Travaux pratiques Analyse et Traitement du Signal

Travaux pratiques
Analyse et Traitement du Signal
Licence Pro CIM
Janvier 2017
Michèle ROMBAUT
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TP Traitement du signal
TP 1 : Mesure et signal
1.1. Acquisition du signal physique
L'acquisistion d’un signal analogique nécessite l'utilisation d’une "carte d’acquisition" placée dans
l’ordinateur ou dans un boitier externe. Les PCs de la salle sont équipés avec une carte National
Instruments sur bus PCI : la NI-DAQ 9205. La carte d'acquisition comporte des entrées analogiques
qui sont connectées à des convertisseurs A/N.
Connecter l'interface afin de pouvoir acquérir un signal provenant du GBF en mode différentiel,
moins sensible aux bruits.
La bibliothèque de fonctions permettant de piloter ce type de carte se trouve dans Palette de
fonctions>> E/S de mesures>> DAQmx Acquisition de données.
Ecrire le programme d'acquisiton :
1. Définir la voie d'acquisition
2. Définir la cadence d'échantillonnage
3. Faire l'acquisition de N échantillons
4. Afficher le résultat de la mesure dans un graphe sur la face avant
Rapport :
Caractéristiques du convertisseur A/N
Description du montage réalisé
Validation du montage
Configuration du GBF :
Signal sinusoïdal, Amplitude 10VCC, Fréquence 100Hz
Configuration du programme :
Fréquence d'échantillonnage 50kS/s, Nombre d'échantillons (samples) N = 2000, Maximum = 10V,
Minimum = -10V
On s'assure ainsi du fonctionnement correct du système.
Quantification du signal analogique
Configuration du GBF :
Signal sinusoïdal, Amplitude 2mVCC avec atténuateur, Fréquence 100Hz
Configuration du programme :
Fréquence d'échantillonnage 100kS/s, Nombre d'échantillons N = 100, Maximum = 10V, Minimum
= -10V
Zoomer sur la courbe (clic droit sur le graphique Eléments visibles>>Palette du graphe)
verticalement et horizontalement jusqu'à pouvoir visualiser un quantum de tension.
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TP Traitement du signal
Visualiser les échantillons de façon discrète sur le graphe (clic droit sur Légende des tracés >>
Tracés courants et Style de point).
Rapport :
Rappel des conditions expérimentales pour la tension rampe.
Calcul théorique du quantum de tension comparé à la tension mesurée.
Expliquer la raison du résultat obtenu.
Modifier les conditions expérimentales pour avoir une numération correcte du signal.
1.2. Codage numérique du signal
L'objectif est d'étudier le fonctionnement du convertisseur A/N. Dans un premier temps, on simule
l'entrée par une commande numérique.
Puis on teste le fonctionnement du convertisseur pour une entrée de tension non signée et pour une
entrée pouvant être positive ou négative.
Recopier le programme Analyseur16bits.vi dans votre répertoire et le tester (valeurs min et max).
Le modifier pour des entiers non signés.
Ecrire un module d'acquisition d'une valeur pour avoir une sortie entière non signée d'une part et
une sortie décimale d'autre part (VI polymorphe) .
Connecter à l'entrée une tension continue entre 0V et Maximum.
Intégrer le VI Analyseur16bits.vi au programme et ajouter la partie de programme qui transforme
le nombre en une valeur de tension.
Vérifier la qualité des mesures faites
- en tension,
- en décimal
- en hexadécimal
Rapport :
Description du fonctionnement du programme Analyseur16bits.vi.
Description du programme d'acquisition.
Conditions expérimentales pour la mesure d'une tension continue et validation théorique.
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TP Traitement du signal
TP 2 : Représentation d'un signal
2.1. Représentation temporelle
Labview permet de créer des structures appelées waveform Palette de fonctions>> Traitement du
signal>> Génération de waveform
Un waveform peut être acquise à partir d'un signal analogique numérisé, ou générée par
programme.
