Mesure d'une grandeur par une chaîne d'acquisition analogique et numérique
Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique
À retenir
• Quantum d'un CAN n bits : q = PE2^n. • Incertitude-type de quantification : u_q = q12. • Théorème de Shannon : fréquence d'échantillonnage f_e 2 f_. • Plus le nombre de bits n est élevé, plus le quantum est petit et la mesure précise.
Le cours
1. Échantillonnage et quantification d'un signal La numérisation d'un signal analogique continu u(t) par un Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) s'effectue en deux étapes : • Échantillonnage : prélèvement de la valeur du signal à intervalles de temps réguliers T_e = 1/f_e. D'après le théorème de Shannon, la fréquence d'échantillonnage doit vérifier f_e 2 f_. • Quantification : approximation de la valeur continue par un niveau discret parmi 2^n niveaux possibles (pour un convertisseur de résolution n bits). 2. Résolution et quantum d'un CAN Le quantum q (ou pas de quantification) est la plus petite variation de tension détectable par le convertisseur sur sa plage de mesure (pleine échelle PE = U_ - U_) : q = PE2^n - 1 PE2^n L'incertitude-type de quantification (loi uniforme de largeur q) vaut u_q = q12. 3. Nombre binaire et restitution Pour une tension d'entrée U_in, le mot binaire en sortie est l'entier N = Ent(U_inq). La tension numérique reconstituée vaut U_num = N q. Avec cette partie entière (troncature), l'erreur U_num - U_in est comprise entre -q et 0 ; un convertisseur qui arrondit au niveau le plus proche la ramène entre -q/2 et +q/2. Dans les deux cas, l'erreur balaie un intervalle de largeur q, d'où u_q = q12.
Dans ce chapitre
- Incertitudes de mesure et chiffres significatifs de classe de 1ère
- Moyenne et écart-type d'une série de mesures de classe de Seconde
- Conversion d'unités et analyse dimensionnelle de classe de Seconde
- Chaîne de mesure et ses différents maillons
- Étalonnage d'un instrument et courbe d'étalonnage
- Incertitude sur la moyenne d'une série de mesures
- Incertitude sur une différence et sur un produit
- Propagation des incertitudes dans une chaîne de mesure
- Erreur de justesse et erreur de fidélité d'un capteur
- Linéarité, hystérésis et répétabilité d'un instrument
- Intervalle de confiance et niveau de confiance d'un résultat
- Choix du nombre de chiffres significatifs selon l'incertitude
- Mesure d'une grandeur par une chaîne d'acquisition analogique et numérique
- Bilan : Synthèse et méthode sur Métrologie industrielle et traitement des résultats de mesure