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Astuces & tendances

April 27, 2021

Mesure vibratoire et évaluation des données pour les applications de test et de surveillance

Que votre défi soit la surveillance des conditions, la maintenance prédictive, la surveillance de l’état des structures (SHM: structural health monitoring) ou le stockage et l’analyse efficaces des données dans diverses applications d’essai, une installation de mesure des vibrations simple et facile à utiliser est essentielle.

Gantner Instruments fournit des modules d’E/S puissants pour chaque type d’accéléromètre avec des connecteurs compatibles avec la plupart des capteurs standard, ou vous pouvez les adapter à vos besoins.

Acquisition de données à partir de capteurs MEMS avec le module d’E/S Q.series X A108-4M1 et A108-2M3

Les capteurs MEMS (Micro Electromechanical System) sont souvent utilisés pour mesurer les vibrations à basse fréquence jusqu’au courant continu. Ces MEMS, également appelés capteurs K-Beam, nécessitent une tension d’alimentation pour fonctionner. Les nouveaux modules Q.series X A107 et A108 fournissent l’alimentation du capteur pour une configuration facile et simple. Il est possible de connecter jusqu’à 4 capteurs MEMS à axe unique aux modules A107-4M1 et A108-4M1.

Le module A107-4M1 est équipé de prises SUBD 9-pôles standard tandis que le module A108-4M1 est équipé de prises 1/4-28 standard (type Comtronic femelle, 4-pôles). De plus, deux capteurs MEMS tri-axes peuvent être connectés au module A108-2M3 via ses prises SUBD 9-pôles (femelles).

Les A107-4M1, A108-4M1 et A108-2M3 fournissent une tension d’alimentation du capteur isolée galvaniquement de +15 VDC et une fréquence d’échantillonnage de 20 kHz par canal. Alors que les quatre entrées de l’A107-4M1 sont différentielles, les types d’entrée de capteur de l’A108-4M1/2M3 sont sélectionnables par logiciel comme différentiel ou simple. Ces modules A108 fournissent une entrée asymétrique par entrée capteur qui peut être utilisée, par exemple, pour la compensation de température. Grâce à cette fonctionnalité, il est possible d’obtenir des configurations de mesure de la plus haute précision.

A108-4M1MEMS, 4/6 Ch
A107-4M1MEMS, 4 Ch
A111IEPE, 4 Ch

Connecter les capteurs IEPE / ICP® au module E/S Q.series X A111

Vous devez mettre en place une chaîne de mesure avec des capteurs basés sur IEPE (Integrated Electronics Piezo Electric), ICP®, ISOTRON®, DeltaTron, Piezotron ou PiezoStar (unité physique mv/g) ? Notre A111 à quatre canaux fournit le conditionnement du signal adéquat avec l’alimentation du capteur selon les normes IEPE ou ICP®. Chaque canal échantillonne 100 kHz et est isolé galvaniquement des autres canaux, de l’alimentation électrique et de la banque pour un filtrage et une évaluation puissants au niveau des E/S et un maximum de robustesse.

 

NOTE : Module A111 avec une bande passante plus élevée disponible sur demande.

La gamme de fréquences d’entrée de l’A111 est limitée à 20 kHz par le filtre anti-repliement intégré. Cette bande passante est parfaitement adaptée à la plupart des capteurs IEPE et garantit des signaux de mesure sans repliement.
Cependant, si un signal de fréquence plus élevée est nécessaire, par exemple pour l’analyse et la surveillance des roulements à rouleaux avec la méthode de l’impulsion de choc (SPM), le A111-HB est disponible sur demande. Dans la méthode de l’impulsion de choc, un capteur spécial est excité à sa fréquence de résonance. Cela se produit, par exemple, dans un roulement à billes ou à rouleaux lorsqu’une bille frappe la bague intérieure ou extérieure. L’onde de pression très faible génère alors une plus grande amplitude dans le capteur dans la plage de sa fréquence de résonance. Les capteurs d’impulsions de chocs typiques ont une fréquence de résonance de 32 ou 36 kHz. Le A111-HB a une largeur de bande allant jusqu’à 45 kHz et convient donc aux capteurs d’impulsions de choc. La version HB n’est pas équipée d’un filtre anti-repliement.

A141 Amplificateur de charge pour capteurs piézoélectriques

Lorsqu’il s’agit d’applications spéciales avec un espace d’installation limité ou une température de surface ou ambiante élevée, les capteurs PE (piézoélectriques) constituent le meilleur choix. Grâce à leur sortie de charge directe (unité physique pC/g), ces capteurs ne comportent aucun élément électronique dans leur boîtier, ce qui les rend petits et robustes face aux températures élevées. Cependant, ces capteurs nécessitent un conditionnement de signal externe pour convertir la charge en un signal de tension standard. Dans le passé, cette conversion était réalisée par des dispositifs externes, par exemple des amplificateurs de charge en ligne, et leur sortie était connectée à un système d’acquisition de données.

