Peut-on mesurer la distance grâce au son ?

Liste de matériel 1 :

• 1 oscilloscope
• 1 générateur TBF
• 1 émetteur d'ultrasons
• 1 récepteur d'ultrasons
• 1 règle d'1m

Protocole 1 : Vérifier le bon fonctionnement du montage

Le temps à trouver est 0,001s = 1ms

1. Placer l'émetteur et le récepteur à une distance de 34cm l'un de l'autre à l'aide de la règle.
2. Relier ces deux éléments à un oscilloscope.
3. Actionner l'émetteur grâce à un générateur TBF qui lui sera relié et réglé sur "discontinu"
4. Calibrer d'oscilloscope afin de voir au moins 2 émissions d'ultrasons
5. Grâce à l'oscilloscope, mesurer le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal
6. Vérifier l'équation suivante :

d = v / t
t = d / v
t = 0,34 / 340 //Avec t le temps mesuré.

Liste de matériel 2 : voir n°1

Protocole 2 : Trouver la distance grâce au son (un écho)

1. Placer l'émetteur et le récepteur à une distance inconnue mais <1m l'un de l'autre
2. Relier ces deux éléments à un oscilloscope.
3. Actionner l'émetteur grâce à un générateur TBF qui lui sera relié et réglé sur "discontinu"
4. Calibrer d'oscilloscope afin de voir au moins 2 émissions d'ultrasons
5. Grâce à l'oscilloscope, mesurer le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal
6. Vérifier l'équation suivante :

d = ( v * t ) / 2 // divisé par 2 car l'onde sonore fait un aller-retour
d = ( 340m/s * t ) / 2 // avec t le temps mesuré.
Vérifier le résultat avec la règle.

Peut-on utiliser les ultrasons pour calculer une distance avec précision (+- 1cm) ?

Compte rendu de l'éxperience n°1 :

Protocole 1 :

L'émetteur et le récepteur sont à une distance de 34cm l'un de l'autre. Ces deux éléments sont reliés à un oscilloscope. Actionner l'émetteur grâce à un générateur TBF qui lui sera relié et réglé sur "discontinu". L'oscilloscope est calibré afin de voir au moins 2 émissions d'ultrasons. Le temps mesuré entre l'émission et la réception du signal est de 1ms (voir figure suivante)

Le temps à trouver étant de 0,001s = 1ms, l'éxperience est un succès.

Protocole 2 : Mesurer une distance avec un écho

L'émetteur et le récepteur sont à une distance inconnue mais <1m l'un de l'autre, et reliés à un oscilloscope. Calibrer d'oscilloscope afin de voir au moins 2 émissions d'ultrasons. Le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal est de 1.520ms (voir figure n°2)

Vérifier l'équation suivante :

d = ( v * t ) / 2 // divisé par 2 car l'onde sonore fait un aller-retour
d = ( 340m/s * 0.00152 s ) / 2 // avec t le temps mesuré.
d = 0.2584 m = 26cm environ

Ce résultat est vérifié à l'aide d'une règle.

Le résultat est vérifié, l'expérience est donc un succès.

Conclusion

Peut-on utiliser les ultrasons pour calculer une distance avec précision (+- 1cm) ?

D'après les précédents résultats, nous pouvons affirmer pouvoir mesurer une distance sans mètre et automatiquement à l'aide des ultrasons.

La vitesse du son dans l'air étant constante, le son étant une onde sonore et obéissant donc à certaines lois, il est possible, avec un organisme adapté, de se situer grâce aux ondes sonores (incluant les ultrasons)

La précision de ce système est de l'ordre du cm, ce qui est suffisant pour nos besoins.

Concrètement, notre utilisation de cette propriété

Nous utilisons cette propriété à travers un module pour carte arduino : le module HC-SR04

Ce module est un périphérique créé pour fonctionner avec une carte Arduino (voir expérience 2). Il est composé d'un émetteur et d'un récepteur d'ultrasons à 40KHz. Il envoie à la carte arduino le délai entre l'émission et la réception des utltasons qu'ils envoie par rafales. Ainsi cette dernière peut calculer la distance en temps réel, et agir en conséquence.