Analyser des signaux périodiques

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Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Le diagnostic médical

Rappels de cours

1 Les phénomènes périodiques

Le corps humain est le siège de phénomènes périodiques : rythme cardiaque (cœur), ondes cérébrales (cerveau).

Des capteurs permettent de transformer les phénomènes touchant au corps en signaux électriques (électrocardiogrammes, électro-encéphalogrammes) dont l’analyse permet d’établir un diagnostic médical.

2 La période et la fréquence

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 Un signal périodique est un phénomène qui se reproduit identique à lui-même à intervalle de temps régulier appelé période et notée T.

 La fréquence notée f d’un signal périodique est le nombre de fois qu’il se répète par unité de temps :

f=1T

T en secondes (s)

f en hertz (Hz)

exemple Si le signal se reproduit de façon identique entre 0,01 s et 0,11 s, sa période vaut T=0,10 s et sa fréquence est :

f=1T=10,10=10 Hz.

3 L’amplitude

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L’amplitude « crête à crête » d’un signal est l’écart entre les valeurs maximale et minimale de la tension. Elle s’exprime en volts (V). Si un signal électrique prend alternativement des valeurs positives et négatives, on parle d’une tension alternative.

exemple Si une tension alternative oscille entre 2V et +5V, son amplitude « crête à crête » vaut 7V.

Méthodes

Utiliser l’oscilloscope pour mesurer une période

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Les oscillations d’une tension électrique sont visualisées sur l’écran d’un oscilloscope.

Sensibilité horizontale : 0,2 msdiv1.

Sensibilité verticale : 2 mVdiv1.

Déterminer la période, la fréquence et l’amplitude crête à crête de la tension.

Conseils

Pour déterminer la valeur d’une période avec précision, mesurez sur l’écran la durée totale du nombre maximal de périodes visibles.

Solution

On visualise trois périodes entre A et M d’où : 3×T=8,6×0,2=1,72 ms. Donc T=1,723=0,573 ms.

f=1T=10,573×103=1,75×103 Hz=1,75kHz.

Entre 2,1 et +2,1 unités, la tension oscille sur 4,2 divisions. L’amplitude est donc 4,2×2=8,4 mV.

Lire un électrocardiogramme

Déterminer le rythme cardiaque en battements par minute.

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Conseils

Repérez le motif qui se répète et mesurez la période avec précision.

Solution

T = 0,96 s. La fréquence est f=1T=10,96=1,04 Hz. La fréquence indique le nombre de battements par seconde. En une minute, il y en a 60 fois plus, soit 1,04×6062 battements par minute.