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7/28/2019 CND Capteurs
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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
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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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+ ++
++
+
+++
+
+
+
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