Méthode de recueil et de traitements de données · PDF fileMaster 1 op?on IEMH -...

Méthodederecueiletdetraitementsdedonnées

MOUT104

AixMarseilleUniversitéFacultédesSciencesduSport

Ins?tutdesSciencesduMouvement

[email protected]@univ-amu.fr

Master1op?onIEMH-ISM Méthodederecueiletdetraitementdedonnées1

EpisodeI–2heures

Présenta)ondumodulede20h


Diviséendixséancesdedeuxheureschacune:

Séance1 Séance2 Séance3 Séance4 Séance5Cours Cours Cours TP2 TP3

Séance6 Séance7 Séance8 Séance9 Séance10TP4 TP5 TP1 TD 1h30TP6-CC

30mnCorr.CC

CC:coef.1-CF:coef.2

Uneséancedecontrôlefinald’uneheure

Présenta)ondumodulede20h


Àl’issuededeceLeforma)onvousserezcapablede:

•  Iden?fieretdécrirelesdifférentsélémentsquicomposentunechained’acquisi?ondedonnées1.  Énumérerlesconceptsrela?fsàlamétrologie,auxcapteurs2.  Décrirel’opéra?ondeconversionanalogiqueversnumériques

•  U?liserlestraitementsdebaseencalculnumérique1.  MeYreenœuvrelescalculsdemoyenneetd’écarttype2.  U?liserunefiltrenumérique

•  Appliquerlesgrandsprincipesdelacompa?bilitéélectromagné?que1.  Décrirelesdifférentesperturba?onsdesélectroniques2.  ConnaîtrelestechniquesàmeYreenœuvrepourdiminuercesperturba?ons

Présenta)on,objec)fs


ORDINATEUR

Signal

Capteurs

Acquisi)onTraitement

Plan


Premièrepar)e–Signal,no)onsdemétrologie,acquisi)on

①  Présenta)onduconceptdeSignal②  No)onsdemétrologie–Capteur③  Dumondeanalogiqueaumondenumérique:lecomposant④  LesdifférentesétapesdeceLeconversionetlethéorèmede

Shannon-Nyquist⑤  Lescaractéris)quesessen)ellesdelaConversionAnalogique/

Numérique

Unsignal?


Domaine

Ingénierieélectrique

Défini)on

Manifesta)ond’unphénomènephysiqueobservableélectriquement

7

Unsignal?

Quelleestlagrandeurélectriqueassociée?

EDSMH,MasterProIEMH&Forma?oninterne-ISM Acquisi?onettraitementduSignal–Uneintroduc?on7

Lesignaldélivréparuncapteurestgénéralementunetensionanalogique

Signalcon)nuàtempscon)nu=signalanalogique

8

Unsignal?


Qu’est-cequ’unsignalanalogique?

Lesupportd’uneinforma)onquipeut,àtoutinstantd’unintervalledetempsdonné,prendretoutevaleurdansunintervalled’amplitudedonné

Amin

Amax

Tmin Tmax

Infinitédepossibilités

Plan





Numérique

Métrologie


Capteur

Disposi)fdemesurepermeLantdetransformerunmesurandeenunegrandeuru)lisableexpérimentalement

Mesurande

Grandeurphysiquequel’onveutmesurer

Métrologie


Connaissez-vousd’autresmesurandesetleurscapteursassociés?

Mesurande Capteur

Métrologie


Mesurage–Effectuerdesmesures

Processusconsistantàobtenirexpérimentalementuneouplusieursvaleursquel'onpeutraisonnablement

aLribueràunmesurande

Pourquoi«raisonnablement»?

Grandeurd’influence

Lecapteur,sensibleaumesurande,peutégalementl’être,dansunemoindremesure,àd’autresgrandeursphysiques

Métrologie


Mesurage–Effectuerdesmesures

Processusconsistantàobtenirexpérimentalementuneouplusieursvaleursquel'onpeutraisonnablement

aLribueràunmesurande

Erreursdemesure

● Erreurssystéma)ques décalageconstantentrevaleurvraieetmesurée!

