Mesure & Analyse des Vibrations

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Norme Vibratoire 10816 / 2372
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ATEX Ineris

Glossaire

 

Glossaire de quelques termes utilisés en Analyse Vibratoire

 

Accélération Grandeur vibratoire qui représente la variation de la vitesse vibratoire ou vélocité.
Unité courantes: ms/2 ou le "g" avec g=9.81 m/s2
 
Acyclisme Exprime les irrégularités d'un cycle de rotation sur un arbre tournant. Variation instantanée de la vitesse de rotation pendant un tour.
 
Anti repliement Filtre analogique positionné avant le CAN (convertisseur Analogique Numérique) destiné à couper les hautes fréquences supérieurs à la moitié de la fréquence d'échantillonnage et a supprimer l'effet des raies de "repliement" dans le calcul du spectre.
 
Amortissement Propriété d'un système à consommer de l'énergie par dissipation. L'amortissement a pour effet de réduire l'amplitude de la vibration si l'excitation correspond à un mode de structure.

Coefficient d'amortissement visqueux (C): : Facteur qui définit une force proportionnelle à la vitesse vibratoire, et qui s'oppose à la force qui donne naissance au mouvement.

Coefficient d'amortissement critique (Cc): Valeur du coefficient d'amortissement visqueux pour laquelle le système soumis à une impulsion ne présente plus d'oscillations libres.

Facteur d'amortissement: α = C / Cc

Pour un facteur d'amortissement faible, on peut estimer que l'amplification de la vibration sur une fréquence de résonance est égale à : Q # Cc / 2*C

Amortissement structural: amortissement dû aux propriété intrinsèques de la matière. Sa valeur peut varier avec la température, la fréquence et l'amplitude de la vibration.

Amortissement de Coulomb : amortissement dû aux frottements de surfaces en contact. Non linéaire, il est difficile à paramétrer.

 

Amortisseur Système destiné à apporter de l'amortissement à une structure ou a un ensemble mécanique.
Elément qui vient s'ajouter à un système "masse / ressort" pour apporter de l'amortissement.
 
Asynchrone Machine asynchrone : Moteur ou génératrice dont l'arbre tournant présente un glissement par rapport au champ magnétique tournant.
 
Balourd La vibration de balourd est une vibration qui résulte de la force centrifuge liée à la mise en rotation d'un corps dont le centre de gravité (CDG) n'est pas situé dur l'axe de rotation.

Balourd statique : Le centre de gravité du rotor n'est pas sur l'axe de rotation mais l'axe principal d'inertie reste parallèle à l'axe de rotation.

Balourd dynamique : Le centre de gravité du rotor est sur l'axe de rotation, mais l'axe principal d'inertie n'est pas parallèle à l'axe de rotation.
 

Blackmann Fenêtre de pondération utilisée dans le calcul du spectre (FFT).
Bode Henri Wade Bode (1905-1982):
Représentation d'une grandeur complexe sous forme de 2 courbes:
- courbe 1: Amplitude fonction de la fréquence.
- courbe 2: Phase fonction de la fréquence.

 
Bruit Signal n'ayant aucune fréquence prédominante. Le spectre est continu sans raie particulière.

Bruit blanc : bruit dont le spectre est parfaitement plat.
 

Campbell William Wallace Campbell (1862-1938).
Le diagramme de Campbell est la représentation de la fréquence de résonance d'un arbre en rotation, en fonction de sa vitesse de sa rotation. En effet celle-ci varie en fonction des effets inertiels de l'arbre.
 
Cavitation La cavitation correspond à l'apparition de bulles de gaz et de vapeur dans un liquide soumis à une baisse de pression si celle-ci est inférieure à la pression de vapeur saturante. Lorsque la pression augmente de nouveau,  les bulles de gaz implosent pour disparaître.
On note alors 2 phénomènes:
1 - L'apparition des bulles perturbe le comportement mécanique de la pompe.
2 - L'implosion de ces mêmes bulles engendre localement des pressions et températures très élevées qui peuvent être à l'origine d'arrachements de matière au niveau des parois. Cette phase engendre également un bruit audible très caractéristique.
 
Cepstre Le cepstre est une fonction  mathématique qui consiste à réaliser une transformée de Fourier sur le logarithme du spectre. L'intérêt, sur un spectre contenant beaucoup de raies, est de noter les périodicités éventuelles sur les fréquences des ces raies qui peuvent traduire soit des harmoniques, soit des bandes latérales.
 
Cohérence Facteur entre 0 et 1 qui représente la stabilité de phase entre 2 signaux de même fréquence.
 
