Comprendre le vélomètre (capteur de vitesse)
A vélomètre, plus formellement un transducteur de vitesse ou un capteur de vitesse, est un type de transducteur utilisé pour mesurer Vibrations. Sa caractéristique principale est qu'il produit une sortie électrique directement proportionnelle à la vitesse de la surface vibrante à laquelle il est attaché. C'est ce qui le différencie d'un accéléromètre, dont la sortie est proportionnelle à accélération, et d'un sonde de proximité, dont la sortie est proportionnelle à déplacement.
1. Définition : Qu'est-ce qu'un vélomètre ?
La vitesse étant le paramètre utilisé par la plupart des normes internationales pour juger de la régularité du fonctionnement d'une machine, un capteur qui indique directement la vitesse est conceptuellement intéressant. Le vélomètre classique est un dispositif autonome et autogénérateur - il n'a besoin ni d'alimentation électrique ni de conditionnement de signal pour produire une sortie utilisable. Bien qu'il soit aujourd'hui moins courant que l'accéléromètre dans la collecte moderne de données portables, le vélomètre a encore de véritables applications, en particulier dans la surveillance permanente des machines à vitesse moyenne et en tant que membre de la famille plus large des transducteurs sismiques qui mesurent le mouvement par rapport à l'espace libre plutôt que par rapport à une structure fixe.
2. Comment fonctionne un vélomètre
Les vélomètres traditionnels sont des capteurs électrodynamiques. Ils fonctionnent sur le même principe qu'un microphone dynamique ou qu'un capteur de guitare, régi par la loi d'induction de Faraday :
- À l'intérieur du boîtier se trouve une bobine de fil suspendue à des ressorts souples.
- Un aimant permanent est fixé de manière rigide au boîtier.
- Lorsque le capteur est monté sur une machine vibrante, le boîtier et l'aimant se déplacent avec la surface de la machine.
- En raison de son inertie, la bobine suspendue par un ressort a tendance à rester immobile dans l'espace (c'est le principe sismique).
- Le mouvement relatif entre l'aimant en mouvement et la bobine quasi-stationnaire induit une tension dans la bobine.
- Selon la loi de Faraday, cette tension induite est directement proportionnelle à la vitesse du mouvement relatif - exactement la quantité que nous recherchons.
Le système masse-ressort ne se comporte ainsi qu'au-dessus de sa propre fréquence naturelle (souvent autour de 8-10 Hz), ce qui fixe la limite des basses fréquences du capteur. Il existe également des « vélomètres piézoélectriques » modernes : il s'agit essentiellement d'accéléromètres dotés d'un circuit électronique intégré l'intégration qui convertit l'accélération en un signal de vitesse à l'intérieur du capteur lui-même, évitant ainsi les fragiles pièces mobiles de la conception électrodynamique.
3. Avantages et inconvénients des vélomètres
Avantages
- Sortie directe de la vitesse : ils mesurent immédiatement la vitesse - le paramètre le plus utilisé pour évaluer sévérité de vibration sur les machines à usage général dans la bande de 10 Hz à 1 000 Hz environ (par ISO 20816, le successeur moderne de la norme ISO 10816). Aucune intégration n'est nécessaire dans l'analyseur, ce qui simplifie la chaîne du signal.
- Auto-alimenté (passif) : Les vélomètres électrodynamiques traditionnels génèrent leur propre signal et n'ont pas besoin d'alimentation externe, ce qui est utile dans certaines installations industrielles et dans des zones dangereuses.
- Bonne réponse dans les basses fréquences : au-dessus de leur fréquence propre, ils sont généralement plus sensibles aux basses fréquences que de nombreux accéléromètres d'usage général, ce qui permet d'obtenir un signal fort et net là où se trouvent les déséquilibres et les défauts d'alignement.
Inconvénients
- Gamme de fréquences limitée : leur bande utilisable est plus étroite que celle d'un accéléromètre. Ils ne sont pas adaptés aux impacts à haute fréquence des défauts de roulement ou défauts d'engrenage, qui se situent bien au-dessus de leur fréquence de coupure.
- Pièces mobiles : l'ensemble ressort-bobine interne peut se fatiguer, dériver ou tomber en panne, en particulier en cas de fortes vibrations.
- Sensibilité à l'orientation : ils doivent être installés dans l'orientation pour laquelle ils ont été conçus (verticale ou horizontale), car la gravité précontraint la suspension à ressort.
- Plus grand et plus lourd : ils sont généralement beaucoup plus grands et plus lourds qu'un accéléromètre moderne, qui peut charger en masse des structures légères.
- Sensibilité aux champs magnétiques : des champs externes puissants, tels que ceux qui se trouvent à proximité de gros moteurs, peuvent se coupler à la bobine et fausser la lecture.
4. Vélomètre vs. Accéléromètre
Pour la collecte de données portable moderne et diagnostic des vibrations, le accéléromètre est le capteur de choix. Sa réponse en fréquence est beaucoup plus large et plus plate, de sorte qu'un seul accéléromètre capte à la fois les vibrations à basse fréquence dues au déséquilibre et les vibrations à très haute fréquence dues aux défauts des roulements et des engrenages. L'accéléromètre analyseur de vibrations sophistiqué intègre ensuite le signal d'accélération électroniquement pour afficher la vitesse ou le déplacement sur demande - un capteur robuste qui couvre tout ce que le vélomètre faisait et bien plus encore. C'est exactement ainsi que le portable à deux canaux Balanset-1A fonctionne sur le terrain : il prend l'accélération de ses accéléromètres, l'intègre à la vitesse pour évaluer la sévérité par rapport aux normes ISO, et utilise le même signal pour mesurer l'amplitude et la phase 1× nécessaires à l'équilibrage sur un ou deux plans. Si vous avez besoin de convertir des relevés entre différents types de capteurs, notre logiciel Convertisseur d'unité de vibration passe facilement de mm/s à µm et g.
Les vélocimètres sont donc aujourd'hui principalement des capteurs installés de manière permanente sur des machines à vitesse moyenne - ventilateurs, pompes et moteurs - et en particulier dans les usines plus anciennes où ils étaient le transducteur de surveillance spécifié à l'origine et où ils continuent à faire un travail honnête décennie après décennie.
