Baccalaurat professionnel

Baccalauréat professionnel
SYSTEME ELECTRONIQUE NUMERIQUE
Champ professionnel : Audio visuel multimédia
Sujet n° 1
Lycée Professionnel : Maryse Bastié
Nom du professeur : Jean-Louis Balas
Prénom et Nom de L’élève :
Académie de Limoges
Note :
Bac Pro SEN
Page 1 sur 10
/20
session 2007
ACADEMIE DE LIMOGES
Baccalauréat Professionnel Système Electronique Numérique
CCF de Mathématiques et Sciences Physiques : Epreuve E1
Sous épreuve E12 : Travaux pratiques scientifiques sur systèmes
Unités spécifiques :
Durée :
Date :
Etude d’une enceinte acoustique
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
Page 2 sur 10
session 2007
0. Position de l’étude
On relève les caractéristiques techniques d’une enceinte acoustique Eltax Symphony 6.4
2 voies, Bass-reflex
Puissances
90 watts réels
170 watts musicaux
Aigu : 25 mm à dôme
Basse/médium : 165 mm
Impédance 4 - 8 ohms
Sensibilité (2,83 v/1m) : 90 dB
Bande passante ± 4dB : 35 - 22 000 Hz
Dimensions (HxLxP) : 835x210x275 mm - Poids (net) : 9,8 kg
Pointes fournies, double-bornier
Garantie constructeur 2 ans
Ces caractéristiques sont communes dans leur forme à toutes les enceintes acoustiques que
l’on trouve sur le marché. On se propose de réaliser un ensemble de mesures pour préciser la
signification de ces caractéristiques
1. Première partie : Mesure de pression acoustique
Commençons par mesurer la pression à l’intérieur de l’enceinte acoustique. Le
enceinte acoustique est alimenté par le générateur basse fréquence délivrant un signal
sinusoïdal de fréquence voisine f =400Hz donc de période T = 2.5ms.
Relier la sortie du générateur basse fréquence à la voie 1 de l’oscilloscope
Placer un micro à une distance de 20 cm de l’enceinte acoustique, relier le microphone à
la voie 2 de l’oscilloscope
Afficher les deux signaux sur l’écran de l’oscilloscope, comparer les fréquences des deux
signaux
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
Page 3 sur 10
session 2007
Effectuer les réglages de l’oscilloscope pour visualiser au moins deux périodes :
Relever le balayage horizontal.
Relever la sensibilité verticale.
Représenter l’oscillogramme obtenu à l’écran de l’oscilloscope.
- Balayage horizontal : …..………/ division
- Sensibilité verticale : ..…………/ division.
f Signal = ................................. ; f micro = .....................................
Conclusion :……………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Placer ensuite un morceau de papier sur la membrane en mouvement de l’enceinte
acoustique. Qu’observez vous ?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Les ondes sonores se traduisent-elles par des variations de pression de l’air à l’intérieur
et à l’extérieur de l’enceinte ?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
Page 4 sur 10
session 2007
Appeler le professeur
2. Seconde Partie : Mesures de pression acoustique en fonction de la
direction
Mesurer la tension aux bornes du microphone en fonction de la direction du enceinte
acoustique. En se plaçant face-à-face au microphone et à l’enceinte acoustique.
Un rapporteur est situé sous l’axe du haut parleur pour faciliter la mesure de l’angle
directionnel, choisit par rapport à l’axe de l’enceinte acoustique
Le microphone est situé sur un axe fixe ; l’enceinte acoustique, en revanche, est déplacée
autour du microphone, sur le même plan, tout en restant à une distance de 60 cm. L’enceinte
acoustique est alimentée à une puissance constante et à une fréquence constante de 1000 Hz
GBF kHz
mV
Micro
HP
60 cm
Sens de déplacement du micro
Représenter sur le graphique ci-dessous le niveau de pression acoustique mesurée à l’aide du
multimètre en fonction de la direction mesurée en degrés.
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
Page 5 sur 10
session 2007
En observant et en analysant la forme de représentation graphique obtenue, est-il possible de
conclure que l’enceinte acoustique est omnidirectionnelle à cette fréquence.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Appeler le professeur
3. Troisième Partie : Mesures de bande passante
Mesurer ensuite le gain d’une enceinte acoustique afin de déterminer la bande
passante de l’enceinte acoustique.
