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Mesure et Analyse de fréquence

Mesure et Analyse de fréquence

By dewetron-services | 27 Jan | Aérospatial

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Mesure et Analyse de fréquence

De nombreux phénomènes physiques, tels que les vibrations, l'acoustique ou les signaux électriques, sont intrinsèquement basés sur la fréquence. Lors de la mesure de ces événements, les données brutes contiennent non seulement le signal principal, mais aussi des informations supplémentaires telles que les sources de bruit, les résonances et les harmoniques. Ces caractéristiques sont souvent difficiles à identifier dans une représentation purement temporelle. Cependant, elles sont relativement faciles à détecter grâce à l'analyse fréquentielle.
Dans cet article de blog, nous examinons de plus près les bases de l'analyse fréquentielle, les méthodes courantes, les cas d'utilisation typiques et la manière dont notre logiciel de mesure OXYGEN prend en charge l'évaluation dans le domaine fréquentiel.
Fig. 1 : Signal représenté dans le domaine temporel (à gauche), décomposé en ses composants individuels (au centre) et visualisé dans le domaine fréquentiel (à droite)

Qu'est-ce que l'analyse de fréquence ?

Pour mieux répondre à cette question, prenons un peu de recul. Dans le traitement du signal, les signaux continus ne sont pas seulement analysés dans le domaine temporel, mais généralement aussi dans le domaine fréquentiel. Alors que les données du domaine temporel montrent comment un signal évolue dans le temps, l'analyse fréquentielle révèle quelles fréquences sont présentes et dans quelle mesure elles contribuent au signal global. Pour une compréhension complète d'un signal mesuré, il convient de l'examiner à la fois dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel.
Concrètement, qu'est-ce que cela signifie ? En termes simples, l'analyse fréquentielle décompose les signaux complexes en leurs composantes fréquentielles fondamentales. Au lieu d'examiner le comportement dans le temps, elle se concentre sur le contenu fréquentiel d'un signal. Cette approche permet d'identifier les comportements périodiques, les fréquences dominantes, les harmoniques, les résonances et d'autres caractéristiques du signal qui sont souvent masquées dans les données brutes du domaine temporel.

Comment fonctionne l'analyse de fréquence ?

Diverses techniques mathématiques peuvent être utilisées pour analyser le contenu fréquentiel d'un signal. Le choix de la méthode dépend en grande partie de l'application et du type d'informations à extraire. Certaines analyses se concentrent sur l'identification des fréquences dominantes, d'autres sur le suivi de l'évolution du contenu fréquentiel dans le temps ou dans des conditions de fonctionnement variables. L'outil de loin le plus courant et le plus fondamental dans l'analyse fréquentielle est la transformée de Fourier et sa mise en œuvre pratique, la transformée de Fourier rapide (FFT).

Qu'est-ce que la transformée de Fourier rapide et la FFT ?
La transformée de Fourier rapide (FFT) est une transformation mathématique qui convertit un signal dans le domaine temporel en sa représentation dans le domaine fréquentiel. Au lieu de montrer comment un signal évolue dans le temps, elle révèle quelles fréquences sont présentes et quelle est leur intensité.
Fig. 2 : À gauche : signal rectangulaire composé de plusieurs composantes sinusoïdales ; au centre : transformation de Fourier du domaine temporel vers le domaine fréquentiel ; à droite : spectre de fréquences unilatéral résultant, ne montrant que les fréquences positives.
La FFT est un algorithme efficace qui permet d'effectuer cette transformation rapidement, même pour des ensembles de données volumineux. Le résultat est généralement affiché sous forme d'amplitude ou de spectre de puissance.

Quels sont les outils mathématiques et les méthodes d'analyse couramment utilisés ?

De nombreuses méthodes avancées d'analyse de fréquence s'appuient sur la FFT et la combinent avec un traitement mathématique supplémentaire afin d'obtenir des informations plus détaillées. Voici quelques exemples courants :
  • Spectres d'amplitude et de puissance Ils montrent dans quelle mesure les différentes fréquences contribuent à un signal, ce qui facilite l'identification des fréquences dominantes et des harmoniques.li>
  • Spectrogrammes Ils permettent de visualiser l'évolution du contenu fréquentiel dans le temps, en combinant les informations temporelles et fréquentielles dans une seule vue.
  • Analyse d'ordre et d'harmoniques Elle analyse les composantes fréquentielles par rapport à la vitesse de rotation ou à une fréquence fondamentale, couramment utilisée pour les machines tournantes et les systèmes d'alimentation.
  • Filtrage dans le domaine fréquentiel : isole ou supprime des plages de fréquences spécifiques afin de se concentrer sur les composantes pertinentes du signal ou de réduire les bruits indésirables.
  • Techniques de fenêtrage et de moyennage : améliore la précision et la stabilité spectrales en réduisant le bruit et en minimisant les fuites spectrales dans l'analyse fréquentielle.

