Test de résonance pour le contrôle de la qualité
L'essai de résonance est une technique précieuse utilisée dans diverses industries pour évaluer l'intégrité structurelle et la qualité des composants ou systèmes mécaniques en analysant leurs fréquences et modes de vibration naturels. Il s'agit d'exciter le composant avec une force ou une entrée mécanique ou acoustique, puis de mesurer la réponse du composant pour déterminer ses caractéristiques de résonance. Le test de résonance décrit l'analyse des résonances d'un échantillon en caractérisant sa signature vibratoire. Dans la fabrication industrielle, l'inspection par résonance, souvent en tant qu'essai de fin de ligne, permet de prendre des décisions claires de réussite ou d'échec, de détecter les défauts et d'exclure les pièces défectueuses des lignes de production.
Les capteurs optiques de vibration, tels que les vibromètres laser Doppler, offrent une solution alternative de mesure sans contact et de haute précision pour déterminer la fréquence de résonance, ce qui présente de nombreux avantages dans le contexte des essais de résonance acoustique.
Polytec Magazine
Mesurer les signatures acoustiques et tester les résonances dans la production
Mesure de la fréquence de résonance de DC à MHz et GHz
Phases et étapes typiques du test de résonance
L'analyse de résonance comprend généralement les étapes suivantes :
- Excitation : Une force ou un signal d'entrée est appliqué au composant testé. Ce signal peut être mécanique, comme un secoueur ou un coup de marteau, ou acoustique, comme une onde sonore. L'objectif est d'exciter le composant à une gamme de fréquences afin d'identifier ses fréquences de résonance naturelles.
- Mesure : Des capteurs sont placés en divers points du composant pour mesurer sa réponse à l'excitation. Ces capteurs enregistrent des données, telles que le déplacement, la vitesse ou l'accélération, qui sont cruciales pour l'analyse ultérieure.
- Analyse des données : Les données recueillies sont ensuite analysées pour identifier les fréquences de résonance ou les formes de mode du composant. Les fréquences de résonance sont les fréquences auxquelles le composant vibre le plus fortement, ce qui indique des faiblesses structurelles et des défauts potentiels, et fournit des informations sur les propriétés des matériaux et l'état de santé.
- Interprétation : Les ingénieurs interprètent les données de résonance pour évaluer la santé et la qualité du composant. Tout écart par rapport aux fréquences de résonance attendues ou toute forme de mode inhabituelle peut indiquer des défauts, de la fatigue ou d'autres problèmes structurels susceptibles de compromettre les performances ou la sécurité du composant.
Test de résonance optique sans contact à l'aide de capteurs laser
L'analyse de résonance cherche à identifier les fréquences naturelles ou les modes de résonance d'un objet. Lorsqu'un objet est soumis à des vibrations à ses fréquences naturelles ou proches de celles-ci, il a tendance à vibrer avec des amplitudes plus importantes. Cet effet permet de détecter des problèmes structurels, des défauts ou des faiblesses. En analysant la réponse en fréquence, les ingénieurs peuvent obtenir des informations sur les caractéristiques structurelles de l'objet testé, notamment sa rigidité et ses propriétés mécaniques, ses propriétés d'amortissement et son intégrité globale.
La mesure des vibrations par laser Doppler est une technologie optique avancée qui offre plusieurs avantages dans le contexte des essais de résonance :
- Haute précision : Les systèmes de mesure basés sur le laser fournissent des données extrêmement précises et exactes, permettant aux ingénieurs de détecter les changements les plus subtils dans le comportement vibratoire d'un objet.
- Sans contact : Les vibromètres laser ne touchent pas physiquement l'objet testé, ce qui minimise les interférences et garantit que les mesures n'altèrent pas les propriétés de l'objet. Cette caractéristique est cruciale pour tester des composants délicats et sensibles, voire des objets chauds sur lesquels il n'est pas possible d'appliquer des capteurs.
- Large gamme de fréquences : Les vibromètres laser peuvent mesurer une large gamme de fréquences, ce qui les rend adaptés à l'analyse des résonances à basse fréquence et à haute fréquence (GHz).
- Télédétection : Les vibromètres laser peuvent être utilisés pour mesurer les vibrations à distance, ce qui permet aux ingénieurs d'évaluer les composants in situ sans avoir besoin d'un accès physique direct. Cela est indispensable dans les zones dangereuses telles que les zones à haute tension ou les zones explosives.
- Acquisition rapide des données : Les vibromètres laser peuvent capturer des données rapidement avec un transfert de données analogiques et numériques, ce qui permet une analyse en temps réel et un retour d'information immédiat pendant les essais.
Métrologie optique et capteurs laser pour la mesure de la résonance
Become an expert: tips, tricks & video tutorials
Le capteur de vibrations industrielles IVS-500 de Polytec est un appareil de mesure dédié et flexible pour les tests vibroacoustiques en fin de ligne. Cette section exclusive (login) présente les bases du test de résonance optique à l'aide de vibromètres laser, y compris une référence technologique pour le test de résonance et des tutoriels vidéo de conseils et d'astuces précieux pour l'utilisation et la manipulation du capteur de vibrations industriel IVS-500 - pour les débutants, les utilisateurs actuels, les intégrateurs et les experts en test.
Test des résonances des disques durs et des pièces de précision
En guise d'étude de cas, les disques durs – avec leurs densités de stockage en constante augmentation et des temps d'accès de plus en plus courts – nécessitent des niveaux de stabilité extrêmement élevés en ce qui concerne la position et le placement de la tête de lecture/écriture par rapport à l'interface du disque dur. La hauteur de vol est un compromis entre des effets concurrents. Une hauteur de vol plus basse permet une meilleure résolution locale pour les opérations de lecture/écriture et donc une densité de données plus élevée ; cependant, le risque de collision avec le support augmente en même temps. La hauteur de vol ne fait que quelques nanomètres et dépend beaucoup de la pression ambiante en raison du palier aérodynamique. Le palier aérodynamique, cependant, présente des résonances qui dépendent elles aussi de la pression ambiante et qui peuvent entraîner des instabilités.
Puisque le processus de mesure est à la fois sans contact et non intrusif, dans cette situation, l'utilisation de vibromètres laser est le seul moyen de mesurer le comportement de réponse de la tête de lecture/écriture, y compris sa suspension, suite à une excitation dynamique. Lors de la réalisation de mesures de tests de résonance avec des vibromètres à point unique et de balayage, le spectre de fréquence de la déflexion de la tête de lecture/écriture est mesuré en fonction de la pression ambiante. Cela peut être utilisé pour identifier des conditions critiques, puis apporter des modifications constructives. L'objectif du processus d'optimisation est de développer des unités de lecture/écriture qui réagissent de manière robuste aux résonances causées par l'excitation aérodynamique.
Capteurs laser pour une mesure rapide et fiable de la résonance
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