Le gain du enceinte acoustique s’obtient en mesurant la tension U1 à l’entrée du enceinte
acoustique et la tension U2 aux bornes du microphone. Le gain se calcule selon la
formule suivante :
Académie de Limoges
. Utiliser un oscilloscope afin de mesurer la tension de
Bac Pro SEN
Page 6 sur 10
session 2007
sortie U2. La tension d’entrée est fixée à 3 V. Le microphone a un gain constant dans la
plage de fréquence utilisée.
Vous ferez varier la fréquence entre 40 et 15000 Hz
Consigner les résultats dans le tableau ci-dessous.
40
f (Hz)
f mesurée
U 2 (V)
G (dB)
100 500 2000 5000 6000 8000 10k 12k 13k 14k 15k
Tracer la courbe représentative de la variation du gain acoustique G en fonction de la
fréquence f sur la feuille de papier quadrillée semi-logarithmique (voir annexe).
La courbe représentative de la variation de G en fonction de la fréquence f est appelée courbe
de réponse d’une enceinte acoustique.
Interprétation du graphique
La bande passante de l’enceinte acoustique est la plage de fréquences pour lesquelles la
réponse du enceinte acoustique est sensiblement constante.
• La réponse de l’enceinte acoustique étudiée est-elle identique pour toutes les
fréquences ? .................
• Lire (en dB) la valeur maximale du gain acoustique
• Placer sur l’axe du niveau d’intensité acoustique le point d’ordonnée (Gmax – 10).
• Tracer la droite parallèle à l’axe des abscisses et passant par ce point.
• Repérer sur la courbe, les points qui correspondent aux intersections de cette droite et
de la courbe de réponse de l’enceinte acoustique.
• Estimer les limites de la bande passante pour l’enceinte acoustique utilisé:
f min = ............. f max = ...............
• L’intervalle [ f min ; f max ] définit la bande passante du enceinte acoustique
correspondant à la meilleure utilisation possible.
Indiquer la bande passante de ce enceinte acoustique.
• Une enceinte acoustique de bonne qualité doit-elle avoir une bande passante large ou
étroite ? ......................
Pourquoi ? ...............................................................................................................................
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
Page 7 sur 10
session 2007
4. Quatrième Partie : Mesures de fréquence de résonance
Appeler le professeur
Chaque objet a une fréquence de résonance qui lui est propre. Si ces objets se
trouvent dans un milieu agité par des ondes sonores, ils entreront en vibration quand
l’onde sonore aura une fréquence égale à leur fréquence de résonance. Ces résonances
sont nuisibles et créent des sonorités parasites désagréables.
Essayer donc de déterminer la fréquence de résonance de l’enceinte dans différentes
configurations.
•
En utilisant la fonction mémoire de l’oscilloscope :
On envoie un courant dans l’enceinte acoustique pendant un bref instant. Celui-ci vibre
alors à sa propre fréquence. On peut alors relever cette fréquence à l’aide de la fonction
mémoire de l’oscilloscope branché aux bornes de l’enceinte acoustique.
Cette méthode simple et efficace n’est guère précise car la membrane de notre enceinte
acoustique est très vite freinée et nous n’observons qu’une ou deux petites oscillations.
Remarque :
Cette fréquence de résonance varie de quelques hertz selon que l’enceinte acoustique est
dans une enceinte ou non. Dans tous les cas, elle reste autour de 50 Hz.
•
En utilisant l’impédance :
L’impédance de l’enceinte acoustique est :
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
Page 8 sur 10
session 2007
Avec la méthode de la demi tension, on règle R pour que U HP = U R . On a alors
Calculer la valeur maximale de l’impédance. Elle correspond à la fréquence de résonance
de 60 Hz, en accord avec la documentation de l’enceinte acoustique.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Conclusion : Une fréquence de résonance autour de 50 Hz peut-elle être gênante pour une
écoute musicale ?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
5. Cinquième Partie : Conclusion
Récapituler dans le tableau ci-dessous les quelques caractéristiques que vous venez de
mesurer.
Bande passante
Impédance
Fréquence de résonance
Directivité
Conseillerez vous cette enceinte à un mélomane amateur de musique classique ? Justifier
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Académie de Limoges
Bac Pro SEN
session 2007
Page 9 sur 10
Annexe : Bande passante du haut parleur
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
40
50
Académie de Limoges
60
70
80 90 100
200
Bac Pro SEN
Page 10 sur 10
300
400
500
600
700 800 9001000
session 2007
2000
3000
4000
5000 6000 7000 80009000
10000