FR2811754A1 - Vibrometre universel - Google Patents

Abstract

Dans ce vibromètre à grande capacit e de mesure, il existe un capteur de vibrations (26) destin e à d etecter les vibrations des bruits de structure dont la pointe de palpage est en plus en mesure de d etecter la variation d'un flux magn etique provoqu ee par un support de code (10) install e en-dehors du capteur de vibrations (26) et de le transformer en signaux logiques, ce qui permet, outre une mesure des vibrations, de d eterminer egalement l'identification d'une machine ou, plus g en eralement, d'un point de mesure.

Description

Désignation de l'invention Vibromètre universel

DESCRIPTION

ÉETAT DE LA TECHNIQUE

Un vibromètre universel est commercialisé depuis quelques temps par la société Pr ftechnik AG sous le nom " Vibrotip ". Cet appareil permet aussi bien d'enregistrer des grandeurs à étudier de bruits de structure ou des grandeurs vibratoires que de réceptionner des données d'identification avec un capteur d'identification approprié (selon l'état connu de la technique). En plus de cela, il est possible de mesurer la température des objets à étudier avec un capteur de température séparé installé sur l'appareil mentionné. Bien que l'appareil mentionné puisse être considéré comme un instrument de mesure pratique pour le contrôle et l'entretien de nombreux types de machines, il a pour inconvénient que des capteurs séparés sont prévus pour chaque opération de mesure distincte (à savoir diagnostic des vibrations, identification des points de mesure, mesure de température), lesquels augmentent le coût de fabrication de l'appareil. Son utilisation est en outre plus difficile que si un seul capteur était prévu pour

cette multitude d'opérations de mesure.

OBJET DE L'INVENTION

L'objet de l'invention est de résoudre le problème mentionné précédemment et de mettre à disposition un vibromètre universel muni d'un capteur unique qui doit être capable d'accomplir au moins deux -2- des opérations de mesure mentionnées, dans l'idéal, toutes. Cet objet est réalisé avec les moyens

indiqués dans les revendications indépendantes et

dépendantes. Pour ce faire, le vibromètre universel conforme à l'invention doit présenter un capteur qui permette de mesurer non seulement des grandeurs acoustiques, notamment des bruits de structure, mais qui soit également capable de lire des supports de code associés et appropriés de manière à permettre une identification des différents points de mesure. Dans une configuration spéciale, le capteur doit en plus également pouvoir être utilisé comme capteur de

température.

La solution de l'invention prévoit qu'un capteur de vibrations tout à fait courant soit modifié de manière à rendre possible la lecture de supports avec des structures géométriques mécaniques. En comparaison des supports de code optiques, la lecture de tels supports de code présente pour avantage que les lectures erronées en raison d'un encrassement du support de code sont moins courantes. Pour ce faire, dans une première configuration de l'invention, un élément acoustique conducteur présent dans un capteur de vibrations courant est utilisé en tant que générateur de flux magnétique et transducteur de flux pour grandeurs magnétiques, ce qui permet de détecter avec lui un modèle binaire sous la forme d'évidements de différentes tailles dans un matériau ferromagnétique. Le support de code correspondant conforme à l'invention doit donc se composer d'un morceau de matériau ferromagnétique dans lequel ont été aménagés des évidements de différentes tailles à des endroits appropriés, lesquels peuvent être lus à l'aide du capteur combiné mentionné et ensuite décodés. Ceci permet l'identification d'un point de mesure donné d'une machine ou d'un autre objet. Une autre combinaison de lecteur de code et de support de code est proposée dans une autre configuration de l'invention. Le lecteur de code utilisé ici est un capteur de vibrations modifié qui, dans sa fonction normale, convient pour détecter les bruits de structure et les supports de code prévus sont des structures de surface mécaniques en matériaux quelconques qui doivent être palpées par le lecteur de code. Dans une autre configuration de l'invention, la dernière forme de réalisation mentionnée est étendue de manière à pouvoir effectuer en plus une mesure de température avec le même capteur. La propriété utilisée pour ce faire est le fait que la plupart des capteurs de vibration à effet piézo-électrique présentent également un effet pyro- électrique. Conformément à l'invention, cet effet pyro-électrique est utilisé pour réaliser également avec le capteur de vibrations une mesure de température qui se limite essentiellement à une zone limitée,

quasiment ponctuelle.