● Erreursaccidentelles décalagealéatoireentrevaleurvraieetmesurée !!

Métrologie


Erreursdemesure

● Erreurssystéma)ques● Erreursaccidentelles

ValeurvraieValeurmesurée

Métrologie


Erreursdemesure



Capteurfidèlemaisnonjuste

Métrologie


Erreursdemesure



Capteurjustemaisnonfidèle

Métrologie


Erreursdemesure



Capteurnijustenifidèle

Métrologie


Erreursdemesure



Capteurjuste&fidèle:précis

Métrologie


Onseproposed’étudierlatempératured’unepièceréguléeà24°C.Voicidesvaleursobtenueslorsdecemesurage:

24,6°C 23,2°C 24,7°C 23,4°C 24,1°C

Calculerlavaleurmoyenneetl’écarttypedecesmesuresPeut-ondiresilecapteuru)liséestjusteetfidèle?

29

Métrologie


Résolu)on

Lapluspe)tevaria)ondumesurandeobservableparlecapteur

Métrologie


Onsaitmaintenantquelecapteuru)liséaunerésolu)onde0.1°C

Capteurjuste

Fidèle?

33

Métrologie


CAPTEURMesurandem

m.s-1N°Cetc.

Tensionanalogique

VoltSENSIBILITE

Trèssouvent,cequedélivrelecapteurestunetensionanalogiqueIlfautpasserdelagrandeurdumesurandeàdesvolts

34

Métrologie


Résolu)on

Lapluspe)tevaria)ondumesurandeobservableparlecapteur

Sensibilité

Réponseducapteurenfonc)ondumesurande● Sensibilitésta)que● Sensibilitédynamique

Métrologie


Onsaitmaintenantquepour24°C,lecapteurdélivre0Volt.Onob)entletableausuivantlorsdesmesures

sta)ques

°C 24,6°C 23,2°C 24,7°C 23,4°C 24,1°CVolt 0,06 -0,08 0,07 -0,06 0,01

Donnerl’équa)onquilielatensionVdesor)educapteuraumesurandeT(température)

Quelleestlasensibilitéducapteur?

Présenta)on,objec)fs


ORDINATEUR

Signal

Capteurs Mesurande

Mondenumérique

?l

Mondeanalogique

Numérique(binaire)

Traitement

Plan





Numérique

LeConver)sseurAnalogiqueNumérique


Défini)on

Composantélectroniquedes)néàfournirunereprésenta)onnumériqued’unsignalanalogique

Signalcon)nuàtempscon)nu

temps

Amplitude



Nombreusestechnologies

Simplerampe,Doublerampe,Flash,DeltaSigma,etc.Toutespassentd’unereprésenta)onanalogique

àunereprésenta)onnumérique

?temps

Amplitude

?



Premierétatdefait

Cecomposantprenduncertaintempspoureffectuerlesconversions

Deuxièmeétatdefait

Cecomposantnepeutpasrendrecomptedel’infinitédevaleursquepeutprendrelesignalanalogique

(Cfprécédemment)

Plan





Numérique


Conséquencepremierétatdefait

ECHANTILLONNAGE


Conséquencedeuxièmeétatdefait

QUANTIFICATION

LesdifférentesétapesdeceLeconversion

L’étaped’échan)llonnage

Capturerdesvaleursdusignalàintervalledetempsrégulier


t

tT0T0-ΔtT0-2ΔtT0-3Δt

…

L’étaped’échan)llonnage

CepasdetempsΔtestappelépérioded’échan)llonnageSouventnotéTe–Soninverseestlafréquence

d’échan)llonnageFe



t

t

…

T0T0-ΔtT0-2ΔtT0-3Δt



Peut-onchoisirn’importequellevaleurpourFe?

