Vous avez besoin des résultats d'un expert
rapidement ?
Vibration
Mesure
Vous avez besoin des résultats d'un expert
Vous êtes intéressé par la mesure des vibrations mais vous ne savez pas quels sont les produits Gantner qui vous conviennent le mieux ? Nos ingénieurs peuvent rapidement vous aider à personnaliser un système DAQ Q.series X en fonction de vos besoins.
La mesure des vibrations permet de diagnostiquer les problèmes potentiels, de prévoir les défaillances des machines et de garantir l’intégrité des structures. Cette discipline technique implique la mesure détaillée de l’accélération et l’analyse des oscillations mécaniques afin de déterminer l’état et le fonctionnement de divers systèmes. Grâce aux progrès de la technologie des capteurs et des outils analytiques, l’analyse des vibrations est devenue un aspect essentiel des stratégies de maintenance prédictive et de l’optimisation des performances. La saisie précise et l’interprétation des données d’essais vibratoires permettent aux ingénieurs de prendre des décisions éclairées, de prolonger la durée de vie des équipements et des structures tout en maintenant des normes de sécurité élevées. L’intégration de divers capteurs de vibrations, associée à un matériel d’acquisition de données sophistiqué, permet d’obtenir une image complète des forces vibratoires en jeu. En approfondissant les spécificités de la mesure des vibrations, il est clair que le choix des bons capteurs, l’application de techniques d’analyse avancées et la compréhension des défis posés par une détection précise des vibrations sont essentiels pour une surveillance et une gestion efficaces.
Vous avez besoin des résultats d'un expert
rapidement ?
Vous êtes intéressé par la mesure des vibrations mais vous ne savez pas quels sont les produits Gantner qui vous conviennent le mieux ? Nos ingénieurs peuvent rapidement vous aider à personnaliser un système Q.series X DAQ en fonction de vos besoins.
NAVIGATION
Principes de base de la mesure des vibrations
La mesure des vibrations consiste à quantifier les oscillations mécaniques d’objets, de machines ou de structures en mouvement ou immobiles.
À la base, cette mesure vise à capturer des données vibratoires – notamment l’accélération, la vitesse et le déplacement – à l’aide de divers capteurs et transducteurs de vibrations.
Ces données sont essentielles pour comprendre le comportement des systèmes dans des conditions de stress ou de fonctionnement.
Elles permettent une détection précoce des défaillances potentielles, ce qui permet de gagner du temps et des ressources et de garantir la sécurité et l’efficacité des opérations.
Mesure de l’accélération
Au cœur de l’analyse des vibrations, la mesure de l’accélération permet de suivre le taux de variation de la vitesse d’un objet.
Elle fournit des informations essentielles sur le comportement dynamique des machines et des structures, révélant souvent des conditions critiques avant qu’elles ne se traduisent par des problèmes graves.
Types de capteurs de vibrations
Plusieurs capteurs sont utilisés pour mesurer les vibrations, chacun ayant des applications et des avantages spécifiques.
Les capteurs MEMS et les capteurs IEPE sont appréciés pour leur précision et leur portée, et offrent des solutions pour un large éventail de conditions environnementales.
Les capteurs piézoélectriques (PE), connus pour leur résistance aux températures élevées et leur large plage de mesure, sont indispensables dans les conditions difficiles.
Mesure de la fréquence
Les composantes de fréquence des signaux de vibration sont utilisées pour identifier et isoler les sources de vibration.
Des techniques telles que l’analyse FFT décomposent les vibrations en leurs fréquences constitutives, ce qui permet un diagnostic ciblé et des actions correctives.
Analyse des vibrations
Au-delà de la collecte de données brutes, l’analyse vibratoire implique l’interprétation sophistiquée des signaux collectés pour diagnostiquer l’état de santé, prédire les défaillances et optimiser les performances.
L’analyse avancée permet de détecter des schémas indiquant une usure, un déséquilibre, un mauvais alignement ou d’autres problèmes, souvent bien avant une inspection visuelle ou d’autres méthodes.