Cooley Tukey James Cooley (1926-2001) & John Tukey (1915-2000)
Algorithme pour le calcul informatique de la transformée de Fourier dans le cas où le nombre de de valeurs est une puissance de 2. Cette fonction est appelée FFT (Fast Fourier Transform).
 
Décibel (dB) Facteur entre 2 grandeurs exprimé en échelle logarithmiques:
R (dB) = 10* Log (X1/X2)
 
Découplage Mise en place de plots élastiques sous une machine afin de réduire les forces transmises par la machine ou inversement par la dalle.
Le principe du découplage est d'utiliser les propriétés dynamiques d'un système "masse-ressort" qui fait qu'au-delà de la fréquence de résonance, l'ensemble tend à être isolé de son environnement.
 
Démodulation Séparation de la fonction modulante et de la porteuse d'un signal modulé.
Dirac Paul Dirac (1902-1984):
Fonction mathématique pour décrire une Impulsion de durée nulle. Le spectre d'un Dirac est plat, sans fréquence particulière, et s'étend à l'infini.
 
Distorsion Déformation du signal par rapport au signal d'origine. Souvent causée par des phénomènes de saturation ou de mauvaise bande passante d'un système.
 
DSP Densité Spectrale de Puissance:
Valeur égale au carré du module de la Transformée de Fourier, divisée par la résolution spectrale ΔF. Elle représente la répartition de la puissance d'un signal suivant les fréquences.
Elle sert à caractériser les signaux aléatoires (bruit) dont l'amplitude d'un simple spectre varie en fonction des caractéristique du spectre (ΔF).
 
DDL Degrés de liberté.
Exprime les conditions limites d'un système mécanique (3 translations et 3 rotations).
 
Echantillonnage Numérisation d'un signal analogique sous forme de valeurs instantanées prises à des intervalles réguliers (fréquence d'échantillonnage).
 
Efficace Valeur qui représente l'amplitude l'énergie du signal:
Xeff =

 
Enveloppe ou Démodulation d'amplitude ou HFRT (High Frequency Resonance Technique).
Traitement du signal qui consiste à mesurer la composante modulante d'un signal modulé en amplitude. Cette opération est très utilisé pour mesurer la cadence de chocs dus à des défauts de roulements ou de denture.
 
Facteur de Crête Facteur égal au rapport entre la valeur crête et la valeur efficace.
Fc = Xc / Xeff
 
Fenêtre Fenêtre de pondération : utilisée dans le calcul du spectre (FFT).
Consiste à multiplier le bloc temporel sur lequel va être fait le calcul du spectre afin de réduire les effets de troncature aux 2 extrémités du bloc.
On peut utiliser plusieurs types fenêtre en fonction du type de signal analysé et des performances désirées au niveau du spectre:
Rectangulaire
Hanning
Flat Top
Hamming
Blackmann
*  exponentielle
 
FFT pour "Fast Fourier Transform":
Algorithme pour le calcul informatique de la transformée de Fourier. Plusieurs algorithmes sont actuellement utilisé:

Cooley - Tukey (le plus utilisé)
*  Good - Thomas
*  Winograd
 

Flat Top Fenêtre de pondération utilisée dans le calcul du spectre (FFT).
Fonction de transfert Calcul mathématique entre 2 signaux (1 et 2). En analyse vibratoire, sert à mesurer:
Module : rapport entre les amplitudes des 2 signaux
Phase : phase entre les 2 signaux
Très utilisée en analyse des structures, analyse modale et pour l'équilibrage.
 
Fondamentale 1ère raie d'un ensemble de raies harmoniques. Les autres sont appelées Harmonique 1, Harmonique 2, Harmonique 3, etc...
 
Force centrifuge Force liée à la rotation d'une masse autour d'un axe de rotation. La force est radiale à l'axe et tend à éloigner la masse de son axe de rotation. La valeur de cette force est:
F = M * ω2 * R       F: Force en Newton (N)
                           M: Masse en Kilos (kg)
                           ω: pulsation = 2 * ∏ * Freq
                           R: Rayon en Mètre (m)
 
Foucault Léon Foucault (1818-1868):
Courant induit dans un matériau par un champ magnétique.
Phénomène utilisé par les capteurs inductifs sans contact pour la mesure des vibration des arbres dans les paliers lisses.
 
Fouettement (ou Whip) Phénomène de vibration d'un arbre sur palier lisse.
La fréquence de fouettement d'huile correspond à la 1ère fréquence de résonance de l'arbre et apparait lorsque la vitesse de rotation approche de 2 fois cette fréquence de résonance. La fréquence de cette vibration reste accrochée à cette fréquence même si la vitesse de rotation augmente au delà.
 
