Les fondamentaux de l’analyse vibratoire : acquisition du signal temporel

De l’importance de la configuration du signal temporel…

En analyse vibratoire, le signal temporel est aussi communément appelé “donnée brute”, puisqu’il représente l’information réelle transmise par la machine à partir des efforts qui sont générés. Comme première étape lors de toute mesure, les analyseurs de vibration enregistrent ce signal temporel et le traite ensuite pour en extraire différentes valeurs. Le signal temporel est donc un élément clé de l’analyse vibratoire.

L’utilisation d’un outil de configuration automatique, comme le module de configuration du logiciel NESTi4.0, permet à l’utilisateur de s’assurer que le paramétrage de ces mesures est correct, en se basant uniquement sur la description de la cinématique, et garantit ainsi un suivi fiable.

Dans le cas où vous réalisez ce réglage manuellement, une configuration parfaite du signal temporel peut être assurée à condition de suivre quelques règles de base. Pour bien appréhender cette étape, il faut d’abord comprendre que le signal temporel est fonction de:

  • la fréquence d’échantillonnage: “à quelle vitesse est ce que j’acquiers la donnée?”
  • et le nombre d’échantillons: “quelle quantité d’information dois-je enregistrer?”

Ces inputs correspondent à l’information communément demandée par les logiciels d’analyse vibratoire afin de réaliser la configuration des signaux temporels. Mais la question sous jacente est: de quelles informations ai je besoin pour définir ces paramètres correctement? avec un mauvais réglage, il est possible d’obtenir un signal ne révélant aucune anomalie alors que la machine est pourtant bel et bien en défaut. Voici quelques éléments à connaître afin de vous assurer que votre stratégie de surveillance soit efficace.

Fréquence d’échantillonnage

Techniquement, la fréquence d’échantillonnage est la fréquence à laquelle le collecteur de donnée va convertir le signal analogique mesuré en signal numérique. L’application du théorème de Nyquist nous indique que la fréquence d’échantillonnage doit être supérieure à 2.56 fois à la fréquence maximale que l’on souhaite observer, appelée Fmax.

L’objectif de votre mesure va vous aider à déterminer cette valeur Fmax:

  • Différents types de défauts vont se manifester dans différentes gammes de fréquences. Pour résumer la situation, Fmax devra être adaptée en fonction du type de défauts que vous cherchez à détecter. Voici une illustration permettant d’expliquer le concept


  • De manière générale, vous souhaitez évidemment surveiller les roulements de vos machines tournantes. Pour détecter des signaux précurseurs caractéristiques d’un défaut roulement, la fréquence d’échantillonnage devra être élevée car les vibrations en résultant peuvent se manifester dans des hautes fréquences. Pour un roulement imposant tournant à faible vitesse de rotation, les fréquences de défauts peuvent être supérieures à 15kHz.
  • Afin de couvrir les applications les plus communes efficacement à l’échelle d’un site industriel, nous recommandons de vous assurer que votre collecteur de vibration puisse analyser au moins jusqu’à 20kHz ce qui représente une fréquence d’échantillonnage de 51.2 kHz. C’est par exemple le cas du OneProd FALCON qui peut même aller jusqu’à un Fmax de 80kHz dans la version Ultimate…Ne sous-estimez pas l’importance de la fréquence d’échantillonnage. Si elle est définie trop basse, vous risquez de perdre du contenu utile à l’analyse et ne pas être capable d’établir le bon diagnostic!

Nombre d’échantillons

La durée d’acquisition du signal temporel découle directement de la fréquence d’échantillonnage (à quelle fréquence enregistrer) et du nombre d’échantillons (quelle quantité). Pour une fréquence d’échantillonnage donnée, la durée d’un signal temporel sera donc plus longue avec un nombre d’échantillons plus important, et plus faible avec un nombre d’échantillons restreint.

Afin d’être capable de détecter les défauts de manière efficace, il faut vous assurer que vous puissiez enregistrer un minimum de 7 à 10 rotations de l’arbre dans le signal temporel (pour un fonctionnement en conditions stationnaires).

Il faut donc bien prendre en compte ces trois paramètres

  • La fréquence d’échantillonnage, qui détermine le contenu fréquentiel visible dans vos mesures
  • La longueur du signal temporel à capturer, qui permettra de réaliser un suivi efficace
  • et donc le nombre d’échantillons, demandé lors de la configuration manuelle des mesures dans les logiciels d’analyse vibratoire

Le processus à suivre est de:

  • Démarrer par une estimation de Fmax à partir de la fréquence maximale à observer
  • Définir la fréquence d’échantillonnage qui en découle (= Fmax x 2,56)
  • et à partir de la, en déduire le nombre d’échantillons à partir de la formule suivante

Ns = Fs x Ts

Avec Ns = Nombre d’échantillons

Fs = Fréquence d’échantillonnage en Hz (nombre d’échantillons par seconde)

Ts = La durée du signal temporel en secondes

NB: Il est important de s’assurer que vos outils d’analyse vibratoire (matériel et logiciel) vous permettent de vous adapter aux différentes situations requises par votre application.

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