Cinémométrie Doppler ultrasonore

mardi 1er novembre 2011
par  Jean-Luc Bousquet
popularité : 5%

Exploiter l’expression du décalage Doppler de la fréquence dans le cas des faibles vitesses.

Mettre en oeuvre une démarche expérimentale pour mesurer une vitesse en utilisant l’effet Doppler.


Documents joints

Cinémométrie Doppler
Cinémométrie Doppler

Commentaires

Logo de Thierry Zwiernik
vendredi 12 octobre 2012 à 20h32 - par  Thierry Zwiernik

Bonjour,

Vous avez raison lorsque vous pensez qu’un émetteur et un récepteur US utilisent la même technologie : Il s’agit dans les 2 cas de résonateurs piézoélectriques, souvent en céramiques et donc de qualité bien moindre que le quartz qui est bien plus répétitif, car beaucoup moins sensible aux conditions atmosphériques (humidité). Mais leur conception (épaisseur, membrane associée) sont très différentes ! Un émetteur US est bien moins sensible, mais beaucoup plus directif qu’un récepteur. Un récepteur ne pourrait admettre une alimentation en 40Hz que très peu de temps ! (pourquoi pensez vous que les industriels s’embêtent à concevoir des émetteurs et des récepteurs ?). Je vous invite à consulter le catalogue et les données techniques sur www.selectronic.fr, par exemple.

Vous viendrait-il à la raison d’utiliser un microphone dynamique comme haut-parleur ? Pourtant ceux-ci utilisent tous 2 la technologie de l’électromagnétisme (bobine/aimant).
Et oui, ça va fonctionner... très peu de temps.... en fonction surtout de la puissance électrique que vous allez lui envoyer, à cause de l’intensité admissible par la bobine et des caractéristiques mécaniques de la membrane et de ses suspensions... C’est la même chose pour les émetteurs et récepteurs US.

Quoiqu’il en soit, je vous remercie de vos essais et de votre investissement. Je pense simplement qu’il faut attirer l’attention des établissements disposant de peu de budget sur les risques de destruction de leurs émetteurs.

Bien à vous,

T. Zwiernik
Technicien en électronique
ATPRF
Lycée Baudelaire - 59100 ROUBAIX

dimanche 24 juin 2012 à 08h51

Bonjour,

N’importe quel récepteur d’ultrasons JEULIN peut être alimenté par un GBF ? Cela ne risque-t-il pas de l’endommager ? Et si oui, quelle amplitude de tension à ses bornes ne fait-il pas dépasser (la fréquence doit quant à elle être réglée à une valeur proche de 40 kHz je suppose).

Car nous n’arrivons jamais à voir le signal de notre émetteur à l’oscillo sous sa forme de salve ou de sinusoïde : on ne visualise qu’une sorte de créneau et cela ne facilite pas la compréhension par les élèves. Cela nous arrangerait donc d’utiliser un récepteur en tant qu’émetteur ...

Logo de Yves
samedi 23 juin 2012 à 11h56 - par  Yves

Tout à fait d’accord avec vous ! Boîtiers inutilisables donc. J’ai trouvé une solution de repli en utilisant des fréquencemètres metrix...les élèves pourront facilement évaluer les sources d’erreur sur cette manipulation dans ce cas ;-)
Encore merci pour vos réponses avisés.

Logo de André PETITEAU
samedi 23 juin 2012 à 11h51 - par  André PETITEAU

Au lycée Galilée de Guérande nous avons expérimenté avec succès votre méthode
interface ESAO4+ avec récepteur US connecté à un adaptateur voltmètre sur 250 mV sur la voie1 et un capteur chronociné relié (via une platine maison pour isoler les signaux des 2 fentes) à l’entrée directe 2.
Paramètres de l’acquisition : 8000 points sur 5 ms (le maxi possible avec notre matériel)
Synchro croissante à 1V sur le signal de sortie de l’une des fentes du capteur chronociné : ce signal est obtenu par le passage dans la fourche optique d’une lamelle de pile plate que nous avons collé sur le support du récepteur US
Nous réalisons 2 acquisitions successives avec l’atelier scientifique version 4 : d’abord récepteur fixe (nous déclenchons avec le doigt) puis avec le récepteur déplacé à la main et guidé par un rail collé sur la paillasse.
Nous changeons le format des données acquises (scientifique avec 5 chiffres) puis sélectionnons 1000 points et copions-collons dans regressi ; puis modélisation des deux tracés ufixe et u mobile=f(t) pour obtenir les périodes de manière très précise
On calcule ensuite vDoppler de manière classique
On calcule aussi avec le signal de la fourche acquis en voie 2, la durée d’obturation et on en déduit la vitesse vcapteur optique grâce à la largeur de la lamelle de pile
Bilan : de 2 à 5% d’écart sur tous nos essais : nous pouvons d’ailleurs vous envoyer nos fichiers
amicalement
André Petiteau

Logo de Jean-Luc Bousquet
samedi 23 juin 2012 à 10h31 - par  Jean-Luc Bousquet

Sur une console qui échantillonne à 100 kHz, vous obtenez 2,5 points par période, la dégradation est telle que le calcul de la fréquence et la transformée de Fourier ne peuvent donner que des résultats inexploitables.