Où utilise-t-on l'analyse fréquentielle et pourquoi ?

L'analyse fréquentielle est essentielle partout où un comportement dynamique, oscillatoire ou périodique joue un rôle. Sa capacité à révéler des informations cachées dans le domaine temporel ne se limite pas à un secteur ou à un cas d'utilisation spécifique. Il s'agit d'un outil fondamental dans de nombreux domaines. Voici quelques exemples de base dans divers secteurs : Automobile et mobilité
  • Analyse NVH des moteurs, des transmissions et des moteurs électriques
  • Identification des effets liés à l'ordre et des résonances
Aérospatiale et essais structurels
  • Analyse modale et détection des résonances
  • Analyse des vibrations structurelles et de la fatigue
Énergie et électricité
  • Analyse harmonique dans les réseaux électriques
  • Détection des perturbations et des problèmes de qualité de l'énergie
Fabrication et surveillance de l'état
  • Détection précoce des défauts des roulements ou des boîtes de vitesses
  • Surveillance de l'état des machines basée sur la fréquence
Acoustique et analyse du bruit
  • Identification des sources de bruit dominantes
  • Évaluation des niveaux sonores pondérés en fréquence
Recherche scientifique
  • Analyse des oscillations stellaires et des signaux périodiques provenant d'objets célestes en astrophysique
  • Détection des ondes sismiques et étude des structures souterraines en sismologie
Médecine
  • Analyse des signaux ECG et EEG pour identifier les schémas cardiaques ou neurologiques
  • Évaluation des signaux ultrasonores et des rythmes physiologiques
Communications
  • Analyse des schémas de modulation et de la bande passante des signaux
  • Détection des interférences, du bruit et de la congestion spectrale

Comment effectuer une analyse de fréquence avec le logiciel OXYGEN ?

Étant donné que l'acquisition, le traitement et l'analyse des signaux sont au cœur de notre activité, notre logiciel de mesure OXYGEN offre naturellement un ensemble complet d'outils d'analyse de fréquence.

Ces outils sont des instruments de visualisation et d'analyse intuitifs, tels que l'analyseur de spectre et le spectrogramme, aux options de filtrage flexibles permettant d'isoler les plages de fréquences pertinentes ou de supprimer les composants indésirables du signal. OXYGEN fournit également divers outils d'analyse, notamment l'analyse FFT, STFT et CPB, ainsi que des méthodes plus avancées telles que les tests modaux, l'analyse d'ordre, l'analyse du niveau sonore, etc.

Système d’acquisition de données tout-en-un à grand nombre de canaux

Système d’acquisition de données tout-en-un à grand nombre de canaux

By Sophie MOULUCOU | 30 Dec | Acquisition de données, Aérospatial, Automobile, Énergie

Le DEWE3-A8/A12 est un système d'acquisition de données compact offrant un grand nombre de canaux. Avec jusqu'à 64 (DEWE3-A8) ou 96 (DEWE3-A12) entrées de mesure analogiques, il est idéal pour les essais sur site ou en structure. Le logiciel de mesure OXYGEN intuitif et son écran de 18,5 pouces permettent une utilisation immédiate.

Caractéristiques principales

    • Écran tactile multipoint de 18,5 pouces
    • 8 ou 12 emplacements pour modules TRION(3)
    • PC intégré

    Interface

     

    • Jusqu'à 64 ou 96 entrées analogiques
    • Fréquence d'échantillonnage jusqu'à 10 MS/s
    • Synchronisation, CAN, E/S numériques, compteur

    Bon à savoir

     

    • Débit d'enregistrement sans interruption typique de 800 Mo/s
    • Interface LAN optionnelle de 2,5 Gbit/s ou 10 Gbit/s
    • Peut servir d'analyseur de puissance

    Modules TRION(3) interchangeables par l'utilisateur

    Le DEWE3-A8/A12 prend en charge tous les modules TRION(3) haute vitesse pour la quasi-totalité des capteurs et signaux d'entrée, tels que la tension, le courant, la puissance, les vibrations (IEPE), les ponts de Wheatstone (jauges de contrainte), les potentiomètres, les RTD, le CAN, les entrées de compteurs, les thermocouples, et bien d'autres. La synchronisation peut être assurée par des sources de temps externes comme le GPS, le PTP ou l'IRIG. Les modules TRION(3) sont facilement interchangeables.

    OXYGEN 7.7 – Acquisition de données plus intelligente grâce à de nouvelles fonctionnalités et améliorations

    OXYGEN 7.7 – Acquisition de données plus intelligente grâce à de nouvelles fonctionnalités et améliorations

    By Sophie MOULUCOU | 30 Dec | Aérospatial, Automobile, Énergie, Transport

    Avec OXYGEN 7.7, nous continuons à nous perfectionner. Cette mise à jour logicielle introduit de nouvelles fonctionnalités, des optimisations d'analyse et des améliorations d'ergonomie dans plusieurs modules, de la FFT à l'analyse de consommation énergétique. Importation, fonctions mathématiques et gestion des instruments : découvrez tous les détails dans cet article de blog et téléchargez OXYGEN pour constater par vous-même les améliorations.

