Période (T) : Durée nécessaire pour qu'un phénomène périodique accomplisse un cycle complet
- Régler l'oscilloscope sur la base de temps appropriée
- Observer l'affichage stable du signal
- Repérer un motif complet (un cycle)
- Mesurer la durée d'un cycle sur l'écran
- Multiplier par la sensibilité horizontale
• Sensibilité verticale : Volts/div
• Sensibilité horizontale : ms/div ou s/div
• Mode de synchronisation : Trigger
Choisir une sensibilité horizontale adaptée
Exemple : Si T ≈ 2ms, choisir 1ms/div pour voir 2 cycles
Régler le trigger pour figer l'image
Assurer une visualisation claire du signal
Repérer deux passages successifs par le même point
Compter le nombre de divisions horizontales
Si une période occupe 4 divisions et base de temps = 0.5ms/div
Alors T = 4 × 0.5ms = 2ms
La période se mesure en comptant le nombre de divisions horizontales occupées par un cycle complet et en multipliant par la sensibilité horizontale de l'oscilloscope.
• Visualisation : Avoir plusieurs cycles visibles pour une meilleure précision
• Stabilité : Utiliser le trigger pour figer l'image
• Précision : Repérer des points identiques pour mesurer une période entière
Fréquence (f) : Nombre de cycles accomplis par unité de temps, inverse de la période
f = 1/T
où f est en hertz (Hz) et T en secondes (s)
Si T = 2ms = 2×10⁻³s
Attention aux conversions d'unités
f = 1/(2×10⁻³) = 500 Hz
Vérifier que f × T = 1
500 × (2×10⁻³) = 1 ✓
Donner la fréquence avec le bon nombre de chiffres significatifs
Exemple : f = 500 Hz ou f = 5.0×10² Hz
• Hz (hertz) : 1/s
• kHz (kilohertz) : 10³ Hz
• MHz (mégahertz) : 10⁶ Hz
• GHz (gigahertz) : 10⁹ Hz
La fréquence s'obtient en calculant l'inverse de la période mesurée : f = 1/T. Si T = 2ms = 2×10⁻³s, alors f = 1/(2×10⁻³) = 500 Hz.
• Unités : Toujours exprimer la période en secondes pour obtenir la fréquence en hertz
• Précision : Respecter le nombre de chiffres significatifs de la mesure
• Vérification : Toujours vérifier que f × T = 1
Fréquencemètre : Appareil de mesure électronique qui détermine directement la fréquence d'un signal
- Brancher le signal à mesurer sur l'entrée
- Sélectionner le mode fréquence
- Attendre la stabilisation de la mesure
- Lire la valeur affichée
- Noter l'incertitude de mesure
Connecter le signal à l'entrée du fréquencemètre
Respecter l'impédance (généralement 50Ω ou 1MΩ)
Sélectionner le mode "Fréquence"
Ajuster la gamme si nécessaire
Attendre quelques secondes pour que la mesure se stabilise
Observer les derniers chiffres qui peuvent encore fluctuer
Lire la valeur affichée sur l'écran
Noter l'unité automatiquement sélectionnée
• Gamme de mesure : 1 Hz à 1 GHz
• Résolution : 1 Hz ou mieux
• Précision : 10⁻⁶ à 10⁻⁸
• Temps de réponse : 0.1s à 10s
Le fréquencemètre mesure directement la fréquence d'un signal en comptant le nombre de cycles sur une durée fixe. L'affichage numérique donne la fréquence avec une grande précision.
• Connexion : Respecter l'impédance d'entrée de l'appareil
• Configuration : Sélectionner le mode approprié
• Attente : Laisser le temps à la mesure de se stabiliser
Signal complexe : Signal composé de plusieurs fréquences, avec une fréquence fondamentale et des harmoniques
- Observer le signal temporel
- Identifier la période du motif principal
- Calculer la fréquence fondamentale
- Reconnaître les harmoniques
- Utiliser un analyseur de spectre si disponible
• Fréquence fondamentale (f₀) : La plus basse fréquence du signal
• Harmoniques (nf₀) : Multiples entiers de la fréquence fondamentale
• Spectre : Répartition de l'énergie entre les différentes fréquences
Observer le signal sur un oscilloscope
Repérer le motif qui se répète périodiquement
Identifier la durée du motif principal
Ne pas se laisser tromper par les variations rapides internes
Si le motif principal se répète toutes les 5ms
Alors T₀ = 5×10⁻³s et f₀ = 1/(5×10⁻³) = 200Hz
Les harmoniques sont des fréquences multiples de f₀
Exemple : 2f₀, 3f₀, 4f₀, etc.
• Signal carré : fondamentale + harmoniques impaires
• Signal triangulaire : fondamentale + harmoniques impaires (en 1/n²)
• Signal de parole : fondamentale variable + harmoniques
• Musique : superposition de multiples fréquences
Pour un signal complexe, on identifie la période du motif principal pour déterminer la fréquence fondamentale. Les harmoniques sont des multiples entiers de cette fréquence.
• Identification : Repérer le motif de base qui se répète
• Distinction : Faire la différence entre la fréquence fondamentale et les harmoniques
• Précision : Mesurer la période du motif principal, pas des variations internes
Incertitude de mesure : Estimation de l'erreur possible dans une mesure, dépendant de l'appareil et de la méthode
- Précision de l'appareil de mesure
- Resolution de l'affichage
- Conditions de mesure
- Méthode de mesure
- Étalonnage de l'appareil
Appareil de mesure : précision spécifiée par le constructeur
Méthode de mesure : précision liée à la technique utilisée
Pour un oscilloscope : U(f) = |f| × (0.03 + 1/n) où n = nombre de divisions
Pour un fréquencemètre : U(f) = |f| × précision relative
Exemple : Si f = 1000Hz mesurée avec un oscilloscope à ±3%
U(f) = 1000 × 0.03 = 30Hz
f = (1000 ± 30) Hz
Ou f = 1000 Hz ± 3%
• Oscilloscope analogique : ±3% à ±5%
• Oscilloscope numérique : ±1% à ±2%
• Fréquencemètre de laboratoire : ±10⁻⁶ à 10⁻⁸
• Chronomètre manuel : ±0.1s à ±0.2s
L'incertitude de mesure dépend de l'appareil utilisé. Un fréquencemètre offre une meilleure précision qu'un oscilloscope pour mesurer la fréquence. L'incertitude s'exprime en valeur absolue ou en pourcentage.
• Identification : Lister toutes les sources d'erreur
• Quantification : Estimer l'importance de chaque source
• Combinaison : Utiliser la propagation quadratique des incertitudes
- Oscilloscope : Visualisation temporelle, mesure directe de T
- Fréquencemètre : Mesure directe de f, grande précision
- Chronomètre : Comptage de cycles sur une durée fixe
- FFT : Analyse spectrale pour signaux complexes
- La fréquence et la période sont inverses l'une de l'autre
- La période se mesure en comptant le temps entre deux motifs identiques
- La fréquence s'exprime en hertz (Hz = s⁻¹)
- Utiliser le bon appareil selon la précision requise
- Tenir compte de l'incertitude de mesure
- Exprimer les résultats avec le bon nombre de chiffres significatifs
f = 1/T
T = 1/f
ω = 2πf = 2π/T
λ = c/f (longueur d'onde pour les ondes)
