grandeur physique de sortie : Tension mesurée aux bornes de la diode
Outil servant étalon de température pour réaliser la courbe d'étalonnage : Thermomètre à alcool
Courbe d'étalonnage obtenue : T = f (U)
3. Caractéristiques d'un capteur
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Gamme de mesure ou étendue de mesure :
Intervalle des valeurs pouvant être mesurées par le capteur.
Ex : Les thermomètres à alcool du lycée ont pour gamme de température -20°C / 110 °C
Mesure et instrumentation, 1 STL
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2013-2014
Fidélité
La fidélité d'un capteur est liée aux erreurs aléatoires sur les mesures réalisées avec ce capteur.
Un capteur fidèle est un capteur qui donnera des mesures avec des erreurs aléatoires peu importantes.

Justesse
La justesse d'un capteur est lié aux erreurs systématiques sur les mesures réalisées avec ce capteur.
Un capteur juste est un capteur qui donnera des mesures sans erreurs systématiques.
Par exemple : un thermomètre à alcool où il y a une bulle dans la colonne est un capteur qui n'est pas juste.

Rapidité d’un capteur ou temps de réponse
Le temps de réponse est la durée qui s’écoule après une variation brusque du mesurande jusqu’à ce que la
variation de la grandeur sortie du capteur se stabilise.

Sensibilité
Sera vu en cours la prochaine fois

Résolution
La résolution d'un capteur est la plus petite variation de la grandeur mesurée (grandeur d'entrée) modifiant
l'indication délivrée par le capteur.
Par exemple, un voltmètre numérique ayant une résolution de 0,1 V ne pourra pas détecter de variation de la
tension inférieure à cette valeur.