FR2523726A1 - Appareil de detection acoustique de defauts - Google Patents

Abstract

LE PROCEDE CONSISTE A DETECTER LES VIBRATIONS D'UN DISPOSITIF A MOUVEMENT CYCLIQUE, TEL QU'UN COMPRESSEUR 11, AU MOYEN D'UN CAPTEUR 10 ET A LES ANALYSER EN TEMPS REEL POUR PRODUIRE L'ENVELOPPE DU SIGNAL PAR RAPPORT AU TEMPS (CARACTERISTIQUE CHRONOLOGIQUE) AU MOYEN D'UN CIRCUIT REDRESSEUR ET SUIVEUR DE CRETES 13 ET DES SPECTRES DE PUISSANCE SEPARES POUR DES FRACTIONS SUCCESSIVES D'UN CYCLE (CARACTERISTIQUE EN FREQUENCE) AU MOYEN D'UN CIRCUIT DE TRANSFORMATION RAPIDE EN SERIES DE FOURIER ET A COMPARER DANS UN SYSTEME DE TRAITEMENT DE DONNEES 15 CES CARACTERISTIQUES AUX CARACTERISTIQUES D'UN DISPOSITIF ACCEPTABLE POUR DETERMINER LES ANOMALIES EVENTUELLES A DES POSITIONS PARTICULIERES D'UNE PIECE MOBILE DU DISPOSITIF CONTROLE.

Description

La présente invention se rapporte à un appareil de diagnostic et à un

procédé de détection non intrusif de défauts internes dans des dispositifs mobiles, tels

que des machines tournantes ou oscillantes.

Les compresseurs rotatifs utilisés dans les appareils climatiseurs domestiques ont des tolérances extrêmement serrées qui ne sont, dans certains cas, que de quelques dixièmes de millimètre En outre, ils sont hermétiquement clos et, par conséquent, susceptibles de tomber prématurément en panne si de petites particules

sont présentes ou introduites pendant l'assemblage.

Lorsque le compresseur contient des pièces propres, correc-

tement dimensionnées, et qu;'il est convenablement assemblé,

des bruits normaux sont engendrés intérieurement Des modi-

fications de ces bruits indiquent que le compresseur est anormal. Certains de ces défauts peuvent être décelés par un opérateur exercé mais sont soumis à une interprétation humaine Les critères d'acceptation-refus varient d'un opérateur à un autre et également d'un jour à l'autre pour le même opérateur Certains défauts ne peuvent pas être

décelés par un opérateur quel qu'il soit Il a, par exem-

ple, été impossible de détecter la présence de certaines petites particules de matière durcie qui abrègent la

durée de vie utile de la machine.

La période de garantie pour un compresseur est

de cinq ans et les réparations chez le client sont oné-

reuses L'appareil de la présente invention est plus sensi-

ble qu'un opérateur humain et ses critères d'acceptation sont uniformes et invariables Il est capable d'effectuer à un seul poste d'essai une inspection qui nécessiterait l'emploi de plusieurs postes d'essai si l'on utilisait des

procédés plus classiques.

On analyse à la fois sur le plan chronologique et sur le plan de la fréquence les vibrations de machines rotatives ou oscillantes ou d'autres dispositifs qui ont des mouvements répétitifs Chaque type d'analyse est utile pour déterminer un type particulier de "signature" (ou courbe caractéristique d'une machine particulière) et les deux, en combinaison, permettent de détecter plus effica- cement les défauts et leur emplacement Le capteur est, de

préférence, placé sur le carter extérieur de la machine.

On traite le signal conditionné pour produire une caracté-

ristique chronologique qui est fonction de la position du dispositif et est l'enveloppe (valeurs de crête par rapport

au temps) du signal, et pour produire un ensemble de carac-

téristiques en fréquence qui sont les spectres de puissance

pour des fractions d'un cycle de mouvement Ces caractéris-

tiques sont comparées à celles d'un dispositif acceptable pour identifier les anomalies vibratoires à une position

particulière d'une pièce mobile.

