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Automobile : développement, analyses des vibrations et tests

La durée des processus de développement des produits, du concept à la production en série, est de plus en plus courte. C'est notamment le cas dans l'industrie automobile, où le passage à l'électromobilité accélère encore le changement. De nouveaux composants et l’utilisation de constructions légères requièrent des analyses approfondies des vibrations.

Même si, au préalable, les propriétés des composants et des groupes entiers de composants sont examinées de plus en plus fréquemment et avec précision, au moyen de simulations, des mesures réelles sur des modèles sont encore nécessaires pour valider ces calculs. Les techniques de mesure sans contact, telles que la vibrométrie laser, présentent l'avantage de ne pas influer sur les vibrations des composants, et de fournir de très bons résultats en très peu de temps et avec peu d'efforts.

La qualité supérieure du signal de la technologie infrarouge Optomet garantit un résultat de mesure optimal, même sur des surfaces problématiques. Les appareils peuvent donc mesurer n'importe quel type de composant, quels que soient le matériau et les caractéristiques. La facilité de manipulation de l'appareil de mesure et du logiciel offre un gain de temps précieux et contribue à réduire la durée du développement.

Quelle que soit l'application pour laquelle vous souhaitez mesurer les vibrations sans contact, que ce soit dans une soufflerie, sur un banc d'essai rotatif ou dans un laboratoire acoustique, pour des tests modaux, pour le développement de composants, tels que des capteurs ou des entraînements, l'équipe d'Optomet sera ravie de vous aider dans votre choix de solution de vibrométrie appropriée et dans la réalisation de votre tâche de mesure.

Aéroacoustique

L’aéroacoustique se consacre aux bruits générés par les flux. Les flux turbulents ainsi que les flux qui traversent et entourent les structures génèrent des vibrations sur les composants. Ces vibrations sont à leur tour responsables de la génération et de l'émission d'ondes sonores, dont certaines sont perçues comme désagréables pour les humains. Les réglementations de plus en plus strictes en matière d'émissions renforcent également la nécessité d'une conception réduisant le bruit.

La réduction des bruits revêt une importance toute particulière dans les secteurs aéronautique et automobile. Parmi les sources de bruit figurent notamment les bruits générés par les moteurs d'avion ou par le vent sur les véhicules et les trains à grande vitesse. Celles-ci sont d’autant plus gênantes que les autres sources de bruit sont éliminées, comme c'est le cas avec le remplacement des moteurs à combustion des véhicules par des moteurs électriques.

Les bruits aériens perçus comme des émissions ou des nuisances sonores sont captés par des microphones ou des réseaux entiers de microphones. Cependant, lorsqu’il s’agit d’identifier les éventuelles sources sonores, des méthodes de mesure affichant une meilleure résolution spatiale, telles que la vibrométrie laser Doppler à balayage, sont nécessaires.

Les vibromètres laser à balayage Optomet permettent d’analyser tant des petites structures que des véhicules, sans contact et avec une grande précision. Le logiciel convivial OptoSCAN permet d’effectuer rapidement des mesures et offre une large gamme d’évaluations pertinentes, avec des affichages bidimensionnels et animés clairs pour cette tâche. Par exemple, en associant les formes de vibrations avec les fréquences détectées dans les bruits aériens, il est possible de tirer des conclusions importantes sur le lieu et le type de bruit généré, et de prendre des mesures de conception appropriées pour réduire les bruits.

La technologie laser infrarouge (SWIR) du vibromètre à balayage Optomet garantit un niveau de signal suffisant pour une mesure fiable des vibrations, même à des distances de mesure de plus de 10 mètres. Même les surfaces de mesure foncées ou incurvées peuvent être mesurées sans nécessiter de traitement améliorant la réflexion. Les surfaces vitrées épaisses entre le vibromètre et l’objet à mesurer ne représentent pas non plus un obstacle.

 

 

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Acoustique des freins

Le comportement dynamique des freins sous charge est décisif pour l’évaluation complète des systèmes de freins. Le bruit, le crissement et l'acoustique globale des freins ont un impact majeur sur les performances et le confort du véhicule. Des signes d'usure prématurés et imprévisibles peuvent affecter considérablement l’efficacité du système de freinage et donc la sécurité de la conduite.

Le confort des passagers gagne en importance dans le cadre du développement automobile. Pour les acheteurs, notamment dans le segment haut de gamme, le confort acoustique constitue souvent un argument clé en faveur ou en défaveur d’une acquisition. En outre, le bruit des freins est d’autant plus gênant que les autres sources de bruits sont éliminées, comme c'est le cas, par exemple, avec le remplacement de plus en plus fréquent des moteurs à combustion interne par des moteurs électriques.

Le crissement des freins est provoqué par le frottement entre le disque de frein et les plaquettes de frein, et l'excitation des modes vibratoires qui en résulte, avec des fréquences perçues comme désagréables par l'oreille humaine. Dans le cadre de la conception des freins, l’emploi de modèles d'éléments finis permet de définir ces modes et supprimer leur apparition en adaptant de manière appropriée la géométrie des freins ou d'autres mesures de conception.

