Terminale STI2D Approfondissement gratuit
Étalonnage d'un capteur de pression
Énoncé
Pour étalonner un capteur de pression, on applique des pressions connues (en bar) et on relève la tension de sortie (en V) :
Le capteur est conçu pour fonctionner entre et bar.
1. Déterminer, à la calculatrice, l'équation de la droite des moindres carrés (arrondir et à ) et donner le coefficient de corrélation .
2. Estimer la tension de sortie pour une pression de bar.
3. En exploitation, le capteur renvoie V : à quelle pression cela correspond-il ?
4. Un technicien veut utiliser ce même modèle pour estimer la tension à bar. Calculer la valeur prévue, puis discuter sa fiabilité.
| (bar) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (V) | 0,50 | 0,69 | 0,92 | 1,10 | 1,28 | 1,51 |
Le capteur est conçu pour fonctionner entre et bar.
1. Déterminer, à la calculatrice, l'équation de la droite des moindres carrés (arrondir et à ) et donner le coefficient de corrélation .
2. Estimer la tension de sortie pour une pression de bar.
3. En exploitation, le capteur renvoie V : à quelle pression cela correspond-il ?
4. Un technicien veut utiliser ce même modèle pour estimer la tension à bar. Calculer la valeur prévue, puis discuter sa fiabilité.
Besoin d'un coup de pouce ?
- Entre les pressions dans et les tensions dans , puis lance la régression linéaire « » : tu obtiens , et .
- Pour la question 3, tu connais et tu cherches : il faut résoudre , donc .
- Pour la question 4, compare la pression bar à la plage des mesures ( à bar) : es-tu en train d'interpoler ou d'extrapoler ? Le capteur fonctionne-t-il encore au-delà de bar ?
Mode élève : cherche d'abord par toi-même (les coups de pouce sont là pour t'aider), puis passe en vue « Corrigé » pour vérifier.
Voir le corrigé détaillé
-
1. Obtenir l'équation et le coefficient de corrélation
On entre les pressions dans et les tensions dans , puis on lance la régression linéaire. La calculatrice donne , et un coefficient de corrélation . L'équation de la droite des moindres carrés est :
Comme est très proche de , l'ajustement affine est excellent : on peut s'appuyer sur cette droite en confiance dans la plage mesurée. -
2. Estimer la tension à 3,5 bar (interpolation)
La pression bar est comprise entre et bar : c'est une interpolation, donc une estimation fiable. On remplace par :
La tension de sortie prévue est d'environ V. -
3. Retrouver la pression pour U = 1,00 V
Ici on connaît la tension et on cherche la pression : on résout l'équation . On soustrait :
puis on divise par :
Une tension de V correspond donc à une pression d'environ bar (valeur bien située dans la plage de mesure : estimation fiable). -
4. Calculer la prévision à 8 bar
On applique malgré tout la formule en remplaçant par :
Le modèle donne une tension prévue d'environ V. -
5. Discuter la fiabilité de l'extrapolation
La pression bar est en dehors de la plage des mesures ( à bar) : il s'agit d'une extrapolation. Rien ne garantit que la relation reste affine au-delà de bar ; de plus, le capteur est conçu pour aller jusqu'à bar et risque de saturer au-delà. La valeur V est donc à considérer avec prudence : elle n'est pas fiable. L'équation est avec ; à bar on prévoit V et V correspond à bar (estimations fiables), tandis que la valeur V annoncée à bar relève d'une extrapolation hors plage et n'est pas fiable.
Réponse finale
Ta progression