En bref. Les mesures en soufflerie font cohabiter des capteurs de nature différente, des centaines de voies et des distances de câblage importantes entre la veine d’essai et la salle de contrôle. La note d’application DEWETRON « Mastering Wind Tunnel Measurements » résume le sujet en cinq défis : intégrer des capteurs variés, monter en échelle, synchroniser, s’intégrer à l’environnement d’essai et analyser les données. Cet article reprend ces cinq points en les adossant aux caractéristiques réelles de notre catalogue.
Une campagne d’essais en soufflerie mobilise une infrastructure lourde et un temps de veine compté. Chaque point de mesure doit donc être fiable du premier coup : une voie qui décroche, deux capteurs désynchronisés ou un fichier incomplet se paient en heures de soufflerie perdues. Les cinq défis ci-dessous sont ceux que rencontre tout ingénieur d’essais qui équipe une maquette, une balance ou une veine ; pour chacun, nous indiquons les réponses concrètes disponibles dans les systèmes d’acquisition de données modulaires DEWETRON.
1. Intégrer des technologies de capteurs variées
Sur une même maquette se côtoient des capteurs en pont (balance aérodynamique, jauges de contrainte, capteurs de pression et de force), des accéléromètres IEPE® pour le suivi vibratoire, des thermocouples ou des sondes RTD pour la température de paroi et d’écoulement, des LVDT pour les déplacements, et de plus en plus souvent une ou plusieurs caméras. Traiter chaque famille avec un conditionneur dédié multiplie les boîtiers, les câbles et les sources d’erreur.
Les Multi Modules TRION / TRION3 répondent à cette diversité sur un seul module : neuf modes de mesure natifs (tension, IEPE®, pont/jauge de contrainte, résistance, potentiomètre, RTD, courant, compteur et CAN), chaque voie disposant de sa propre conversion 24 bits et d’une isolation de 350 V voie à voie et voie à châssis. Le mode pont accepte de ±1 à 1000 mV/V en montages 2, 3, 4, 5 et 6 fils, avec une excitation programmable de 0 à 24 V ; le TRION3-1850-MULTI échantillonne jusqu’à 5 MS/s par voie, et un filtre passe-bas numérique Bessel ou Butterworth programmable jusqu’à l’ordre 10 complète le filtre anti-repliement analogique.
Pour les capteurs que le module ne prend pas en charge nativement, les adaptateurs de capteurs MSI se placent en amont de la voie et sont reconnus automatiquement grâce à leur puce TEDS : plage, unité et données d’étalonnage sont appliquées sans réglage manuel, et le numéro de série de l’adaptateur est tracé dans le fichier de mesure. Le MSI2-STG couvre le quart, le demi et le pont complet (120 et 350 Ω) avec une excitation de 5 ou 10 V à détection à distance, une bande passante de 60 kHz et une précision de ±0,2 % de la lecture ±5 µV/V ; son préamplificateur intégré autorise jusqu’à 50 m de câble entre le capteur et le système, comme le MSI2-TH-x pour les thermocouples. Le MSI2-LVDT prend en charge les capteurs LVDT/RVDT en 5 ou 6 fils.
Le suivi vibratoire de la maquette ou du support s’appuie sur les modules TRION3-24xx-ACC : six voies IEPE® isolées à ±1500 VPEAK sur BNC, échantillonnées jusqu’à 2 MS/s, avec une LED en face avant qui signale un capteur détecté, en défaut, en court-circuit ou en surcharge — information également remontée dans OXYGEN.
Les grandeurs lentes se traitent à part : les modules XR ajoutent 8 voies isolées de RTD, de thermocouple, de tension ou de courant par boîtier, jusqu’à 200 S/s par voie en CAN, fonctionnent de −40 à +85 °C et se chaînent en série. Les XR-RTD8 et XR-V8 sont étanches IP68 (immersion 3 m), ce qui les autorise au plus près de la veine ou d’une installation climatique.
Enfin, la vidéo devient une voie de mesure comme une autre avec les caméras CAM-ALVIUM, synchronisées par déclenchement externe et pilotées par OXYGEN : jusqu’à 289 images par seconde en 0,4 MP (obturation globale) ou 2,4 MP à cadence réduite, jusqu’à 8 caméras par système, et un boîtier DEWE-CAM-GigE-Splitbox qui raccorde jusqu’à quatre caméras GigE.