Un appareil de diagnostic illustratif conçu pour inspecter un dispositif rotatif, tel qu'un compresseur, effectue l'analyse chronologique et fréquentielle en temps réel Le circuit de conditionnement du signal élimine par filtrage le bruit basse fréquence et les composantes haute

fréquence qui pourraient provoquer des erreurs d'échantil-

lonnage Des moyens sont prévus pour engendrer un signal

de référence de position une fois par tour pour synchro-

niser l'établissement des moyennes Le premier circuit d'analyse est composé d'un redresseur et d'un circuit suiveur de crêtes Le second circuit d'analyse comporte un circuit de transformation rapide en séries de Fourier, des

moyens pour élever au carré le signal de sortie de ce cir-

cuit, pour produire chacun des spectres de puissance, et des moyens pour déterminer et soustraire le décalage en courant continu de ce signal de sortie L'établissement de spectres séparés, par exemple, pour chaque seizième de tour empêche les bruits élevés, tels que ceux produits par la manoeuvre des soupapes, de masquer les défauts à

d'autres positions de rotation La comparaison des carac-

téristiques chronologique et en fréquence avec des données de référence d'un compresseur acceptable est effectuée

dans un système de traitement de données.

Cette technique est non intrusive, elle détecte des défauts qui ne sont pas décelés par les techniques classiques et elle élimine les variations de jugement qui

sont caractéristiques de l'inspection manuelle.

La suite de la description se réfère aux figu-

res annexées qui représentent, respectivement:

figure 1, un schéma-bloc simplifié d'un appa-

reil de diagnostic de compresseurs; figure 2, un schéma des éléments internes d'un compresseur qui est inspecté; figure 3, le signal vibratoire engendré par le capteur; figure 4, l'enveloppe du signal du capteur qui est échantillonné à des intervalles de temps égaux; figure 5, une caractéristique de référence sur

le plan chronologique et les limites admissibles d'un dis-

positif acceptable; figure 6, une série de caractéristiques en fréquence pour un tour complet; figure 7, une caractéristique en fréquence représentée à plus grande échelle ainsi que les limites admissibles d'acceptabilité; et

figure 8, un schéma-bloc d'un mode de réalisa-

tion illustratif de l'appareil de diagnostic de compresseurs.

Comme représenté sur la figure 1 à laquelle on se référera, l'analyse effectuée par l'appareil de diagnostic

utilise à la fois le plan chronologique et le plan fréquen-

tiel Chaque type d'analyse est utile pour établir un type

particulier de caractéristique Si deux événements se pro-

duisent simultanément mais contiennent des composantes de fréquence différentes, on peut les séparer dans le plan fréquentiel Si un petit signal est noyé dans un bruit aléatoire ou si deux événements ayant le même contenu de fréquence se produisent séparément dans le temps, il est plus facile de les détecter en établissant une moyenne par rapport au temps Un accéléromètre ou autre capteur de vibrations 10 monté sur le carter extérieur du compresseur

11 engendre un signal électrique représentatif des vibra-

tions mécaniques et acoustiques du compresseur Le signal du capteur est appliqué à un circuit de conditionnement de signal dans lequel il est amplifié et filtré avant d'être transmis simultanément dans deux directions pour

l'analyse chronologique et pour l'analyse fréquentielle.

Pour l'analyse chronologique, le signal est redressé et appliqué à un circuit 13 suiveur de crêtes, l'enveloppe du

signal est engendrée, convertie en numérique dans un con-

vertisseur 14 d'analogique en numérique et analysée par un

système de traitement de données 15 Pour l'analyse fréquen-

tielle, une transformation rapide en séries de Fourier est également effectuée et le spectre de puissance est analysé par l'ordinateur Les spectres de puissance sont engendrés

très rapidement en utilisant des circuits matériels dispo-

nibles dans le commerce Un circuit 16 de transformation rapide en séries de Fourier produit une tension de sortie analogique qui représente le niveau de signal équivalent

dans la bande passante Cette tension de sortie est con-

vertie en numérique par un convertisseur 17 d'analogique en numérique et appliqué à un circuit 18 d'élévation au