    Télécharger OXYGEN

    Filtres de type I et II de Chebyshev

    La dernière mise à jour du plugin Filtres IIR introduit deux nouvelles caractéristiques de filtre : Chebyshev de type I et Chebyshev de type II. Chaque type comprend deux paramètres spécifiques permettant d’affiner le comportement du filtre.

    Pour le plugin Filtres IIR, nous avons ajouté deux nouvelles caractéristiques de filtre : Chebyshev de type I et II. Ces caractéristiques sont fournies avec deux paramètres spécifiques au filtre :

    • Ordre – Plus l’ordre est élevé, plus la pente est raide et plus les ondulations sont nombreuses.
    • Ondulation – Définit le pic maximal de l'ondulation.

    Les filtres Chebyshev de type I et de type II sont disponibles pour tous les types de filtres dans le plugin.

    Fig. 1 : Caractéristiques des filtres Chebyshev I et II pour filtre IIR

    Comparaison : Tchebychev contre Bessel et Butterworth

    Type de filtre Caractéristiques
    Bessel Pente la plus douce, mais excellente réponse en phase et à l’impulsion
    Butterworth Bande passante lisse et pente moyenne , un bon choix polyvalent
    Chebyshev I Pente la plus raide avec ondulations dans la bande passante
    Chebyshev II Bande passante lisse avec ondulations dans la bande arrêt

    Fig. 2 : Réponse en amplitude et en phase de différents types de filtres d'ordre 4 et d'une fréquence de coupure de 100 Hz.

     Quand utiliser quel filtre

    • Bessel – Idéal lorsque la forme et la synchronisation du signal sont essentielles.
    • Butterworth – Idéal pour une utilisation générale avec une bande passante propre .On souhaite créer des ondes.
    • Chebyshev I – Choisissez cette option pour une pente maximale, en acceptant une certaine ondulation dans la bande passante.
    • Chebyshev II – Parfait lorsque la bande passante doit rester lisse, mais qu'une forte atténuation des fréquences indésirables est nécessaire.

    Extensions FFT

    OXYGEN 7.7 introduit de multiples extensions à notre outil FFT, améliorant ainsi sa flexibilité, sa précision et sa facilité d'utilisation.

    Nouvelle méthode de moyenne exponentielle

    La nouvelle méthode de moyenne exponentielle applique une approche de moyenne pondérée et récursive, un facteur de décroissance. Il met à jour en continu la moyenne du spectre FFT, en accordant plus d'importance aux valeurs récentes, données en fonction de la constante de temps choisie. La moyenne exponentielle d'un spectre FFT est définie comme suit :

     

    Où:

    • y n – spectre FFT moyenné actuel
    • x n – spectre FFT d'entrée actuel
    • y n-1 – spectre FFT moyenné précédent
    • α – facteur de lissage, déterminé par
      • Δ T – intervalle de temps d'échantillonnage (inverse de la fréquence d'échantillonnage du canal FFT)
      • τ – constante de temps exponentielle (modifiable par l'utilisateur)

    Une valeur de τ plus petite augmente l'impact des spectres les plus récents, tandis qu'une valeur de τ plus grande met l'accent sur les spectres précédents.

    Nouveaux modes généraux

    Nous avons ajouté de nouvelles options pour les calculs FFT globaux, vous offrant un meilleur contrôle sur la façon dont le spectre donnée 

    • Globalement – ​​Calculé sur toute la durée de la mesure, du début à la fin (par défaut).
    • Par blocs – Moyennes sur un nombre de spectres défini par l'utilisateur.
    • Données temporelles – Moyennes sur une période définie par l'utilisateur.

    Remarque : Le mode sélectionné s'applique à l'ensemble des canaux et des calculs.

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    Plage de fréquences définissables

    Vous pouvez désormais limiter le calcul FFT à une plage de fréquences spécifique. Sélectionnez une plage.0 … f s /2, où f s est la fréquence d'échantillonnage du canal d'entrée. Cela permet de concentrer l'analyse sur les bandes de fréquences les plus pertinentes pour votre application.

     

    FFT augmentée taille

    La FFT maximale La taille a été augmentée de 2<sup> 20</sup> à 2<sup> 24</sup> , ce qui permet une résolution fréquentielle plus élevée. Cette amélioration s'applique à la fois à l'analyseur de spectre FFT (instrument) et à la FFT mathématique.

