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Université Paul Sabatier, Toulouse initiation à l’instrumentation numérique : U

Université Paul Sabatier, Toulouse initiation à l’instrumentation numérique : Utilisation du logiciel LabVIEW 2012 pour la mise en œuvre de cartes multifonctions et le pilotage d’instruments TD d’initiation Initiation à l’instrumentation numérique Travaux dirigés 2 séances d’initiation au logiciel LabVIEW. Initiation à l’instrumentation numérique page 3 Table des matières 1 Informations pratiques 4 1.1 Contenu du document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Objectifs du module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Généralités sur la mesure 4 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 Grandeurs à mesurer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.3 Types de mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.4 Domaines d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.5 La chaîne de mesure automatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 Mode opératoire 7 4 Introduction à LabVIEW 10 4.1 Constitution d’un VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4.2 Déﬁnitions importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.4 La structure “boîte de calcul” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.5 Les structures boucles et registres à décalage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.6 Exercice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.7 Les tableaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.8 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.9 Les structures “condition” et “séquence” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.10 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.11 Graphes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.12 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.13 Transformée de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.14 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.15 Autocorrélation et mesure d’un retard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.16 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Initiation à l’instrumentation numérique page 4 1 Informations pratiques 1.1 Contenu du document Ce document regroupe une introduction générale aux thèmes de l’instrumentation nu- mérique, les textes correspondants aux TD d’initiation au logiciel LabVIEW 2012 permettant le pilotage d’instrumentation. 1.2 Objectifs du module Avant de rentrer dans le vif du sujet, quelques précisions s’imposent. Tout d’abord, même si nous utiliserons un logiciel (LabVIEW) pour réaliser les diﬀérentes manipulations, il faut préciser clairement que l’instrumentation numérique n’est pas de l’informatique. Il faut être capable d’analyser un problème d’instrumentation et de déﬁnir les méthodes que l’on compte mettre en œuvre pour résoudre ce problème (carte multifonction, ocilloscope pro- grammable, etc). Ensuite, il s’agit de réaliser et de tester le fonctionnement des montages (au multimètre ou à l’oscilloscope par exemple), de choisir les bons modes opératoires (fréquence d’acquisition, nombre de voies de mesure), d’apporter un regard critique sur les mesures et les résultats. Tout cela relève clairement du travail de physicien de laboratoire. C’est sur ces aspects que l’évaluation sera faite. 2 Généralités sur la mesure 2.1 Introduction Tout scientiﬁque et ingénieur est confronté en permancence au problème de la mesure, de sa transmission, de son traitement et de son interprétation. Dans le processus de recherche ou de R&D, le chercheur/ingénieur est quelquefois conduit à mettre en œuvre une instrumentation com- plexe à but uniquement exploratoire, pour tester des phénomènes mal compris. Dans ce cas, le chercheur/ingénieur espère que l’interprétation des résultats fournira des indices pour bâtir sinon une théorie, du moins un début d’explication du phénomène. Les expérimentations sont souvent conduites avec pour but explicite de vériﬁer les prédictions d’une théorie scientiﬁque. De nom- breuses avancées très importantes en Physique découlent directement d’une expérience dont les résultats ne cadrent pas avec les théories disponible. La vériﬁcation expérimentale est ainsi le socle sur lequel s’appuie tout l’édiﬁce des sciences exactes. En milieu industriel, la mesure et l’instrumentation sont également très répandues. C’est égale- ment dans ce milieu que la quasi totalité des capteurs est développée. Bien sûr, l’aspect “exploratoire” est ici absent, si l’on excepte toutefois la recherche “industrielle” ou “appliquée” dont les méthodes sont similaires à celles de la recherche “fondamentale”. Par contre, d’autres aspects devront être pris en compte, en particulier la ﬁabilité. Des contraintes économiques peuvent également peser trés lourd sur les choix et la mise en œuvre de chaînes de mesure. Quelques pourcents d’erreur sur la quantité mesurée de matières premières utilisées lors d’un processus industriel peut représenter une véritable fortune ! Initiation à l’instrumentation numérique page 5 Le thème de l’instrumentation est ambitieux, s’il en est, et l’on voit, regroupées sous ce vo- cable, de si nombreuses techniques et technologies qu’il devient irréaliste de prétendre les connaître toutes. Néanmoins, dans cet enseignement, l’étudiant trouvera une introduction au thème de l’ins- trumentation numérique de haut niveau, c’est-à-dire l’instrumentation mise en œuvre grâce à des instruments (oscilloscopes numériques, générateurs programmables, cartes multifonction, ...) qui se pilotent grâce à un uploads/Ingenierie_Lourd/ labview-cahier-td.pdf