La lecture et la mesure des vibrations nécessitent un matériel capable de prendre en compte tous les paramètres d’une vibration et de permettre leur analyse après la conversion des mouvements vibratoires en signaux électriques. Ces paramètres sont principalement le déplacement de la vibration, sa vitesse et son accélération. Voyons comment s’élabore le capteur de vibration.
Le capteur de vibration proprement dit
Un analyseur de vibration est une association de capteurs de vibrations. Il est le dispositif qui, d’une manière globale, capte puis convertit la vibration mécanique en de signaux électriques sinusoïdaux lisibles sur écran et dont les amplitudes et les fréquences peuvent être interprétées. Suivant que l’étude demande la mesure d’une vibration absolue ou la mesure d’une vibration relative, le capteur sera du type qu’on monte en un point quelconque de la machine étudiée ou en un point au voisinage immédiat du rotor ou de l’arbre. Dans le cas de la mesure de vibration absolue, un capteur de vitesse et un accéléromètre seront installés car la mesure doit prendre en considération tous les phénomènes vibratoires que la structure de la machine véhicule mais dans le cas de la mesure de vibration relative, un capteur de déplacement vibratoire seulement sera nécessaire.
Les capteurs pour la mesure de vibration absolue
Il y a d’un côté le capteur de vitesse qui est globalement installé sur les machines industrielles dans le but de surveiller les vibrations qu’elles produisent et subissent. Le signal électrique qu’il génère est directement proportionnel à la vitesse de la vibration mesurée. Le dispositif se constitue principalement d’un boîtier dans lequel un aimant est fixé et suit donc les mouvements vibratoires de la surface où ce boîtier est fixé cependant qu’une bobine interne suspendue par des ressorts reste fixe, ce qui va générer un mouvement du champ magnétique variant proportionnellement à la vitesse de la vibration et qui sera converti en signal électrique lisible. De l’autre côté, il y a l’accéléromètre dont le signal électrique généré par les éléments piézoélectriques est directement proportionnel à l’accélération de la vibration mesurée. Ce type de capteur de vibration ne se limite cependant pas à l’accélération mais peut prendre en charge aussi le déplacement et la vitesse.
Le capteur pour la mesure de vibration relative
Ce composant du capteur de vibration est chargé de mesurer le déplacement relatif de la vibration d’un rotor ou d’un arbre. Il le fait en recevant en amont un signal d’amplitude constante de la part d’un oscillateur, signal que sa bobine réduit ou module proportionnellement à la vibration du rotor ou de l’arbre et qui sera lu et interprété comme une variation après un passage à travers un oscillateur démodulateur. Le déplacement crête-à-crête sera mis en évidence de ce fait et se mesure en µm ou en mils. Même les fréquences faibles du mouvement de l’arbre sont perçues. Ce capteur de déplacement est un dispositif non-contact, c’est-à-dire disposé à l’intérieur du palier mais sans contact avec la surface qui vibre. Il est notamment utilisé pour surveiller les jeux entre les arbres et les paliers dans les installations comme les turbomachines et les turbines hydroélectriques.
Le capteur de vibration se constitue d’un jeu de capteurs de déplacement, de vitesse et d’accélération de vibration pour rendre évidents et analysables les composantes et le comportement des vibrations produites et subies par les pièces mécaniques rotatives ou alternatives d’une machine. Le but de sa mise en œuvre est la surveillance en vue de la maîtrise des conséquences des vibrations.