Quelle est la structure d’une chaîne d’acquisition et de numérisation ?
Une telle structure présente au moins les éléments suivants :
- Un transducteur dont le rôle est de convertir le signal analogique d’entrée en tension analogique.
- Un échantillonneur permettant de maintenir la valeur de la tension analogique constante pendant une durée $T_e$ appelée période d’échantillonnage.
- Un convertisseur analogique numérique (qui comme son nom l’indique) convertit la tension analogique en signal numérique. On passe donc d’un signal continu à un signal discret au cours de cette étape.
- Une unité de stockage permettant l’enregistrement des données issues du CAN.
Comment choisir la fréquence d’échantillonnage d’un signal ?
L’opération d’échantillonnage ne doit pas détériorer le signal de départ. Pour cela, on choisit la fréquence d’échantillonnage selon le critère de Shannon-Nyquist :
La fréquence d’échantillonnage d’un signal $x(t)$ doit être supérieure ou égale au double de la plus grande fréquence contenue dans le signal $x(t)$.
Mathématiquement, le critère s’écrit :
$f_e \geq 2f_{max}$
Si cette condition n’est pas respectée, il y a sous-échantillonnage et repliement du spectre.
Remarque : Si la valeur de $f_{max}$ n’est pas connu, on peut utiliser un filtre passe bas anti-repliement en amont de l’échantillonneur, ce qui permettra de couper les éventuelles composantes gênantes du signal.
Comment calculer la résolution d’un spectre ?
Pour un signal d’une durée totale d’acquisition $T_a$, échantillonné à la fréquence $f_e$ et contenant $N_e$ échantillons, la résolution du spectre est donnée par :
$\Delta f = \frac{f_e}{N_e}=\frac{1}{T_a}$
Remarque : Plus la durée d’acquisition $T_a$ est grande, plus la résolution sera bonne.
Comment calculer le pas de quantification ?
Le pas de quantification d’un signal, $p$, est l’écart entre deux valeurs numériques permises successives. Il est donné par :
$p=\frac{2C}{2^N-1}$
Avec :
$C$ le calibre, donc $2C$ est la largeur de la plage des valeurs permises.
$N$ le nombre de bits sur lequel le signal numérisé est codé.