Présentation de l’expérience:

 

Le capteur utilise les ultrasons pour déterminer la distance qui le sépare d’un obstacle (voiture, humain, animal, objet…).

Nous avons voulu savoir si ce type de capteur est assez fiable pour déterminer avec précision une distance.

Pour cela nous avons réalisé une expérience qui permet grâce à un émetteur et à un récepteur à ultrasons de connaître le temps que les ultrasons mettent à faire l’aller retour émetteur-objet-récepteur. Nous avons utilisé différents matériaux pour voir si la précision du résultat était la même selon le matériau de l’obstacle. Nous avons réalisé l’expérience avec une plaque d’aluminium et du plastique. Nous avons ensuite calculé la marge d’erreur en comparant la vraie distance entre l'émetteur/le récepteur et l’objet et la distance mesurée. Pour calculer cette distance nous avons deux méthodes possibles.

 

 

 

Première méthode, le retard d'une onde

Le retard est le temps mis par une onde progressive pour atteindre un point M2 à partir d'un point M1 distant de M2 d'une distance d :

 

La célérité d'une onde entre les points M1 et M2 est la vitesse à laquelle se propage une perturbation. Elle est donnée par la relation suivante :

v=d/τ=M1*M2/t2−t1

Avec :

• v, la célérité de l'onde (en m.s−1)

• d, la distance parcourue par la perturbation entre deux points M1 et M2 (en m)

• τ, le retard donc le temps mis pour parcourir la distance d (en s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Seconde méthode plus complexe:

 

Il existe une méthode différente de celle que nous avons expérimentée durant notre TPE. Cette méthode permet de calculer différemment la célérité de l’ultrason par une relation simple V =ℷ*f =ℷ/T.

V : vitesse ou célérité en m/s
lambda : distance en m
T : période en s
f : fréquence en Hz

Mais cette méthode ne peut être associée qu’à une périodique qui présente un motif qui se reproduit identique à lui même. Une onde sinusoïdale par exemple.

L’onde sinusoïdale présente quelques caractéristiques importantes :

• La période T est la durée la plus courte de reproduction d'un motif élémentaire du 0 signal temporel s(t).

• La fréquence v est le nombre de reproductions du motif élémentaire par unité de temps,  en un endroit donné.

• La longueur d'onde (lambda) est la longueur la plus courte de reproduction d'un motif élémentaire en observant le milieu de propagation à un instant donné.  C'est aussi la distance parcourue par l'onde sinusoïdale pendant sa période.

La première méthode étant plus simple avec notre matériel nous avons décidé de la retenir.