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Principe du contrôle vibratoire
Cette méthode s’applique à tous les matériaux. Elle consiste à analyser
en fonction du temps les oscillations mécaniques d’un système autour d’une position de
référence au moyen d’un ou de plusieurs capteurs. Les oscillations ou vibrations mécaniques
sont produites soit par le système en fonctionnement (un moteur par exemple) soit sont
induites par des sollicitations externes (par impact ou en sollicitation forcée).
Mode d'examen :
Les mesures vibratoires, destinées à l’évaluation non destructive, peuvent être réparties
en trois grands domaines :
Test de vibration :
Test effectué pour valider la résistance d’un produit à son environnement d’utilisation.
Le test de vibration est généralement pratiqué en soumettant la structure à de hauts niveaux
vibratoires à l’aide d’un excitateur. Le niveau de vibrations est maintenu constant dans des
gammes de fréquences définies. Des informations sur la réponse fréquentielle de la structure
sont obtenues.
Surveillance de l’état des machines
Mesure en continu des vibrations produites par une machine afin de signaler l’apparition
d’une défaillance de fonctionnement. Des dérives par rapport au niveau sonore et par rapport
à la signature caractéristique en fréquence sont recherchées. De telles dérives sont le
reflet d’une modification tant des éléments tournants que de la structure, et permettent le
diagnostic de défauts.
Analyse structurelle
Il s’agit d’une méthode expérimentale se basant sur les mesures des vibrations pour
déterminer le comportement dynamique d’une structure, allant des petites pales de turbine
aux grands ponts. En utilisant un capteur de force et un accéléromètre, le signal
d’excitation et la réponse vibratoire de la structure sont mesurés simultanément à l’aide
d’un analyseur bi - canal ou multivoie.
Mise en oeuvre :
L’analyse vibratoire des systèmes est réalisée, d’une manière générale, en trois étapes
répertoriées ici selon leur ordre chronologique :
1. Enregistrement du signal
Trois grandeurs physiques peuvent être mesurées : le déplacement, la vitesse et
l’accélération. Ces trois grandeurs sont liées et le choix de mesurer une grandeur
dépend du choix du capteur utilisé : déplacement (sonde capacitive par exemple), vitesse (
vibromètre laser), accélération (accéléromètre). Il est également possible d’utiliser un
capteur de pression (microphone) qui contient l’information nécessaire à l’étude détaillée
des sources sonores.
2. Traitement du signal
L’étape de traitement du signal permet de séparer l’information utile dans le message
vibratoire auquel s’est superposé du bruit qui le dégrade. Le signal enregistré est alors
analysé et défini par un ensemble de descripteur caractérisant sa représentation temporelle,
sa représentation fréquentielle, ou encore sa représentation temps – fréquence.
3. Caractérisation du système
Selon le mode d’examen réalisé, la caractérisation du système diffère par la représentation
physique du phénomène qui sous tend le choix judicieux des descripteurs en traitement du
signal. Ces descripteurs traduisent de manière directe ou indirecte l’état mécanique du
système au moment de la mesure.
Avantages de la méthode :
- Portable
- Peu onéreux
- Résultats immédiats
- Peu de préparation de l’état de surface
- Inspection possible d’une très grande gamme de matériaux avec des échelles très
différentes (de l’allumette à l’aile d’avion par exemples)
Limites de la méthode :
- La surface testée doit être accessible
- La sensibilité dépend de la longueur d’onde analysée
- Interprétation parfois délicate nécessitant une formation des opérateurs
Remerciements : Loïc BRANCHERIAU (CIRAD)
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