Lignes directrices pour le montage des accéléromètres d'essai

La précision de la réponse en fréquence est l'un des facteurs les plus importants dans le choix de la technique de montage. La gamme de fréquences de fonctionnement de l'accéléromètre est déterminée par une méthode d'étalonnage dos à dos dans laquelle l'accéléromètre testé est solidement fixé à un accéléromètre standard de référence. Le capteur testé doit être monté sur goujon dans la mesure du possible pour une plus grande précision. Le montage direct d'un accéléromètre sur une surface très lisse permet d'obtenir la fréquence de résonance la plus élevée, ce qui permet d'obtenir la gamme de fréquences utilisable la plus large. L'ajout d'une masse à l'accéléromètre (comme une base de montage adhésive ou magnétique) abaisse la fréquence de résonance du système de détection et peut affecter la précision et les limites de la gamme de fréquences utilisables de l'accéléromètre. Les patins de montage en caoutchouc affectent également la réponse en fréquence du capteur. Tout matériau mou crée un effet de filtrage qui atténue la transmissibilité des hautes fréquences.

Figure 1 : Plages de fréquences approximatives des techniques de montage

Pour obtenir les meilleurs résultats de mesure (en particulier pour les mesures à haute fréquence), préparez une surface usinée lisse et plate pour la fixation de l'accéléromètre. Inspectez la zone pour vous assurer que les bavures métalliques et autres particules étrangères n'interfèrent pas avec les surfaces de contact. Pour obtenir un meilleur contact de surface, appliquez une fine couche de graisse silicone entre la base de l'accéléromètre et la surface de montage. Cela permet d'obtenir la meilleure transmissibilité à haute fréquence.

Le montage sur goujon est recommandé si l'accéléromètre possède un goujon intégré ou s'il possède un trou taraudé et est fourni avec un goujon amovible. Cette méthode de montage permet une fixation très sûre de l'accéléromètre à la structure d'essai et correspond à la configuration de montage lors de l'étalonnage en usine. Préparez la surface en meulant ou en usinant une zone lisse et plate sur l'objet testé, d'une taille au moins égale à celle de la base du capteur, ou à celle indiquée dans les spécifications du fabricant. Préparez ensuite un trou taraudé conformément au plan d'installation fourni. Veillez à ce que le trou soit perpendiculaire à la surface de montage. Installez l'accéléromètre en veillant à ce que le goujon ne s'enfonce pas dans la surface de montage ou dans la base de l'accéléromètre. La plupart des goujons de montage PCB® sont dotés d'épaulements limitant la profondeur afin d'éviter que le goujon ne s'enfonce dans l'embase de l'accéléromètre. Chaque base comporte un contre-trou afin que l'accéléromètre ne repose pas sur l'épaulement. L'accélération est transmise de la surface de la structure à la base de l'accéléromètre. Tout goujon qui s'enfonce ou toute interférence entre la base de l'accéléromètre et la structure empêche la transmission de l'accélération et affecte la précision de la mesure. Lors du serrage, ne pas dépasser le couple recommandé pour l'accéléromètre. Un produit de blocage des filets peut être appliqué sur les filets du goujon de montage afin d'éviter tout desserrage. La figure 2 est un exemple d'accéléromètre monté sur goujon.

Figure 1 : Gammes de fréquences approximatives des techniques de montage

Utilisez une vis à tête isolée pour monter solidement un accéléromètre annulaire. Insérez la vis à tête dans un trou traversant du boîtier de l'accéléromètre et vissez-la dans un trou taraudé de la surface de montage (voir figure 3A). Le trou taraudé doit être suffisamment profond pour que la vis ne s'enfonce pas dans la structure de montage. PCB® fournit une vis à tête avec tous les accéléromètres à anneau.

Une vis à tête peut également être utilisée pour monter un accéléromètre avec un trou taraudé sur une structure mince (voir figure 3B). Percez un trou d'un diamètre suffisant à travers la structure pour permettre à la vis à tête de passer à travers et dans le trou taraudé. La longueur d'engagement de la vis doit toujours être vérifiée pour s'assurer que la vis ne s'enfonce pas dans la base de l'accéléromètre.

Une fine couche de graisse de silicone à l'interface de montage de l'une ou l'autre configuration garantit la meilleure transmissibilité à haute fréquence.

Figures : 3A et 3B. Accéléromètres montés sur vis

Les bases adhésives constituent une méthode de montage alternative et peuvent être utilisées lorsque le montage par goujon ou par vis n'est pas pratique. Il est recommandé d'utiliser des embases adhésives séparées pour éviter que l'adhésif n'endommage la base de l'accéléromètre ou n'obstrue les filets de montage. La plupart des bases de montage adhésives disponibles auprès de PCB® offrent également une isolation électrique, ce qui élimine les problèmes potentiels de captage de bruit et de boucle de terre. Le type d'adhésif recommandé dépend de l'application. Les adhésifs disponibles chez PCB® comprennent la cire Petro pour une utilisation à température ambiante et le gel d'adhérence rapide Loctite® 454 pour des applications à température plus élevée, jusqu'à 120 °C (248 °F). Les époxydes en deux parties offrent une rigidité qui maintient la réponse à haute fréquence et un montage permanent. En fonction de l'application, les adhésifs tels que le ciment dentaire, les colles chaudes, les colles instantanées et le mastic pour conduits peuvent être des options viables.

