{"id":77618,"date":"2021-07-21T14:51:07","date_gmt":"2021-07-21T14:51:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gantner-instruments.com\/blog\/8-conseils-a-prendre-en-compte-lors-de-lachat-dun-amplificateur-a-jauges-de-contrainte\/"},"modified":"2025-03-04T17:06:31","modified_gmt":"2025-03-04T17:06:31","slug":"8-conseils-a-prendre-en-compte-lors-de-lachat-dun-amplificateur-a-jauges-de-contrainte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gantner-instruments.com\/fr\/blog\/8-conseils-a-prendre-en-compte-lors-de-lachat-dun-amplificateur-a-jauges-de-contrainte\/","title":{"rendered":"8 conseils \u00e0 prendre en compte lors de l’achat d’un amplificateur \u00e0 jauges de contrainte"},"content":{"rendered":"\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n

Les jauges de contrainte sont utilis\u00e9es \u00e0 l’infini dans les applications d’essai et de contr\u00f4le des structures. Obtenez-vous le maximum de signal de votre amplificateur de tension ? Dans ce blog, nous partageons huit conseils pour vous aider \u00e0 choisir le bon amplificateur de jauges de contrainte pour votre syst\u00e8me d’acquisition de donn\u00e9es.<\/p>\n\n

Pour quelles applications les mesures par jauges de contrainte peuvent-elles \u00eatre utilis\u00e9es ?<\/h2>\n\n

La technologie des jauges de contrainte a des applications pratiquement illimit\u00e9es dans les essais structurels et les applications de surveillance, comme les essais de durabilit\u00e9 des composants structurels dans l’industrie automobile et l’industrie du mat\u00e9riel roulant. L’utilisation de la technologie des jauges de contrainte dans les applications a\u00e9ronautiques, militaires et spatiales ne date pas d’hier. Les jauges de contrainte sont coll\u00e9es directement sur les composants structurels porteurs pour les essais statiques et de fatigue des composants et sous-ensembles. Dans le secteur de l’\u00e9nergie \u00e9olienne renouvelable, la technologie des jauges de contrainte est utilis\u00e9e pour tester les performances structurelles des pales et des roulements des \u00e9oliennes et pour contr\u00f4ler l’\u00e9tat structurel des \u00e9oliennes sur le terrain. Les jauges de contrainte peuvent \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9es pour surveiller les structures de g\u00e9nie civil (ponts, tunnels, voies ferr\u00e9es, barrages), les ol\u00e9oducs et les gazoducs, ou les centrales nucl\u00e9aires.<\/p>\n\n

\"Surveillance\n
Surveillance de la sant\u00e9 structurelle du viaduc de Millau par Gantner Instruments<\/figcaption>\n<\/figure>\n\n
<\/div>\n\n

Pourquoi est-il si important de choisir le bon amplificateur de contrainte ?<\/h3>\n\n

La fa\u00e7on la plus courante de mesurer la d\u00e9formation<\/a> est d’utiliser une seule jauge de contrainte dans une configuration en quart de pont \u00e0 trois fils. Cette configuration en quart de pont pose des probl\u00e8mes sp\u00e9cifiques pour le conditionnement des signaux. L’importance du choix d’un amplificateur de contrainte ne peut \u00eatre sous-estim\u00e9e – un mauvais choix pourrait co\u00fbter plus de temps et d’argent \u00e0 l’avenir. <\/p>\n\n

Voici huit conseils pour vous aider \u00e0 choisir un amplificateur de jauges de contrainte pour votre syst\u00e8me d’acquisition de donn\u00e9es.<\/p>\n\n