     

    Nouveau spectre d'amplitude crête à crête

    Les options du spectre d'amplitude incluent désormais l'amplitude crête à crête. Ce spectre affiche l'amplitude crête à crête (soit deux fois l'amplitude crête maximale) pour chaque bande de fréquence (sauf la bande CC 0, définie comme 0). Disponible pour l'analyseur de spectre FFT et la FFT mathématique.

    Fig. 3 : Nouvelles améliorations de la FFT mises en évidence

    Amélioration de l'analyseur de spectre

     

    L'instrument Spectrum Analyzer, dans sa section des courbes de référence, prend désormais en charge l'interpolation linéaire entre deux points, assurant ainsi une visualisation plus fluide des courbes.

     

    Fig. 4 : Comparaison entre l'interpolation linéaire active et inactive

     Statistiques des tableaux

    Les statistiques de réseau constituent une nouvelle option mathématique de notre section Mathématiques avancées, qui permet un calcul rapide et efficace des valeurs statistiques de base pour n'importe quel canal de réseau – telles que celles résultant de FFT, CBP, d'un échantillonneur matriciel ou d'opérations similaires.

    Les fonctions statistiques suivantes sont actuellement disponibles :

    • Valeur minimale du tableau réel, y compris l'indice correspondant et la valeur de l'axe X dans l'unité d'ingénierie respective
    • Valeur maximale du tableau réel, incluant l'indice correspondant et la valeur de l'axe X dans l'unité d'ingénierie respective.
    • Somme linéaire sur tous les intervalles
    • Moyenne sur tous les intervalles
    • Somme énergétique sur l'ensemble des compartiments
    • RMS sur l'ensemble des bacs

    Cette fonction est particulièrement utile pour identifier la valeur maximale actuelle et sa fréquence correspondante dans un spectre d'amplitude.

    Remarque : Tous les calculs sont  fourni sous forme de canaux asynchrones.

    Fig. 5 : Création de statistiques de base basées sur les canaux du réseau.

    Rallonges électriques

    OXYGEN 7.7, nous introduisons deux nouvelles mises à jour pour le groupe Power :

     

    Nouvelle option de taux de mise à jour des harmoniques

    En général, l'analyse harmonique est synchronisée sur N périodes de la fréquence fondamentale . Selon la fréquence, un nombre spécifique de périodes est utilisé pour l'analyse. Le tableau suivant présente un aperçu du nombre de périodes utilisées pour chaque plage de fréquences fondamentales :

    Plage de fréquence fondamentale (Hz) Périodes (par défaut) Périodes (rapide)
    1–4,99 1 1
    5–14,99 2 1
    15–24,99 4 2
    25–34,99 6 3
    35–44,99 8 4
    45–54,99 10 5
    55–64,99 12 6
    65–74,99 14 7

    Tableau 2 : Gamme de fréquences fondamentales

    Dans les versions précédentes, ce paramètre était fixe.Avec OXYGEN 7.7, vous pouvez désormais choisir entre deux modes de taux de mise à jour harmonique :

    • Par défaut – Évaluation standard (comme précédemment), ce qui entraîne un temps d'évaluation plus long et une stabilité accrue, mais un taux de mise à jour plus faible.
    • Rapide – Réduit de moitié le nombre de périodes requises, permettant des évaluations plus rapides et des taux de mise à jour plus élevés, mais avec stabilité réduite.

    Résolution supraharmonique améliorée

    Pour se conformer à la norme CEI 61000-2-4 (juin 2024), OXYGEN propose désormais une option permettant d'augmenter la résolution supraharmonique. Auparavant, l'analyse supraharmonique était effectuée avec une bande passante de 2 kHz. Vous pouvez désormais sélectionner une bande passante de 200 Hz, ce qui améliore la résolution d'un facteur dix.

    Remarque : Une résolution plus élevée augmente considérablement la charge de calcul.

    Fig. 6 : À gauche – Nouveaux réglages harmoniques mis en évidence ; à droite – Comparaison visuelle de la résolution supraharmonique à 2 kHz et 200 Hz

    Améliorations à l'importation

    Cette mise à jour développe et affine davantage les capacités d'importation d'OXYGEN pour rendre le travail avec  fichiers externes plus flexibles :

    • La fonctionnalité d'importation CSV prend désormais également en charge les fichiers .txt. Lorsque vous utilisez l' option Importer CSV/TXT dans le menu Ajouter un canal , vous pouvez importer des fichiers .csv et .txt. Fonctionnalités et options de configuration similaires pour les deux types de fichiers.
    • La fonction d'importation DXD a été améliorée. Un nouveau type de décalage aligne automatiquement la base de temps absolue d'un fichier *.dxd ou *.d7d sur celle du fichier *.dmd correspondant. Ceci vise à simplifier la fusion de plusieurs fichiers sources.
    • OXYGEN peut désormais importer et traiter des fichiers tiers dont la durée d'enregistrement dépasse celle du fichier *.dmd actif. Auparavant, seuls les fichiers dans a durée d'enregistrement pouvait être gérée correctement ; cette limitation a maintenant été supprimée pour une plus grande flexibilité lors du post-traitement et de l'analyse.

