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Instrumentation
et mesures physiques.
Qu'est-ce-qu'un bit
et un octet ?
Le
bit est un chiffre binaire ( 0 ou 1 ). Il désigne la quantité
élémentaire d'information représentée par un chiffre du système
binaire. Un octete est une suite de 8 bits.
Quelle
transformation une grandeur physique mesurée doit-elle subir pour être
explotable par un ordinateur ?
Une grandeur physique mesurée est un signal analogique, elle doit être
transformée en signal numérique.
Comment
relie-ton un appareil de mesure à un ordinateur ?
L'appareil de mesure doit être relié à l'ordinateur via une interface
d'acquisition.
Citer
4 bus/ports permettant de piloter des appareils d'instrumentation et
d'acquérir des données.
Ports érie, parallèle, USB, bus PCI.
Donnez une solution logicielle permettant de piloter un appareil.
Enoncer le principe d'échantillonnage de Shannon.
La fréquence d'échantillonnage doit être au moins deux fois supérieure à
la fréquence d'origine du signal.
Expliquez ce que représente le nombre de bits de codage, et en quoi il
est important.
Pour un code composé de N bits, on obtient
2N combinaisons différentes. En conséquence, plus le code
comporte de bits, plus on peut disposer d'un nombre important de commandes ou
données.
Soit la chaîne d'acquistion numérique schématisée ci-dessous. Rappelez le rôle de
chacun des blocs et donnez un exemple détaillé de chaîne.
Capteur --> Conditionnement --> échantillonnage --> CAN -->
Stockage.
Un capteur convertit un phénomène physique en signal électrique
mesurable.
Conditionnement du signal : transformer et adapter le signal de départ
afin de lui donner la forme la plus appropriée pour son traitement (
amplification, filtrage ).
Echantillonnage : prélever une série de valeurs ponctuelles du signal à
intervalle de temps régulier appelé période d'échantillonnage. CAN :
conversion analogique numérique. Stockage : les données numériques sont
enregistrées sur un disque dur.
Donnez la définition
de la résolution d'un capteur et la définition de sa sensibilité.
Résolution : plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur.
Sensibilité : variation du signal de sortie par rapport à la variation
du signal d'entrée.
Pour chaque grandeur
physique ci-dessous, donner les unités SI et un capteur permettant sa
mesure.
Force : newton ( N) , capteur de force, jauge de contrainte.
Pression : pascal ( Pa ) capteur de pression, transducteur
piezo-électrique.
Pression acoustique : pascal ( Pa ) microphone.
Accélération : mètre seconde-2 ( m s-2),
accéléromètre.
Température : kelvin ( K), thermocouple, thermistance.
pH : ( sans unité), pHmètre.
Puissance optique : dioptrie, photorésistance, photomultiplieur.
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Précisez
pour chacun des 2 signaux représentés sur l’oscillogramme cidessous, la période en ms ,
la fréquence, l'amplitude, l'offset, la tension efficace.
Signal 1 ( en
rouge ) : période = 5 divisions ou 5*200 =1000 µs = 1,0 ms ; fréquence
: 1/0,001 = 1000 Hz ; amplitude : 2 divisions ou 2*500 = 1000 mV = 1,0
V; offset nul, pas de décalage par rapport à l'axe des volts;
tension efficace : 2 / 1,414 = 1,4 V.
Signal 2
( en bleu ) : période = 4,2 divisions ou 4,2*200 =840 µs = 0,84 ms ;
fréquence : 1/0,00084 = 1,2 103 Hz ; amplitude : 3 divisions
ou 3*1 = 3,0 V; offset nul, pas de décalage par rapport à l'axe
des volts;
tension efficace : 3 / 1,414 = 2,1 V.
Quel est
le décalage temporel entre les deux signaux et le déphasage
correspondant ?
Le signal bleu est en avance d'environ 0,8 division ( soit 160 µs ) sur
le signal rouge.160 µ correspondent à 0,16 période du signal rouge soit
0,16*2p ~ 1 radian.
Sécurité.
Citer
trois équipements de protection individuelle couramment utilisés dans
un laboratoire.