carré et le résultat est transmis au système de traite-

ment de données Des spectres séparés sont calculés pour des fractions égales d'un tour, par exemple de 1/16 e de tour Ceci empêche que des bruits élévés produits par la

manoeuvre des soupapes masquent des défauts qui se produi-

sent à d'autres-positions angulaires du rotor L'analyse fréquentielle est divisée en seize segments de position du rotor Certains sont relativement bruyants et d'autres sont relativement silencieux Si le niveau de bruit était régulièrement réparti, ceci accroîtrait la sensibilité de 16 fois Du fait que le bruit n'est pas régulièrement réparti, l'amélioration de la sensibilité peut être de 2 à 3 ordres de grandeur, en particulier dans la partie du

processus qui est normalement silencieuse.

La moyenne chronologique et la moyenne des fré-

quences sont toutes deux calculées sur seize échantillons

pour améliorer le rapport signal-bruit Un signal de réfé-

rence de position est engendré une fois par tour par un dispositif, tel qu'un capteur magnétique 19, qui détecte

une encoche formée dans l'extrémité de l'arbre 20 du com-

presseur Ce signal est appliqué au circuit de transfor-

mation rapide en séries de Fourier (TRSF) 16 et au sys-

tème de traitement de données 15 et il est utilisé pour synchroniser l'établissement des moyennes de données de façon que l'analyse commence toujours à la même position angulaire de l'arbre et soit établie par rapport à la position du rotor Le système de traitement de données

analyse les données prétraitées et examine les résultats.

Le banc d'essai et le moteur qui entraîne le compresseur sont commandés par le système de traitement de données (voir le cartouche 21) Un terminal vidéo 22 est utilisé pour la sélection et la modification du programme et pour l'affichage des données de sortie Une imprimante 23 est disponible pour établir un état sur papier de tout ce

qui est affiché sur l'appareil.

Un compresseur de climatiseur domestique de type courant, qui est également appelé "une pompe" a été représenté sur la figure 2 avec sa plaque de fermeture ou calotte enlevée Il est contrôlé avant que l'on y accouple le moteur d'entraînement et qu'on les enferme de manière

étanche dans un carter L'arbre 20 et une came 24 entraî-

nent un cylindre 25 qui est appliqué sous pression contre la paroi de la chambre 26 par une palette à ressort 27

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pendant qu'il tourne L'orifice d'entrée 28 du réfrigé-

rant est obturé par le cylindre tournant et le gaz est comprimé et refoulé par un orifice lorsque la soupape

d'échappement 29 du type lame-ressort s'ouvre Les vibra-

tions mécaniques engendrées par la structure sont détec- tées par l'accéléromètre 10 qui est maintenu en appui contre le carter extérieur 30 de la pompe par une pression pneumatique. Un défaut courant est l'omission d'une opération, par exemple, l'omission du perçage d'un trou de décharge Ceci change la caractéristique engendrée par l'accéléromètre, la pression est accrue et le bruit d'écoulement produit lorsque la soupape d'échappement est ouverte est plus élevé Un autre défaut courant est la présence d'une matière étrangère à l'intérieur de la pompe La matière plus dure, telle que celle dont est fabriquée la palette, meule la matière plus tendre et, petit à petit, les débris

s'accumulent et la pompe peut caler.

Les critères d'acceptation sont basés sur une

comparaison des caractéristiques chronologique et fréquen-

tielles avec celles d'un compresseur acceptable Etant donné qu'une très grande majorité des machines durent plus longtemps que la période de garantie, on peut établir des données statistiques On contrôle un échantillon de machines et on établit la moyenne statistiquement de leurs caractéristiques Etant donné que le taux de mise au rebut est connu, on retire de l'échantillon le pourcentage des machines dont les caractéristiques sont les plus éloignées de la normale On contrôle toutes les machines en utilisant les données calculées statistiquement Chaque modèle a son propre jeu de données de référence et, lorsque de nouveaux modèles sont lancés et que des vieux modèles sont modifiés,

un nouveau jeu de données est facilement engendré La pré-

sente invention peut être appliquée à des dispositifs autres que des compresseurs rotatifs et utilisée pour diagnostiquer des problèmes dans des dispositifs mobiles quelconques dans lesquels les mouvements sont répétitifs

et notamment dans des machines oscillantes et rotatives.