    Fig. 7 : Fonctionnalité d’importation CSV/TXT (à gauche) et fonctionnalité d’importation DXD (à droite)

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    Améliorations et mises à jour supplémentaires

    Enregistrement multi-fichiers – Division par taille de fichier

    La fonctionnalité d'enregistrement multi-fichiers a été étendue. Nouvelle option : Fractionnement par taille de fichier. En plus des modes de fractionnement existants (fractionnement par durée, par nombre d’événements d’enregistrement et par heure absolue), vous pouvez désormais fractionner automatiquement les enregistrements lorsqu’une limite de taille de fichier définie est atteinte. Cette fonction est particulièrement utile pour les enregistrements de longue durée, car elle garantit des fichiers de taille raisonnable et facilite leur traitement de données manutention sans interrompre le processus de mesure.

     

    Fig. 8 : Nouvelle option de fractionnement par taille de fichier pour les enregistrements multi-fichiers.

    Analyse des ordres – Nouvelle option de calcul : Type d’amplitude

    La fonction d'analyse d'ordre inclut une nouvelle option de configuration : Type d'amplitude. Celle-ci vous permet de définir les valeurs d'amplitude résultantes. Vous pouvez choisir parmi les options suivantes :

    • Amplitude RMS (paramètre par défaut précédent et actuel)
    • Amplitude
    • Amplitude P2P (crête à crête)

     

    Modbus – Augmentation de la fréquence d'interrogation maximale

    Dans les versions précédentes d'OXYGEN, la fréquence d'interrogation maximale de notre plugin MODBUS TCP était limitée à 10 Hz. À partir de cette mise à jour, nous avons augmenté cette fréquence à 100 Hz.

     

     

    CAN(-FD) – Décodage de fichiers .ARXML mis à jour

    En général, lorsqu'on travaille avec CAN(-FD). Dans OXYGEN, vous pouvez charger des fichiers DBC ou ARXML pour simplifier la configuration CAN.Cette mise à jour améliore le décodage des fichiers ARXML : il prend désormais en charge les PDU conteneurs et les PDU sécurisés, garantissant ainsi une compatibilité étendue et des performances accrues.

    Exporter – Ignorer les horodatages

    La fonction d'exportation pour les fichiers .TXT, .CSV et .XLSX inclut désormais une nouvelle case à cocher « Ignorer les horodatages ». Lorsqu'elle est activée, seules les valeurs de mesure sont exportées sans les horodatages correspondants.

     

     

    Améliorations des instruments

    OXYGEN 7.7 introduit plusieurs améliorations sur de nombreux instruments, améliorant ainsi la convivialité et la visualisation :

    1. Tracé GPS – Prend désormais en charge un dégradé de couleurs bilatéral, offrant un contraste visuel amélioré par rapport à l'affichage à dégradé unique précédent.
    2. Curseur de l'enregistreur – Afficher uniquement les statistiques données. L'activation étant activée, les valeurs du curseur font désormais également référence à des statistiques.
    3. Nom court du canal – Tous les instruments à canaux incluent désormais une nouvelle propriété : Afficher le nom court du canal . Ceci est particulièrement utile pour les systèmes OYXGEN-NET, car cela raccourcit les identifiants de canal longs en supprimant les extensions de nom.
      Exemple : AI 1/1@DEWE3-RM16_056 –> AI 1/1

    Fig. 9 : ① Tracé GPS – dégradé de couleurs bilatéral ; ② Le curseur de l’enregistreur affiche les valeurs statistiques ; ③ Option de nom de canal court

    Améliorations de l'ergonomie

    De plus, cette mise à jour apporte plusieurs améliorations mineures mais précieuses en matière d'ergonomie :

    • Un nouveau champ de recherche dans le menu Ajouter un canal facilite la recherche et la création de canaux logiciels et d'outils d'analyse spécifiques.
    • Les messages CAN sont désormais alignés avec les canaux synchrones lors de l'exportation à un rythme réduit, assurant une corrélation temporelle constante.
    • L'avertissement d'incompatibilité matérielle lors du chargement d'une configuration TRIONet(3) (.dms) sur un système TRIONet(3) différent ayant une configuration de carte TRION(3) identique est désormais automatiquement supprimé.

     

    Télécharger OXYGEN
    Qu’est ce que le test modal ?

    Qu’est ce que le test modal ?

    By Sophie MOULUCOU | 9 Sep | Acquisition de données, Aérospatial

    Le test modal est utilisé pour déterminer la fréquence naturelle, les formes de mode ou les rapports d'amortissement des structures ou des objets. Le test modal est un processus crucial, notamment dans le domaine de la technologie de la construction et de la construction mécanique. De l'industrie automobile à l'aérospatiale, le test modal joue un rôle important pour garantir l'intégrité, la sécurité et les performances des composants individuels et des structures entières. Dans cet article de blog, nous expliquons les bases du test modal, son application et sa pertinence dans l'ingénierie. Vous trouverez ensuite un guide rapide sur notre option de test modal, qui est disponible avec la version OXYGEN 7.0.