Chaussures de sécurité, blouse, gants et lunettes.
A partir
de quel niveau sonore en décibels ( dBA) considère-t-on qu'il y a un
risque pour l'oreille ? 30, 50 ou 80 dB.
Citez
deux types d'extincteur et donnez leurs applications.
Pour
un
feu de bois : eau pulvérisée.
- Pour un
feu de solvants : poudres ou eau avec additifs.
- Pour un feu de sodium : sable.
Donnez
les numéros d'appel des pompiers et du SAMU.
Pompiers : 18 ; SAMU : 15.
Le disjoncteur différentiel de la salle d'expérience dans laquelle vous
travaillez " saute ". Que faites vous
?
Généralement un ensemble de disjoncteurs protégeant différentes lignes
électriques accompagnent ce disjoncteur différentiel.
Rechercher celui qui a basculé, donc la ligne électrique en cause, puis
débrancher le(s) appareil(s) responsable(s) de ce
disfonctionnement.
A quoi
correspondent les pictogrammes suivants ?
(1) : substa nce cancerigène ; (2) : radiation ionisantes ; (3) :
protection obligatoire de l'ouie ; (4) : danger électrique ; (5) :
rayonnement laser ;(6) : champ magnétique important ; (7) : Entrée
interdite aux personnes non autorisées ;
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Chimie.
Une
solution de pH=4 est-elle acide, basique ou neutre ?
A 25°C, une solution acide a un pH inférieur à 7.
Identifier les
bases, les acides et les solvants.
Acides : HClO4, H2SO4. Bases :
NaOH, solution d'ammoniaque, Na2CO3. Solvants : C2H5OH.
Quelles
sont les précautions à prendre lors d'un mélange eau-acide fort ?
Port de gants, blouse et lunettes de sécurité ; verser l'acide fort
dans l'eau afin d'éviter les projections d'acide.
Quelle
est la masse molaire de K2SO4 ?
M = 2*39 +32 +4*16 =174 g/mol.
Quelle
est la masse de sulfate de potassium pour préparer 100 mL de solution à
0,1 mol/L ?
Quantité de matière n = V C = 0,1*0,1 = 0,01 mol
masse : m = n M = 0,01*174 = 1,74 ~1,7 g.
Quel
volume de cette solution à 0,1 mol/L faut-il prélever pour préparer 1 L
de solution à 10-4 mol/L ?
Facteur de dilution F = 0,1 / 10-4 = 1000 ; volume à
tprélever 1 /1000 = 0,001 L = 1 mL.
Physique.
Donner les
estimations des grandeurs suivantes :
Vitesse
de la lumière dans le vide : 3 108 m/s ; pression
atmosphérique : 1 bar ou 105 Pa ; vitesse du son dans l'air
: 340 m/s ; température de l'azote liquide : -190°C; masse volumique de
l'eau : 1000 kg/m3 = 1 g/cm3.
Quel
est le domaine de fréquence audible pour l'homme ?
20 Hz à 20 kHz.
Un haut parleur produit un son de 60 dB. Quel est le niveau
sonore global produit par deux haut-parleurs alimentés par le même
signal ?
Les intensités acoustiques s'ajoutent : I =2 I0 100,1 N
=2*10-12 106 = 2 10-6 W m-2.
N' = 10 log (I / I0) 10 log(2
10-6 / 10-12)=63
dB.
Un
multimètre numérique en fonction ampèremètre se comporte comme :
- Un fil électrique ( faux);
- une résistance de faible valeur. (Vrai).
- un interrupteur ouvert. (Faux)
- une résistance de forte valeur ( faux).
Un multimètre
numérique en fonction voltmètre se comporte comme :
- Un fil électrique ( faux);
- une résistance de faible valeur. (Faux).
- un interrupteur ouvert. (Faux)
- une résistance de forte valeur ( Vrai).
On dispose d'une résistance de caractéristiques 1000 ohms, 10 watt.
Quelle
tension continue maximale est-il possible de lui appliquer ?
P = U2/R ; U = (P R) ½ =100 V.
Quelle
sera l'intensité qui la traverse ?
I = U/R = 100 / 1000 = 0,1 A.
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