1. Obtenir le maximum de signal de votre amplificateur de tension <\/h2>\n\n

Un circuit en quart de pont est une mesure \u00e0 entr\u00e9e unique, ce qui signifie que la tension entre le signal d’entr\u00e9e et la masse analogique est mesur\u00e9e. Cette diff\u00e9rence est ensuite amplifi\u00e9e avant d’\u00eatre introduite dans le convertisseur analogique-num\u00e9rique (ADC). Les entr\u00e9es asym\u00e9triques peuvent \u00eatre affect\u00e9es par le bruit car le fil qui transporte le signal capte tout bruit de fond \u00e9lectrique. Le signal sur une entr\u00e9e asym\u00e9trique peut \u00e9galement \u00eatre sujet \u00e0 des boucles de masse. Les meilleures pratiques consistent \u00e0 utiliser un c\u00e2ble \u00e0 paires torsad\u00e9es blind\u00e9 pour le c\u00e2blage de la jauge de contrainte. Connectez le blindage du c\u00e2ble d’un c\u00f4t\u00e9 \u00e0 la masse du ch\u00e2ssis du conditionneur de signaux. Envisager d’augmenter l’amplitude de la tension d’excitation. Cependant, l’augmentation de l’amplitude de la tension d’excitation entra\u00eene des compromis qui seront abord\u00e9s plus loin dans ce blog. Enfin, choisissez un amplificateur de contrainte dot\u00e9 d’un convertisseur A\/N sigma-delta 24 bits – une r\u00e9solution plus \u00e9lev\u00e9e se traduit par un bruit de quantification plus faible et donc par un rapport signal-bruit (RSB) plus \u00e9lev\u00e9. En outre, les CAN sigma-delta utilisent le sur\u00e9chantillonnage, le filtrage et la mise en forme du bruit pour atteindre la r\u00e9solution la plus \u00e9lev\u00e9e. Il est possible d’amplifier avec pr\u00e9cision des niveaux de tension m\u00eame \u00e0 faible signal.<\/p>\n\n

\"Le<\/figure>\n\n

2. Questions relatives \u00e0 la plage de mesure<\/h2>\n\n

Les amplificateurs de mesure apportent \u00e0 la fois pr\u00e9cision et stabilit\u00e9 au processus de conditionnement du signal. Les jauges de contrainte ont besoin d’amplificateurs de mesure pour amplifier les signaux de mesure de bas niveau provenant du pont de Wheatstone avant de les envoyer aux CAN. Il convient de r\u00e9gler le gain de l’amplificateur de mani\u00e8re \u00e0 obtenir la sortie pleine \u00e9chelle de la jauge de contrainte sur toute la plage du CAN. La pr\u00e9cision est influenc\u00e9e par la plage de mesure et la pr\u00e9cision du gain de l’amplificateur. Les amplificateurs de mesure plus modernes offrent des plages de mesure r\u00e9glables avec une pr\u00e9cision de gain de \u00b1 0,05 %. Une plage de mesure de \u00b1 2000 \u00b5m\/m se traduit par une erreur \u00e0 pleine \u00e9chelle de seulement 1 \u00b5m\/m. Et une large plage de mesure de \u00b1 20 000 \u00b5m\/m pour la d\u00e9tection des fissures aurait une erreur \u00e0 pleine \u00e9chelle de seulement 10 \u00b5m\/m. Par cons\u00e9quent, la pr\u00e9cision du gain combin\u00e9e \u00e0 une plage de mesure r\u00e9glable est l’une des sp\u00e9cifications \u00e0 prendre en compte lors de la s\u00e9lection d’un amplificateur de contrainte.<\/p>\n\n

