MS11A13TranspB .pdf



Nom original: MS11A13TranspB.pdf

Ce document au format PDF 1.4 a été généré par LaTeX with hyperref and prosper packages / dvips + GPL Ghostscript 8.71, et a été envoyé sur fichier-pdf.fr le 22/01/2014 à 23:17, depuis l'adresse IP 85.168.x.x. La présente page de téléchargement du fichier a été vue 2971 fois.
Taille du document: 2.2 Mo (236 pages).
Confidentialité: fichier public


Aperçu du document


Mesure physique et
Instrumentation
Comment mesurer et exploiter les mesures ?
Dominique BARCHIESI, Thomas GROSGES et Benjamin RUIZ
dominique.barchiesi@utt.fr, thomas.grosges@utt.fr, benjamin.ruiz@utt.fr

Universit´e de Technologie de Troyes

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 1/172

Responsables de l’UV
Semestre d’Automne:
Thomas Grosges - H009
thomas.grosges@utt.fr
Tél : (03 25 71) 8430
Semestre de Printemps:
Benjamin Ruiz - F207
benjamin.ruiz@utt.fr
Tél : (03 25 71) 8429

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 2/172

Objectif Techniques et Méthodes
Introduction au travail d’ingénieur :
Fondamental : mesure ⇔ ingénieur
Savoir limiter le nombre de chiffres significatifs du
résultat d’une mesure (précision...) Savoir analyser un
résultat de mesure.
Savoit analyser spectralement un signal dépendant du
temps (analyse de Fourier)
Savoir utiliser une norme.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 3/172

Outils mathématiques




dérivation,
intégration
équations différentielles simples.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 4/172

Objectif pédagogique
Introduction au travail d’ingénieur :
Savoir travailler avec un livre (beaucoup de données,
bien différent d’un polycopié) : manuel=outil de
travail.
On doit pouvoir commenter/rayer/corriger/surligner.
Savoir rechercher un fournisseur par Internet.
Développer les méthodes de travail.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 5/172

Supports de cours


Transparents:
www.moodle.utt.fr

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 6/172

Supports de cours



Transparents:
www.moodle.utt.fr
Polycopié:
Tableaux et formules

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 6/172

Supports de cours




Transparents:
www.moodle.utt.fr
Polycopié:
Tableaux et formules
Livre : cours, TD,
aide, corrigés.
Prix : 23,00 euros

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 6/172

Évaluation


25% median,

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Évaluation



25% median,
25% partiel,

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Évaluation




25% median,
25% partiel,
35% final,

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Évaluation





25% median,
25% partiel,
35% final,
15% TP,

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Évaluation






25% median,
25% partiel,
35% final,
15% TP,
Note éliminatoire : 6/20

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Évaluation







25% median,
25% partiel,
35% final,
15% TP,
Note éliminatoire : 6/20
Examens : partie cours, partie exercice, partie
problème. Droit au poly ou livre
à tous les examens

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Évaluation







25% median,
25% partiel,
35% final,
15% TP,
Note éliminatoire : 6/20
Examens : partie cours, partie exercice, partie
problème. Droit au poly ou livre
à tous les examens

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 7/172

Méthode de travail
Les notions nouvelles doivent être :
• connues ⇒ apprendre, savoir par cœur certaines
notions, équations, définitions... Culture
scientifique. Fiches résumé, livres,
encyclopédies...

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 8/172

Méthode de travail
Les notions nouvelles doivent être :
• connues ⇒ apprendre, savoir par cœur certaines
notions, équations, définitions... Culture
scientifique. Fiches résumé, livres,
encyclopédies...
• dominées ⇒ pratiquer (travailler régulièrement),
s’entraîner, réviser, faire des exercices
supplémentaires ;

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 8/172

Méthode de travail
Les notions nouvelles doivent être :
• connues ⇒ apprendre, savoir par cœur certaines
notions, équations, définitions... Culture
scientifique. Fiches résumé, livres,
encyclopédies...
• dominées ⇒ pratiquer (travailler régulièrement),
s’entraîner, réviser, faire des exercices
supplémentaires ;
• utilisables dans d’autres UV...