    A quoi sert le test modal ?

    L'essai modal est une forme d'essai de vibration qui permet de déterminer expérimentalement les paramètres modaux d'une structure. L'essai modal est utilisé, par exemple, pour analyser des pièces d'avion, des châssis, des moteurs, des éoliennes ou pour valider toute autre pièce structurelle. Les paramètres modaux particulièrement importants sont :

    Fréquences naturelles (ou modales)
    Elles représentent les fréquences auxquelles une structure tend à osciller lorsqu'elle est soumise à une charge dynamique sans aucune force extérieure. Ces fréquences sont inhérentes au système et dépendent de sa masse, de sa rigidité et de ses caractéristiques d'amortissement.

    Taux d'amortissement
    Ils quantifient la vitesse à laquelle les vibrations d'une structure diminuent au fil du temps. L'amortissement est essentiel pour comprendre la dissipation d'énergie et la stabilité du système dans des conditions de charge dynamique.

    Formes modales
    Elles représentent la distribution spatiale des déplacements ou des déformations au sein d'une structure à certaines fréquences naturelles. Elles renseignent sur les schémas vibratoires et le comportement dynamique du système.

    Contrairement à l'analyse modale, qui se concentre sur l'analyse des paramètres, les tests modaux privilégient l'acquisition de données. Bien que les tests modaux incluent diverses méthodologies, les tests d'impact sont l'une des techniques les plus courantes. Cela implique l'application d'une force mécanique contrôlée via un excitateur au dispositif sous test (DUT) et la mesure de la réponse résultante. En général, un marteau modal est utilisé pour exercer cette force contrôlée. Ces marteaux sont dotés de capteurs IEPE intégrés dans leurs surfaces de frappe, ce qui permet une mesure précise de la force. Pendant ce temps, la réponse du DUT est capturée à l'aide d'accéléromètres ou d'autres capteurs de vibrations.

    En fonction du dispositif testé (DUT), de la configuration de test et de l'environnement de test, l'approche optimale consiste à utiliser un ou plusieurs excitateurs ainsi qu'un ou plusieurs capteurs de réponse. Cela offre trois configurations de test distinctes et utiles :

    1. Test SISO (Single-Input-Single-Output) :


    dans les tests SISO, un seul excitateur (par exemple, un marteau) et un seul capteur sont utilisés. L'opérateur peut choisir de déplacer l'excitateur tout en gardant le capteur de réponse fixe ou vice versa. Selon l'application spécifique, cette configuration est appelée test à marteau mobile ou test à capteur mobile.

    2. Entrée unique et sortie multiple (SIMO) :


    les configurations SIMO impliquent un seul excitateur (mobile) et plusieurs capteurs capturant la réponse. Cette configuration permet la mesure simultanée d'une seule excitation à différents emplacements de capteurs, offrant des données complètes sur le comportement du DUT.

    3. Entrées multiples et sorties multiples (MIMO) :


    dans les configurations MIMO, plusieurs excitateurs et plusieurs capteurs de réponse sont utilisés. En général, les shakers servent d'excitateurs dans les tests MIMO, offrant une polyvalence et permettant l'évaluation d'interactions complexes au sein du DUT sur différents points d'excitation et emplacements de réponse.

    En cas de résonance, une amplification de la réponse devient visible dans les spectres de réponse. Sur la base de ces spectres de réponse, en combinaison avec les spectres de force, il est possible d'obtenir une fonction de transfert, plus précisément la fonction de réponse en fréquence (FRF), qui est le paramètre d'intérêt. La FRF permet ensuite de quantifier la relation entre les signaux d'entrée et de sortie à chaque fréquence. Il existe différents algorithmes pour calculer la FRF, qui sont généralement tous effectués dans l'espace fréquentiel, car cela simplifie considérablement l'ensemble du calcul. Pour des informations détaillées sur les différents algorithmes de calcul, consultez notre manuel de test modal.

    Télécharger la référence technique du test modal

    Les techniques d'analyse avancées telles que la fonction indicatrice de mode (MIF) ou l'ajustement de courbe peuvent améliorer la compréhension des fonctions de réponse en fréquence (FRF) en facilitant l'estimation des paramètres modaux. Alors que la MIF évalue les FRF sur toutes les voies d'excitation pour identifier les modes, l'ajustement de courbe estime les paramètres modaux tels que les fréquences naturelles ou les coefficients d'amortissement. Cependant, étant donné que la MIF et l'ajustement de courbe sont des parties inhérentes de l'analyse modale et non des tests modaux, ce billet de blog n'approfondira pas ces techniques d'analyse.