3. Mesurer la d\u00e9formation et non la temp\u00e9rature<\/h2>\n\n

La d\u00e9formation obtenue \u00e0 partir d’une mesure effectu\u00e9e \u00e0 la temp\u00e9rature ambiante est consid\u00e9r\u00e9e comme exacte si elle est r\u00e9alis\u00e9e dans des conditions environnementales inchang\u00e9es. Mais lorsque la temp\u00e9rature change, le mat\u00e9riau de l’\u00e9chantillon se dilate, ce qui entra\u00eene une lecture non souhait\u00e9e de la d\u00e9formation. Le changement de temp\u00e9rature affecte \u00e9galement la grille m\u00e9tallique et le coefficient thermique de la jauge de contrainte, un processus appel\u00e9 sortie thermique ou d\u00e9formation apparente induite par la temp\u00e9rature. Le choix d’une jauge de contrainte \u00e0 compensation thermique automatique (STC), con\u00e7ue pour ajuster le coefficient thermique de la jauge au coefficient de dilatation du mat\u00e9riau de l’\u00e9chantillon, compense en grande partie, mais pas enti\u00e8rement, la sortie thermique. Il reste une d\u00e9formation apparente r\u00e9siduelle sous la forme d’un d\u00e9calage de d\u00e9formation. Si la temp\u00e9rature de la jauge et les caract\u00e9ristiques de la d\u00e9formation apparente sont connues, ce d\u00e9calage peut \u00eatre calcul\u00e9 et la valeur de la d\u00e9formation compens\u00e9e en cons\u00e9quence. Deux techniques courantes permettent de corriger ou de compenser les erreurs dues \u00e0 la production thermique. (a) l’utilisation d’un faux gabarit sans contrainte pour la compensation ou (b) en appliquant une correction de calcul bas\u00e9e sur la temp\u00e9rature de jauge mesur\u00e9e.<\/p>\n\n

4. Choix de la tension d’excitation optimale du pont<\/h2>\n\n

La d\u00e9rive thermique due \u00e0 l’auto-\u00e9chauffement des jauges de contrainte provoque un changement apparent de la d\u00e9formation qui n’est pas r\u00e9ellement d\u00fb \u00e0 la d\u00e9formation de l’\u00e9chantillon. Plus la tension d’excitation fournie \u00e0 la jauge est \u00e9lev\u00e9e, plus la puissance, la chaleur g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par le courant circulant dans les fils est importante. Pour les \u00e9chantillons ayant une mauvaise conductivit\u00e9 thermique, comme les mat\u00e9riaux composites, ou lorsque de tr\u00e8s petites jauges de contrainte sont utilis\u00e9es, l’abaissement de la tension d’excitation ou l’utilisation d’une jauge de contrainte ayant une r\u00e9sistance plus \u00e9lev\u00e9e est un point d’une importance capitale. Lors de la s\u00e9lection d’un niveau de tension d’excitation de pont appropri\u00e9, deux consid\u00e9rations oppos\u00e9es existent : 1) une tension d’excitation du pont plus \u00e9lev\u00e9e am\u00e9liore le rapport signal\/bruit de la jauge, 2) une tension d’excitation du pont plus faible r\u00e9duit les erreurs d’origine thermique dans la mesure des jauges de contrainte. La tension d’excitation doit \u00eatre adapt\u00e9e \u00e0 la jauge et au mat\u00e9riau sur lequel elle est coll\u00e9e. La plupart des fabricants de jauges de contrainte fournissent des courbes de donn\u00e9es repr\u00e9sentant des recommandations g\u00e9n\u00e9rales ou des points de d\u00e9part pour d\u00e9terminer les niveaux d’excitation optimaux. Lors de la mesure de la d\u00e9formation dans un environnement \u00e0 basse temp\u00e9rature ou cryog\u00e9nique, il est encore plus crucial de minimiser l’\u00e9nergie excessive pour \u00e9viter la dissipation de la chaleur du capteur. La simple r\u00e9duction de l’excitation \u00e0 un minimum absolu n’est pas une solution en raison d’un rapport signal\/bruit plus faible. Dans ce cas, un amplificateur de contrainte qui fournit une excitation par pont d’impulsion permettra de minimiser l’erreur due \u00e0 l’auto-\u00e9chauffement du capteur.<\/p>\n\n

