L'effet Doppler
Généralités
Quand une source sonore (train ou voiture de course) se déplace par rapport à un auditeur immobile (un piéton), celui ci perçoit un son de fréquence différente de celle du son émis par la source, plus aigu (fréquence plus grande) si la source se rapproche, plus grave (fréquence plus petite) si elle s'éloigne. Cet effet Doppler s'applique aux ultrasons.
Le Doppler est utilisé en médecine pour mesurer la vitesse de l'écoulement sanguin. Une sonde émet des ultrasons qui se réfléchissent sur des globules rouges puis sont récueillis par un récepteur sur la même sonde. Il se produit alors un effet Doppler, la fréquence des ondes réfléchies dépend de la vitesse des globules rouges et permet donc de mesurer cette dernière.
Extrait vidéo de la séance (format AVI nécessite la visionneuse appropriée !)
Ainsi, pour illustrer ce phénomène, nous avons mis au point une expérience simple. Celle-ci
consiste à mesurer la vitesse de déplacement d'un écran placé sur une table traçante. Pour cela, on émet des ultrasons qui se réfléchissent sur cet écran. Grâce au logiciel Synchronie, on procède à une acquisition directe du signal émis CH1 et du signal reçu CH2. Puis, par addition de ces deux courbes ainsi obtenues: courbe Math, on visualise un phénomène de battements
La fréquence de ces battements est directement liée à la vitesse de l'écran suivant la relation : ND = 2Ne * (v * cos ß) / c (or cosß = 1 car l'angle est nul)
d'où : v = (ND / 2Ne) * c Soit ND (en Hertz): Abs ( Nr-Ne). Soit Nr (en Hertz): la fréquence de reception.
Soit Ne (en Hertz) la fréquence d'émission. Soit c (en m/s): la célérité du son dans l'air qui est de 340 m/s. Soit v(en m/s): la vitesse de déplacement de l'écran.
Ainsi on obtient :
1/ND=0,143-0,052=0,091
ND=10,99 v=(ND*c)/(2Ne)
v=(10,99*340)/(2*39400)=0,047 m/s soit 4,7 cm/s
Cela correspond à la vitesse de déplacement de notre écran placé sur la table traçante.
Anne, Rozenn & Mathieu
Signal émis
Signal reçu
Les phénomènes de battements
Battement: La somme de deux ondes sinusoïdales de fréquences respectives Na et Nb très proches est une onde modulée en amplitude. La fréquence de la modulation est N=abs(Nb-Na). Cette fréquence de modulation correspond à la fréquence Doppler.