Technologie des capteurs pour la mesure des vibrations
Le choix de la bonne technologie de capteurs – MEMS, IEPE ou piézoélectriques (PE) – améliore la précision et l’utilité de la mesure des vibrations.
Les capteurs MEMS sont privilégiés pour leur petite taille et leur faible consommation d’énergie, les capteurs IEPE pour leur facilité d’intégration et d’analyse dynamique, et les capteurs piézoélectriques (PE) pour leur résistance aux températures élevées.
Le choix du capteur est guidé par les exigences spécifiques de chaque scénario de mesure, ce qui garantit la meilleure adaptation à la tâche.
Capteurs MEMS
Les capteurs des systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS) sont connus pour leur taille compacte et leur capacité à fournir des mesures d’accélération précises à un coût relativement faible.
Ils sont particulièrement bien adaptés aux applications embarquées et peuvent fonctionner dans une large gamme de températures, ce qui les rend polyvalents pour les produits industriels et grand public.
Les capteurs MEMS excellent dans les environnements où l’espace et la consommation d’énergie sont des préoccupations.
Capteurs IEPE
Les capteurs piézo-électriques à électronique intégrée (IEPE) sont appréciés pour leur rapport signal/bruit élevé et leur facilité d’utilisation.
Ils sont équipés d’une électronique intégrée, ce qui simplifie la chaîne de mesure en éliminant le besoin d’amplificateurs de charge externes.
Idéaux pour l’analyse dynamique des vibrations, les capteurs IEPE sont largement utilisés dans les essais automobiles, la surveillance des machines et les applications aérospatiales.
Capteurs piézoélectriques (PE)
Les capteurs PE sont le choix idéal pour les applications à haute température où d’autres types de capteurs risquent de ne pas fonctionner.
Ils génèrent une charge en réponse à une contrainte mécanique et, grâce à leur large plage de mesure, ils sont indispensables pour capter les vibrations de forte intensité.
En raison de leur robustesse, les capteurs en PE sont fréquemment utilisés dans la production d’énergie, le contrôle des processus et les essais de matériaux.
Les défis de la mesure des vibrations
Les défis de la mesure des vibrations peuvent aller des conditions environnementales aux limites inhérentes aux technologies de mesure.
Il est essentiel de comprendre ces obstacles pour mettre en œuvre des stratégies efficaces de surveillance des vibrations.
Bruit environnemental et électrique
L’un des principaux défis de l’analyse des vibrations consiste à faire la différence entre les signaux de vibration réels et le bruit.
Le bruit ambiant des machines environnantes et le bruit électrique d’autres appareils électroniques peuvent interférer avec le signal, ce qui rend difficile une mesure précise des vibrations.
Des techniques telles que le placement correct des capteurs et l’utilisation de capteurs de vibrations à réduction de bruit et de matériel d’acquisition de données sont employées pour atténuer ce problème.
Dérive thermique et compensation
Dérive thermique : variation de la sortie du capteur due aux variations de température.
Cela peut fausser les résultats des essais de vibration, en particulier dans les environnements où les températures fluctuent.
Les capteurs de vibrations tels que les capteurs IEPE et les capteurs MEMS, qui offrent une compensation de température intégrée, et l’utilisation d’amplificateurs de charge avec les capteurs PE, permettent de relever ce défi.
Alignement et montage du capteur
Le fait de ne pas monter et aligner correctement les capteurs de vibrations peut conduire à des données erronées, ce qui affecte l’analyse globale des vibrations.
Utilisez des accessoires de montage appropriés et veillez à ce que les capteurs soient correctement alignés sur l’axe de vibration.
Plage de mesure de la fréquence
Capturez le spectre complet des fréquences de vibration pour une analyse complète.
Chaque type de capteur a sa propre plage de réponse en fréquence.
Le choix d’un capteur de vibrations et d’un matériel d’acquisition de données capable de couvrir la gamme de fréquences requise pour l’application garantit qu’aucune donnée critique n’est manquée.