La figure 3 représente le signal engendré par le capteur 10 et qui correspond aux vibrations de la pompe. Le signal est filtré pour éliminer le bruit étranger basse fréquence et les composantes haute fréquence qui pourraient

provoquer des erreurs d'échantillonnage; la bande de fré-

quence du signal conditionné est de 4 à 25 k Hz dans un

appareilqui a été construit La figure 4 représente l'en-

veloppe du signal redressé et des points d'échantillonnage à des intervalles de temps égaux Bien que les données des

valeurs de crête pour'un tour puissent constituer la carac-

téristique chronologique du dispositif contrôlé, habituel-

lement, la moyenne de nombreux tours ou cycles de mouve-

ment est établie On a tracé sur les graphiques des figu-

res 5 et 6 les caractéristiques chronologique et fréquen-

tielles d'un dispositif acceptable sous la forme de cour-

bes en traits pleins mais ces valeurs sont, en fait,

mises en mémoire dans l'ordinateur sous une forme numéri-

que Les caractéristiques sont établies par rapport à la

position du rotor Il y a une caractéristique chronologi-

que pour un tour complet mais il y a seize caractéristiques en fréquence dont chacune est le spectre de puissance moyen du signal pendant 1/16 e de tour On peut utiliser un nombre de caractétistiques en fréquence plus grand ou

plus petit mais une limite en ce qui concerne l'accroisse-

ment du nombre de caractéristiques est la capacité d'effec-

tuer une transformation en séries de Fourier à un coût

raisonnable en temps réel La caractéristique chronologi-

que du compresseur qui est examiné est comparée point par

point à la caractéristique de référence, et la caractéris-

tique d'un dispositif acceptable entre dans les limites indiquées sur la figure 5 par les courbes en traits interrompus tracées de part et d'autre de la caractéristique de référence En même temps, les spectres de fréquence du compresseur soumis à l'essai sont comparés point par point au jeu de caractéristiques de référence d'un dispositif acceptable pour déterminer s'ils entrent dans les limites de tolérance ou si le compresseur en examen est défectueux. On a tracé à plus grande échelle sur le graphique de la figure 7 une caractéristique en fréquence; les données de référence ne sont disponibles que pour l'intervalle de 4 à 25 k Hz étant donné que les autres fréquences ont été

éliminées par filtrage Les limites d'acceptabilité repré-

sentées sur cette figure (mais non sur la figure 6) sont obtenues à partir des résultats d'essai d'un grand nombre

de pompes bonnes.

Une pompe peut être refusée à deux niveaux, à savoir au plan chronologique et au plan séquentiel On utilise un grand nombre de points de référence, par exemple 1000 points dans le plan chronologique et 1000 points dans le plan fréquentiel Le banc d'essai est manoeuvré par un ouvrier non spécialisé et la comparaison

avec les données de référence est effectuée par l'ordina-

teur qui indique sur le visuel à l'opérateur que la machine est acceptée ou refusée L'ingénieur ou, le cas échéant,

l'ouvrier du banc de réparation examine les caractéristi-

ques d'un compresseur refusé et il détermine la nature et l'emplacement du défaut Les anomalies vibratoires à une position particulière du dispositif mobile sont localisées

et identifiées et des mesures de correction sont prises.

On donnera une description plus détaillée d'un

mode de réalisation spécifique de l'appareil de diagnostic en se référant au schéma-bloc détaillé de la figure 8 Le signal vibratoire est engendré par l'accéléromètre 10 qui est maintenu en appui contre la pompe il par une pression pneumatique Un moteur 32 est accouplé à l'arbre 20 et la

pompe est entraînée dans son sens de fonctionnement normal.