Fourier Joseph Fourier (1768-1830) - Transformée de Fourier.
Opération mathématique qui consiste à décomposer un signal quelconque en une somme de signaux trigonométriques. Les amplitudes et phases de ces signaux forment le spectre du signal original.
 
Fréquence Inverse de période temporelle d'un signal:

F = 1 / T         F : en Hertz (Hz)
                     T : en seconde (s)
 

Fréquence propre Voir Résonance
Fretting Corrosion, usure, oxydation par contact lorsque les 2 pièces sont soumises à des oscillation de très faible amplitude avec un glissement partiel du contact.
 
Gap anglais : composante continue d'un signal alternatif non centré sur zéro. Utilisé pour un capteur inductif (capteur à courant de Foucault).
 
Hanning Fenêtre de pondération utilisée dans le calcul du spectre (FFT).
Hamming Fenêtre de pondération utilisée dans le calcul du spectre (FFT).
Harmonique Dans un spectre, représente les raies dont les fréquences sont les multiples d'une raie dite fondamentale.
 
Hertz Heinrich Hertz (1857-1894):
Unité pour exprimer la fréquence d'un signal périodique.
 
HFRT anglais: High Frequency Resonance Technique.
Utilisation des résonances de la structure comme amplificateur dans une opération de démodulation d'amplitude pour mesurer la composante modulante d'un signal modulé en amplitude. Cette opération est très utilisé pour mesurer la cadence de chocs dus à des défauts de roulements ou de denture.
 
Hilbert David Hilbert (1862-1943):
Opération mathématique qui permet de calculer les modulation de d'amplitude et de fréquence d'un signal.
 
ICP® anglais : Integrated Circuit Piezoelectric.
Marque déposée par PCB. Désigne un type d'électronique IEPE pour le fonctionnement des accéléromètres piézoélectriques.
 
IEPE anglais: Integrated Electronics Piezo Electric
Type de circuit dans les accéléromètres piézoélectriques à électronique intégrée qui transforme la haute impédance de l'élément piézoélectrique en basse impédance afin de pouvoir être transmis sur des grandes distances.
L'alimentation du capteur se fait avec un courant constant régulé de l'ordre du mA. Le régulateur retourne une tension proportionnelle à l'accélération.

Autre appellations propriétaires: ICP®, Isotron®, Deltatron®, Piezotron®
 

Inductif Capteur inductif: capteur de déplacement sans contact utilisant la propriété des courants de Foucault. Le capteur vise la cible dont la surface doit être magnétique.
 
Isolation Mise en place de plots élastiques sous une machine afin de réduire les forces transmises par la machine ou inversement par la dalle.
Le principe de l'isolation est d'utiliser les propriétés dynamiques d'un système "masse-ressort" qui fait qu'au-delà de la fréquence de résonance, l'ensemble tend à être isolé de son environnement.
Keyphasor® marque déposée par Bentley Nevada.
Voir top tour
 
Kurtosis Moment statistique d'ordre 4. Ce paramètre caractérise l'aspect pointu de la distribution statistique. Il est très utilisé en analyse vibratoire pour quantifier l'aspect "impulsionnel" de la vibration (mesures de chocs).
 
Linéaire Se dit d'un système quand la sortie est proportionnelle à l'entrée. La forme du signal n'est donc pas modifiée.
 
Lissajous Jules Lissajous (1822-1880):
La courbe de Lissajous est la trajectoire d'un point dont les composantes rectangulaires ont un mouvement sinusoïdal.
Utilisé pour la représentation de l'orbites décrite par un arbre tournant dans un palier lisse.
 
Mode Désigne le phénomène de résonance d'une structure.
Modulation Modulation d'amplitude: variation de l'amplitude d'un signal sinusoïdal (porteuse).
Modulation de fréquence: variation de la fréquence d'un signal sinusoïdal (porteuse).
Modulation de phase: variation de la phase d'un signal sinusoïdal (porteuse).

Modulation d'amplitude

Modulation de fréquence
 
Niveau global Amplitude "totale" du signal mesuré dans une bande passante précisée.
Pour l'amplitude efficace, le niveau global de plusieurs vibrations est la somme quadratique des amplitudes de chaque vibrations:
Xeff = 1/T * Ö [ST0 X2 (t) . dt]
 
Nyquist Harry Nyquist (1889-1976):
Le théorème de Nyquist-Shannon énonce que la fréquence d'échantillonnage d'un signal doit être égale ou supérieure au double de la fréquence maximale contenue dans ce signal, afin de convertir ce signal d'une forme continue à une forme discrète (discontinue dans le temps). Ce théorème est à la base de la conversion analogique-numérique des signaux.

