Qu’est-ce qu’un vibromètre ?
Un vibromètre est un appareil permettant de mesurer la magnitude de la vibration d’un objet à mesurer. L’amplitude de la vibration est généralement exprimée sur trois échelles : le déplacement, la vitesse et l’accélération.
Il est important de choisir le paramètre à mesurer, en fonction du type de vibration que l’on veut mesurer et de l’objet que l’on veut évaluer. Lorsqu’ils mesurent l’accélération, ils sont parfois appelés accéléromètres.
Utilisations des vibromètres
Les vibromètres sont largement utilisés dans la recherche et le développement, sur les sites de production et dans la protection de l’environnement. Dans le domaine de la recherche et du développement, par exemple, les caractéristiques vibratoires des composants sont mesurées au cours de la phase de développement du produit afin de prévenir les résonances, les dommages et les bruits anormaux.
Dans le domaine de la production, par exemple, la mesure des vibrations des moteurs est utilisée pour déterminer s’ils sont bons ou mauvais en tant que méthode d’inspection de l’expédition des produits. De plus, pour éviter les dommages pendant le transport, les vibrations pendant le transport sont reproduites dans une machine d’essai afin d’améliorer l’emballage.
Pour les turbogénérateurs, par exemple, les vibrations en cours de fonctionnement sont surveillées afin de détecter les défauts à un stade précoce. Dans le domaine de l’environnement, la mesure des vibrations est essentielle pour résoudre les problèmes de pollution causés par les vibrations des usines et des travaux de construction.
L’effet des vibrations sur le corps humain est déterminé en mesurant le niveau de vibration, qui est un rapport avec une accélération de référence. Les niveaux de vibration sont définis dans les normes ISO et JIS (norme japonaise) et sont également utilisés pour déterminer le confort de conduite des voitures et des véhicules ferroviaires.
Ils sont également utilisés pour mesurer les vibrations des tremblements de terre et émettre des alertes, et pour mesurer les formes d’onde des vibrations des tremblements de terre afin d’évaluer la structure sismique et isolée des vibrations des bâtiments.
Principe des vibromètres
La détection des vibrations dans les vibromètres fait appel à ce que l’on appelle un capteur. Les capteurs peuvent être piézoélectriques, électromagnétiques, mécaniques, optiques ou électromagnétiques.
1. Vibromètres piézoélectriques
La force générée par la vibration est convertie en une tension proportionnelle à cette force par l’effet piézoélectrique de l’élément piézoélectrique. Il en existe deux types : le type à cisaillement, qui mesure la déformation à la surface de l’élément piézoélectrique, et le type à compression, qui présente une structure simple avec un poids sur l’élément piézoélectrique. Ils sont compacts, légers et peuvent mesurer des fréquences élevées.
2. Vibromètres électromagnétiques
Ce type de vibromètre se compose d’un aimant et d’une bobine et mesure les variations du courant électrique causées par l’induction électromagnétique, qui est générée par la vibration en fonction de la relation de position entre l’aimant et la bobine.
3. Vibromètres mécaniques
Utilise un élément semi-conducteur MEMS (micro electric mechanical system) pour mesurer les changements de capacité en réponse au déplacement d’une électrode variable.
4. Autres vibromètres
Il existe également des vibromètres optiques, qui mesurent le déplacement en irradiant un faisceau laser, et des vibromètres électromagnétiques, qui utilisent des lasers Doppler à micro-ondes pour mesurer le déplacement relatif. Ces méthodes ne nécessitent pas la fixation d’un capteur sur l’objet vibrant et conviennent à la mesure des vibrations de petits objets, d’objets chauds et de surfaces liquides.
Autres informations sur les vibromètres
1. Comment utiliser le vibromètre
Il est recommandé de fixer solidement le capteur à l’aide de goujons ou d’autres dispositifs similaires, de manière à ce qu’il soit en contact étroit avec l’objet non mesuré. Notez que si la méthode de montage n’est pas fermement fixée, le capteur peut filtrer et empêcher une mesure précise.
Les méthodes de fixation autres que les goujons comprennent l’utilisation d’adhésifs ou d’aimants. L’analyse de fréquence est largement utilisée pour l’analyse des vibrations. Il s’agit d’une méthode permettant de déterminer quelles fréquences la forme d’onde mesurée contient et à quelle intensité chaque fréquence est présente.
2. Unités de vibration
La vibration d’une machine est définie par la norme japonaise JIS comme un changement temporel de la magnitude d’une quantité représentant le mouvement ou le déplacement d’un système mécanique, alternant entre des états supérieurs et inférieurs à une certaine valeur moyenne ou de référence. La vibration se compose de trois éléments : l’amplitude, la fréquence et la phase. Lors de la mesure des vibrations, trois paramètres – le déplacement, la vitesse et l’accélération – sont utilisés pour les vibromètres.
Les unités pratiques de vibration sont les suivantes :
- Déplacement : cm, μm (=10-6 m), nm (=10-9 m)
- Vitesse : cm/s, mm/s
- Accélération : cm/s2, Gal (Gal = cm/s2), G (Gee = 9,80665 m/s2).
Pour les vibromètres utilisés pour mesurer les vibrations environnementales, l’ampleur des vibrations environnementales est évaluée par le niveau de vibration (dB). Il s’agit d’une valeur de mesure basée sur les caractéristiques sensorielles des vibrations du corps humain. Il s’agit du même concept que pour les niveaux de bruit, où la valeur mesurée obtenue après correction de la quantité de vibration physique par les caractéristiques sensorielles du corps humain est utilisée comme cible d’évaluation.
- Niveau de vibration L = 20log(V/ V0) [dB].
- V0 : Accélération vibratoire de référence
- V : valeur efficace de l’accélération vibratoire (r.m.s.)
V0 est utilisé comme 10-5 m/s2 au Japon et 10-6 m/s2 dans les autres pays.