La collecte des données commence toujours à la même position angulaire et la moyenne des données est établie sur seize tours complets Le signal est amplifié par un pré-amplificateur 33, est filtré par un filtre passe-haut

34 ( 4000 hertz) disposé sur le banc d'essai et qui consti-

tue le circuit d'attaque du câble d'une longueur de 10 m environ qui aboutit à l'ensemble de l'électronique du système de traitement de données Ce filtre élimine la quasi-totalité du bruit engendré dans l'atelier, qui a une fréquence inférieure à 2000 Hz Ce signal est amplifié à un niveau approprié par un amplificateur 35 et filtré par un filtre passe-bas octopolaire 36 de protection contre les erreurs d'échantillonnage Le signal de sortie de ce filtre est le signal conditionné et il est utilisé pour

l'analyse sur le plan chronologique et sur le plan fré-

quentiel.

Pour l'analyse chronologique, le signal condi-

tionné est appliqué à un redresseur 37 double alternance puis à un circuit 38 de détection d'enveloppe Les crêtes du signal redressé sont détectées par un circuit de mesure

de crêtes à acquisition rapide, décroissance plus lente.

L'enveloppe est échantillonnée à 1024 points au cours d'un tour par le circuit d'échantillonnage et de maintien 39 dont les valeurs sont converties, par un convertisseur 40 d'analogique en numérique en des valeurs numériques qui sont transmises, par l'intermédiaire d'une interface d'entrée/

sortie ( E/S) 41, à l'unité de traitement 42 de l'ordi-

nateur La moyenne de seize tours est effectuée, point par point, par un programme du logiciel L'enveloppe du signal donne une idée assez exacte de ce qui se passe dans la

machine.

Le capteur 19 qui engendre le signal de référence

de position est un capteur magnétique qui détecte une enco-

che longitudinale formée dans la surface de l'arbre 20 du

compresseur Le signal de référence de position est appli-

qué à la commande 21 du moteur et à un comparateur 43 qui

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produit une impulsion de sortie lorsque la grandeur du signal de sens positif s'élève au-dessus d'une valeur de référence Une bascule de Schmitt 44 met l'impulsion du comparateur sous une forme carrée et l'applique une fois par tour à l'interface E/S 41 Cette impulsion est utili- sée pour synchroniser l'établissement des moyennes des données. Pour l'analyse sur le plan fréquentiel, le signal conditionné est transmis par l'intermédiaire d'un multiplexeur analogique 45 commandé par le système de traitement de données Le signal de sortie du multiplexeur (MUX) 45 est analysé par un circuit 46 de transformation rapide en séries de Fourier à dispositifs à transfert de charge, tels que celui mis au point et vendu par la

Société Reticon Corporation, Sunnyvale, Californie, EUA.

Ce dispositif effectue une transformation à 512 points en quelques millisecondes, couvrant l'intervalle de -25 k Hz à + 25 k Hz Une transformation complète peut être effectuée en une fraction de tour, en temps réel, et ainsi, chaque événement, tel que la manoeuvre d'une soupape, peut être

analysé séparément Ceci présente un net avantage par rap-

port à une unique analyse fréquentielle qui couvre un ou

plusieurs tours produisant un mélange de toutes les sour-

ces de bruit Le signal de sortie du circuit TRSF 46 à

dispositifs à transfert de charge est une tension analogi-

que qui est quantifiée en temps La tension de sortie est proportionnelle à la grandeur de la transformée de Fourier, mais cette tension est superposée à une polarisation en courant continu Etant donné qu'on désire obtenir le spectre de puissance moyen, le signal du dispositif 46 de transformation rapide en séries de Fourier doit être

élevé au carré avant que sa moyenne soit établie La pola-

risation en courant continu doit être éliminée avant l'élé-

vation au carré, sinon elle introduirait une erreur dans

l'estimation de la puissance.

On obtient ce résultat de la manière suivante.