On peut aussi capter des sons via l'entrée micro du PC, les mémoriser ou les lire sous forme de
fichiers.wav, les transformer en waveform.
Création d'une waveform, mémorisation et restitution
Générer par programme une waveform, la visualiser en graphe et en structure,
la mémoriser,
la restituer, l'exporter vers un tableur.
Acquisition d'une waveform, affichage
Utiliser le programme d'acquisition du TP1 pour acquérir une waveform (Ajouter l'horloge et le
nombre de points). On affichera sur la face avant la période d'échantillonnage ainsi que la taille de
la fenêtre d'observation.
Lecture d'une waveform dans un fichier
Des signaux ECG ont été enregistrés dans le fichier ECG.dat. Les lire et les afficher dans un
graphe.
Lecture d'un fichier son et affichage
Deux fichiers de type son (sample.wav et Note.wav) sont disponibles.
Les lire sur le disque et les afficher dans un graphe.
Création d'un son et sortie Haut Parleur
Créer une waveform sinusoïdale de fréquence
correspondant à la note DO et la jouer sur le haut
parleur.
Acquisition d'un son, mémorisation et affichage
Acquérir un son par le micro, le mémoriser et l'afficher dans un graphe.
Les données dynamiques acquises doivent être transformées en waveform
Vérifier la bonne acquisition avec le programme précédent.
Rapport :
Description de la structure numérique de la waveform et des paramètres de construction.
Test des différentes fonctions en précisant les conditions expérimentales (valeurs des paramètres à
configurer)
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2.2. Représentation fréquentielle
L'objectif aest d'observer le spectre, fréquence fondamentale harmoniques, de différents signaux.
On utilisera le sous-VI " SpectreBilateral.vi" disponible sous Chamilo
2.2.1. Signaux provenant d’un GBF
On fait l'acquisition de signaux périodiques provenant du GBF (sinus, triangle, rectangle, avec ou
sans offset) qu'on affiche dans un graphe.
On choisit la fréquence d'échantillonnage Fe pour avoir une dizaine de périodes et N pour avoir
environ cinquante points par période.
2.2.2. Signaux provenant d’un capteur
On utilisera la maquette réalisée en électronique.
Réaliser un programme qui permet d'acquérir des signaux ECG, de les mémoriser et de les
visualiser en temps et en fréquence.
Configuration du programme :
Fréquence d'échantillonnage 5kS/s, Nombre d'échantillons N = 1000, Maximum = 10V, Minimum =
-10V.
2.2.3. Signaux audio
On se propose donc d'étudier les fréquences de son.
On observer le spectre du fichier Note.wav et on le joue sur le haut parleur
Recherche sur internet des fréquences de la note DO. Quelles propriétés peut-on observer ?
Générer des sinusoïdes à la fréquence du DO et les jouer. Conclusion.
Générer des signaux carrés aux mêmes fréquences et les jouer. Conclusion ?
Acquérir un son au micro en essayant de garder la même note. Conclure sur son spectre.
2.2.4. Spectres d'autres signaux
Régler le générateur basse fréquence afin que le programme Labview acquière :
– une porte (une seule période)
– un train d'impulsions de Dirac (signal carré de très faible largeur)
Rapport :
Présentation des conditions expérimentales pour chacun des signaux observés.
Observation de la valeur maximale de fréquence représentée.
Détermination des fréquences qui composent le spectre.
Analyse de l'amplitude de chacune des fréquences.
Analyse du spectre de la note de musique, correspondance avec une note de la gamme de musique.
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2.3. Reconstruction d’un signal
Utilisez le programme Labview qui permet d'acquérir un signal, qui calcule sa transformée de
Fourier. On reconstruit le signal en faisant la transformée inverse.
Afficher le signal reconstruit dans un graphe.
Rapport :
Décrire le programme réalisé.
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