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 8/172

II. Grandeur mesurable

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 9/172

Définition
La mesure est la caractérisation d’un système (ou
phénomène) en vue de le
comparer à un autre, à fin
d’amélioration ou simplement de connaissance ⇔
quantifier une grandeur


Appareil de mesure
Phénomène

vision globale

capteur

Mesure
+
Traitement de
l’information

comparer, caractériser les objets scientifiques.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 10/172

Définition
La mesure est la caractérisation d’un système (ou
phénomène) en vue de le
comparer à un autre, à fin
d’amélioration ou simplement de connaissance ⇔
quantifier une grandeur



Appareil de mesure
Phénomène

vision globale

capteur

Mesure
+
Traitement de
l’information

comparer, caractériser les objets scientifiques.
représentation scientifique, quantifiable du réel.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 10/172

Grandeur


Toute propriété d’un objet, susceptible de varier.
On cherche à déterminer les lois de
comportement des grandeurs.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 11/172

Grandeur




Toute propriété d’un objet, susceptible de varier.
On cherche à déterminer les lois de
comportement des grandeurs.
Grandeurs indépendantes du temps :
exploitation statistique des mesures (deuxième
partie du cours).

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 11/172

Grandeur






Toute propriété d’un objet, susceptible de varier.
On cherche à déterminer les lois de
comportement des grandeurs.
Grandeurs indépendantes du temps :
exploitation statistique des mesures (deuxième
partie du cours).
Grandeurs dépendantes du temps : analyse
fréquencielle des signaux (troisième partie du
cours).

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 11/172

Grandeur








Toute propriété d’un objet, susceptible de varier.
On cherche à déterminer les lois de
comportement des grandeurs.
Grandeurs indépendantes du temps :
exploitation statistique des mesures (deuxième
partie du cours).
Grandeurs dépendantes du temps : analyse
fréquencielle des signaux (troisième partie du
cours).
Une grandeur a une dimension et une unité

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 11/172

Dimension
Les dimensions des grandeurs sont indépendantes du
système d’unités choisi.
Grandeur

Notation de la dimension

Temps

T

Longueur

L

Masse

M

Intensité de courant électrique

I

Température thermodynamique

Θ

Intensité lumineuse

Iv

Quantité de matière

N

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 12/172

Dimension...
On écrira [X] signifie « dimension de la grandeur

Par contre, les dimensions des grandeurs
fondamentales seront écrites sans crochet, de manière
à ne pas confondre les notations et les symboles des
grandeurs.
Exemples : [x] = L,...
Soit T la température absolue en Kelvin : [T ] = Θ.
Soit T la période d’un oscillateur en secondes :
[T ] = T .

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 13/172

Dimension...


Équation, loi physique ⇔ expression des
dimensions en fonction des dimensions
fondamentales
Exemple : donner la dimension d’une force.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 14/172

Dimension...




Équation, loi physique ⇔ expression des
dimensions en fonction des dimensions
fondamentales
Exemple : donner la dimension d’une force.
∑ ~Fext = m~a, fournit la dimension suivante pour la
force : [F] = M.L.T −2 .

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 14/172

Équations aux dimensions


Les deux membres d’une équation littérale, les
différents termes d’une somme représentent
une même grandeur.
Exemple : équation des gaz parfaits : PV = nRT .
Dimension de nR ?

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 15/172

Équations aux dimensions




Les deux membres d’une équation littérale, les
différents termes d’une somme représentent
une même grandeur.
Exemple : équation des gaz parfaits : PV = nRT .
Dimension de nR ?
[nR] =

[P][V ]
[T ]

=

M.L.T −2 .L−2 .L3
Θ

=

M.L2 .T −2
Θ

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 15/172

Équations aux dimensions


Les deux membres d’une équation littérale, les
différents termes d’une somme représentent
une même grandeur.
Exemple : équation des gaz parfaits : PV = nRT .
Dimension de nR ?
[P][V ]
[T ]