Le système de traitement de données commande au multi-

plexeur analogique 45 de choisir l'entrée connectée à la masse Le dispositif 46 de transformation en séries de Fourier détermine le décalage en calculant la valeur moyenne des 512 points avec l'entrée mise à la masse La tension de sortie représentant le décalage est transmise par un amplificateur différentiel 47 dont le signal de

sortie est échantillonné par un circuit (E/M) 48 d'échan-

tillonnage et de maintien dont les signaux de sortie sont

convertis en leur équivalent numérique par un convertis-

seur 49 d'analogique en numérique Le décalage converti en numérique contourne un multiplicateur numérique 50 et traverse un multiplexeur numérique 51 commandé par le système de traitement de données, pour parvenir à un additionneur 52 qui le transmet au tableau 53 d'accès direct à la mémoire du système de traitement de données qui l'enregistre dans la mémoire 54 On notera que la valeur de décalage est transmise directement sans être

élevée au carré Le décalage TRSF est transmis par l'in-

terface E/S 41 aux circuits 55 de décodage et de bascule de mémoire dans lequel il est mis en mémoire pour être ensuite appliqué à un convertisseur 56 de numérique en

analogique L'équivalent numérique du décalage est con-

verti en un signal analogique qui est ensuite soustrait

des données analysées en temps réel au moyen de l'ampli-

ficateur différentiel 47 Le décalage est calculé pour

chaque pompe avant que les données d'essai soient recueil-

lies La dérive pendant la courte période de collecte des données est insignifiante Un autre procédé, probablement préférable, consisterait à conserver le décalage sous la

forme numérique et à l'utiliser sous cette forme.

Le décalage ayant ainsi été déterminé et sous-

trait, le signal de sortie de l'amplificateur 47 est une tension proportionnelle à la grandeur de la transformée de Fourier pour un seizième de tour Le signal de sortie TRSF analogique est échantillonné et converti en une valeur numérique (circuits 48 et 49) Il est élévé au carré par le multiplicateur numérique 50 et le produit est transmis par le multiplexeur numérique 51 à l'addi-

tionneur numérique 52 à deux entrées.

La sortie de l'additionneur 52 et l'une de ses

deux entrées sont connectées à la mémoire 54 de l'ordina-

teur par l'intermédiaire du tableau 53 d'accès direct à la mémoire L'additionneur 52 est utilisé pour établir la moyenne des données de fréquence Ce processus est commandé par une horloge 57 qui fonctionne à un rythme double du rythme de collecte des données Cette commande commande les cycles alternés de lecture en mémoire et d'écriture dans la mémoire Un cycle de lecture applique le contenu en cours de la mémoire, le total accumulé pour un point de la TRSF, à une entrée de l'additionneur En même temps, une valeur du signal de sortie TRSF élevé au

carré est appliquée à l'autre entrée de l'additionneur.

Les deux signaux d'entrée sont additionnés et attendent le cycle d'horloge suivant au cours duquel le total est

écrit dans la mémoire A chaque tour, il y a seize spec-

tres de puissance complets de 512 points, soit au total de 8192 valeurs de données Par exemple, il y a seize valeurs de puissance dans la région de 10 k Hz, et ainsi de suite Le dispositif TRSF donne des valeurs dans les plans positif et négatif et les paires correspondantes

sont ajoutées pour réduire le nombre des valeurs de don-

nées à 4096 La moyenne de chaque groupe de quatre points de données est établie de sorte qu'on obtient le nombre final de 1024 points de données qui est le même que celui utilisé pour l'analyse sur le plan chronologique Le

circuit d'horloge et les circuits d'attaque 57 transmet-

tent une impulsion d'horloge sur deux au circuit TRSF 46 à dispositifs à transfert de charge et aux convertisseurs

A/N 40 et 49 La demande de cycle à la mémoire est pré-

sentée soit pour un cycle de lecture soit pour un cycle

d'écriture Les circuits A/N effectuent leur échantillon-

nage à une fréquence égale à la moitié de la fréquence à laquelle les demandes de cycle sont présentées à la mémoire.

Le système de traitement de données 15 est typi-

quement un mini-système de traitement de données PDP 11/23 de la société Digital Equipment Corporation Après avoir additionné toutes les valeurs de données à tous les points de référence pendant seize tours, le système effectue une division pour établir la moyenne Les points de données du compresseur soumis à l'essai sont comparés aux données de référence d'un compresseur acceptable pour déterminer si des limites prédéterminées sont ou non dépassées Ceci est effectué point par point pour les 1024 points sur le plan

chronologique et pour les 1024 points sur le plan fréquen-

tiel S'il y a suffisamment de points de données qui dépassent les limites acceptables, un voyant rouge s'allume et indique à l'opérateur que le compresseur est refusé Le

nombre de points de données au-dessus de la limite néces-

saire pour refuser une pompe dépend de la mesure dans laquelle l'ingénieur désire que les tolérances soient serrées Les pompes défectueuses sont démontées sur le

banc de réparation pour déterminer ce qui est défectueux.

