6 conseils pour une mesure de la déformation sans contrainte lors des essais de fatigue des structures d’aéronefs

1. Mesurer la contrainte et non la température

Les essais de fatigue peuvent durer de plusieurs semaines à plusieurs mois. Souvent de jour comme de nuit. Les variations de la température ambiante sont l’une des causes les plus courantes d’erreur de mesure lors de l’utilisation de jauges de contrainte à quart de pont. Une variation de résistance liée à la température aussi faible que 0,1 % peut entraîner un allongement de 500 µm/m. Pour éviter que la mesure de la déformation ne se transforme en mesure de la température, Gantner Instruments recommande d’accorder une attention particulière à la stabilité de la résistance de complétion interne. Trop souvent, des résistances à faible stabilité sont utilisées pour réduire les coûts. Cela entraîne des erreurs indésirables ou vous oblige à programmer des courbes de correction de température complexes dans le logiciel.

Le système d’acquisition de données Q.series est fourni avec des résistances internes de complétion qui ont un coefficient de résistance à la température (TCR) de 0,05 ppm/K. Une dérive de température de 10 K entraîne une erreur de mesure de seulement 0,025 %. L’utilisation d’une résistance avec un TCR plus élevé augmentera l’erreur en conséquence. Par exemple, un TCR de 0,5 ppm/K entraînera une erreur de mesure substantielle de 0,25 %.

2. Pas d’erreur de mesure en cas de longs parcours de câbles

En raison de la taille de l’échantillon testé, il est parfois impossible d’éviter les longs câbles. La résistance des fils du pont qui relient une jauge à un pont de Wheatstone atténue la sortie du pont, ou “désensibilise” la jauge. L’atténuation étant fonction de la longueur des fils de pont, elle aura un effet plus important lorsque la longueur du câble augmentera. Avec l’instrumentation traditionnelle, un processus d’étalonnage manuel du shunt doit être effectué avant de commencer la mesure. Le processus d’étalonnage du shunt détermine la résistance du fil conducteur et le facteur de correction qui en découle. Bien que largement appliquée, cette méthode ne compense pas les variations de la résistance du fil de plomb au cours de la mesure réelle, par exemple en raison des fluctuations de la température ambiante.

Le système d’acquisition de données Q.series est doté d’un étage de référence OCS (Online Compensation Signal) qui corrige automatiquement les erreurs de mesure dues à la résistance du fil de plomb, même pendant la mesure elle-même. Il n’est pas nécessaire de procéder à un étalonnage manuel du shunt, ce qui élimine également les erreurs de l’opérateur.

3. Éliminer l’asymétrie des données

L’asymétrie des données dans un système d’acquisition de données multicanal et distribué est l’une des principales incertitudes au cours d’un programme d’essai. Les articles d’essai des aéronefs sont extrêmement coûteux. Ainsi, lorsqu’une défaillance se produit, les données de mesure sont analysées de près afin de comprendre précisément les caractéristiques de la défaillance de l’article testé. Si les données de mesure ne sont pas étroitement synchronisées, l’analyse risque d’être ambiguë. La gigue d’un canal à l’autre peut entraîner des erreurs significatives, en particulier dans le cas des systèmes à grand nombre de canaux. Une gigue de seulement 500 µs entraînera une erreur de mesure de 0,6 % à une fréquence de cycle de 2 Hz.

Le système d’acquisition de données Q.series dispose d’une synchronisation intégrée, basée sur le matériel, entre les modules. Aucun câble de synchronisation supplémentaire n’est nécessaire entre les modules de mesure ou les baies. Même lorsque le système est distribué sur de longues distances, nous assurons une synchronisation temporelle précise avec une gigue maximale de 1 µs. Si vous constatez un déphasage, vous pouvez exclure le problème de la synchronisation temporelle. Il n’y a pas d’ambiguïté.