    Que sont les applications de tests modaux ?

    Les tests modaux et les analyses modales plus poussées sont des outils couramment utilisés dans diverses disciplines et industries d'ingénierie. Voici quelques exemples notables :

    Automobile
    Dans le secteur automobile, les tests modaux évaluent les caractéristiques de vibration des composants du véhicule et des systèmes de châssis, cruciales pour le confort de conduite et l'analyse de la durabilité.

    Les essais modaux de génie civil
    permettent d'évaluer le comportement dynamique de grandes structures telles que des bâtiments, des ponts, des barrages ou d'autres structures sous des charges éoliennes, sismiques ou opérationnelles.

    Les essais modaux aérospatiaux
    jouent un rôle central dans l'analyse du comportement dynamique des composants des avions tels que les ailes, le fuselage et les gouvernes et contribuent à l'optimisation des structures des avions.

    Les essais modaux sur les systèmes mécaniques
    mesurent les modes de vibration des machines et des systèmes industriels. Ils permettent ensuite de prévenir les défaillances par fatigue et d'optimiser les performances.

    Tests modaux avec OXYGEN

    Avec la sortie d'OXYGEN 7.0, nous avons implémenté les tests modaux dans notre logiciel de mesure intuitif OXYGEN . Cela permet d'effectuer des tests SISO et SIMO avec un marteau et un capteur mobiles, ainsi que le calcul de la fonction de transfert complexe, de la cohérence de plusieurs coups et de la fonction d'indicateur de mode (MIF). De plus, nous avons implémenté diverses options de visualisation interactives et la possibilité d'importer des modèles géométriques 3D.

    Ci-après, nous vous proposons un guide rapide étape par étape sur la manière d'utiliser les tests modaux dans OXYGEN avec les systèmes de mesure DEWETRON. Pour des instructions complètes, reportez-vous une fois de plus à la référence technique

    Guide rapide – test modal

     

    Les tests modaux avec OXYGEN 7.0 sont si simples : dans cette vidéo, notre chef de produit Rafael Ludwig vous montre à quel point il est facile de prendre des mesures avec notre option logicielle à l'aide d'une configuration de test. Un banc d'essai est utilisé comme appareil à tester. Le système est excité avec un marteau modal et les signaux de réponse sont mesurés à plusieurs positions avec un accéléromètre. Les signaux des capteurs sont enregistrés par notre système d'acquisition de données NEX[DAQ].

    Représentation schématique étape par étape des tests modaux dans OXYGEN:

     

    Étapes 1 à 5 – Configuration des tests modaux dans OXYGEN

     

    Étape 1 – Connexion matérielle :


    La première étape consiste à connecter tous les capteurs de réponse et le marteau d’excitation à l’appareil de mesure DEWETRON, via par exemple un module TRION-2402-dACC dans un TRIONet3 .

     

    Étape 2 – Configuration des canaux :


    Il est important de configurer correctement les canaux de données pour les signaux d'excitation et de réponse. Cela comprend la sélection du mode correct, c'est-à-dire IEPE, ainsi que la mise à l'échelle/sensibilité du capteur. La mise à l'échelle est importante pour obtenir des valeurs de mesure valides pour les signaux d'entrée et de sortie qui ne sont ni trop faibles ni trop élevées. Pour réduire les influences externes, un filtre passe-haut peut être réglé dans le « couplage », qui supprime les oscillations trop faibles. De plus, une mise à zéro sous forme de valeur fixe peut être définie. La figure 4 illustre les réglages mentionnés ci-dessus.

    Configuration du canal pour les tests modaux :

    En règle générale, la réponse d'un signal d'excitation est mesurée en un point dans une ou trois directions spatiales. Si les canaux de réponse sont nommés selon la nomenclature [0-999][XYZ][+-], un objet de test modèle peut être généré directement à partir de ceux-ci.

    Étape 3 – Configuration du test modal :

    pour créer un test modal, commencez par sélectionner les canaux de réponse désignés ou créez un test modal sans aucun canal présélectionné. Ensuite, définissez l'objet de test soit en fonction des canaux de réponse sélectionnés, soit en sélectionnant manuellement le nombre de positions d'excitation et de réponse avec les directions spatiales correspondantes. L'affectation des canaux de réponse aux positions de réponse prévues est la prochaine étape essentielle, qui peut être effectuée automatiquement ou manuellement. Assurez-vous également de l'affectation du canal d'excitation à cette étape. Enfin, spécifiez les paramètres de déclenchement pour l'enregistrement des événements d'excitation, qui incluent des avertissements lorsque les limites de portée sont dépassées et un avertissement de coup secondaire facultatif. De plus, le type de calcul FRF peut être personnalisé en fonction du bruit du signal, ce qui permet des approches d'analyse flexibles.