5. Veiller \u00e0 la stabilit\u00e9 de la r\u00e9sistance d’ach\u00e8vement<\/h2>\n\n

Qu’il s’agisse d’un essai de fatigue ou d’une application de surveillance de l’\u00e9tat des structures, une campagne de mesure de la d\u00e9formation<\/a> peut durer plusieurs semaines, voire plusieurs mois. Souvent de jour comme de nuit. Les variations de la temp\u00e9rature ambiante sont l’une des causes les plus courantes d’erreur de mesure lors de l’utilisation d’un circuit \u00e0 quart de pont. Comme la jauge de contrainte active et la r\u00e9sistance d’ach\u00e8vement du pont passif sont commut\u00e9es en s\u00e9rie, la d\u00e9rive de la r\u00e9sistance affecte directement la pr\u00e9cision de la mesure. Une variation de r\u00e9sistance li\u00e9e \u00e0 la temp\u00e9rature aussi faible que 0,1 % peut entra\u00eener un allongement de 500 \u00b5m\/m. Le coefficient de temp\u00e9rature de la r\u00e9sistance, ou TCR, est l’un des principaux param\u00e8tres utilis\u00e9s pour caract\u00e9riser la stabilit\u00e9 d’une r\u00e9sistance d’ach\u00e8vement de pont. Le TCR d\u00e9finit la variation de la r\u00e9sistance en fonction de la temp\u00e9rature ambiante. Le TCR est g\u00e9n\u00e9ralement exprim\u00e9 en ppm\/K, c’est-\u00e0-dire en parties par million pour une variation de temp\u00e9rature de 1 kelvin. Trop souvent, des r\u00e9sistances avec un TCR \u00e9lev\u00e9 sont utilis\u00e9es pour r\u00e9duire les co\u00fbts, ce qui entra\u00eene des erreurs ind\u00e9sirables ou vous oblige \u00e0 programmer des courbes de correction de temp\u00e9rature complexes. Vous voulez \u00e9viter que la mesure de la contrainte ne se transforme en mesure de la temp\u00e9rature !<\/p>\n\n

6. \u00c9viter les erreurs de mesure avec de longs c\u00e2bles<\/h2>\n\n

De longs parcours de c\u00e2bles sont parfois in\u00e9vitables. La r\u00e9sistance des fils de connexion qui relient une jauge de contrainte \u00e0 un pont de Wheatstone att\u00e9nue la sortie du pont ou “d\u00e9sensibilise” la jauge. L’att\u00e9nuation \u00e9tant fonction de la longueur des fils de pont, elle aura un effet plus important lorsque la longueur du c\u00e2ble augmentera. Avec les amplificateurs de contrainte traditionnels, un processus d’\u00e9talonnage manuel du shunt doit \u00eatre effectu\u00e9 avant de commencer la mesure. Le processus d’\u00e9talonnage du shunt d\u00e9termine la r\u00e9sistance du fil conducteur et le facteur de correction qui en d\u00e9coule. Bien que largement appliqu\u00e9e, cette m\u00e9thode ne compense pas les variations de la r\u00e9sistance du fil de plomb pendant la mesure r\u00e9elle, par exemple, en raison des fluctuations de la temp\u00e9rature ambiante. Une m\u00e9thode \u00e9prouv\u00e9e pour la correction continue de la r\u00e9sistance du fil de plomb est la d\u00e9tection ratiom\u00e9trique de la r\u00e9sistance interne d’ach\u00e8vement du pont qui corrige automatiquement les erreurs de mesure dues \u00e0 la r\u00e9sistance du fil de plomb, m\u00eame pendant la mesure elle-m\u00eame. Il n’est pas n\u00e9cessaire de proc\u00e9der \u00e0 un \u00e9talonnage manuel du shunt, ce qui \u00e9limine \u00e9galement les erreurs de l’op\u00e9rateur.<\/p>\n\n

7. \u00c9liminer le bruit gr\u00e2ce \u00e0 la technologie de la fr\u00e9quence porteuse<\/h2>\n\n