Un seul adhésif n'est pas optimal pour toutes les applications en raison de la diversité des structures de montage. L'environnement de l'application doit également être pris en compte lors du choix d'un adhésif. La figure 4 montre un exemple d'accéléromètre monté sur une structure d'essai avec une base de montage adhésive.

Figure 4 : Accéléromètre monté avec un adhésif

Pour éviter d'endommager un capteur pendant le processus de retrait, un agent de décollement doit être appliqué sur l'adhésif. Il n'existe pas d'agent de décollement universel en raison de la diversité des adhésifs (super colles, ciment dentaire, époxy, etc.). L'agent de décollement recommandé par PCB® pour l'adhésif Loctite® 454 est l'acétone. Laissez à l'agent de décollement le temps (quelques minutes) de pénétrer dans la surface pour qu'il réagisse correctement avec l'adhésif. Attendez quelques minutes avant d'essayer de retirer le capteur. Si un adhésif autre que Loctite® 454 est utilisé, consultez le fabricant du capteur pour connaître les recommandations relatives au décollement.

Une fois que l'agent de décollement a pris, une clé à fourche ordinaire peut être utilisée pour le démontage (pour les accéléromètres à base hexagonale ou à base carrée). L'outil de démontage fourni doit être utilisé pour les accéléromètres en forme de goutte d'eau (figure 5). Après avoir fixé la clé ou l'outil, procédez à un léger mouvement de cisaillement (ou de torsion) (à la main uniquement) pour retirer le capteur de la structure d'essai.

Figure 5 : Accéléromètre en goutte d'eau modèle 352C22 et outil de retrait fourni modèle 039A27

Les bases de montage magnétique offrent une méthode pratique et temporaire de fixation sur des surfaces magnétiques. Les aimants ayant une force d'attraction élevée fournissent la meilleure réponse à haute fréquence. Les bases magnétiques à double rail sont généralement utilisées pour les installations sur des surfaces courbes telles que les boîtiers de moteurs et de compresseurs et les tuyaux. Cependant, les aimants à double rail peuvent réduire de manière significative la gamme de fréquence opérationnelle d'un accéléromètre. Pour obtenir les meilleurs résultats, la base magnétique doit être fixée sur une surface lisse et plane. Appliquer une fine couche de graisse silicone entre le capteur et la base magnétique, ainsi qu'entre la base magnétique et la structure. Des patins en acier peuvent être soudés ou époxiés pour recevoir la base magnétique lorsque les surfaces sont irrégulières ou non magnétiques. Les figures 6 à 8 illustrent des bases magnétiques et un accéléromètre à montage magnétique.

Attention : Le montage magnétique d'un accéléromètre peut générer des niveaux d'accélération très élevés et dommageables. Pour éviter de tels dommages, ne laissez pas l'aimant s'accrocher à la structure d'essai. Basculez ou faites glisser doucement l'assemblage en place. La meilleure pratique consiste à fixer d'abord la base magnétique à la structure d'essai, puis à visser l'accéléromètre sur la base magnétique.

Figure 6 : Base magnétique à deux rails Modèle 080A132 Figure 7 : Base magnétique plate Modèle 080A27

Figure 8 : Accéléromètre monté sur aimant

Les clips pour accéléromètres Easy-mount de PCB offrent des techniques d'installation pratiques et économiques pour les accéléromètres dans les applications de mesure des vibrations à canaux multiples.

Les clips peuvent être fixés à une structure d'essai à l'aide d'un ruban adhésif double face ou d'un adhésif.

Une fois les clips installés, les accéléromètres sont simplement encliquetés dans les clips et sont prêts à prendre des mesures de vibrations. Chaque fois qu'un capteur est monté avec une connexion mécanique moins rigide qu'un goujon, une vis ou un boulon, l'effet de la connexion plus souple réduit la réponse en fréquence supérieure de l'installation. En règle générale, l'ingénieur chargé des essais constatera une réduction de la réponse en fréquence entre 1 kHz et 3,5 kHz, en fonction de l'attache et de l'utilisation ou non de graisse. L'ingénieur d'essai doit confirmer que la réponse en fréquence obtenue se situe dans la plage acceptable des données requises. Après avoir déterminé que la réponse en fréquence obtenue se situe dans les limites, l'ingénieur d'essai est prêt à poursuivre.

Il est possible d'augmenter le nombre de points de mesure et d'orientations avec moins de capteurs en installant des clips à tous les points souhaités et en les équipant d'autant de capteurs que nécessaire. Les capteurs sont ensuite déplacés vers les emplacements restants jusqu'à ce que toutes les mesures soient terminées. Les mesures triaxiales peuvent être effectuées avec des accéléromètres à axe unique en forme de cube en changeant l'orientation de l'axe pour des mesures successives.

Les essais techniques typiques peuvent définir trois axes de mesure par rapport à la surface de la terre. Mais, dans de nombreux cas, les emplacements définis pour les capteurs sur l'objet testé peuvent ne pas être orientés correctement. PCB® a donc conçu un dispositif d'attache de capteur pour faciliter l'orientation du capteur en fonction des exigences de l'essai. Les clips pivotants permettent d'aligner les capteurs installés sur des surfaces courbes ou inclinées selon le plan et l'axe souhaités. Ces clips tournent et pivotent pour offrir une flexibilité totale dans l'alignement.