Le système de traitement de données peut fournir un affi-

chage graphique sur papier pour permettre de déterminer

avec précision le défaut et le localiser.

Cet appareil de diagnostic automatisé et le pro-

cédé pour inspecter des dispositifs mobiles afin de déter-

miner leurs défauts internes est rapide, il n'utilisent

qu'un poste de contrôle,ils sont plus sensiblesqu'un opéra-

teur humain, ils suppriment les variations de jugement et ils trouvent certains défauts qui ne sont pas décelés au moyen des essais classiques La fréquence n'est pas limitée à l'intervalle audio et ultra-audio et s'étend dans les ultrasons. Bien qu'on ait décrit et représenté l'invention

plus particulièrement en se référant à un mode de réalisa-

tion préféré, les spécialistes de la technique concernée comprendront que l'on peut y apporter divers changements de forme et de détail sans sortir du cadre ni s'écarter

de l'esprit de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1 procédé non intrusif pour détecter des défauts des dispositifs mobiles qui ont des mouvements répétitifs, caractérisé en ce qu'il consiste: à engendrer un signal de capteur ( 10) corres- pondant aux vibrations dudit dispositif ( 11) pendant au moins un cycle de mouvement; à analyser le signal du capteur pour produire une caractéristique chronologique qui est l'enveloppe du signal et pour produire un jeu de caractéristiques en fréquence qui sont les spectres de puissance pour des fractions d'un cycle; et à comparer lesdites caractéristiques à celles d'un dispositif acceptable pour identifier les anomalies

vibratoires.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse du signal est établie par référence à

la position du dispositif.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la moyenne des caractéristiques est établie sur

un nombre prédéterminé de cycles.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les caractéristiques chronologiques et en fré-

quence sont produites en temps réel.

5 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal du capteur est conditionné avant l'analyse chronologique et en fréquence par filtrage passe

haut pour éliminer le bruit étranger et par filtrage passe-

bas pour éliminer les erreurs d'échantillonnage.

6 Un procédé non intrusif pour détecter des défauts internes dans des dispositifs rotatifs qui ont

des mouvements répétitifs, caractérisé en ce qu'il con-

siste: à détecter les vibrations dudit dispositif ( 11) pendant un nombre déterminé de tours et à engendrer un signal de capteur ( 10); à conditionner le signal du capteur pour extraire le bruit étranger basse fréquence et les hautes

fréquences qui pourraient provoquer des erreurs d'échan-

tillonnage; à engendrer un signal de référence de position à chaque tour de façon à synchroniser l'établissement de la moyenne; à produire une caractéristique chronologique qui est l'enveloppe moyenne du signal conditionné;

à produire un jeu de caractéristiques en fré-

quence qui sont les spectres de puissance moyens du signal conditionné pendant des fractions égales d'un tour; et à comparer les caractéristiques chronologiques

et en fréquence à des données de référence d'un disposi-

tif acceptable et à des limites d'acceptabilité calculées statistiquement pour identifier les anomalies vibratoires

à une position particulière du dispositif rotatif.

7 Un procédé selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que le signal conditionné a une bande de fré-

quence comprise entre environ 4 k Hz et environ 25 k Hz.

8 Un procédé selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que le signal de référence de position est

engendré en détectant la position de l'arbre du disposi-

tif rotatif.

9 Un procédé selon la revendication 6, caracté-

risé en ce qu'une transformation rapide en séries de Fourier est exécutée et le signal de sortie est élevé au

carré pour produire chaque spectre de puissance.

10 Un procédé selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que le décalage en courant continu du signal de sortie de la transformation rapide en séries de Fourier

est déterminé et soustrait avant l'élévation au carré.

