Le capteur de vibration 

Le capteur de vibration 

L’introduction Les nouvelles exigences imposées aux installations industrielles dans leur fonctionnement et dans la qualité de leur production, nécessitent une stratégie très élaborée pour maîtriser ces installations. La difficulté est d’avoir des informations adéquates et sûrs qui permettent de concevoir une action correctrice efficace. Le développement des capacités de traitement de l’information permet le contrôle et l’automatisation des systèmes de plus en plus complexes. Les possibilités de calcul des parties commandes ne semblent limitées que par la quantité et la qualité des données qui leur sont fournies. Au fur et à mesure les parties commandes augmentent en puissance, le calcul nécessite un flux d’informations de plus en plus grand. Le capteur et spécialement l’accéléromètre joue un rôle important dans le contrôle et la commande des systèmes industriels. Ce chapitre sera réservé aux capteurs, leurs fonctionnements, leurs importances dans la chaine de mesure de vibration et leurs classifications. Dans le milieu industriel, le mot capteur est souvent réservé à des appareils compacts. Pour des appareils plus encombrants on parlera de transmetteurs, ou pour des appareils spécialisés dans des mesures physico-chimiques, on parlera d’analyseurs industriels. Ils sont souvent classés en deux grandes familles [36]. En fonction de la nature de l’information émise : – Les capteurs tout ou rien (TOR): ce sont des capteurs émettant un signal binaire 0 ou 1 (vrai ou faux) en fonction de la position de la valeur de la grandeur mesurée par rapport à une consigne. Ils sont utilisés dans les automatismes séquentiels. . – Les capteurs analogiques ou continus: ils émettent un signal analogique ou numérique. Une fonction généralement linéaire lie le signal émit à la grandeur mesurée.

La chaine de mesure de vibration

La chaîne de mesure est composée d’éléments [36] montés comme illustré sur la Fig. II.1.  Fig. II.1. Les composants de la chaîne de mesure – un ou plusieurs capteurs qui fournissent à l’entrée de la chaîne de mesure le signal électrique porteur de l’information du mesurande. Ce signal est donné directement par le capteur actif ou par l’intermédiaire du conditionneur du capteur passif. – Un multiplexeur analogique chargé de choisir l’un des signaux électriques dans le cas d’un dispositif comprenant plusieurs capteurs. – Un amplificateur de signal – Un filtre analogique qui limite la bande passante aux fréquences significatives du signal. – Un échantillonneur-bloqueur qui enregistre le niveau analogique pendant le temps nécessaire à son traitement. – Un convertisseur analogique-digital qui donne l’information numérique. – Un microcontrôleur qui assure une, deux ou trois taches indiquées ci-dessous : *arrangement de la chaîne de mesure en sélectionnant les voies, les gains, et les filtres, *opérations mathématiques de traitement du signal et d’analyse des données – Affichage ou communication des résultats de la mesure sur une interface d’entrée-sortie informatique.

 L’importance de la précision de mesure

La précision de mesure est importante pendant l’utilisation d’un capteur. L’amélioration de cette caractéristique parvient du traitement suivant [37]: – Pour l’opération de filtrage ou l’opération d’extraction des paramètres du signal, il faut une implantation d’algorithmes de traitement du signal. – La compensation des grandeurs d’influence en sur laquelle se base la fusion des données

Le signal émis

Le signal émis par le capteur est en général, un signal analogique en courant (4 tension (1-5volts). On alimente le capteur par l’énergie électrique de communication.

Le capteur

Le mesurande (m) est la grandeur physique expérimentales, que l’on rassemble signal électrique (s) image de la grandeur physique et de ses vibrations Le dispositif physique qui soumit à l’action du mesurande appelé un produit la caractéristique électrique S = F(m) Fig. Théoriquement, cette relation découle Numériquement, cette relation dépend de la con environnement. Par conséquent, l d’étalonnage, qui produit une courbe pl zone linéaire dans laquelle la sensibilité S du capteur est constante la grandeur de sortie ∆S et d’entrée ∆S = S *  compensation des grandeurs d’influence en réalisant une structure sur laquelle se base la fusion des données. est en général, un signal analogique en courant (4 On alimente le capteur par l’énergie électrique par l’intermédiaire d’une a grandeur physique mesurée et capturée par diverses opérations rassemble sous le terme de mesurage, qui dans plusieurs signal électrique (s) image de la grandeur physique et de ses vibrations Le dispositif physique qui soumit à l’action du mesurande appelé un capteur, non électrique, produit la caractéristique électrique : S = F(m) .  La fonction essentielle du capteur découle des lois physiques qui gèrent le fonctionnement du capteur elation dépend de la conception du capteur, ses matériaux et de son Par conséquent, la formule numérique est fréquemment obtenue par une opération d’étalonnage, qui produit une courbe plus ou moins linéaire. Cette dernière est utilisée dans une zone linéaire dans laquelle la sensibilité S du capteur est constante et en fonction des variations de S et d’entrée ∆m : S = S * ∆m de l’instrumentaliste consiste à utiliser la sensibilité S du capteur en linéarité du mesurande m, de sa bande passante, du vieillissement, ainsi que l’influence des autres grandeurs physiques présentes dans l’environnement du capteur Le capteur de vibration structure à plusieurs capteurs est en général, un signal analogique en courant (4 – 20mA) ou en l’intermédiaire d’une ligne par diverses opérations dans plusieurs cas produit un signal électrique (s) image de la grandeur physique et de ses vibrations [36]. capteur, non électrique, (II.1) le fonctionnement du capteur. du capteur, ses matériaux et de son numérique est fréquemment obtenue par une opération Cette dernière est utilisée dans une en fonction des variations de (II.2) la sensibilité S du capteur en réduisant les linéarité du mesurande m, de sa bande passante, du vieillissement, ainsi que l’influence des autres grandeurs physiques présentes dans l’environnement du capteur .

Les grandeurs d’influence 

Les grandeurs d’influence sont des grandeurs qui peuvent générer des perturbations sur le capteur et cause des erreurs qui agissent sur le signal de sortie. La plupart des grandeurs d’influence sont liées à l’environnement des capteurs tels que [39]: – la température (la plus importante) . – la pression environnante, – les vibrations mécaniques ou acoustiques, les chocs, le temps, – la position du capteur et sa fixation, – l’humidité, la projection d’eau, l’immersion, – les ambiances corrosives, – les perturbations électromagnétiques, – les rayonnements nucléaires, – les accélérations et la pesanteur, – l’alimentation électrique du capteur.

 Le capteur de vibration

Le premier élément de la chaîne de mesure est le capteur de vibrations. Dans l’industrie le t yp e l e plus utilisable est l’accéléromètre ou capteur piézoélectrique. Généralement, le principe de fonctionnement des accéléromètres est de produire un signal électrique relatif au niveau de vibration .