Transducteurs : les capteurs de l'analyse vibratoire

Définition : Qu'est-ce qu'un transducteur ?

Dans le contexte de l'analyse des vibrations, un transducteur Un capteur de force est un dispositif qui convertit un mouvement mécanique physique (vibration) en un signal électrique proportionnel. Ce signal électrique peut ensuite être traité, mesuré et analysé par un collecteur de données ou un système de surveillance. Les transducteurs sont les principaux capteurs et le premier maillon de la chaîne de mesure ; sans transducteur fiable, aucune analyse pertinente n'est possible. Le choix du transducteur est une décision cruciale qui dépend du type de machine, de sa vitesse et des défauts spécifiques à surveiller.

Les trois principaux types de transducteurs de vibrations

Il existe trois principaux types de transducteurs utilisés dans la surveillance des machines industrielles, chacun mesurant un paramètre physique différent de vibration.

1. L'accéléromètre (mesure l'accélération)

Le accéléromètre est de loin le transducteur de vibrations le plus courant et le plus polyvalent. Il mesure l'accélération de la structure sur laquelle il est monté.

• Principe: La plupart des accéléromètres industriels sont piézoélectriques, utilisant un cristal qui génère une tension lorsqu'il est sollicité par une masse interne.
• Points forts : Ils offrent une plage de fréquences extrêmement large, sont très robustes, se déclinent en de nombreux modèles et peuvent être utilisés sur presque tous les types de machines. Ils sont particulièrement efficaces pour détecter les événements à haute fréquence.
• Utilisation principale : Surveillance des machines à usage général, des machines à basse vitesse aux turbomachines à très grande vitesse. Ce sont les capteurs de référence pour la détection de défauts haute fréquence tels que défauts de roulements et d'engrenages.

2. Le transducteur de vitesse (mesure la vitesse)

A transducteur de vitesse est un capteur électrodynamique qui mesure directement la vitesse de vibration.

• Principe: Il fonctionne comme un microphone, avec une bobine de fil suspendue dans un champ magnétique. Lorsque le boîtier vibre, le mouvement relatif entre la bobine et l'aimant génère une tension proportionnelle à la vitesse.
• Points forts : Ils produisent un signal puissant et à faible bruit dans la plage de fréquences moyennes (environ 10 Hz à 1 000 Hz), là où se produisent les défauts les plus courants comme le déséquilibre et le désalignement. Ils ne nécessitent pas d'alimentation externe.
• Faiblesses: Plus fragiles que les accéléromètres, ils ont une plage de fréquences limitée et sont sensibles aux champs magnétiques et à l'orientation du montage. Ils ont été largement remplacés par des accéléromètres associés à une intégration électronique pour calculer la vitesse.
• Utilisation principale : Utilisé historiquement pour la surveillance générale des machines avant la généralisation des accéléromètres robustes. Il est encore parfois utilisé pour la surveillance permanente dans la gamme des fréquences moyennes.

3. La sonde de proximité (mesure le déplacement)

Le sonde de proximité (ou sonde à courants de Foucault) est un transducteur sans contact qui mesure le déplacement d'un arbre rotatif.

• Principe: Il utilise un champ électromagnétique pour induire et mesurer les courants de Foucault sur la surface de l'arbre, ce qui lui permet de mesurer l'écart entre la pointe de la sonde et l'arbre.
• Points forts : Il mesure le mouvement réel de l'arbre lui-même, et non celui du carter de la machine. Sans contact, sa mesure descend jusqu'à 0 Hz (CC), ce qui lui permet de mesurer la position moyenne de l'arbre ainsi que ses vibrations.
• Utilisation principale : Essentiel pour la protection et la surveillance des turbomachines critiques à grande vitesse équipées de paliers à film fluide, telles que les turbines et les compresseurs. Il permet d'analyser des phénomènes tels que orbites de l'arbre et position de l'axe central.

Choisir le bon transducteur

Le choix d'un transducteur est une étape cruciale dans la mise en place d'un programme de surveillance. En règle générale, il est recommandé de choisir le transducteur le plus sensible dans la plage de fréquences des défauts attendus :

• Utilisation sondes de proximité pour le mouvement de l'arbre sur les machines à paliers à film fluide.
• Utilisation accéléromètres Pour tout le reste, car ils sont les plus polyvalents. Le signal peut être intégré à la vitesse pour l'analyse des défauts de moyenne fréquence ou utilisé directement comme accélération pour les défauts de haute fréquence.

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