Nº 761
Mesurer une longueur d’ondes ultrasonores sans l’oscilloscope
par J.-M. JUSSIAUX Lycée - 25500 Morteau
RÉSUMÉ
Il est commode de mesurer une longueur d’onde ultrasonore à l’aide de l’oscilloscope. Malheureusement, cela conduit nos élèves à de graves incompréhensions, à la confusion entre périodicités spatiale et tempo- relle. Nous vous proposons un montage électronique qui permet d’étu- dier la périodicité spatiale à l’aide d’un voltmètre à aiguille.
LES CONFUSIONS APPORTÉES PAR L’OSCILLOSCOPE
Voici représenté le montage classique de mesure de longueur d’onde. Son mode d’emploi est bien connu.
Figure 1
Il paraît simple, mais entraîne de redoutables confusions. Car sur l’écran, c’est la périodicité temporelle de l’onde qui est traduite par une périodicité selon l’axe des x, grâce à la base de temps.
Le rôle de la synchronisation de l’oscilloscope, tout à fait fonda- mental, reste caché. Déplaçons le récepteur ; la trace Y2 se déplace dans le même sens mais pas à la même vitesse. Tout va bien.
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Vol. 88 - Février 1994
Mais que se passe-t-il si la synchronisation est sur le canal Y2 ou si l’émetteur est placé à droite du récepteur ?
MONTAGE PROPOSÉ
Un générateur basse fréquence (ou un générateur spécialisé type Électrome) délivre une tension alternative de fréquence 40 kHz environ pour alimenter l’émetteur d’ultrason.
Les signaux reçus par les deux récepteurs (le même type de composant que l’émetteur) sont amplifiés cent fois puis envoyés en entrée d’une porte logique ET. Des filtres limitent les parasites. Cette porte permet l’étude de la corrélation entre les deux signaux.
Lorsqu’ils sont en opposition de phase, la déviation du voltmètre est nulle ; lorsqu’ils sont en phase, elle est maximale. Il apparaît clairement que seule importe la position relative des deux récepteurs.
L’élève est amené à se concentrer sur la seule périodicité spatiale.
Figure 2 : Étude de la périodicité spatiale.
RÉFÉRENCES
– Physique - Nouveaux travaux pratiques pour la seconde - Prix : 110 F.
CRDP - 6, rue des Fusillés - B.P. 1153 - 25003 BESANÇON Cedex Cet ouvrage contient des fiches de T.P. prêtes à l’emploi, ainsi que le plan du circuit imprimé et le schéma d’implantation des composants.
Oppossition 0 et 1 = 0 de phase 1et 0 = 0 Phase : 0 et 0 =0
1et 1 = 1 moyenne 0,5
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B.U.P. n° 761
– Le circuit imprimé soudé est disponible auprès de la Société BLONDEAU Ingénierie - 80, rue de Besançon - 25300 PONTARLIER - Tél. : 81.46.52.12 - Fax : 81.39.12.71.
Lot de de dix exemplaires prêts à l’emploi plus notice détaillée : 960 F TTC (emballage et port compris).
– Remarque : d’autres expériences sont possibles avec ce matériel, en particulier la mise en évidence de la diffraction, le principe de fonctionnement d’un sonar.
SCHÉMA ÉLECTRONIQUE
Figure 3 : Deux montages identiques.
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