Qu'est-ce que la plage dynamique ? Capacité de mesure de la plage dynamique • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin sur moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors. Qu'est-ce que la plage dynamique ? Capacité de mesure de la plage dynamique • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin sur moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors.

Qu'est-ce que la plage dynamique ? Capacité de mesure

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Comprendre la plage dynamique

Définition : Qu'est-ce que la plage dynamique ?

Plage dynamique est le rapport entre les signaux les plus grands et les plus petits qu'un système de mesure peut traiter avec précision, généralement exprimé en décibels (dB). vibration Dans les systèmes de mesure, la plage dynamique définit la plage allant du seuil de bruit (signal minimal détectable) au point de saturation (signal maximal avant écrêtage ou distorsion). Une large plage dynamique permet de mesurer aussi bien de très faibles vibrations (défauts précoces de roulements) que de très fortes vibrations (déséquilibre important) avec la même configuration instrumentale.

La plage dynamique est essentielle, car les vibrations réelles des machines comportent des composantes couvrant de larges plages d'amplitude, allant des impacts de défauts de roulements en micro-G aux forces de déséquilibre multi-G. Une plage dynamique adéquate garantit la capture de toutes les informations de diagnostic sans qu'elles ne disparaissent dans le bruit ni ne saturent le système de mesure.

Expression mathématique

Formule

  • Plage dynamique (dB) = 20 × log₁₀ (signal maximum / signal minimum)
  • Exemple : Max 10 V, Min 1 mV → DR = 20 × log(10/0,001) = 80 dB
  • L'échelle de décibels s'adapte aux rapports énormes de manière compacte

Rapport linéaire

  • La plage dynamique peut également être exprimée sous forme de rapport simple
  • Rapport 80 dB = 10 000:1
  • 100 dB = rapport 100 000:1
  • 120 dB = rapport 1 000 000:1

Composants affectant la plage dynamique

Limite supérieure : saturation

  • Saturation du capteur : Vibration maximale avant les clips de sortie du capteur
  • Saturation du convertisseur A/N : Tension maximale avant les clips du numériseur (±5 V, ±10 V typique)
  • Saturation de l'amplificateur : Les étapes de conditionnement du signal peuvent être coupées
  • Effet: Le signal atteint son maximum, la forme d'onde est déformée, le spectre présente de fausses harmoniques

Limite inférieure : plancher de bruit

  • Bruit du capteur : Bruit électrique inhérent à l'électronique des capteurs
  • Bruit du câble : Interférences électriques dans les câbles
  • Bruit des instruments : Bruit électronique dans l'analyseur
  • Bruit de quantification : À partir de la résolution du convertisseur A/N
  • Effet: Signaux inférieurs au seuil de bruit indiscernables du bruit

Plages dynamiques typiques

Capteurs

  • Accéléromètres IEPE : 80-100 dB typique
  • Accéléromètres en mode de charge : 100-120 dB
  • Transducteurs de vitesse : 60-80 dB
  • Sondes de proximité : 60-80 dB

Analyseurs et acquisition de données

  • A/N 16 bits : ~96 dB théorique, 80-90 dB pratique
  • A/N 24 bits : ~144 dB théorique, 110-120 dB pratique
  • Analyseurs modernes : Plage dynamique typique du système de 90 à 110 dB

Importance dans l'analyse des vibrations

Signaux simultanés petits et grands

  • Le spectre peut avoir de grands pics 1× (déséquilibre) et de petits pics de défaut de palier
  • Le rapport peut être de 1000:1 ou plus (60 dB)
  • Une plage dynamique adéquate garantit à la fois une image visible
  • Portée insuffisante : petits pics perdus dans le bruit ou grands pics saturent

Analyse de l'enveloppe

  • Nécessite la détection des impacts de roulements à faible énergie en présence de vibrations à basse fréquence et à haute énergie
  • Une large plage dynamique est essentielle pour la détection précoce des défauts de roulement
  • Le filtrage passe-bande est utile, mais la plage dynamique reste importante

Analyse du spectre

  • Vous souhaitez voir à la fois les pics dominants et les petits pics diagnostiques
  • L'échelle d'amplitude logarithmique permet de visualiser une large plage
  • La plage dynamique détermine la portée visible dans le spectre

Optimisation de la plage dynamique

Paramètres de gain

  • Ajustez le gain d'entrée pour utiliser toute la plage A/N
  • Gain trop faible : mauvaise résolution (limite de bruit)
  • Gain trop élevé : écrêtage (limite de saturation)
  • Optimal : le signal atteint un pic à 70-80% de la pleine échelle

Sélection du capteur

  • Choisir sensibilité correspondant aux vibrations attendues
  • Haute sensibilité pour de faibles vibrations
  • Faible sensibilité pour des vibrations élevées
  • Compromis si la plage de vibrations est très large

Filtration

  • Le filtre passe-haut supprime la composante basse fréquence dominante
  • Permet d'utiliser un gain plus élevé sur le signal restant
  • Augmente efficacement la plage dynamique pour l'analyse haute fréquence
  • Stratégie utilisée dans l'analyse d'enveloppe

Questions pratiques

Saturation (écrêtage)

  • Symptôme: Forme d'onde à sommet plat, fausses harmoniques dans le spectre
  • Cause: Le signal dépasse la portée du système
  • Solution : Réduisez le gain, utilisez un capteur à faible sensibilité, filtrez les gros composants
  • Prévention: Vérifiez les indicateurs d'écrêtage sur l'instrument

Limitation du bruit

  • Symptôme: Impossible de détecter les petits changements de vibrations, bruyant spectre
  • Cause: Signal trop proche du niveau de bruit
  • Solution : Augmentez le gain, utilisez un capteur à sensibilité plus élevée, un meilleur câble/mise à la terre

Affichage et mise à l'échelle

Échelle linéaire

  • Plage d'affichage efficace limitée (~40-50 dB)
  • Petits pics invisibles si de grands pics sont présents
  • Idéal pour les situations à plage dynamique limitée

Échelle logarithmique (dB)

  • Peut afficher la plage dynamique complète sur un seul tracé
  • Des pics petits et grands sont visibles
  • Norme pour les analyses nécessitant une large plage dynamique
  • Essentiel pour un diagnostic détaillé

La plage dynamique est une spécification fondamentale qui définit la capacité d'un système de mesure à traiter des signaux couvrant de larges plages d'amplitude. Comprendre la plage dynamique, l'optimiser par des réglages de gain et un choix de capteurs appropriés, et reconnaître ses limites permet de capturer toutes les informations de diagnostic, des signatures de défauts précoces subtiles aux vibrations mécaniques dominantes, dans des mesures vibratoires complètes et fiables.

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