Le vibromètre laser à balayage Optomet permet l’acquisition et l’analyse sans contact des formes de vibrations survenant à la surface des disques et des étriers de freins, ainsi que leur représentation animée en trois dimensions. Les calculs du modèle peuvent ainsi être synchronisés et validés avec le comportement réel des vibrations.

Pour analyser leurs caractéristiques, les freins peuvent être activés pour créer des vibrations à l’aide d’un marteau modal, ou les vibrations des freins peuvent être mesurées dans des conditions d’utilisation. La première méthode prévoit tous les modes du système de freinage, mais l'influence des fixations et des accouplements sur le comportement vibratoire est négligée et les excitations habituelles avec le mode de conduite ne sont pas prises en compte. Avec la seconde méthode, pour l'analyse des vibrations en fonctionnement du système composé d'un disque de frein et d'un étrier, la technologie laser à balayage est utilisée de manière judicieuse sur des bancs d'essai de freins, dans des conditions les plus proches possible du fonctionnement réel. Toutefois, l’activation ciblée des bruits de crissement n'est généralement pas aisément reproductible. Les vibromètres laser à balayage Optomet permettent de limiter automatiquement la mesure à la fenêtre temporelle dans laquelle le crissement se produit réellement. Cette caractéristique simplifie considérablement le processus d’optimisation et offre un gain de temps important.

La technologie de vibrométrie laser SWIR Optomet convient parfaitement à la mesure de systèmes et de composants de freins dans la construction automobile. L’avantage essentiel de la solution Optomet par rapport aux systèmes HeNe courants se révèle tout particulièrement lors de la mesure des disques de frein sur le banc d'essai. Les tests Back-to-Back des vibromètres SWIR et HeNe ont montré que les systèmes HeNe ne sont pas en mesure de fournir des données de mesure de qualité suffisante, en raison du niveau acoustique trop élevé. Les résonances à analyser se perdent dans le bruit. L’utilisation de la technologie des vibromètres laser SWIR Optomet constitue une amélioration majeure et donne des résultats dans ces applications avec des niveaux acoustiques de 40 dB à 50 dB au-dessous des pics de résonance.

 

 

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Moteurs électriques

Les véhicules modernes sont équipés de nombreux moteurs électriques, dont certains se trouvent dans le champ de perception direct des occupants du véhicule, comme les vitres électriques, l'entraînement du toit ouvrant, les actionneurs des rétroviseurs extérieurs, l'entraînement des essuie-glaces ou le réglage des sièges. D'autres fonctionnent sans être directement perçus comme tels, notamment les pompes à carburant, les pompes à eau de refroidissement, ou les moteurs de ventilateurs.

Au-delà de leur fonction souhaitée, ces moteurs peuvent également se révéler une source de bruit indésirable. Surtout dans les véhicules électriques ou hybrides, dans lesquels le moteur à combustion n'est plus la source de bruit dominante, ces bruits de fond sont parfois clairement audibles.

Les vibromètres laser d’Optomet permettent à l’ingénieur de conception et d'essai de localiser, visualiser et quantifier ces sources d'interférence. En outre, les capteurs de vibrations sans contact d’Optomet conviennent parfaitement pour effectuer des tests approfondis de la résistance aux vibrations et aux chocs de ces composants.

 

 

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Écrans haptiques

À l’ère des tablettes et Smartphones, nous sommes habitués depuis longtemps à balayer plutôt qu’à taper. Cependant, la saisie sur les claviers virtuels s’avère encore compliquée pour de nombreux utilisateurs car ils ne peuvent pas voir du bout du doigt quel point de l'écran tactile ils touchent.

L’utilisation d'écrans tactiles au volant d'un véhicule représente un risque pour la sécurité. Les écrans haptiques offrent une solution pertinente, permettant de sentir les touches et les curseurs sur l'écran. Ils confirment aux doigts de l’utilisateur si ses commandes sont exécutées sans avoir à regarder l'écran.

Les vibromètres laser Doppler Optomet effectuent un travail indispensable dans le développement de ces écrans haptiques, ainsi que dans l'assurance qualité de leur production

 

 

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D’où proviennent les bruits gênants ?

Dans les véhicules où sont installés de nombreux composants, tout particulièrement, des vibrations indésirables se produisent encore, souvent perçues par le conducteur et ses passagers comme des bruits gênants, liés à des bruits de structure ou des bruits aériens. Grâce aux tests NVH, désignant « bruits, vibrations, rudesse » (Noise, Vibration, Harshness), les ingénieurs tentent de localiser les sources sonores puis de les éliminer. L'objectif consiste à mettre à disposition de l'utilisateur un produit qui soit le plus confortable et le moins bruyant possible.

Les vibromètres laser à balayage d'Optomet, avec leur résolution spatiale élevée, et leur rapport signal sur bruit élevé sur toutes les surfaces, sont particulièrement adaptés à la localisation des sources de vibrations. Grâce à un logiciel simple et intuitif pour le procédé de mesure, à la visualisation 3D pertinente des données et au processus de numérisation rapide et automatisé, les surfaces des produits peuvent être examinées dans des délais très courts.

Les nombreuses options d'affichage et d'exportation des données de mesure facilitent la communication avec les collègues. Grâce aux résultats, les ingénieurs ont la possibilité, par exemple, de repenser les raccords ou les géométries des composants, et d’atténuer davantage les bruits aux endroits appropriés.

 

 

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