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    Lesapteurs de Vibrations

    mis en perspective

    Philippe VERVOORT

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    Capteurs

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    Vibration : Dfinition

    Mouvement (phnomne mcanique)

    Mouvement (phnomne mcanique)

    D

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    Paramtres vibratoires (1)

    Mouvement vibratoire

    t

    x(t)

    T

    La vibration peut tre traduitesous forme de :

    Dplacement

    D(t) = Dc sint

    f = 1 / T => = 2f

    Vitesse

    V(t) = Dc cost

    AcclrationA(t) = - Dc 2 sin t

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    Paramtres vibratoires (2)

    Mouvement vibratoire

    t

    x(t)

    T

    Pour une vitesse vibratoire de 1mm/son a

    un dplacement de :

    10 Hz : 0,016 mm

    1000 Hz : 0,16 m

    une acclration de :

    10 Hz : 62,8 mm/s-2

    1000 Hz : 6,28 m/s

    -2

    f = 1 / T => = 2f

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    Rle des capteurs

    mV AC

    temps

    Signal traiter

    Vibration

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    Capteurs usuels

    Dplacement Courants de Foucault

    Vitesse Electrodynamique

    Acclration Pizo-lectrique

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    Sonde de proximit

    Sonde

    Oscillateur

    Dmodulateur

    Signal de sortie:

    DC - Position

    AC - VibrationLe bruit haute frquence est

    utilis comme porteuse

    Porteuse module

    Courants

    induits(de Foucault)

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    Caractristique statique

    1 2 3 4Distance (mm)

    (VDC)

    0

    - 5

    - 10

    - 15

    - 20

    Gamme de mesure

    de dplacement linaire

    S = 8 mV / m

    Capteur

    le

    GAP

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    Exemples dutilisati

    Statique

    Y X

    Dynamique

    Analyses dorbitesDplacement axial

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    Limitations des capteurs courant de

    Installation

    Run-out

    Gamme de frquence

    Vlocimt

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    Vlocimt

    Le vlocimtre est un capteur

    ctif qui nest pas aliment

    pas dalimentation extrieure)

    e = B.l.v

    Capteurs de vitesse (Vlocimtr

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    Capteurs de vitesse (Vlocimtr

    1 : Aimant permanent

    2 : Entrefer

    3 : Botier

    4 : Bobine

    5 & 6 : Membranes7 : Tige

    Dynamique

    1 000 : 1 60 dB (mm/s)

    Rponse en frquen

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    Rponse en frquen

    5 50 200 1000

    [Hz]

    [mV]

    2

    1

    2

    5

    20

    Fo

    Fo = 8 Hz : S = 100 mV / mm/s ou Fo = 15 Hz : S = 75 mV / mm/s

    Frquence de coupure : 2000 Hz

    Acclromtre

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    Acclromtre

    Schma de principe

    Charge Q

    Q = k . P

    Disque

    - +pizolectrique

    Pression P

    Avantages

    Excellente dynamique (160 dB)

    Large rponse en frquence

    Acclromtre

    Botier

    Base

    Ressort

    Masse sismique

    Disque pizolectrique

    Connecteur

    Structure d'un acclromtr compressio

    Fonctionnement thoriq

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    Fonctionnement thoriq

    Modle simplifi de l'acclromtre pizolectrique

    ( )bs xxkFQ ==

    (xs-xb) + msas = 0 => kxs kxb msxs2 = 0 => xs(k ms2) = kxb= xb . k / (k ms2) => xs xb = (xb.k xb.k + xbms2)/ (k ms2) = xbms2/ (k ms2)

    mb : masse de la base

    ms : masse sismique

    xb,s : dplacements

    k : rigidit quivalente

    : pulsation

    Or, si on nglige lamortissement :

    mb

    ms

    Ab = A sin t

    Q = kabms = k abms2 k 2 k/ms

    et donc

    Fonctionnement thoriq

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    Fonctionnement thoriq

    Modle simplifi de l'acclromtre pizolectrique

    ( )bs xxkFQ ==

    mb : masse de la base

    ms : masse sismique

    xb,s : dplacements

    k : rigidit quivalente

    : pulsation

    ms

    Ab = A sin t

    Q = kabms = k abms

    2 k

    2 k/ms

    ____

    Si < k/ms , alors 2

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    Rponse en frque

    0

    20

    10

    30

    F [Hz]35.00010.000 5 %1

    Plage dutilisation

    dB

    Bande passante u

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    Bande passante u

    Entre

    Sortie

    Acc.ms-2

    (pC)

    ~ 35 dB

    ~ 10%

    0.3 f0

    f1

    f0 Frquence

    800298

    Sensibilit et gamme de frquen

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    Sensibilit et gamme de frquen

    SensibilitpC/ms-2

    kHz180

    0.004

    1

    42

    31.6

    13

    Acclromtre compressio

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    Acclromtre compressio

    Botier

    Base

    Ressort

    Masse sismique

    Disque pizolectrique

    Connecteur

    Structure d'un Pizolectrique

    Acclromtre cisailleme

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    Acclromtre cisailleme

    cisaillement

    ompression

    Fixation des acclromtr

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    Fixation des acclromtr

    Goujon

    Cire dabeille

    Max.40C

    Collagedirect

    niveau

    dB

    200 500 1k 2k 5k 10k 20k 30k 50 kHz

    30

    20

    10

    0

    Frquence

    Pastilles coller

    ColleGoujon Aimant

    montage

    Per

    Fixation des acclromtr

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    Sonde

    Inverse

    Pointe de touche Aimant

    30

    20

    10

    0

    200 500 1k 2k 5k 10k 20k 30k 50kHz

    Frquence

    Niveau

    dB

    Choix de la position de fixati

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    p

    B

    A

    D

    C

    ais tat de surface

    isation dune plaque de fixation

    Sensibilit aux conditions denvironnem

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    zDformation de la base

    z Humidit

    z

    Niveau sonore

    z

    Substances Corrosives

    z Champs Magntiques

    z

    Radiation Nuclaire

    800314

    Bruit Tribolectriqu

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    Page800317

    + ++

    ++

    +

    +++

    +

    +

    +

    Dfaut de fixation / fissur

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    5 100 2 5 1k 2 5 10k 20 50

    ourbe en rponse dun acclromtre

    prsentant un dfaut de fixation 2 5 100 2 5 1k 2 5 10k 20

    Acclromtre

    ayant subi des

    chocs levs

    Pramplificate

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    Entre (acclration)

    Faible niveau de signal

    Haute impedance (pC)

    Sortie calibre

    Haut niveau de signal

    Faible impdance (mV)

    Sortie filtre

    Intgration

    Pramplificateur

    Exemples dacclromtres industri

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    Acclromtre

    ectronique intgre ICP

    Simplicit

    Acclromtre pizolectrique

    Sans ampli intgr

    BassesFrquences

    Acclromtre

    alimentation tension

    Robustesse

    Ex. dappareil de mesure de vitesse vibr

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    pp

    Sortie AC

    Sortie RelSeuils

    Intgrateur

    MoyenneurFiltre

    Sortie DC

    Vlocimtre

    Acclro. Prampli.

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    FIN