=

M.L.T −2 .L−2 .L3
Θ

M.L2 .T −2
Θ



[nR] =



L’argument d’une fonction mathématique est
sans dimension.
Exemple :
exp (−αt)

=

La dimension de α est T −1 .
Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 15/172

Principe d’homogénéité
Vérifier la cohérence des dimensions lorsque l’on
établit une relation entre les grandeurs permet de
vérifier la cohérence d’une équation. Attention : ceci
n’implique pas que la relation soit obligatoirement
juste... Par contre si l’homogénéité des deux membres
d’une équation n’est pas vérifiée, il est certain que
l’équation établie est fausse.
Attention : on ne confondra pas dimension et
unités. Les équations aux dimensions sont vérifiées
de la même manière quel que soit le système
d’unités choisies...

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 16/172

III. Mesure, unités

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 17/172

Définition
Mesure : ensemble d’opérations ayant pour objet la
détermination de la valeur d’une grandeur. On
cherche à faire correspondre des nombres à un état
donné.
« Measurement is the process of finding the value of a
physical quantity experimentally with the help of
special technical means called measuring
instruments »
résultat d’une mesure ⇔ unité de mesure ⇔
incertitude ⇒ nombre de chiffres significatifs
précis et ordre de grandeur.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 18/172

Ordres de grandeur
puissance de 10

préfixe

symbole

10−24

yocto

y

10−21

zepto

z

10−18

atto

a

10−15

femto

f

10−12

pico

p

10−9

nano

n

10−6

micro

µ

10−3

milli

m

10−2

centi

c

10−1

déci

d
Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 19/172

Ordres de grandeur
puissance de 10

préfixe

symbole

10+1

déca

da

10+2

hecto

h

10+3

kilo

k

10+6

méga

M

10+9

giga

G

10+12

téra

T

10+15

péta

P

10+18

exa

E

10+21

zetta

Z

10+24

yotta

Y
Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 20/172

Propriétés de la mesure
Mesure de longueur LA et LB de deux objets A et B :
• Si A et B ont même longueur, on espère LA = LB .
• Si A est plus grand que B, on espère LA > LB .
• Si l’on met A et B bout à bout, LA+B = LA + LB .
• Si A est dilaté d’un facteur λ parce qu’on l’a
chauffé, on espère : LλA = λLA .
En général la mesure doit être linéaire, par contre,
certains capteurs n’ont pas un comportement
linéaire...

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 21/172

Propriétés de la mesure
Précision d’une mesure : accord entre le résultat
d’une mesure et la valeur du mesurande. La valeur du
mesurande n’est en général pas exactement connue,
par contre, on en cherche une valeur approchée par la
mesure.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 22/172

Propriétés de la mesure
Une mesure est répétable lorsqu’on vérifie la proximité de
l’accord entre les résultats des mesures successives du même
mesurande, effectuées dans les mêmes conditions de mesure. Les
conditions de répétabilité sont :
• même procédé de mesure,
• même observateur,
• même instrument de mesure, utilisé dans les mêmes

conditions,
• même emplacement,
• répétition sur une courte période.

La dispersion des résultats permet de quantifier la répétabilité.
Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 23/172

Propriétés de la mesure
reproductibilité d’une mesure lorsqu’on vérifie la proximité de
l’accord entre les résultats des mesures du même mesurande, effectuées
dans des conditions de mesure différentes. Changer les conditions de
mesure correspond à varier au moins une des caractéristiques
suivantes :
• le principe de mesure,
• la méthode de mesure,
• l’observateur,
• l’instrument de mesure,
• l’étalon de référence,
• l’emplacement,
• les conditions d’utilisation,
• les instants de mesure.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 24/172

Types de mesure


Mesure directe, sans transformation de la
grandeur à mesurer en une autre.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 25/172

Types de mesure



Mesure directe, sans transformation de la
grandeur à mesurer en une autre.
Mesure indirecte, avec transformation de la
grandeur à mesurer en une autre (Température →
tension).

