Capteurs de vibrations à longue portée.
Les capteurs de vibrations à longue portée sont utilisés lorsqu’il est impossible d’installer directement un capteur, notamment en raison de grandes distances, de contraintes de sécurité ou d’un accès physique limité. Dans ces situations, la mesure vibratoire sans contact permet d’acquérir des données fiables à des distances allant de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres.
Les applications typiques concernent les situations qui exigent une configuration de mesure sûre et à distance : grandes infrastructures, zones interdites d’accès ou machines en fonctionnement ne pouvant pas être équipées de capteurs.
Mesure des vibrations à longue portée
La mesure des vibrations à longue portée consiste à détecter les vibrations mécaniques d’objets situés à grande distance du système de mesure. Bien que ce domaine soit souvent associé aux capteurs de contact classiques, l’exigence sous-jacente – mesurer des vibrations à grande distance – conduit de plus en plus à privilégier les technologies sans contact.
Les capteurs de vibrations conventionnels, tels que les accéléromètres, les jauges de contrainte ou les capteurs de vitesse, doivent être fixés directement au point de mesure. Bien qu’ils fournissent des données fiables, leur utilisation exige un accès direct à la structure. Sur des distances de plusieurs dizaines, voire de plusieurs centaines de mètres, cette exigence devient précisément le facteur limitant.
Les systèmes de mesure sans contact – notamment les systèmes laser – permettent de surmonter cette limitation : un faisceau laser est dirigé sur la surface de l’objet et les vibrations sont mesurées optiquement, sans toucher la structure. Il devient ainsi possible d’effectuer des mesures à des distances pour lesquelles les capteurs conventionnels seraient peu pratiques, voire inutilisables.
Capteur de contact
- Fixation physique requise
- Connexion câblée au système d’acquisition de données (DAQ)
- Ajoute de la masse à la structure
- Accès au point de montage requis
Sans contact (laser)
- Aucun montage – le faisceau laser remplace le capteur
- Aucun câblage jusqu’au point de mesure
- Aucune influence de masse
- Mesure à distance de sécurité
Vibrométrie laser Doppler pour les mesures à longue portée
La vibrométrie laser Doppler (LDV) est une méthode de mesure optique sans contact qui détecte les vibrations de surface à des distances allant de quelques millimètres à plusieurs centaines de mètres.
Un vibromètre laser Doppler dirige un faisceau laser sur la surface de l’objet testé. Lorsque la surface vibre – c’est-à-dire qu’elle se rapproche de l’appareil ou s’en éloigne –, la fréquence de la lumière réfléchie se décale proportionnellement à la vitesse de la surface. Il s’agit de l’effet Doppler appliqué à la lumière.
Le vibromètre détecte ce décalage de fréquence par interférométrie et le convertit en signaux de vitesse, de déplacement et d’accélération. La mesure est entièrement optique : aucun capteur n’est monté sur la structure, aucun câble n’est acheminé jusqu’au point de mesure et le comportement vibratoire de l’objet reste totalement inchangé.
Les vibromètres laser modernes fonctionnant dans l’infrarouge à ondes courtes (SWIR) à 1550 nm atteignent des distances de mesure supérieures à 300 m.
Applications typiques de la mesure des vibrations à longue portée
- Grandes distances de mesure, par exemple sur de grandes structures telles que des ponts, des bâtiments ou des structures porteuses
- Accès physique limité à l’objet testé en raison de sa taille, de sa géométrie ou des contraintes d’exploitation
- Environnements présentant des risques pour la sécurité, notamment les atmosphères explosives, les zones à haute tension ou les environnements à température élevée
- Structures chaudes, en mouvement ou en fonctionnement, telles que des conduites chaudes ou des machines tournantes
- Surfaces rugueuses ou contaminées, sur lesquelles un montage fiable des capteurs est impossible, par exemple dans l’industrie minière ou sur des machines lourdes
- Objets ne pouvant pas être instrumentés, comme les ouvrages historiques ou protégés nécessitant une mesure non invasive
Pourquoi les capteurs de vibrations conventionnels atteignent leurs limites
Les capteurs de vibrations avec contact sont bien établis dans de nombreux environnements de mesure. Pour les applications à longue portée, ils présentent toutefois des contraintes pratiques :
- Contraintes de câblage et d’installation : Chaque capteur de contact nécessite des câbles de signaux, une alimentation électrique et souvent un dispositif supplémentaire de conditionnement du signal. Sur de grandes distances, le câblage devient un facteur majeur de coût et de logistique.
- Repositionnement et réinstallation : Lorsque plusieurs points de mesure sont nécessaires sur une grande structure, chaque point requiert une installation distincte du capteur. Tout repositionnement implique de recommencer l’intégralité du processus de montage et d’étalonnage.
- Diagnostic complexe des pannes : Lorsque la qualité du signal se dégrade ou qu’un canal tombe en panne, l’identification de la cause prend beaucoup de temps sur de longues liaisons câblées comportant plusieurs points de connexion. Le problème peut provenir du capteur, du câble, du connecteur ou du montage lui-même.
- Contraintes d’accès et de sécurité : L’installation de capteurs sur des ponts, des tours ou des immeubles de grande hauteur nécessite un accès physique, souvent au moyen d’échafaudages, d’équipements d’escalade ou de nacelles élévatrices. À proximité d’installations à haute tension ou dans des zones interdites d’accès, il peut même s’avérer impossible d’installer les capteurs en toute sécurité.
Solutions Optomet pour la mesure vibratoire à grande distance
Optomet conçoit et fabrique des vibromètres laser Doppler destinés à la mesure vibratoire sans contact. La gamme comprend des systèmes monopoints, à balayage et multicanaux pour des applications de recherche, de développement et d’essais industriels.
Pour la mesure vibratoire à grande distance, Optomet propose une configuration dédiée au sein de la série CLASSIC Nova : le Nova-Xtra.
Nova-Xtra : vibromètre laser pour les mesures à grande distance
L’Optomet Nova-Xtra est une extension de la série Nova conçue pour les mesures vibratoires à des distances supérieures à 300 m. Il utilise un laser SWIR invisible (1550 nm), qui offre une meilleure rétrodiffusion sur les surfaces sombres et rugueuses tout en réduisant la sensibilité à la lumière ambiante.
Principales caractéristiques :
- Distance de travail de 2,49 m à plus de 300 m
- Bande passante en fréquence de DC à 25 MHz
- Grandeurs mesurées : vitesse, déplacement et accélération
- Optique frontale à grande ouverture pour une meilleure acquisition du signal à longue portée
- Caméra SWIR disponible en option pour visualiser le point laser infrarouge
- 3× sorties analogiques et interface numérique (Ethernet 1 Gbit)
Le Nova-Xtra est conçu pour l’analyse vibratoire de la dynamique des structures telles que les ponts, les tours, les immeubles de grande hauteur et les grandes installations industrielles, partout où des mesures sans contact à grande distance sont nécessaires.
Mesure vibratoire pour la recherche, le développement et l’industrie – Optomet propose la solution adaptée à vos exigences.
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