Logo de Yves
samedi 23 juin 2012 à 10h12 - par  Yves

Test effectué mais sans succès. La fréquence mesurée avec l’atelier scientifique est aberrante de même qu’avec l’outil transformée de Fourier.
Si je vous suis il semble que la manipulation soit possible avec cette console (primo) ?

Mille fois merci pour votre réactivité !

Logo de Jean-Luc Bousquet
vendredi 22 juin 2012 à 14h41 - par  Jean-Luc Bousquet

Bien entendu, la fréquence d’échantillonnage doit être assez élevée pour enregistrer suffisamment de points par période.
Dans le cas de l’interface utilisée ici, nous pouvons obtenir jusqu’à 2 MHz sur le nombre de voies utilisées, soit 1 MHz par voie, ce qui permet le choix de 8000 points en 10 ms.

vendredi 22 juin 2012 à 14h20

N’est-il pas obligatoire que la fréquence d’échantillonnage de l’interface soit suffisante ? Personnellement, nous avons dans mon établissement le modèle primo de Jeulin qui échantillonne à 100 KHz soit 1 point toutes les 10 µs bien insuffisant pour des ultrasons à 40 kHz. Du coup, même si on parvient à "voir" quelque chose de sinusoïdal la mesure de fréquence qui suit est délirante.

Logo de H Dumesnil
jeudi 21 juin 2012 à 10h48 - par  H Dumesnil

bonjour
nous avons réussi une acquisition avec les paramètres que vous proposez sous Atelier
scientifique et la même console que sur la photo.
nous ne parvenons plus à la faire !! Atelier scientifique ne veut plus 8000 pts sur 10ms !!
pouvez vous nous éclairer ?
merci par avance
Lycée MDF Gondecourt

Logo de C. JEANNOT
lundi 18 juin 2012 à 20h14 - par  C. JEANNOT

bonjour,

à l’aide de votre protocole j’ai mesuré la vitesse d’une voiture radioguidée, en mettant les transducteurs sur le côté de la trajectoire un peu en biais. J’ai filmé la voiture en même temps puis j’ai réalisé un pointage : v(doppler) = 1,7 m/s ; v (pointage grossier) = 2,3 m/s.
Si vous voulez la vidéo je peux vous l’envoyer.

Encore merci pour votre protocole et vos réponses rapides.

Logo de Jean-Luc Bousquet
samedi 16 juin 2012 à 11h12 - par  Jean-Luc Bousquet

Toute interface qui possède des entrées analogiques en fiches banane peut être utilisée.
Si ce n’est pas le cas de votre interface, il existe des adaptateurs pour fiches banane.

samedi 16 juin 2012 à 09h23

Si je comprends bien, il suffit de relier un récepteur à un GBF et à une interface d’acquisition et l’autre seulement à l’interface d’acquisition.

Mais peut-on prendre Orphi avec WINGTS pour cette interface (nous avons aussi des récepteurs de type Jeulin) car nos préparatrices nous ont dit que nos émetteurs - récepteurs Jeulin ne pouvaient pas être connectés sur Orphy ???

Logo de C. JEANNOT
samedi 16 juin 2012 à 00h20 - par  C. JEANNOT

Bonjour,

merci pour votre protocole, il a marché avec notre matériel : les mêmes récepteurs ultrason que vous, un système d’acquisition Synchronie (7000 points, échantillonage à 100 ns, temps d’acquisition de 700µs), et un écran déplacé à la main.
Prochaine étape : tester avec une voiture.

Logo de Jean-Luc Bousquet
vendredi 15 juin 2012 à 10h35 - par  Jean-Luc Bousquet

Bonjour,

Les émetteurs sont souvent associés à des alimentations en créneaux.
Le récepteur, qui fait office de filtre, reçoit alors le fondamental sinusoïdal.
Cela peut perturber les élèves, aussi bien dans les graphes temporels que dans les spectres où apparaissent les pics des harmoniques du signal émis.
Les transducteurs peuvent aussi bien jouer le rôle d’émetteur que de récepteur, d’où l’utilisation de deux transducteurs identiques.

Pour répondre à la suite du message, il me faudrait plus de précisions sur l’insuccès de la manipulation.

Logo de C. JEANNOT
jeudi 14 juin 2012 à 23h16 - par  C. JEANNOT

Bonjour,

Je viens de voir votre expérience sur l’effet doppler, j’aimerais savoir pourquoi vous utilisez 2 récepteurs et pas un récepteur et un émetteur. J’ai essayé le même type de manip cet après midi sans succès, cela peut-il venir du matériel ?

Merci d’avance.

Brèves

30 septembre 2014 - Repères pour la formation pour le tronc commun STI2D-STL

7 février 2014 - Repères pour la formation en physique-chimie au cycle terminal scientifique

Le texte de l’IGEN - Groupe physique-chimie : " Repères pour la formation en physique-chimie au (...)

12 octobre 2013 - Texelis

Texelis, à Limoges, fabriquant de ponts et chaînes cinématiques de haute performance, rejoint la (...)

Statistiques

Dernière mise à jour

jeudi 16 novembre 2017

Publication

367 Articles
Aucun album photo
10 Brèves
8 Sites Web
100 Auteurs

Visites

134 aujourd'hui
211 hier
822184 depuis le début
14 visiteurs actuellement connectés