Qu’est-ce qu’un capteur AE ?
Un capteur AE est un type de capteur de vibrations, un dispositif qui détecte certaines vibrations (ondes AE).
AE signifie en anglais “Acoustic Emission” (émission acoustique) et fait référence au phénomène d’émission d’ondes acoustiques sous forme d’ondes élastiques lorsqu’une partie d’un objet est déformée ou endommagée, ou lorsqu’un choc est appliqué.
Les capteurs AE sont utilisés pour détecter ce phénomène : les ondes AE sont causées par des micro-dégradations qui se produisent bien avant que l’objet ne soit complètement endommagé.
Alors que les capteurs de vibrations détectent les dommages subis par un objet, les capteurs AE peuvent détecter les premiers stades de détérioration d’un objet, c’est pourquoi les capteurs AE sont utilisés pour la maintenance prédictive des équipements industriels, le contrôle de la qualité des produits, etc.
Utilisations des capteurs AE
Les capteurs AE sont utilisés dans diverses applications telles que le contrôle de la qualité des produits et la gestion de la sécurité. Il existe deux types de capteurs d’énergie électrique : les capteurs à bande étroite, qui réagissent fortement dans une bande de fréquence étroite spécifique, et les capteurs à large bande, qui réagissent dans une large bande de fréquence, en fonction de l’application.
1. Capteurs AE à bande étroite
Les capteurs AE à bande étroite sont utilisés pour des applications telles que la maintenance prédictive de la détérioration des moteurs et la détection de défauts dans les soudures métalliques telles que les tuyaux. Les capteurs AE à bande étroite ne réagissent pas aux vibrations des moteurs ou des soudures fonctionnant normalement, mais détectent uniquement les ondes AE générées en cas d’anomalie.
2. Capteurs AE à large bande
Les capteurs AE à large bande sont utilisés pour détecter les corps étrangers à l’intérieur des produits et pour détecter les signes de glissement de terrain dans le sol. Le capteur AE à large bande peut être utilisé pour détecter de minuscules fragments de soudure tombant de la carte d’unité à l’intérieur du produit, ou de minuscules vibrations qui pourraient être le signe précurseur d’un glissement de terrain sur le sol.
Principe du capteur AE
Les capteurs AE détectent les ondes AE à l’aide d’un élément piézoélectrique spécial. Les matériaux couramment utilisés comme éléments piézoélectriques sont le niobate de lithium, le niobate de plomb et le titanate de zirconate de plomb (PZT). Ces éléments se caractérisent par le fait qu’une charge électrique est générée lorsqu’une pression est appliquée. Par conséquent, en mettant ces éléments piézoélectriques en contact avec un objet vibrant, ils peuvent recevoir une tension de l’élément piézoélectrique et agir comme un capteur.
En outre, ces éléments piézoélectriques émettent une forte tension lorsqu’ils sont soumis à une pression due à des vibrations dans la gamme des ultra-hautes fréquences (10 kHz à plusieurs MHz), telles que les ondes AE, ce qui permet de ne détecter que les vibrations dans une bande de fréquence spécifique.
Autres informations sur les capteurs AE
1. Différences entre les capteurs AE et les capteurs de vibrations
Les deux types de capteurs ont en commun d’utiliser des éléments piézoélectriques pour convertir les vibrations mécaniques en électricité. Ils se distinguent toutefois par la gamme de fréquences pour laquelle ils sont adaptés. Les capteurs d’accélération vibratoire conviennent à la détection dans la plage de fréquences relativement basse de 5 à 20 kHz.
Les capteurs AE, en revanche, détectent des vibrations de fréquence plus élevée que les capteurs de vibrations ; les fréquences mesurées par les capteurs AE vont de plusieurs kHz à plusieurs MHz. En détectant des fréquences plus élevées, les défauts précoces peuvent être détectés à un stade précoce.
Dans certains cas, les capteurs d’énergie électrique ont été appliqués à des roulements rotatifs à faible vitesse, qui sont difficiles à diagnostiquer à l’aide de capteurs de vibrations. En effet, les capteurs AE captent les émissions acoustiques, qui sont des ondes d’énergie générées par la rupture au niveau micro.
Les émissions acoustiques sont semblables à des ondulations à la surface de l’eau et, en cas de contact métal-métal, les émissions acoustiques se propagent à travers le métal de la surface de l’équipement et sont détectées par le capteur AE. Les émissions acoustiques peuvent être générées même par de petites rayures et des frottements, ce qui permet de détecter les problèmes à un stade précoce.
2. Installation des capteurs AE
Lors de l’installation des capteurs AE, la position de montage est importante. Si le capteur AE peut être monté directement sur l’objet à détecter, cela ne pose pas de problème car il possède la meilleure sensibilité de détection.
Si, en revanche, il n’est pas possible de monter le capteur AE directement sur l’objet à détecter, il est important de le monter le plus près possible. Un chemin acoustique doit être formé entre l’objet de détection et le capteur AE : lors de l’installation du capteur AE, appliquez de la graisse de silicone ou un produit similaire sur la surface de l’objet de détection pour le faire adhérer et détecter les émissions acoustiques qui sont générées.
Les émissions acoustiques ont une fréquence élevée, ce qui les rend difficiles à propager dans l’air. Par conséquent, lors du montage du capteur AE, il est important qu’il soit placé en contact étroit avec l’objet à détecter. En outre, il est également important d’introduire le capteur après une vérification suffisante à l’aide d’un prototype.