Instrumentation and sensors

lelec2811  2020-2021  Louvain-la-Neuve

Instrumentation and sensors
En raison de la crise du COVID-19, les informations ci-dessous sont susceptibles d’être modifiées, notamment celles qui concernent le mode d’enseignement (en présentiel, en distanciel ou sous un format comodal ou hybride).
5 crédits
30.0 h + 30.0 h
Q1
Enseignants
Bol David (coordinateur); Francis Laurent;
Langue
d'enseignement
Anglais
Préalables
Les étudiants doivent maîtriser les compétences suivantes: représentation des signaux, en temps continu et en temps discret dans les domaines temporel et en fréquentiel, représentations mathématique des systèmes (fonction de transfert, réponse impulsionnelle, filtrage), principes et propriétes des transformées de Fourier, Laplace et en z, analyse des circuits électriques utilisant des éléments passifs (R, L, C) en régimes continus, transitoires et alternatifs, compréhension du fonctionnement général des amplificateurs opérationnels, diodes et transistors ainsi que de leurs montages électroniques élémentaires, tels que vu dans les cours LFSAB1106, LELEC1370 et LELEC1530
Thèmes abordés
Notre monde est de plus en plus numérique de par l'omniprésence des systèmes informatiques et électroniques dans l'industrie, les transports, les soins de santé et la vie quotidienne. Une part importante des applications numériques requiert l'acquisition continue de grandeurs du monde physique. Dans ce cours, nous étudions les chaînes d'instrumentation et les capteurs capables d'opérer cette acquisition de grandeurs physiques pour les traduire en signaux électriques analogiques puis en données numériques.
Dans le cours, nous abordons les types de capteurs utilisés pour la transduction de grandeurs physiques de différents types (spatiales, mécaniques, acoustiques, optiques, bio/chimiques, ...) ainsi que les circuits électroniques associés au conditionnement et à la transmission des mesures, tout en mettant en lumière les facteurs de qualité de la mesure et les sources d'erreurs tout au long de la chaîne.
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1 Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil électriciens», ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :
  • AA1.1, AA1.2, AA1.3
  • AA2.1, AA2.2
  • AA3.1, AA3.3
  • AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4
  • AA5.3, AA5.4, AA5.5
À l'issue de ce cours, l'étudiant sera en mesure de :
  • Décrire le fonctionnement de différentes classes de capteurs
  • Choisir des capteurs en fonction d'une application donnée
  • Dimensionner, réaliser et caractériser une chaîne d'instrumentation complète
  • Comprendre et utiliser des datasheets
  • Présenter par écrit les résultats d'un projet de groupe
 

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».
Contenu
Le cours étudie les concepts clés de base des systèmes de capteurs et de leur instrumentation.
  • Définition, classification et caractérisation des capteurs
  • Principes de transduction gouvernant la conversion des signaux physiques primaires en signaux électriques.
  • Le conditionnement analogique des signaux (interface de capteurs, amplificateurs d'instrumentation, ponts de mesure, filtres, ...).
  • Principes et techniques d'acquisition de données de capteurs
  • Traitement digital des signaux (réduction du bruit) et des données (extraction de features, détection d'évènnements, classification) dans la systèmes de capteurs.
  • Certaines applications fréquentes dans le domaine industriel, seront abordées : mesures de déplacement, vitesse, force, accélération, pression, température, lumière, accoustique.
Méthodes d'enseignement

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Le cours combine des cours ex-cathedra pour présenter les concepts importants et un apprentissage par problèmes basé sur un projet en groupe et quelques séances d'exercices.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

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  • Travaux en groupe sur le projet durant le quadrimestre.
  • Examen individuel écrit.
Bibliographie
Livre de référence disponible à la BST : J. Fraden, Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications. 4th ed. Springer, 2010. ISBN: 9781441964656.
 
Support de cours
  • Transparents des cours, chapitres du livre de référence, disponibles en ligne
Faculté ou entité
en charge


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Master [120] : ingénieur civil électromécanicien

Master [120] : ingénieur civil électricien

Master [120] : ingénieur civil physicien

Master [120] : ingénieur civil biomédical