Gestion et analyse des données
La gestion et l’analyse efficaces de la grande quantité de données générées lors de la surveillance des vibrations peuvent constituer un défi de taille.
La mise en œuvre d’un matériel d’acquisition de données et de solutions logicielles capables d’effectuer une analyse FFT et d’autres fonctions statistiques permet de transformer les données brutes en informations exploitables.
Vous voulez mesurer les vibrations comme un expert ?
Téléchargez notre livre blanc gratuit pour mieux comprendre comment choisir le bon capteur de mesure des vibrations pour une application.
Vous découvrirez également d’autres facteurs essentiels pour obtenir les meilleurs résultats de mesure de l’accélération.
Applications de la mesure des vibrations
Les organisations des secteurs suivants peuvent réduire de manière significative le risque de défaillance des équipements, améliorer la sécurité et accroître l’efficacité opérationnelle.
L’objectif n’est pas seulement de collecter des données sur les vibrations, mais aussi de les analyser et de les utiliser de manière à améliorer la prise de décision et la planification stratégique.
Surveillance de la santé des machines tournantes
L’une des applications les plus courantes de la mesure des vibrations est la surveillance de l’état des machines tournantes telles que les moteurs, les turbines et les pompes.
L’analyse des vibrations permet de détecter les déséquilibres, les défauts d’alignement, l’usure des roulements et d’autres problèmes mécaniques susceptibles d’entraîner des défaillances.
Évaluation de l’intégrité structurelle
Les ingénieurs utilisent des tests de vibration pour évaluer l’intégrité structurelle des bâtiments, des ponts et d’autres constructions.
Cette application nécessite souvent des capteurs de surveillance des vibrations capables de capturer une large gamme de fréquences afin d’identifier les faiblesses ou les dommages potentiels.
Essais automobiles et aérospatiaux
Dans les industries automobile et aérospatiale, la mesure des vibrations est cruciale pour garantir la fiabilité et la sécurité des composants et des systèmes.
Les capteurs IEPE et les capteurs MEMS sont largement utilisés pour les essais de fatigue, les essais de collision et l’analyse des vibrations du moteur afin d’améliorer les performances et la sécurité des véhicules.
Production d’énergie et contrôle des processus
Dans la production d’énergie, comme dans les centrales électriques, et dans le contrôle des processus, l’analyse des vibrations joue un rôle essentiel dans le maintien de l’efficacité opérationnelle et la prévention des temps d’arrêt imprévus.
Les capteurs de vibrations surveillent les composants critiques pour détecter les signes d’usure ou de défaillance, ce qui permet une maintenance et des réparations proactives.
Recherche et développement
La mesure des vibrations est également essentielle en R&D pour le développement et l’amélioration des nouveaux produits.
La mesure détaillée de la fréquence et de l’accélération permet de comprendre comment les produits se comportent dans diverses conditions, ce qui permet d’améliorer leur durabilité et leur fonctionnalité.
Comment la mesure des vibrations est-elle utilisée ?
La mesure des vibrations est essentielle pour une maintenance éclairée, des améliorations de la conception et des contrôles de sécurité pour diverses applications.
Elle permet de mesurer l’accélération, la vitesse et le déplacement, ainsi que d’analyser la fréquence des signaux de vibration.
En outre, elle est utilisée pour déterminer les propriétés des matériaux telles que la rigidité, l’amortissement et le module d’élasticité, ainsi que pour identifier les fréquences naturelles ou de résonance.
AE
Mesure de la température dans les composants des moteurs électriques hybrides
Pour notre client, un leader allemand bien connu du marché de l'ingénierie et de la technologie, nous avons fourni la solution d'application d'essai pour les mesures de température des composants et des nouveaux matériaux des entraînements électriques hybrides.
Cliquez ici pour demander l'accès à
à chaque exemple de demande d'IG
.