Avec l’amplificateur de charge Q.series X A141, nous fournissons un module d’E/S de conditionnement de signaux à quatre canaux qui élimine le recours à des dispositifs externes.
En fonction du signal de charge à mesurer, vous pouvez choisir entre deux modes pour les signaux transitoires rapides et pulsés ou les signaux presque statiques. Chaque fois que vous êtes confronté à une large gamme de mesures, l’A141 peut être un choix parfait. Utilisez-le pour les défis de mesure impliquant des accéléromètres, des capteurs de force ou de pression.

A141Piezo, 4 Ch

Pour une compréhension et une comparaison détaillées des différents capteurs et technologies de conditionnement du signal, consultez notre aperçu sur une page.

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Vous pouvez connecter tous ces modules d’E/S à notre puissant contrôleur d’acquisition de données, la Q.station X. La Q.station X peut analyser les données de vibration pour vous afin de réduire le nombre de points de données stockés et de signaler les alertes et les alarmes indépendamment de tout ordinateur connecté.

 

Les paramètres suivants peuvent être calculés dans le domaine temporel :

  • Rms
  • Crête
  • Crête à crête
  • Crest
  • Kurtosis

 

Ces paramètres sont analysés dans le domaine de la fréquence :

  • RMS (bande spectrale, large bande)
  • Vitesse de la vibration
  • Déplacement des vibrations
  •  Amplitude maximale à la fréquence
  • Spectres FFT
  •  Et de nombreux autres paramètres de tendance

 

 

Réglage des paramètres FFT dans GI.bench

La configuration des paramètres est facilement réalisée à l’aide de variables arithmétiques ou des paramètres FFT dans GI.bench.

Tous ces paramètres peuvent être utilisés pour déclencher le stockage des données brutes avec des conditions de pré-déclenchement et de post-déclenchement, ce qui permet de maintenir un faible volume de données, car les valeurs brutes ne sont stockées qu’en cas d’événement significatif.

 

Configuration des fonctions statistiques pour l'analyse des tendances à long terme.

Pour les analyses de tendances à long terme, des fonctions statistiques supplémentaires telles que le maximum, le minimum, la moyenne et l’écart type sont disponibles. À l’aide de ces fonctions, des tendances peuvent être formées à partir de paramètres tels que la valeur efficace, la valeur de crête ou la vitesse de vibration effective. La durée du calcul de la fonction statistique peut être réglée individuellement, par exemple, le maximum de la valeur RMS sur une minute.

Pour le stockage et la visualisation des données au niveau informatique, nous proposons notre logiciel GI.bench. Ce logiciel puissant et bien conçu est plus qu’un simple outil de configuration de la chaîne de mesure. Il offre des capacités de stockage de données, y compris la fusion de flux de données provenant de différents contrôleurs ou une plateforme de stockage redondante et évolutive indépendante de toute interface utilisateur basée sur Windows.

 

Mais lorsqu’il s’agit de visualiser un grand nombre de points de données et de fournir des tableaux de bord de synthèse, GI.bench montre toute sa force. Des éléments graphiques faciles à utiliser par glisser-déposer, comme des diagrammes Les voies du système de mesure ou les variables déjà évaluées peuvent également être appliquées aux éléments graphiques par glisser-déposer, et même les images ou les flux vidéo des caméras IP peuvent être intégrés aux tableaux de bord pour montrer une vue d’ensemble parfaite de la configuration de mesure.

Et si vous souhaitez partager des données de mesure avec votre équipe ou si vous avez besoin de plusieurs écrans pour visualiser toutes vos données simultanément, vous pouvez facilement utiliser n’importe quel navigateur web standard pour vous connecter au système DAQ et visualiser vos tableaux de bord.

GI.bench Tableau de bord avec FFT et divers éléments graphiques

Ce guide fournit un aperçu détaillé des modules DAQ de Gantner Instruments.

La vibration d’un objet, d’une machine ou d’une structure peut être mesurée à l’aide de différents types de capteurs, par exemple des accéléromètres, et selon le capteur utilisé, le conditionnement du signal est effectué soit par le capteur, soit par le système DAQ.

La collecte de données vibratoires de qualité nécessite donc non seulement un capteur adapté à la tâche, mais aussi un système DAQ de qualité configuré de manière appropriée.

Téléchargez notre guide étape par étape et conservez-le comme référence utile pour la configuration de tout élément de capteur d’accélération.

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Author: Benedikt Heinz

Benedikt Heinz is Gantner Instrument's Vice President and Global Sales Manager.

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