4. Gardez vos données disponibles lorsque vous en avez le plus besoin

C’est le pire cauchemar de l’ingénieur d’essai : la perte de données de mesure en raison d’un écrasement ou d’une suppression accidentels, d’une corruption de la base de données ou même d’une défaillance de l’infrastructure informatique. Les données étant au cœur d’un programme de test, il incombe à l’ingénieur d’essai de mettre en œuvre un plan de sauvegarde et de récupération des données. En utilisant plusieurs chemins de stockage de données parallèles, vos données sont automatiquement répliquées ou triplées en temps réel, ce qui garantit une disponibilité continue des données.

Pour être sûr de ne manquer aucun échantillon, notre système Q.series dispose de 3 niveaux de redondance pour garantir la disponibilité des données. Les données de mesure peuvent être diffusées en parallèle vers une base de données en ligne ainsi que vers un serveur de sauvegarde FTP. Les deux ports de données sont surveillés en permanence. Si une diffusion échoue, le système Q.series commencera automatiquement à enregistrer les données sur son disque local.

5. Éviter la surcharge de données

En général, les campagnes de tests de fatigue durent des mois, voire des années. Les données sont collectées à partir de 1000 jauges de contrainte ou plus. Les taux d’échantillonnage peuvent varier de 25 Hz à 5000 Hz pour l’analyse des défaillances. Des téraoctets de données de mesure sont enregistrés. Une analyse récente a montré que près de 40 % des données enregistrées n’ont aucune pertinence significative, mais sont stockées en raison des limites du système d’acquisition de données. Une trop grande quantité de données ralentit le traitement des données, l’analyse et la prise de décision. Ce temps est précieux, en particulier lorsque vous êtes sous la pression d’une analyse de défaillance inattendue.

La Q.series permet de créer jusqu’à 20 enregistreurs de données. Chaque enregistreur de données peut être configuré pour enregistrer un ensemble de données différent à une fréquence d’enregistrement différente. Vous pouvez choisir entre différents types d’enregistreurs, soit continus, soit déclenchés, soit basés sur des événements. Par exemple, un système de contrôle supervisé peut être utilisé pour déclencher une action d’enregistrement avec un temps de pré-déclenchement et de post-déclenchement. En parallèle, il est possible de configurer un enregistreur qui enregistre continuellement des données dans une mémoire tampon circulaire. Le nom, la taille, la destination et le niveau de protection des fichiers sont entièrement configurables pour chaque enregistreur de données.

6. Interopérabilité fiable

Sans interopérabilité, les lampes ne fonctionneront pas avec les interrupteurs, les capteurs ne pourront pas être lus par votre système de mesure et les équipements de test ne pourront pas utiliser les réseaux qui les entourent. L’époque des systèmes monolithiques fournis par un seul vendeur est révolue. Une grande variété de techniques de contrôle et de mesure est utilisée aujourd’hui. Une interopérabilité sûre et fiable entre les appareils de test et de mesure spécialisés est vitale pour l’efficacité des laboratoires d’essai. Par exemple, la capacité à prédire ou à détecter rapidement les défaillances structurelles à l’aide de données recueillies auprès de divers systèmes est d’une importance majeure au cours d’un programme d’essai. Une interopérabilité fiable entre les systèmes d’essai et de mesure est essentielle pour le traitement direct, l’analyse et l’établissement de rapports sur les données d’essai.

Le système d’acquisition de données Q.series prend en charge diverses normes de bus de terrain, protocoles logiciels et plates-formes de traitement de flux. Des pilotes sont disponibles pour intégrer le système DAQ Q.series aux outils logiciels couramment utilisés, tels que LabVIEW™, MATLAB® et DIAdem®. Le système Q.series est livré avec un système de gestion des plugins qui permet de créer et de déployer des protocoles de communication et des pilotes de périphériques personnalisés, par exemple pour mettre en œuvre des interfaces personnalisées avec un système de servocommande. En outre, diverses sources de temps externes sont prises en charge, comme IRIG-B, qui peuvent être utilisées pour se synchroniser avec précision avec des systèmes auxiliaires, comme une caméra à grande vitesse.