11 Un appareil acoustique de détection de défauts pour inspecter des dispositifs mobiles qui ont

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des mouvements répétitifs, caractérisé en ce qu'il comprend:

un capteur ( 10) qui engendre un signal électri-

que représentatif des vibrations du dispositif ( 11); des premiers moyens ( 13, 14) produisant une caractéristique chronologique qui est établie par rapport à la position du dispositif et qui est l'enveloppe du signal pendant au moins un cycle de mouvement du dispositif; des seconds moyens ( 16, 17, 18) pour produire un jeu de caractéristiques en fréquence qui sont établies par

rapport à la position du dispositif et qui sont les spec-

tres de puissance du signal pendant des fractions d'un cycle de mouvement; et

des moyens ( 15) pour comparer les caractéris-

tiques à celles d'un dispositif acceptable pour identifier

des défauts internes.

12 Appareil selon la revendication 11, caracté-

risé en ce qu'il comporte des moyens ( 12) de conditionne-

ment du signal pour filtrer au moyen de filtres passe-haut et passe-bas ledit signal de façon à éliminer le bruit et les hautes fréquences qui pourraient provoquer des erreurs d'échantillonnage.

13 Appareil selon la revendication 11, caracté-

risé en ce qu'il comporte des moyens ( 19) pour engendrer un signal de référence de position au cours de chaque cycle de mouvement afin de synchroniser l'analyse dudit signal.

14 Appareil selon la revendication 11, caracté-

risé en ce que les seconds moyens comprennent un circuit ( 16) de transformation rapide en séries de Fourier et un multiplicateur ( 18) qui élève au carré le signal de sortie

dudit dispositif.

Un appareil acoustique de détection de défauts

pour inspecter des dispositifs mobiles qui ont des mouve-

ments répétitifs, caractérisé en ce qu'il comprend: un capteur ( 10) qui engendre un signal électrique représentatif des vibrations du dispositif ( 11); des moyens ( 12) pour conditionner le signal de manière à filtrer le bruit basse fréquence et les hautes fréquences qui pourraient provoquer des erreurs d'échantillonnage; des moyens ( 19) pour engendrer un signal de

référence de position à chaque tour de façon à synchroni-

ser l'établissement des moyennes; des premiers moyens d'analyse ( 13, 14) pour

produire une caractéristique chronologique qui est l'enve-

loppe moyenne du signal conditionné pendant un nombre pré-

déterminé de tours; des seconds moyens d'analyse ( 16, 17, 18) pour produire un jeu de caractéristiques en fréquence qui sont les spectres de puissance moyens du signal conditionné pendant des fractions d'un tour; et

des moyens ( 15) pour comparer les caractéris-

tiques chronologiques et en fréquence à des données de

référence calculées statistiquement d'un dispositif accep-

table pour identifier des défauts internes.

16 Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les moyens ( 12) de conditionnement de signal sont constitués par des filtres passe-haut et passe-bas ( 34, 36, figure 8) qui rejettent les fréquences inférieures à environ 4 kilohertz et supérieures à environ

kilohertz.

17 Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les moyens générateurs de signal de réfé-

rence de position sont constitués par un capteur magnéti-

que ( 19) qui détecte la position de l'arbre ( 20) du dispo-

sitif rotatif ( 11) et par des moyens qui comprennent un comparateur ( 43) et une bascule de Schmitt ( 44) pour

engendrer une impulsion par tour (figure 8).

18 Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les premiers moyens d'analyse comprennent un redresseur ( 37) et un circuit suiveur de crêtes ( 38)

(figure 8).

19 Appareil selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que les seconds moyens d'analyse comprennent un circuit ( 46) de transformation rapide en séries de Fourier et des moyens ( 50) pour élever au carré son signal de sortie afin de produire chaque spectre de puissance

(figure 8).

Appareil selon la revendication 19, caracté-

risé en ce qu'il comporte des moyens pour déterminer le

décalage en courant continu du signal de sortie du cir-

cuit à transformation rapide en séries de Fourier et pour

soustraire ce décalage (figure 8).