Si un numériseur tiers est déjà en place dans la soufflerie, le conditionnement autonome DEWE-30 / DAQP reste une voie d’entrée : chaque amplificateur DAQP-STG isole un capteur à pont avec complétion interne pour montages 1/2 et 1/4 de pont, équilibrage automatique, gain réglable de 0,5 à 10 000 et bande passante de 300 kHz, puis restitue un signal ±5 V (±10 V en option) exploitable par tout système d’acquisition.
2. Monter en échelle sans changer d’architecture
Un système de mesures en soufflerie commence souvent avec quelques dizaines de voies et finit par en réclamer plusieurs centaines lorsqu’on instrumente la maquette, la balance, le support et la veine elle-même. Le piège classique est de faire grandir le système par juxtaposition d’équipements hétérogènes, chacun avec son logiciel et son format de fichier.
La gamme DEWE3 garde une seule architecture matérielle et un seul format de fichier quelle que soit la taille du système. En salle d’essai, les châssis DEWE3-RM4 à RM16 offrent 4 à 16 emplacements TRION(3) dans un même boîtier 19″ de 5U, soit de 32 à 128 voies analogiques échantillonnées jusqu’à 10 MS/s, avec un PC intégré, un SSD de 1 To dédié aux données (2 To en option) et un enregistrement sans perte des données brutes jusqu’à 1 Go/s. Pour un poste plus compact, le DEWE3-A8 / A12 réunit 64 ou 96 voies et un écran multi-touch de 18,5″ dans un châssis portable.
Quand la densité prime sur la vitesse — pressions statiques, tensions issues de conditionneurs, signaux ±5 V / ±10 V —, les cartes TRION3-1802-dLV et TRION3-1600-dLV logent 32 voies single-ended (ou 16 différentielles) par emplacement, avec 8 entrées et 4 sorties numériques et deux compteurs sur la même carte. DEWETRON recommande d’ailleurs ces cartes en entrée des signaux conditionnés par un châssis DEWE-30.
Au-delà du châssis, le front-end TRIONet3 ajoute 2 modules TRION(3) — jusqu’à 16 voies — reliés en USB 3.0 ou Gigabit Ethernet, et un kit rack 2U en loge quatre. Et lorsque plusieurs châssis sont nécessaires, l’option OXYGEN-NET les fédère en un seul instrument virtuel : des systèmes de plus de 1000 voies sont supportés, la bande passante réseau étant la seule limite, avec un fichier global unique enregistré jusqu’à 1 Go/s. Les essais en soufflerie figurent en tête des applications citées par DEWETRON pour cette option.
3. Synchroniser toutes les voies, de la maquette à la salle de contrôle
Dans les mesures en soufflerie, corréler une pression instationnaire, une vibration de la maquette, une force sur la balance et une image ne vaut que si toutes les voies partagent la même base de temps. Ici, la difficulté est double : les points de mesure sont éloignés les uns des autres, et certains équipements (caméras, système de commande de la veine) ne sont pas des voies analogiques.
Le TRION-SYNC-BUS synchronise plusieurs systèmes DEWETRON sans matériel tiers ; les modules TRION / TRION3 de synchronisation temporelle apportent le temps absolu quand la soufflerie en impose un : PTP/IEEE 1588 ou gPTP, IRIG A/B, GPS et PPS, avec une précision PPS GPS de 100 ns sur le TRION-TIMING-V3. Les caméras CAM-ALVIUM se calent sur le même horodatage par leur signal de déclenchement externe.
La distance se traite en rapprochant la numérisation des capteurs : un front-end TRIONet3 se place au plus près de la maquette et se cascade avec d’autres nœuds jusqu’à 100 m entre eux, ce qui raccourcit les câbles capteurs et limite la dégradation du signal. Avec OXYGEN-NET, un équipement réseau standard couvre 100 m, et des commutateurs, une liaison fibre optique ou un Wi-Fi industriel portent la distance jusqu’à 1000 m — le choix de la fibre et des commutateurs compatibles PTP est détaillé dans notre article « Au-delà de 100 mètres ».
La synchronisation ne doit pas devenir un point de fragilité : avec OXYGEN-NET, chaque nœud enregistre aussi localement pendant la mesure, et les fichiers locaux sont fusionnés avec le fichier global après coup en cas d’incident réseau. Le Redundant Master Mode distribue en outre les données à plusieurs clients maîtres, sur un réseau unique ou sur un second réseau redondant, pour qu’une panne de client ou de réseau n’interrompe pas l’enregistrement. Les principes de base de la synchronisation des systèmes de mesure sont rappelés dans un article plus ancien du site.