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 25/172

Types de mesure





Mesure directe, sans transformation de la
grandeur à mesurer en une autre.
Mesure indirecte, avec transformation de la
grandeur à mesurer en une autre (Température →
tension).
Mesure répétée, on renouvelle la mesure directe
ou indirecte.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 25/172

Types de mesure






Mesure directe, sans transformation de la
grandeur à mesurer en une autre.
Mesure indirecte, avec transformation de la
grandeur à mesurer en une autre (Température →
tension).
Mesure répétée, on renouvelle la mesure directe
ou indirecte.
Toute mesure doit être exprimée dans un
système d’unités adéquat
Système SI : unités de base, unités dérivées du SI,
unités hors du SI.

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 25/172

Unités de base du SI
Norme NF X 02.201 à 213, conforme ISO 31, 1-13...
Norme NIST TN1297... Système International (SI)
Grandeur

Unité de base

Symbole

temps

seconde

s

longueur

mètre

m

masse

kilogramme

kg

intensité de courant électrique

ampère

A

température thermodynamique

kelvin

K

quantité de matière

mole

mol

intensité lumineuse

candela

cd

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 26/172

Unités dérivées du SI
Grandeur

Unité dérivée

Symbole

Aire

mètre carré

m2

Volume

mètre cube

m3

Vitesse

mètre par seconde

m/s = m s−1

Accélération

mètre par seconde carrée

m/s2 = m s−2

Nombre d’onde

inverse du mètre

Masse volumique

kilogramme par mètre
cube

kg/m3 = kg m−3

Volume
massique
(volume spécifique)

mètre cube par kilogramme

m3 /kg = m3 kg−1

m−1

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 27/172

Unités dérivées du SI
Grandeur

Unité dérivée

Densité de courant j

ampère par mètre
R
carré : I = jdS

A/m2 = A m−2

ampère par mètre :
rot (H) = j

A/m = A m−1

Concentration volumique

mole par mètre cube

mol/m3 = mol m−3

Luminance
source

candela par mètre
carré

cd/m2 = cd m−2

kilogramme par kilogramme

kg/kg = kg kg−1

Excitation
tique H

magné-

d’une

Fraction massique

Symbole

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 28/172

Unités dérivées du SI
Grandeur

Unité dérivée

Symbole

Expression en SI

radian

rad

m m−1

stéradian

sr

m2 m−2

hertz

Hz

s−1

newton

N

kg m s−2

pascal

Pa

kg m−1 s−2

Énergie, travail

joule

J ou N m

kg m2 s−2

Puissance,
énergétique

watt

W ou J.s−1

kg m2 s−3

coulomb

C

sA

Angle plan
Angle solide
Fréquence
Force
Pression,
trainte

con-

flux

Charge électrique

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 29/172

Unités dérivées du SI
Grandeur

Unité dérivée

Symbole

Expression en SI

Potentiel ou tension
électrique

volt

V

kg m2 s−3 A−1

Capacité électrique

farad

F

kg−1 m−2 s4 A2

Résistance
trique

élec-

ohm



kg m2 s−3 A−2

Conductance
trique

élec-

siemens

S

kg−1 m−2 s3 A2

weber

Wb

kg m2 s−2 A−1

tesla

T

kg s−2 A−1

henry

H

kg m2 s−2 A−2

Flux magnétique
Induction
tique
Inductance

magné-

Pr´ec. - MS11 - Suiv. – p. 30/172


Aperçu du document MS11A13TranspB.pdf - page 1/236
 
MS11A13TranspB.pdf - page 2/236
MS11A13TranspB.pdf - page 3/236
MS11A13TranspB.pdf - page 4/236
MS11A13TranspB.pdf - page 5/236
MS11A13TranspB.pdf - page 6/236
 




Télécharger le fichier (PDF)


MS11A13TranspB.pdf (PDF, 2.2 Mo)

Télécharger
Formats alternatifs: ZIP



Documents similaires


physi chap i
cours 0 metrologie
cour exo mdf borj bou aririj
exam mecaflu nov15
ccp mp phys chim 2016e
determination de la vitesse initiale victor

Sur le même sujet..