Courbe de Nyquist: Représentation d'une fonction complexe sous forme d'une seule courbe "Réel / Imaginaire" ou "Module / Phase".

 

Octave Ecart de fréquence de rapport 2.
Ondelettes Fonction mathématique utilisée pour avoir une représentation fréquentielle d'un signal avec une résolution variable. Peut être définie comme une fonction de Fourier dont la fenêtre d'acquisition est glissante.
 
Orbite Mouvement radial d'un arbre dans un palier lisse.
Peigne de raies Spectre constitué de grand nombre de raies qui sont toutes écartées d'une même valeur les unes des autres. Traduit soit un ensemble de raies harmoniques, soit un ensemble de bandes latérales autour d'une raies particulière.
 
Pondération Voir fenêtre de ...
Porteuse Signal de base dont l'amplitude ou la fréquence sont modulées.
Précession Précession directe : l'orbite du rotor tourne dans le sens de rotation.
Précession inverse ou rétrograde : l'orbite du rotor tourne dans le sens inverse de rotation.
 
Pseudo fréquence Fréquence de l'oscillation d'un système 1 DDL avec amortissement.
 
Pulsation Vitesse angulaire (rad / s)
ω = 2 * ∏ * Freq      ω: en rad / s
                             ∏
= 3.14
                             Freq : Hz
 
Raideur Coefficient liant la force injectée et le déplacement d'un système "Ressort":
Raideur (k) = Force (F) / Depl (x)
 
Recouvrement Type de moyennage de spectres qui utilise des blocs temporels qui se recouvrent afin d'améliorer le résultat.
 
Rectangulaire Fenêtre de pondération utilisée dans le calcul du spectre (FFT). La fenêtre Rectangulaire traduit l'absence de pondération.
 
Repliement Dégradation d'un spectre avec apparition de composantes non réelles si le signal contient des fréquences supérieurs à la moitié de la fréquence d'échantillonnage.
 
Résonance Un système résonant peut accumuler une énergie, si celle-ci est appliquée sous forme périodique, et proche d'une fréquence dite « fréquence de résonance » ou « fréquence naturelle » ou fréquence propre.
Soumis à une telle excitation, le système va être le siège d'oscillations de plus en plus importantes, jusqu'à atteindre un régime d'équilibre qui dépend des éléments dissipatifs du système, ou bien jusqu'à une rupture d'un composant du système.
 
RMS anglais : Root Mean Square

Traduction pour: Valeur Efficace.
 

RPM Rotation par Minute (trs/mn)

Unité pour la vitesse de rotation d'un arbre.
 

Saturation Si le signal analogique instantané d'un système est supérieur à la tension maxi pouvant être développée, il y a écrêtage du signal. Le signal est donc déformée, ce qui peut induire des erreurs d'interprétation lors du diagnostic.
 
Shannon Claude Shannon (1916-2001):
Le théorème de Shannon énonce que la fréquence d'échantillonnage d'un signal doit être égale ou supérieure au double de la fréquence maximale contenue dans ce signal, afin de convertir ce signal d'une forme continue à une forme discrète (discontinue dans le temps). Ce théorème est à la base de la conversion analogique-numérique des signaux.
Afin de limiter la bande passante du signal, on peut utiliser un filtre anti-repliement situé en amont du convertisseur CAN.
 
Spectre Courbe représentant l'amplitude d'un signal en fonction de sa fréquence. Est obtenu en utilisant la transformée de Fourier.

 
Synchrone Machine synchrone : Moteur ou génératrice dont l'arbre tournant est synchronisé sans glissement par rapport au champ magnétique tournant.
L'alternateur est une génératrice synchrone.
 
Top Tour Capteur qui délivre 1 impulsion (top) à chaque tour de rotation d'un arbre. Sert à avoir un référentiel angulaire sur l'arbre. Utilisé pour localiser un défaut de denture sur une roue dentée, calculer l'emplacement d'une masse d'équilibrage, mesurer la phase d'une vibration pour le tracé des orbites, etc...
 
Tourbillon (ou Whirl) Phénomène de vibration d'un arbre sur palier lisse.
La fréquence du phénomène est légèrement inférieur à la moitié de la fréquence de rotation.
 
Transitoire Vibration non entretenue qui dure peu de temps.
Trigger Déclenchement de l'acquisition du signal à partir d'un seuil d'amplitude.
Vélocité Vitesse vibratoire (mm/s).
Vitesse Vitesse vibratoire (vélocité): en mm/s
Vitesse de rotation ; en trs/s ou trs/mn
 

 

 

 

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