v LP342 - Mesures physiques
Licence de Physique PSVP

LP342 - Mesures physiques


M. Barbi, A. Ciardi, M. d'Angelo, L. Doppler, F. Vidal

La mesure physique nécessite la maîtrise de l'instrumentation et de l'analyse des données, celle-ci conduisant ensuite à la modélisation du système physique. Ce module fournit les bases techniques, mathématiques et informatiques nécessaires pour réaliser l'ensemble du processus.

  1. emploi du temps
  2. Programme
  3. poly de cours
  4. compléments de cours
  5. Travaux Dirigés
  6. Travaux Pratiques
  7. Bibliographie
  8. Quelques contrôles et examens

emploi du temps

programme :

I. Introduction
1. Les oscillateurs et les ondes L'oscillateur harmonique comme modèle pour des nombreaux systèmes physiques. Ondes et oscillateurs. Lo'oscillateur mécanique. Résonance.
2. La chaîne de mesure Sollicitation et réponse d'un système physique. Les élements d'une chaîne de mesure.
II. Bases d'électronique
1. Circuits en régime permanent: Dipôles électriques. Lois de Kirchhoff. Circuits en régime harmonique. Diagrammes de Bode.
2. Régime transitoire: Régimes transitoires et permanents. Equations différentielles linéaires.
III. Outils mathématiques
1. Série de Fourier.
Notion de spectre.
2. Transformées de Fourier et Laplace Définitions, propriétés, utilisation. Introduction des principales distributions.
3. Systèmes linéaires simples : Fonction de transfert et réponse impulsionnelle. Opérateur de convolution. Réponse d'un système linéaire en régime quelconque : résolution des équations différentielle par transformée de Laplace.
IV. Numérisation et analyse des signaux aléatoires
1. Signaux numériques : Echantillonnage et quantification. Théorème de Shannon. Analyse spectrale par FFT.
2. Signaux aléatoires : Propriétés statistiques, stationnarité et ergodicité. Spectre des signaux aléatoires. Fonction de corrélation. Filtrage.

poly de cours

IntroAnalyseSpectrale.pdf : cours rédigé pour les étudiants du cned : ce cours contient tous les sujets traités dans le cours de LP342, mais par toujours dans le meme ordre.
version en trois parties :
partieI.pdf
partieII.pdf
partieIII.pdf

compléments de cours :


complément sur les circuits électriques linéaires
explorez le site Figures animées pour la physique sur les thèmes équations différentielles, électricité, mécanique, ondes...
écoutez les séries de Fourier sur la page listen to Fourier Series !

compléments du cours 1

Figures : oscillateur amorti

compléments du cours 2

compléments du cours 3
Introduction à la série de Fourier
Propriétés des coefficients de Fourier
Premiers termes du developpement en SF des fonctions "dent de scie" et |sin(t)|.

Animation Synthèse de Fourier du site Figures animées pour la physique

compléments du cours 4
Passage de la SF à la TF
Dictionnaire des TF et TL (Y. Thomas,Signaux et systèmes linéaires, Masson)
exemples de courbes de x(t) et X(f) (Y. Thomas,Signaux et systèmes linéaires, Masson)
Propriétés des TF et TL
Exemple sur l'importance de la phase dans une TF bidimensionnel (portrait de l'astrophysicien Chandrasekar)
D'autres demostrations interactives autour de la TF bidimensionnel (anglais)
Effets de la durée d'un signal sur son spectre

Ce Qu'il Faut Retenir des cours 3 et 4

Spectres de Fourier

compléments du cours 5
Transformées de Fourier mathématique et numérique (FFT)
Demostrations interactives autour de l'echantillonnage (anglais)

compléments du cours 6
TL et TF de dérivées et intégrales
Propriétés de l'operateur de convolution

L'operateur de convolution sur Wikipedia avec une animation
Jouez avec le produit de convolution !

Ce Qu'il Faut Retenir du cours 6

complément du cours 7


travaux dirigés :

TD 1 : Etude de filtres en régime transitoire et harmonique td1.pdf
TD 2 : Développement en Série de Fourier td2.pdf
TD 3 : Transformées de Laplace et de Fourier td3.pdf
TD 4 : Analyse spectrale d'un signal échantillonné, Resolution d'équations différentielles par TL td4.pdf
TD 5 : Signaux aléatoires td5.pdf


travaux pratiques :

TP1 : Filtrage - Impédances (Electronique) tp1.pdf
TP2 : Régimes transitoires et permanents (Electronique) tp2.pdf
TP3 : La transformée de Fourier et le spectre tp3.pdf --- données : Hg.dat
TP4 : Numérisation de signaux et analyse spectrale (Electronique/Numérique) tp4.pdf
TP5 : Simulation et analyse de signaux aléatoires (Numérique) tp5.pdf --- données : eau.dat
TP6 : La transformée de Fourier en optique (Numérique) tp6.pdf

Un sujet pour votre travail personnel (TD5 ancienne version) : Simulation de systèmes dynamiques linéaires (Numérique)tp-td5.pdf


bibliographie :

1) Physique générale, oscillateurs, ondes
  • R. Feynman, Leighton, Sands, Le cours de Physique de Feynman, en 5 volumes (Mécanique, Electromagnétisme, Mécanique quantique), InterEditions. Voir particulièrement les 2 volumes de mécanique.
  • Bouyssy, Davier, Gatty Physique pour les sciences de la vie, Vol. 3, Belin 1987.
  • Alonso et Finn, Physique Générale, en deux volumes, (V1 : Mécanique et Thermodynamique, V2 : Champs et Ondes), InterEditions.

    • 2) Electronique
  • G. Chagnon, Cours de génie électrique, Licence Professionnelle de génie industriel, UPMC. Disponible sur le web en format PDF.

    3) Théorie du signal et mathématiques
  • Ph. Réfrégier, Théorie du signal, MASSON.
  • Y. Thomas, Signaux et systèmes linéaires, MASSON.
  • C. Soize, Méthodes mathématiques en analyse du signal, MASSON.
  • J. Hubbard and B. West, traduction de V. Gautheron, Equations différentielles et systèmes dynamiques, Cassini.

    4) Traitement du signal et analyse de données
  • J. Max, Méthodes et techniques de traitement du signal et applications aux mesures physiques, en 2 volumes, MASSON.
  • J. Auvray, Traitement du signal, IST SETI-3, UPMC. Disponible sur le web en format PDF.
  • J.S. Bendat and A.G. Piersol, Random data, analysis and measurement procedures, Wiley-Interscience.

    annales :

    15 nov 2004 contrôle continu 2004-2005
    3 sept 2004 examen septembre 2004-2005
    24 jan 2005 examen 2004-2005
    8 nov 2005 controle 2005-2006
    4 sept 2006 examen septembre 2005-2006
    25 janvier 2006 examen 2005-2006
    28 février 2008 Evaluation Continue 1 2007-2008
    27 mars 2008 Evaluation Continue 2 2007-2008
    22 mai 2008 Evaluation Continue 3 2007-2008
    24 juin 2008 Examen 2ème session 2007-2008
    16 octobre 2008 Evaluation Continue 1 2008-2009
    25 novembre 2008 Evaluation Continue 2 2008-2009
    11 décembre 2008 Evaluation Continue 3 2008-2009
    12 janvier 2009 Examen 2ème session 2008-2009
    octobre 2009 Evaluation Continue 1 2009-2010
    novembre 2009 Evaluation Continue 2 2009-2010
    décembre 2009 Evaluation Continue 3 2009-2010