Comprendre le signal du tachymètre
En analyse des vibrations, a tachymètre est un capteur qui génère une impulsion de synchronisation synchronisée avec la rotation d'un arbre. Il remplit deux fonctions à la fois : il mesure la vitesse de rotation (tr/min) avec une grande précision et, surtout, il fournit à l'analyseur un phase référence. Sans cette référence, l'équilibrage et les diagnostics les plus avancés du rotor sont tout simplement impossibles.
1. Définition : qu'est-ce qu'un tachymètre ?
La sortie du tachymètre est une série d'impulsions nettes, le plus souvent une once-per-revolution impulsion. Sur le plan fonctionnel, elle est identique au signal provenant d'un Keyphasor, et ces deux termes sont souvent utilisés de manière interchangeable. Chaque impulsion marque l'instant t = 0 pour un tour complet, en attribuant à chaque échantillon de vibration une position angulaire connue sur l'arbre. Ce simple fait — savoir où la position de l'arbre à chaque instant — c'est ce qui permet de transformer une simple trace de vibration en informations diagnostiques exploitables.
2. Comment fonctionne un tachymètre
Un système de tachymètre destiné aux travaux sur les vibrations se compose de deux parties :
- Une cible sur l'arbre — un élément que le capteur détecte une fois par tour : une bande de ruban réfléchissant, une tête de boulon, une rainure de clavette, une encoche ou une dent d'engrenage existante.
- Un capteur fixe dirigé vers la cible. Les types courants sont les suivants :
- Tachymètres photoélectriques / laser — émettent un faisceau lumineux et détectent la réflexion provenant d'un ruban réfléchissant, en émettant une impulsion à chaque passage du ruban. Ce sont le choix de référence pour les appareils portables équilibrage sur place car ils ne nécessitent aucune préparation de l'arbre, si ce n'est la pose d'une bande de ruban adhésif.
- Sondes de proximité (à courants de Foucault) — détecter une rainure ou une encoche sans contact ; le Keyphasor classique à installation permanente.
- Capteurs à effet Hall — détecter un petit aimant fixé à l'arbre.
Quel que soit le capteur, son train d'impulsions est transmis à l'analyseur en même temps que le accéléromètre signaux, en synchronisant les données de vibration avec l'angle de l'arbre.
3. Les deux fonctions du signal du tachymètre
Mesure de la vitesse
En mesurant l'intervalle entre les impulsions, l'analyseur calcule une vitesse de rotation instantanée d'une grande précision. Ce résultat est bien plus précis que celui obtenu avec un tachymètre à contact portable et s'avère essentiel pour mettre en correspondance les fréquences de vibration avec des composants spécifiques de la machine — par exemple, pour distinguer harmoniques de vitesse de fonctionnement depuis fréquences de défaut des roulements.
Référence de phase
C'est là le rôle déterminant. L'analyseur mesure le décalage entre l'impulsion du tachymètre et le pic d'une composante de vibration — par exemple la composante 1× déséquilibre réponse — et convertit ce retard en angle de phase. La phase mesurée est la phase de réponse par rapport à l’impulsion du tachymètre, et non l’angle du point lourd lui-même — la réponse retarde par rapport au point lourd d’une valeur qui dépend de la proximité de la vitesse de rotation avec une résonance (près de 0° bien en dessous, 90° à la résonance, près de 180° au-dessus), plus les retards d’instrumentation — de sorte que l’emplacement du poids de correction est calcule par la methode des coefficients d'influence (masse d'essai) plutot que lu directement a partir de la phase. La phase est egalement a la base de :
- Équilibrage sur site — ce qui serait impossible sans référence de phase ; l'analyseur utilise l'amplitude et la phase avant et après un poids d'essai pour calculer la correction.
- Analyse d'ordres — normaliser l'axe de fréquence en multiples (ordres) de la vitesse de fonctionnement, ce qui est indispensable sur les machines à vitesse variable.
- Graphiques avancés — Bode, Nyquist et orbite Tous les graphiques nécessitent un repère de phase provenant du tachymètre.
4. Le tachymètre dans l'équilibrage pratique sur le terrain
Sur un appareil portable, le tachymètre n'est pas un accessoire en option : c'est l'élément qui permet d'effectuer l'équilibrage à un ou deux plans sur place. Le Balanset-1A est équipé d'un tachymètre optique à laser qui se déclenche à la détection d'un petit morceau de ruban réfléchissant placé sur l'arbre, fonctionnant à une distance de 50 à 500 mm et sur toute la plage de régime comprise entre 250 et 90 000 tr/min. Son impulsion, émise une fois par tour, fournit la référence de phase dont le logiciel a besoin pour calculer la masse et l'angle de chaque masselotte d'équilibrage, et pour vérifier la balourd résiduel après correction. En effet, la simple impulsion du tachymètre constitue la colonne vertébrale de la synchronisation de l'ensemble du processus d'équilibrage.
5. Pièges courants
- Double déclenchement : Un arbre brillant ou un autre élément réfléchissant peut générer des impulsions supplémentaires, doublant ainsi le régime indiqué. Pour éviter cela, il suffit d'utiliser du ruban adhésif mat et de bien orienter l'appareil.
- Impulsions faibles ou manquantes : Une bande sale, une distance excessive ou un mauvais angle de visée peuvent entraîner des pertes de signal qui altèrent la phase. Une cible à bande propre et bien découpée, ainsi qu'une distance correcte, permettent de résoudre la plupart des problèmes.
- Lumière ambiante : Une exposition directe du capteur au soleil peut perturber le fonctionnement d'un tachymètre laser ; le fait de mettre la cible à l'ombre permet de rétablir un signal fiable.
