Comment les capteurs de vibrations mesurent-ils l’accélération pour suivre la santé de la machine ?

La surveillance de l’état des machines est intimement liée au programme plus vaste de maintenance prédictive. L’objectif de la maintenance prédictive est de réduire ou d’éliminer toute défaillance soudaine et catastrophique de la machine en surveillant activement les composants essentiels au fonctionnement de la machine. En surveillant des composants tels que des moteurs, des ventilateurs, des pompes et d’autres composants tels que des roulements, en gardant une trace de paramètres tels que la température et les vibrations, et en utilisant des algorithmes pour analyser les données collectées de cette manière, les défaillances peuvent être évitées avant qu’elles ne se produisent.

L’une des techniques les plus couramment utilisées dans la surveillance des conditions est l’analyse des vibrations. Fondamentalement, cette méthode utilise des capteurs pour surveiller les vibrations d’une machine et de ses composants. Ces données sont ensuite analysées en aval pour déterminer s’il y a une déviation par rapport au fonctionnement normal et si et quel type d’intervention est nécessaire.

Les capteurs de vibrations sont largement utilisés pour mesurer les vibrations. Les capteurs de vibrations typiques mesureront les vibrations des composants de la machine tels que les arbres et les roulements des équipements rotatifs tels que les moteurs et les pompes. Les capteurs de vibrations eux-mêmes sont basés sur plusieurs types de techniques de fonctionnement, dont les plus courantes sont basées sur un accéléromètre. D’autres capteurs de vibrations fonctionnent à l’aide de jauges de contrainte, de microphones ou de capteurs basés sur la pression, ou d’autres types de techniques de mesure.

Alors, comment fonctionnent les capteurs de vibrations? Au cœur du type de capteur de vibration le plus courant se trouve un accéléromètre. Tous les accéléromètres mesurent l’accélération, qui est une force. En substance, il mesure le degré de mouvement d’un objet. Donc, dans un sens, ce n’est pas la vibration qui est directement mesurée, mais plutôt une force détectée qui est identifiée comme une vibration.

L’un des types de capteurs de vibrations les plus courants utilise un capteur piézoélectrique ou un accéléromètre en céramique. L’accéléromètre mesure l’accélération dynamique d’un objet physique en utilisant la tension générée par l’effet piézoélectrique. Fondamentalement, certains matériaux présentent la capacité de produire une tension en réponse à une contrainte mécanique. Ces matériaux, ou cristaux, forment la partie centrale des accéléromètres utilisés dans les capteurs de vibrations. Ainsi, une accélération est transmise à une masse à l’intérieur de l’accéléromètre qui génère alors une force proportionnelle sur le cristal piézoélectrique. Cette force sur le cristal génère une charge électrique proportionnelle à la force, qui est l’accélération.

Les accéléromètres à base piézoélectrique offrent un certain nombre d’avantages. D’une part, leur réponse en fréquence élevée, leur linéarité sur une large gamme de fréquences et leur large bande passante aident à mesurer les vibrations à haute fréquence. En particulier dans les applications industrielles, les capteurs de vibrations ont généralement quelques caractéristiques qui garantissent un fonctionnement fiable à long terme. Ceux-ci incluent une large plage de températures de fonctionnement, un certain nombre d’options d’emballage différentes et une stabilité à long terme.

La sélection du bon capteur de vibration commence par la compréhension des caractéristiques attendues du signal à mesurer et de tous les facteurs environnementaux à prendre en compte, tels que la plage de température ou les environnements dangereux. De là, on peut connaître la plage de sensibilité et la plage de fréquences nécessaires à partir d’un capteur. La plage de sensibilité dépend de la connaissance de l’amplitude de vibration attendue que le capteur est susceptible de rencontrer. De même, la gamme de fréquences peut également être estimée ou connue à partir des données de fréquence passées de la machine ou du composant à surveiller.