Votre installation comporte-t-elle des interf\u00e9rences sonores \u00e0 proximit\u00e9, voire un moteur \u00e9lectrique ou \u00e0 courant alternatif ? Ce sont des sources importantes de bruit \u00e9lectrique lors de la mesure de signaux \u00e0 basse tension comme les jauges de contrainte ou les capteurs \u00e0 base de contrainte. Les mesures par jauge de contrainte sont entach\u00e9es de bruit et d’une d\u00e9rive de l’offset qui augmente avec la dur\u00e9e de la mesure. Les amplificateurs de fr\u00e9quence porteuse offrent de nombreux avantages dans ces sc\u00e9narios. L’avantage qu’ils offrent par rapport aux amplificateurs \u00e0 tension directe est l’\u00e9limination de toutes les fr\u00e9quences et des harmoniques qui suivent en dehors de la largeur de bande de la fr\u00e9quence porteuse. Cela \u00e9limine le bruit de la tension thermo\u00e9lectrique, les fr\u00e9quences des lignes \u00e9lectriques et les fr\u00e9quences de r\u00e9sonance des moteurs situ\u00e9s \u00e0 proximit\u00e9. Il s’agit des principaux signaux de bruit que les ing\u00e9nieurs de mesure filtrent de leurs ensembles de donn\u00e9es au cours du post-traitement initial avant l’analyse. Le fait de l’\u00e9liminer lorsque les donn\u00e9es sont collect\u00e9es en temps r\u00e9el am\u00e9liore la qualit\u00e9 des signaux de visualisation pendant la mesure et l’int\u00e9grit\u00e9 du signal s’il est utilis\u00e9 pour un signal de contr\u00f4le.<\/p>\n\n

8. Les jauges de contrainte optiques dans les environnements extr\u00eames<\/h2>\n\n

Une jauge de contrainte optique, ou un capteur de contrainte \u00e0 fibre optique, bas\u00e9 sur un r\u00e9seau de Bragg \u00e0 fibre optique (FBG) offre une m\u00e9thode alternative pour collecter des mesures de contrainte de haute qualit\u00e9 dans des environnements difficiles qui ne conviennent pas aux jauges de contrainte r\u00e9sistives. Il d\u00e9tecte les changements dans la transmission de la lumi\u00e8re lorsque l’objet qui lui est attach\u00e9 subit une charge. La principale caract\u00e9ristique des jauges de contrainte optiques est qu’elles n’ont pas besoin d’\u00e9lectricit\u00e9 ou d’une tension d’excitation pour fonctionner, ce qui les rend adapt\u00e9es \u00e0 une utilisation dans des environnements soumis \u00e0 des niveaux \u00e9lev\u00e9s d’interf\u00e9rences \u00e9lectromagn\u00e9tiques. Les jauges de contrainte optiques sont intrins\u00e8quement isol\u00e9es galvaniquement, ce qui les rend id\u00e9ales pour les mesures de contrainte sur des sites \u00e0 haute tension. Les jauges de contrainte optiques assurent la stabilit\u00e9 du signal \u00e0 long terme et la durabilit\u00e9 du syst\u00e8me. M\u00eame en cas de fortes vibrations, ils sont beaucoup moins sujets aux d\u00e9faillances m\u00e9caniques. Comme les capteurs optiques ne subissent qu’une att\u00e9nuation minimale du signal, l’int\u00e9grit\u00e9 des donn\u00e9es reste \u00e9lev\u00e9e, m\u00eame si le syst\u00e8me d’acquisition des donn\u00e9es est situ\u00e9 \u00e0 plusieurs kilom\u00e8tres, ce qui fait des capteurs optiques un choix populaire pour la surveillance des infrastructures civiles et ferroviaires. Pour mesurer le signal provenant d’un capteur de contrainte optique, vous avez besoin d’un interrogateur optique qui mesure la longueur d’onde associ\u00e9e \u00e0 la lumi\u00e8re r\u00e9fl\u00e9chie par le capteur optique et la convertit ensuite en unit\u00e9s techniques compr\u00e9hensibles.<\/p>\n\n

<\/p>\n\n

Comment \u00e9viter que la mesure de la d\u00e9formation ne se transforme en mesure de la temp\u00e9rature ?<\/p>\n\n

T\u00e9l\u00e9chargez notre livre blanc gratuit pour comprendre l’importance du choix de la bonne r\u00e9sistance d’ach\u00e8vement de pont. En outre, vous apprendrez comment r\u00e9duire le bruit gr\u00e2ce \u00e0 notre technologie de fr\u00e9quence porteuse et comment compenser automatiquement les erreurs de mesure caus\u00e9es par les longs c\u00e2bles des capteurs. <\/p>\n\n

\"T\u00e9l\u00e9charger<\/a><\/span>