Soitlesignalsuivant:

s(t) = cos(2π t)

QuelleestlapériodeTdecesignal?Quelledevraêtrelafréquenced’échan)llonnagesion

souhaiteavoir4échan)llonsparpériode?Auminimum,combiend’échan)llondoit-onavoirpour

recons)tuercorrectementcesignal?Quevautalorslafréquenced’échan)llonnage?

LesdifférentesétapesdeceLeconversionLethéorèmedeShannon-Nyquist

Signalini)alSignalcorrectement

échan)llonnéSignal«sous»échan)llonné


ThéorèmedeShannonNyquist

Pouracquérircorrectementunsignal,lafréquenced’échan)llonnagedoitêtreégaleousupérieureaudoubledelafréquence

maximalecontenuedanscesignal



L’étapedeQuan)fica)on

Associeràchaqueéchan)llonlavaleurdiscrètelaplusprocheprisedansunensemblefinidevaleursdiscrètes


V0

V1

V3V2

V4V5Véchan)llon



Commentchoisit-oncesvaleursdiscrètes?UnCANaccepteunetensiond’entréevariantentre+10et-10Volts.Aprèséchan)llonnage,laquan)fica)onestfaitesurunensembledevaleursdiscrètescomportant8éléments.Sachantquelavaleurdiscrète0faitpar)de

cetensemble,quellessontlesautresvaleurs?

62



Commentsonttransforméeslesvaleurséchan)llonnée?Silasériedesvaleurséchan)llonnéeestlasuivante:

3.2456;4.2249;-8.4923;0.0802Quelleestlasériedesvaleursdiscrètes?


L’étapedeCodage

Danslaréalitélenombred’élémentsesttrèsgrand(plusieursmilliers)etchaqueélémentestdirectementcodéenbinaire.

C’estcequel’onappelleleCODAGE


0000

0101

00110100

00100001

Véchan)llon0110

01111000

1001

10101011

1100

1101

1111

1110



Enpartantdel’exempleprécédent,Combiendebitssontnécessairesau

minimum?

Existe-t-ilplusieurscodagepossibles?

Quelcodeproposeriez-vous?

Quelestlelienentrelenombredevaleursdiscrètesetlenombredebits

decescodes?

Quelleestlapluspe)tevaria)ondécelable?Quelestsonlienaveclenombredebitsdecescodes?


ECHANTILLONNAGE

QUANTIFICATION

CODAGE

Signalanalogique

Signalnumérique

Acquisi)on�numérisa)on

!"EDSMH,MasterProIEMH&Forma?oninterne-ISM Acquisi?onettraitementduSignal–Uneintroduc?on69

Laconversionanalogiquenumérique


Synthèse

LaCANpermetdepasserd’unereprésenta)onanalogiqueàunereprésenta)onnumériquemanipulablesurordinateur

Signalcon)nuàtempscon)nu

temps

Amplitude

temps

Amplitude

0110

0011

0111

1110

0001

0000

Signaldiscretàtempsdiscret

Signalnumérique=

Plan





Numérique

Lescaractéris)quesessen)ellesdelaCAN


Lenombredevaleursdiscrètespossibles

2n

Résolu)on

C’estlenombre«n»debitsduCAN

Tempsdeconversion

C’estletempsmisparleCANpouréchan)llonnerlesignaletdélivrersoncodeassocié(lienavecFemax)



Tensionpleineéchelle

C’estlalongueurdelagammedelatensiond’entrée:|Vmax-Vmin|

Gammedelatensiond’entrée

C’estl’intervalledetensiondanslaquellelesignald’entréepeutévoluer

[Vmin,Vmax]



Codage

C’estlecodedélivréeparleCAN

Pasdequan)fica)onq(Précision)

C’estlerapportdelatensionpleineéchelleaunombredevaleursdiscrètespossibles:

q=|Vmax–Vmin|/2n

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