4. S’intégrer à l’environnement d’essai
Un système d’acquisition de soufflerie ne travaille jamais seul : il reçoit les consignes de vitesse et d’incidence, doit démarrer et arrêter ses enregistrements au rythme des points de mesure, et restituer des grandeurs au système de commande de la veine ou au superviseur du site.
OXYGEN dialogue avec cet environnement par ses protocoles : OPC UA en client et en serveur, Modbus TCP en client et en serveur, SCPI, XCP-out, EtherCAT et Ethernet UDP. Côté matériel, le module TRION-EtherCAT-1-SLAVE diffuse jusqu’à 100 voies de mesure vers un maître EtherCAT à 500 S/s typiques. Le système de déclenchement et d’événements du logiciel enchaîne des conditions (niveau de signal, fenêtre, clavier ou temps) et des actions : démarrage et arrêt d’enregistrement, alarme avec sortie numérique, marqueur horodaté ou instantané des données. Nous avons détaillé la mise en œuvre de ces interfaces dans nos articles sur l’automatisation des mesures, les mesures haute vitesse avec EtherCAT et le support OPC UA d’OXYGEN 8.1.
Pour les salles de contrôle, deux points facilitent l’exploitation : tous les nœuds OXYGEN-NET se configurent à distance depuis un client maître central, et un firmware Linux dédié transforme un DEWE3-RMx en front-end sans Windows ni logiciel local, piloté par un PC hôte via Ethernet 1 Gbit (10 Gbit en option). L’application mobile OXYGEN-GO, gratuite à partir d’OXYGEN 8.0, permet enfin de vérifier une configuration ou de lancer une mesure depuis un smartphone.
Un point de compatibilité à garder en tête avant de compléter une installation existante : les modules TRION3 exigent un châssis DEWE3, tandis que les modules TRION de la série historique fonctionnent aussi bien sur DEWE3 que sur DEWE2.
5. Analyser les données sans rupture d’outil
Le dernier défi est celui du volume : des centaines de voies à 10 MS/s produisent des fichiers que l’on ne veut ni convertir ni recharger dans un second logiciel avant de savoir si le point de mesure est bon.
OXYGEN stocke toutes les sources — analogique, numérique, compteurs, CAN, vidéo, GPS, Ethernet — dans un seul fichier, et la fonction DejaView permet de revoir les données pendant l’enregistrement, sans attendre la fin du point. Les calculs utiles en soufflerie sont intégrés : FFT et STFT à résolution librement choisie, filtres IIR/FIR jusqu’à l’ordre 10, statistiques par bloc ou sur déclenchement, module de rosette de jauges pour les montages à 45°, 60° et 90°, et option de test modal pour la caractérisation dynamique de la maquette ou de son support (voir qu’est-ce que le test modal ?). Avec OXYGEN-NET, ces calculs peuvent être exécutés directement sur les nœuds de mesure, ce qui répartit la charge processeur et mémoire au lieu de tout concentrer sur le système maître.
Pour le post-traitement, le logiciel OXYGEN exporte vers CSV, Excel, MATLAB, ASAM MDF4, HDF5, TDMS, UFF 58 et d’autres formats, produit des pages de rapport imprimables ou exportables en PDF, et tourne indifféremment sous Windows ou Linux avec des fichiers de mesure compatibles entre les deux. Sa licence n’est requise que sur le système d’acquisition pour l’enregistrement : l’analyse, le post-traitement, l’export et le reporting sont possibles sans licence sur autant de PC que nécessaire — un avantage concret quand plusieurs équipes exploitent les mêmes campagnes de mesures en soufflerie.
Ces solutions chez Dewetron Services
DEWETRON Services, distributeur et intégrateur en France, adossé au réseau de support international de DEWETRON, dimensionne et met en service ces chaînes de mesure pour les souffleries et les bancs d’essais aérodynamiques. Les références techniques (EN, PDF) sont téléchargeables sur chaque fiche ; la note d’application « Mastering Wind Tunnel Measurements » (en anglais) peut vous être transmise sur demande.
- OXYGEN-NET – Synchronisation de plusieurs systèmes DAQ : plusieurs châssis en un instrument virtuel, plus de 1000 voies, stockage redondant.
- DEWE3-RMx – Systèmes d’acquisition rack 19″ : 32 à 128 voies analogiques, jusqu’à 10 MS/s, enregistrement 1 Go/s.
- Multi Modules TRION / TRION3 : pont, IEPE®, RTD, tension et compteur sur un même module isolé 24 bits.
Vous préparez l’instrumentation d’une soufflerie ou l’extension d’une installation existante ? Contactez notre équipe pour un dimensionnement à partir de votre liste de capteurs et de la topologie de votre veine.