Solutions de Gantner Instruments pour la mesure des vibrations
Nos solutions sont conçues pour offrir une flexibilité, une connectivité et un support inégalés pour toutes les applications de surveillance des vibrations :
- Intégration flexible: Matériel adaptable qui se connecte à n’importe quel capteur, conçu pour répondre à n’importe quelle exigence en matière de tests de vibration.
- Connectivité moderne: Exploitation des API, des interfaces de bus de terrain et des protocoles tels que DDS pour une intégration transparente des systèmes.
- Assistance d’un expert: Une assistance dédiée pour s’assurer que votre système est parfaitement configuré pour vos besoins d’analyse vibratoire.
- À l’épreuve du temps: Compatibilité ascendante et solutions extensibles avec un support d’étalonnage à vie.
- Pour les capteurs à base de MEMS avec connecteurs DB9 ou MicroCom
- Alimentation de capteur 15 VDC intégrée, isolée galvaniquement et résistante aux courts-circuits
- Canaux d’entrée pour capteurs à un ou trois axes avec une fréquence d’échantillonnage de 20 kS/s et une largeur de bande de 2 kHz
- Plusieurs filtres configurables à bord
- Pour les capteurs IEPE/ICP® avec bornes à vis standard ou connecteurs BNC
- Source de courant constant intégrée de 4mA (courant plus faible pour les applications à haute température sur demande), tension de conformité de 22-26 V
- 4 entrées isolées galvaniquement avec une fréquence d’échantillonnage de 100 kS/s et une largeur de bande de 0,5 Hz à 20 kHz, largeur de bande de 48 kHz en option
- Plusieurs filtres configurables à bord
- Amplificateur de haute précision pour capteurs piézoélectriques avec sortie Charge (pC) avec connecteurs BNC à haute impédance
- Plage de mesure de 1 000 à 1 000 000 pC pour les mesures statiques et dynamiques
- Quatre entrées isolées galvaniquement avec une fréquence d’échantillonnage de 100kS/s et une bande passante allant jusqu’à 20 kHz
- Plusieurs filtres configurables à bord
- Pour les capteurs basés sur IEPE/ICP® sur un potentiel de haute tension jusqu’à 1200 VDC (par exemple, sur une batterie) avec des connecteurs Lemo HV
- Source de courant constant intégrée de 4mA
- Deux entrées isolées galvaniquement avec une fréquence d’échantillonnage de 100 kS/s et une largeur de bande de 0,5 Hz à 10 kHz
- Plusieurs filtres configurables à bord
Analyse et interprétation des données dans la surveillance des vibrations
Une fois que les capteurs de vibrations ont collecté les données, le rôle du matériel et du logiciel d’acquisition de données est de transformer ces données en informations exploitables.
Analyse FFT pour une meilleure compréhension du domaine des fréquences
L’analyse par transformée de Fourier rapide (FFT) est utilisée dans l’analyse des vibrations pour convertir les signaux du domaine temporel en signaux du domaine fréquentiel.
Elle révèle les fréquences constitutives du signal de vibration, ce qui permet d’identifier et de diagnostiquer des problèmes tels qu’un défaut d’alignement, un déséquilibre ou un défaut de roulement.
Surveillance des tendances pour la maintenance prédictive
En surveillant en permanence les données vibratoires, il est possible d’identifier les tendances qui indiquent une détérioration des conditions.
Cette approche de la maintenance prédictive permet d’intervenir avant que les défaillances ne se produisent, ce qui réduit considérablement les temps d’arrêt et les coûts de maintenance.
Gestion et visualisation des données
Les systèmes d’acquisition de données avancés fournissent des outils complets pour gérer les grandes quantités de données vibratoires collectées.
Des solutions logicielles telles que GI.bench permettent une visualisation intuitive, facilitant l’interprétation des résultats d’analyse vibratoire et la prise de décisions éclairées.
Fonctions statistiques et gestion des alarmes
La mise en œuvre de fonctions statistiques permet de mieux comprendre l’état général du système surveillé.
