S4 Biophysique : Mesures Physiques et Capteurs (MPC-201)

Ce module est également suivi par les étudiant de CYPI

Programme :

Cours magistraux : 3 cours de 2h 

Rappels : Système SI, analyse dimensionnelle, écriture d’un résultat. 

Incertitude et composition des incertitudes : notion d’incertitude, incertitude type, incertitude composée, différents types d’incertitude, écart relatif. 

Ajustement Régression linéaire, loi exponentielle, loi de puissance. Coefficient de régression. Covariance. Ajustement polynomial. 

Capteurs et chaine de mesure : étalonnage d’un capteur, réponse d’un capteur, biais, multiples critères pour choisir un capteur. Conversion électronique, amplification, conversion analogique/digitale. Exemples de deux types de capteurs : capteur de température et capteur vidéo. 

Filtrage fréquentiel linéaire. Analyse de Fourier, Bruit, filtres passe-haut, passe-bas, passe-bande. 

Travaux dirigés : 4 séances de 2h 

Chacune des 4 séances reprendra sur des exemples concrets les notions vues en cours. Les étudiants auront l’occasion d’utiliser leur calculatrice (ou ordinateur portable). 

Travaux pratiques :3 séances de 3h 45 

Mesures et composition des incertitudes de mesures : Réflexion sur deux cas simples des erreurs expérimentales qui peuvent impacter la confiance en un résultat.  

Capteurs : Comparaison de trois capteurs de température différents. Sensibilité des capteurs, étalonnage de leur réponse. Ajustement par des différents types de lois (linéaires, puissance ou exponentielle). Capteur d’éclairement, loi de Bouger. 

Analyse spectrale et smartphonique : Utilisation de capteurs intégrés dans un smartphone ; analyse fréquentielle d’un signal acoustique ; filtrage d’un signal bruité, synthèse fréquentielle d’une forme d’onde, au choix de l’étudiant : analyse d’un signal cardiaque ou analyse des relevés de température sur plusieurs années à Dijon. 

 Identifier les incertitudes liées, par exemple, à l’opérateur, à l’environnement, aux instruments ou à la méthode de mesure. 

 Procéder à l’évaluation d’une incertitude-type. 

 Associer un intervalle de confiance à l’écart-type dans l’hypothèse d’une distribution suivant la loi normale. 

 Évaluer, à l’aide d’une relation fournie, l’incertitude-type d’une grandeur qui s’exprime en fonction d’autres grandeurs, dont les incertitudes-types sont connues 

 Écrire, avec un nombre adapté de chiffres significatifs, le résultat d’une mesure.  

 Analyser les causes d’une éventuelle incompatibilité entre le résultat d’une mesure et le résultat attendu par une modélisation. 

 Utiliser un logiciel ou une calculatrice afin d’effectuer un ajustement par une courbe donnée. 

 Sélectionner et utiliser le matériel adapté à la précision requise. Utiliser un appareil de mesure spécifique en s’aidant d’une notice. 

Étalonner une chaîne de mesures si nécessaire. 

 Choisir une résolution, un calibre. Choisir le capteur en fonction de ses caractéristiques (linéarité, sensibilité, gamme de fonctionnement, temps de réponse), et du type de mesures à effectuer. 

 Manipuler et suivre un protocole avec respect des règles de sécurité. 

 Appliquer les concepts théoriques  

 Obtenir et analyser des résultats expérimentaux pour tirer des conclusions. 

Physique :     Système international d’unités, écriture d’un résultat scientifique, analyse aux dimensions 

                        Notions de base d’électricité 

Mathématique : moyenne, variance, nombre complexe, dérivation (par rapport à une ou plusieurs variables), intégration