TP17.pdf

ECHANTILLONNAGE
Le but du TP est de comprendre l’échantillonnage. Pour ce TP, on utilise la platine EFELOR, le module
horloge, de même que les logiciels : le labo de MPI, REG-GTI et Excel
I°/ Installation de la chaîne d’acquisition :
-
Brancher ORPHY-GTI
Introduire le connecteur de la platine EFELOR dans ORPHY-GTI.
Allumer ORPHY-GTI
Allumer l’ordinateur
II°/ Caractéristiques de l'échantillonnage :
Lors d'une prise de mesure, par exemple lorsqu'on mesure la température d'un liquide en train de chauffer,
on fait un choix, c'est à dire que l'on ne peut pas raisonnablement prendre une infinité de points de
mesure. Pour numériser un signal continu analogique il faut faire des choix de prise de mesures à
intervalle de temps régulier, c'est l'échantillonnage.
Lors de la conversion analogique numérique, un temps de conversion, même minime, est obligatoire ce
qui impose aussi un échantillonnage, c'est à dire une prise de mesures à intervalles de temps régulier, ne
serait ce que pour laisser le temps à la technologie de convertir, le signal. Cela signifie que l’on ne
s’intéresse pas à un signal analogique et à son infinité de valeurs mais seulement à un nombre fini
quantifié de valeurs numériques. L'intervalle de temps entre deux prises de mesures est la période
d'échantillonnage Tech qui est obligatoirement supérieure au temps de conversion.
III°/ Simulation d'un échantillonnage avec le logiciel le Labo de MPI:
Sélectionner dans le labo de MPI : chaîne de mesures, convertisseur, échantillonnage.
Page 8, faire la simulation: la période du signal analogique sinusoïdal est 2,3 s
Les périodes d'échantillonnage sont:
Tech1= 0,005 s Tech2 = 0,02 s Tech3 = 0,05 s Tech4 = 0,3 s
•
Tech5 = 0,6 s
Tech6 = 1,9 s
Pour quelles périodes d’échantillonnage, le signal analogique est-il parfaitement reconstitué ?
Pour quelles périodes d’échantillonnage, le signal analogique est-il à peu près reconstitué?
Pour quelles périodes d’échantillonnage, le signal analogique est-il mal ou pas reconstitué ?
•
Comparer dans chaque cas la période d’échantillonnage à la période du signal analogique
sinusoïdal :
Tsignal
Tsignal
Tech2 =
………………………………………………………..
Tech1 =
.....
.....
A Lequitte
ENCPB
Année 2005-2006
1
•
Pour qu'un signal soit correctement reconstitué, il faut que Tech soit au moins <
Tsignal
10
Les résultats précédents le confirment-il?
IV°/ Utilisation du logiciel Excel:
•
Création d'une fonction sinusoïdale et représentation graphique:
1. Cellule:{Ligne3; Colonne A}: écrire 0. Clic gauche sur la petite croix apparaissant en bas
à droite de la cellule, appuyer sur la touche CTRL et sans relâcher la pression sur le
bouton gauche de la souris, descendre jusqu'au nombre 1000.
2. Cellule: {Ligne3; Colonne B}: écrire: = 5 × sin (0,0314 × A3). Puis, utiliser la poignée de
recopie de la fonction jusqu'à la cellule B1003.
3. Faire apparaître le graphique: nuage de points reliés par une courbe lissée.
Valeur numérique de la période de la sinusoïde T =
•
Echantillonnage de la sinusoïde:
1. On utilise l'Utilitaire d'analyse, dans Outils. S'il n'est pas présent, le rechercher dans
macros complémentaires.
2. Dans Utilitaire d'analyse, sélectionner échantillonnage. OK
3. Dans la fenêtre d'échantillonnage, sélectionner la plage d'entrée, en sélectionnant toutes
les valeurs numériques de la colonne 2 ou écrire dans la case à droite: B3:B1003. Ce sont
ces valeurs de la cellule B3 à la cellule B1003 qui vont être échantillonnées.
4. Choisir comme méthode d'échantillonnage, Périodique, avec une valeur numérique de
période Te = 20
5. Options de sortie: Insérer une nouvelle feuille.
6. Faire le graphique du signal échantillonné et le comparer au précédent.
7. Refaire le même travail mais en choisissant une valeur numérique de période
d'échantillonnage
Te = 50. Te = 60.
Interpréter les observations et conclure.
V°/ Application au signal de sortie U délivré par l’horloge :
On étudie la tension U = f (t). Ce signal est périodique : période T et fréquence f
L'étude est faite en utilisant le CAN de l'interface d'acquisition.
Le système d'acquisition (interface + logiciel REG-GTI), prélève des échantillons (ou mesures) de la
tension U (t) à intervalles de temps successifs égaux : période d'échantillonnage Tech et fréquence
d'échantillonnage Fech. L’ensemble se comporte comme un oscilloscope.
a/ Expérience :
•
À l'aide du multimètre Protek et du potentiomètre, régler la fréquence de la tension de sortie de
l’horloge à 50 Hz (gamme moyennes fréquences) en tournant le bouton rotatif du potentiomètre :
La période du signal est donc : T =……. s
•
Appliquer ensuite la tension de sortie sur l’entrée analogique EA0 de votre interface.
A Lequitte
ENCPB
Année 2005-2006
2
•
Ouvrir le logiciel REG-GTI et régler vos paramètres logiciel de prise de mesures suivant le
tableau ci-dessous en enregistrant une série de mesures pour chaque paramètre.
Le mode d’acquisition est temporel et les paramètres « temps » de prise de mesures peuvent être
modifiés à droite de l’écran, dans la petite fenêtre de la base temps, soit en cliquant sur les flèches
de déroulement, soit en écrivant les valeurs au clavier.
Page
1
2
3
4
5
6
•
Nombre de Durée :
mesures N en ms
100
50
100
100
100
200
100
500
100
1000
100
2000
δt entre deux
mesures en ms
0,5
1
2
5
10
20
Ta en ms
Fech en Hz
Une fois l'acquisition réalisée, enregistrer le graphe obtenu dans Régressi: choisir la première fois
nouveau fichier, puis ensuite, nouvelle page.
•
Afficher le Graphe U (t) dans le logiciel et mesurer chaque fois la période apparente Ta de la
tension U (t) à l’aide du réticule, chaque fois que c’est possible. Pour que le signal soit dans tous
les cas identifiable, adapter l'échelle dans Régressi en cliquant sur Echelle manuelle, et en
choisissant une échelle adéquate (modifier la valeur maximale)
•
Indiquer aussi pour chaque acquisition la fréquence d’échantillonnage Fech
b/ Questions :
•
Pour quelles pages, la période apparente est-elle égale à la période réelle du signal ?
•
Pour quelles pages le signal initial est-il parfaitement reconstitué ?
•
Pour quelles pages le signal échantillonné est-il complètement différent du signal initial ?
•
Pourquoi le choix de la fréquence d'échantillonnage est-il important ?
•
Pratiquement, comment faut-il choisir la fréquence d'échantillonnage, par rapport à la fréquence
du signal ?
A Lequitte
ENCPB
Année 2005-2006
3