Le calcul de la valeur efficace, de la valeur de crête et d’autres paramètres statistiques au fil du temps peut mettre en évidence des conditions anormales et déclencher des alarmes pour une action immédiate.
Intégration avec les systèmes industriels
L’intégration des systèmes de surveillance des vibrations à des systèmes de contrôle industriel plus vastes permet d’améliorer la compréhension des opérations.
Cette approche holistique garantit que les données vibratoires contribuent à l’efficacité et à la sécurité globales des opérations industrielles.
Améliorer l'analyse des vibrations grâce à des fonctionnalités avancées
Les solutions de mesure des vibrations de Gantner Instruments vous permettent d’effectuer des analyses avancées grâce à des fonctions telles que l’analyse FFT, le suivi des tendances et la gestion complète des données par le biais de notre logiciel GI.bench.
Cela permet non seulement de collecter des données, mais aussi d’effectuer des analyses approfondies pour la maintenance prédictive et la détection des défauts.
Les logiciels Q.station X et GI.bench offrent des fonctions avancées pour une analyse approfondie des vibrations.
Analyse FFT et suivi des tendances
Vous pouvez connecter nos modules d’E/S de mesure des vibrations au puissant contrôleur d’acquisition de données et à l’appareil intelligent Q.station X. La Q.station X peut évaluer les données de vibration pour vous afin de réduire le nombre de points de données stockés et d’annoncer des avertissements ou des alarmes indépendamment de tout ordinateur connecté.
Les paramètres suivants peuvent être calculés dans le domaine temporel :
- RMS
- Pic
- Crête-Crête
- Crête
- Kurtosis
Ces paramètres sont évalués dans le domaine des fréquences :
- RMS (bande spectrale, large bande)
- Vitesse de vibration
- Déplacement par vibration
- Amplitude maximale à la fréquence
- Spectres FFT
et de nombreux autres paramètres de tendance
Vous pouvez configurer ces paramètres facilement en utilisant des variables arithmétiques ou les paramètres FFT dans GI.bench. Vous pouvez également utiliser ces paramètres pour déclencher le stockage de 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.
Pour plus d’informations sur les modules d’E/S de mesure des vibrations, cliquez ici.
Fonctions statistiques pour l'analyse à long terme
Des fonctions statistiques supplémentaires telles que le maximum, le minimum, la moyenne et l’écart-type sont disponibles pour les analyses de tendances à long terme. Ces fonctions permettent de dégager des tendances à partir de paramètres tels que la valeur efficace, la valeur de crête ou la vitesse effective de vibration. La durée de calcul de la fonction statistique peut être définie individuellement, par exemple la valeur efficace maximale sur une minute.
Stockage, gestion et visualisation des données
Pour le stockage et la visualisation des données sur ordinateur, 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 et de gestion des données, y compris la fusion de flux de données provenant de différents contrôleurs ou une plate-forme de stockage redondante et évolutive indépendante de toute interface utilisateur basée sur Windows.
Pour visualiser un grand nombre de points de données et fournir des tableaux de bord d’ensemble, GI.bench souligne sa force.
Des éléments graphiques intuitifs à glisser-déposer tels que des graphiques YT / XY, des jauges, des graphiques à barres, des fonds et des curseurs permettent de configurer n’importe quel tableau de bord en quelques secondes.
Vous pouvez également appliquer des canaux du système de mesure ou des variables déjà évaluées aux éléments graphiques par glisser-déposer.
Des images ou des flux vidéo provenant de caméras IP peuvent être intégrés dans les tableaux de bord afin d’offrir une vue d’ensemble parfaite de l’installation de mesure.
Supposons que vous souhaitiez partager les données de mesure avec votre équipe ou que vous ayez besoin de plusieurs écrans pour visualiser toutes vos données simultanément.
Dans ce cas, vous pouvez facilement utiliser n’importe quel navigateur web standard pour vous connecter au système DAQ et visualiser vos tableaux de bord.
Qui fait confiance à Gantner pour la mesure des vibrations ?