    Étape 4 – Écran de mesure :


    personnalisez le modèle d’écran de test modal et affichez différents composants de données, tels que les parties réelles ou imaginaires de la réponse d’amplitude, en fonction de vos besoins spécifiques.

    Étape 5 – Armement de la mesure :


    Armez le déclencheur pour activer l'enregistrement de l'événement d'excitation. Ajustez le seuil dans les paramètres de déclenchement selon vos besoins. Une fois ces préparatifs terminés, vous êtes prêt à commencer l'enregistrement.

    Étapes 6 à 9 – Effectuer les mesures avec OXYGEN :

     

    Étape 6 – TP #1 :

    Lancez l’enregistrement et exécutez l’excitation au premier point d’excitation.

    Étape 7 – Vérification des données :

    Évaluez la validité des données mesurées après chaque excitation. Selon la configuration du test, plusieurs coups par point peuvent être nécessaires, chacun étant évalué individuellement. Les coups réussis sont indiqués par une barre de couleur verte dans le cadre du groupe. Le cadre du groupe est situé en bas à gauche de l'écran de mesure comme indiqué dans la Fig. 5. Les indicateurs de couleur supplémentaires sont :

    • rouge : avertissement de dépassement de portée
    • orange : avertissement de portée
    • rose : avertissement de double coup

    Continuez le processus d’excitation jusqu’à ce que tous les événements pour la position désignée soient terminés avec succès.

     

    Validation su résultat par indication de couleur :

     

    Étape 8 – TP#i :


    Passez au point d’excitation suivant et exécutez l’excitation.

    Étape 9 – Évaluation des données :


    examinez les données et répétez l'opération jusqu'à ce que le test soit terminé. Arrêtez l'enregistrement une fois terminé. La figure 6 montre un exemple d'exécution réussie. Elle fournit également un aperçu de l'écran de test principal.

     Écran de test modal universel :

    ① Créer un écran de test modal : crée un nouvel écran basé sur un modèle de test modal à chaque fois que vous cliquez. ⑨ Signal enregistré du canal d’excitation.
    ② Actif : basculez le déclencheur pour enregistrer un événement d'excitation. ⑩ Spectres du canal d'excitation (FFT).
    ③ Rejeter : Supprime successivement les données du dernier événement d'excitation jusqu'à ce que tous les événements soient supprimés. ⑪ Données en direct des canaux de réponse.
    ④ Simple : affiche les données du coup actif dans le tracé de la réponse d'amplitude et de la réponse de décalage de phase. ⑫ Signal enregistré des canaux de réponse.
    ⑤ MIF : Affiche la fonction d'indicateur de mode dans le graphique de cohérence. ⑬ Spectres des canaux de réponse (FFT).
    ⑥ Groupes d’excitation : sélectionnez le groupe d’excitation actif à mesurer/afficher/supprimer. ⑭ Réponse en amplitude : Spectre du rapport d’amplitude entre la réponse et l’excitation.
    ⑦ Groupes de déclenchement : sélectionnez le coup actif du groupe d'excitation actif. ⑮ Réponse au déphasage : Spectre de déphasage entre la réponse et l'excitation [°].
    ⑧ Données en direct du canal d’excitation. ⑯ Fonction de cohérence : Similarité entre l’excitation et la réponse des événements enregistrés.

    Remarque : l'option « Test modal » d'OXYGEN est facultative et n'est donc pas incluse dans la licence standard d'OXYGEN.

    Le test modal en quelques mots

    Les tests modaux sont une méthode utilisée pour déterminer expérimentalement les fréquences naturelles, les formes de mode et les rapports d'amortissement d'une structure ou d'un système mécanique. Grâce à une excitation contrôlée et à la mesure de la réponse du système, les ingénieurs peuvent obtenir des informations sur son comportement dynamique. Les tests modaux sont un outil important dans de nombreux secteurs, notamment la fabrication, l'automobile, l'aérospatiale et bien d'autres. Pour prendre en charge tous ces différents domaines, nous avons intégré un outil de test modal facile à utiliser dans notre logiciel de mesure OXYGEN. Cet outil permet des mesures SISO et SIMO rapides avec affichage immédiat des signaux d'excitation, des signaux de réponse, du MIF et de la fonction de cohérence.

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    DEWETRON participe au salon Aerospace Test and Development Show

    DEWETRON participe au salon Aerospace Test and Development Show

    By Sophie MOULUCOU | 12 Sep | Aérospatial, Transport

     

    DEWETRON, fabricant de solution matériel et logiciel de test et mesure depuis plus de 30 ans, est ravi de vous annoncer la participation au salon Aerospace Test and Development Show qui se tiendra au MEETT de Toulouse le 19 et 20 septembre 2023.

    Si vous êtes passionné par le domaine aéronautique et que vous cherchez les dernières innovations dans ce domaine, ne manquez pas cette occasion exceptionnelle

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