Introduction aux accéléromètres ^ICP

Un accéléromètre ^ICP® est un capteur qui génère une sortie électrique proportionnelle à l'accélération appliquée. Les accéléromètres ^ICP® sont conçus pour mesurer les vibrations et les chocs dans une grande variété d'applications. Ils sont simples à utiliser et précis sur une large gamme de fréquences, ce qui en fait le choix recommandé pour de nombreuses situations de test.

^ICP® est une marque déposée de ^PCB® qui signifie "Integrated Circuit Piezoelectric" (circuit intégré piézoélectrique) et identifie les capteurs qui intègrent la microélectronique. L'électronique convertit un signal de charge à haute impédance généré par un élément de détection piézoélectrique en un signal de tension à basse impédance utilisable qui peut être facilement transmis, via des câbles bifilaires ou coaxiaux ordinaires, à un système d'acquisition de données ou à un dispositif de lecture.

Diverses conceptions mécaniques sont utilisées pour effectuer la transduction nécessaire aux accéléromètres ^ICP®. Les modèles consistent en des cristaux de détection fixés à une masse sismique. Un anneau de précharge ou un goujon applique une force à l'ensemble de l'élément sensible pour créer une structure rigide et assurer un comportement linéaire. Sous l'effet de l'accélération, la masse sismique exerce une contrainte sur les cristaux de détection, ce qui se traduit par une sortie électrique proportionnelle. La sortie est collectée sur des électrodes et transmise par des fils connectés aux circuits microélectroniques des accéléromètres ^ICP®.

Tous les accéléromètres ^ICP® de ^PCB® doivent être alimentés par une source de tension continue à courant constant. ^PCB® propose différents types de conditionneurs de signaux ^ICP® qui fournissent un courant de 2 à 20 mA à un niveau de tension continue de +18 à +30 volts. N'essayez pas d'alimenter les capteurs ^ICP® avec des blocs d'alimentation disponibles dans le commerce. Le courant non régulé endommagera et détruira les composants électroniques internes.

Certains systèmes d'acquisition de données incluent l'alimentation ^ICP®. Dans ce cas, un conditionneur de signal séparé n'est pas nécessaire.

Le niveau de polarisation en courant continu (tension d'allumage) de l'accéléromètre se situe généralement entre +8 et +12 volts. La tension de polarisation en courant continu mesurée est vérifiée lors de l'étalonnage et indiquée sur la feuille d'étalonnage. Pour plus d'informations sur l'alimentation des accéléromètres ^ICP®, cliquez ici.

La plupart des accéléromètres ^ICP® ont une tension de sortie à pleine échelle de ±5 volts. La sortie est directement liée à la plage de mesure et à la sensibilité de l'accéléromètre. Les exemples 1 et 2 illustrent ce phénomène :

Exemple 1

Le 352C33 a une sensibilité de 100 mV/g et une plage de ±50 g en crête.
50 g X 100 mV/g = 5000 mV = 5 volts

Exemple 2

353B04 a une sensibilité de 10 mV/g et une plage de ±500 g de crête.
500 g X 10 mV/g = 5000 mV = 5 volts

La sensibilité de l'accéléromètre reste linéaire depuis les entrées à petite échelle jusqu'à la pleine échelle. Ceci est illustré dans la figure 4.

Figure 4 : Linéarité de l'amplitude du modèle 353B03 (jusqu'à 500 g à pleine échelle)

Les accéléromètres ^ICP® sont des dispositifs à couplage AC et ne mesurent pas ou ne répondent pas à une accélération uniforme (également connue sous le nom d'accélération statique ou DC). Les valeurs de capacité et de résistance internes à l'accéléromètre définissent la constante de temps de décharge (DTC) et la réponse à basse fréquence. Si une accélération uniforme est appliquée, le signal de sortie diminue en fonction de la constante de temps de décharge. Le signal de sortie se décharge complètement après cinq constantes de temps de décharge. Pour plus d'informations sur la réponse à basse fréquence des accéléromètres ^ICP®, cliquez ici.

Chaque accéléromètre ^ICP® possède une fréquence propre qui restreint la plage de fréquence de mesure à une certaine limite supérieure. La fréquence propre (résonance) est une caractéristique mécanique imposée à l'accéléromètre par ses caractéristiques physiques de conception. La sensibilité augmente rapidement à mesure que l'on s'approche de la fréquence naturelle, ce qui peut souvent entraîner une surcharge du signal de sortie. Un exemple de résonance est présenté dans la figure 5.

Figure 5 : Accéléromètre ^ICP® à la résonance

Il est important de noter que le montage joue un rôle dans l'obtention de mesures précises à haute fréquence. Consultez les plans d'installation et les manuels des produits pour connaître les techniques de montage appropriées pour les modèles spécifiques. Des informations supplémentaires sur la réponse à haute fréquence et le montage des accéléromètres sont disponibles ici. Pour plus d'informations sur la réponse à haute fréquence des accéléromètres ^ICP®, cliquez ici.

^PCB® fournit un certificat d'étalonnage avec chaque accéléromètre ^ICP®. Ce certificat documente les caractéristiques de chaque accéléromètre et fournit des valeurs exactes pour plusieurs spécifications clés. Un exemple de certificat d'étalonnage est présenté à la figure 6.

Figure 6 : Certificat d'étalonnage de l'accéléromètre ^ICP®.

L'étalonnage dos à dos est réalisé avec l'accéléromètre de test monté sur un accéléromètre de référence. Cette technique constitue une méthode rapide et facile pour déterminer la sensibilité d'un accéléromètre sur une large gamme de fréquences.
L'accéléromètre de référence est un appareil extrêmement précis dont les spécifications sont traçables à un laboratoire de normalisation reconnu. Il est possible de faire vibrer les deux accéléromètres et de comparer les données de sortie en fixant solidement l'accéléromètre d'essai à l'accéléromètre de référence.

Le rapport des tensions de sortie est également le rapport des sensibilités des accéléromètres car l'accélération qui leur est appliquée est la même. La sensibilité de l'accéléromètre de référence étant connue, la sensibilité de l'accéléromètre de test peut être calculée.
Les services de réétalonnage sont proposés pour les accéléromètres fabriqués par ^PCB® ainsi que pour ceux produits par d'autres fabricants. Notre laboratoire de métrologie interne est certifié ISO 9001:2015 par DQS, Inc. et accrédité par A2LA. L'équipement utilisé lors de l'étalonnage est directement traçable au NIST (National Institute of Standards and Technology).