PSI - TIPE Partie C - 2010

David Nowinsky

Ondes de

surface

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI 1

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI

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Exemple : écran tactile

Céramique

Conducteur

métallique

Cales

piézoélectriques Tension Déformation Connecteur Jack 3.5 mm

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI 3

I. Absorption d’une partie de l’onde par le doigt

Emission Réception

Principe

Absorption

Mesures

Ecart mesuré trop faible : inexploitable

Signaux reçus sans doigt posé

Doigt posé Main posée

0,9V 0,9V

0,9V 0,6V

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI

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II. Temps de propagation de l’onde depuis le doigt

Principe Détermination analytique

Célérité des ondes dans le verre :

c = 1240 m/s à 90 m/s près

𝑑𝐵 − 𝑑𝐴 = 𝑐 (𝑡𝐵 − 𝑡𝐴)

A B

M

𝑑𝐵 𝑑𝐴

x

y

On place donc un troisième capteur

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI 5

III. Apprentissage et reconnaissance des signaux acoustiques

Principe

Propagation dans un milieu complexe Signaux reçus caractéristiques

du point d’impact

Phase d’apprentissage : création

d’une base de données de

signatures acoustiques

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI 6

Traitement du signal

Conversion Analogique Numérique et acquisition

Carte son Capteur 1

Capteur 2

Surface à

rendre tactile > In:

Jack

3.5mm

> Out:

Winsound

MATLAB

> In:

Data Acquisition

Toolbox

Caractériser les

voies 1 et 2 (f et g)

Densité spectrale de puissance :

𝐹𝐹𝑇(𝑓)(𝜔) ∗ 𝐹𝐹𝑇(𝑔)(𝜔)

Comparaison des

signaux f et g

Coefficient de corrélation :

𝑟 𝑓, 𝑔

= (𝑓 𝑖 − 𝑓𝑚𝑜𝑦)(𝑔 𝑖 − 𝑔𝑚𝑜𝑦)𝑛𝑖=1

(𝑓 𝑖 − 𝑓𝑚𝑜𝑦)2 𝑛

𝑖=1 (𝑔 𝑖 − 𝑔𝑚𝑜𝑦)2𝑛

𝑖=1

III. Apprentissage et reconnaissance des signaux acoustiques

TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI

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TIPE Partie C 2010 David Nowinsky Série PSI 8

nombre d'échantillons entre signal recu par 1 et signal recu par 2 :

18 14 26 14 11 17 17 19 14 15

échantillonage : 96 kHz

distance d entre les deux capteurs : 212 mm

moyenne du nombre d'échantillons : 16,5

célérité des ondes : 1233,454545 m/s

incertitude : sur le nb d'échantillons 1

sur l'échantillonage : supposé nulle

sur la distance entre les capteurs 1 mm

donc sur la célérité : Dc = 80,57300275 m/s

c = 1240 m/s à

90 m/s près