Il faut maintenir les conditions suivantes dans l'environnement de l'invention: Des supports de code plats sont connus depuis longtemps, les éléments de codage étant généralement formés de bandes noires parallèles de différentes largeurs qui sont imprimées sur un support de code plat, par exemple une étiquette collée en papier ou en film de plastique et codent ainsi des informations sous forme numérique. Pour lire un tel support de code, on emploie généralement un lecteur à diodes laser qui décode les informations en fonction de l'intensité lumineuse réfléchie par les bandes et avec un circuit électronique d'analyse correspondant. De tels systèmes

sont connus sous le nom de lecteurs de code à barres.

Des systèmes de détection des vibrations des machines comportant des éléments en rotation, par exemple, sont connus de EP-A-0 194 333 et US 4 885 707, un support de code à barres courant décrit ci-dessus étant apposé au point de mesure sur la machine et, avant l'opération proprement dite de mesure et de détection des vibrations, est mesuré par un lecteur

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optique correspondant pour acquérir les informations ou données spécifiques nécessaires pour la mesure ou l'analyse ultérieure des vibrations. La mesure des vibrations s'effectue ensuite au moyen d'un capteur piézo-électrique courant. Selon le brevet américain 4 885 707, deux têtes de mesure séparées sont prévues pour décoder ou détecter les vibrations, alors que selon le brevet EP-A-0 194 333, les différents capteurs nécessaires pour les deux mesures peuvent être intégrés dans un bottier de type stylet qui est relié à l'unité d'analyse proprement dite par le biais d'un câble de raccordement, ce qui permet à l'opérateur d'appliquer l'élément de lecture au point de mesure correspondant par sa pointe comme un stylet pour détecter les vibrations après avoir préalablement lu le code à barres associé en déplaçant la pointe de l'élément de lecture à une certaine distance au-dessus des bandes du

code à barres disposées les unes derrière les autres.

Un système optique est connu du brevet DE 44 20 562 Al, lequel peut, d'une part, lire le code à barres apposé sur une machine qui comprend un corps en rotation et, d'autre part, déterminer la vitesse de rotation du corps en rotation à l'aide d'un repère

optique appliqué sur le corps.

Un système de détection des vibrations est connu du brevet EP 0 211 212 A2 avec lequel un composant de transmission de données est vissé à chaque point de mesure, lequel assure d'une part la connexion au capteur de vibration dans la tête de mesure et d'autre part délivre des informations spécifiques à la machine ou au point de mesure sous la forme de caractéristiques optiques, magnétiques ou mécaniques, lesquelles sont lues par un capteur décodeur correspondant sur la tête de mesure. Les caractéristiques sont ici prévues sous la forme

d'anneaux circonférentiels parallèles.

Une tête de mesure des vibrations est connue du brevet EP 0 762 131 A2, laquelle est appliquée manuellement dans un logement en forme de V sur la

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surface de l'objet à mesurer, la pointe de la tête de mesure des vibrations étant ici arrondie de manière convexe, recueillant les vibrations de la surface de la machine et les transmettant par le biais d'un élément de couplage approprié à un capteur piézo-électrique qui

est relié aux contrepoids correspondants.

L'inconvénient des supports de code plats connus est le fait qu'ils ne puissent être lus que de manière optique et qu'ils ne conviennent généralement pas pour être utilisés dans des environnements difficiles, par exemple à haute température et similaires. Conformément à la forme de réalisation présentée de l'invention, il est avantageux que les éléments de codage du support de code soient configurés de manière très simple et robuste et puissent tout de même être lus de manière simple et fiable. Les éléments de codage doivent notamment ne pas être lus de manière

optique, bien que cela soit possible.

Les orifices sont de préférence réalisés sous la forme de trous circulaires dont le diamètre code les informations, en prévoyant de préférence deux diamètres différents pour le codage numérique. Ceci permet une

fabrication aisée du support de code.

Pour faciliter leur lecture, les orifices sont de préférence disposés les uns derrière les autres sur une ligne, le support de code pouvant ici présenter un guide pour l'élément de lecture afin de guider l'élément de lecture le long de la ligne d'orifices. Le guide est ici réalisé de préférence sous la forme d'une rainure en forme de V à la base de laquelle sont

pratiqués les orifices.

Le support de code peut être réaliser en matériau ferromagnétique pour faciliter sa lecture. Il est toutefois également possible de disposer de supports de code en matériau conducteur d'électricité non ferromagnétique, ce qui permet également une détection magnétique ou inductive du code. Le support de code peut notamment être réalisé en acier inoxydable

ou en un alliage inoxydable contenant du chrome/nickel.

Le support de code peut être collé sur un objet à coder au moyen d'une surface collante et présente de préférence un orifice supplémentaire qui permet de relier une sonde de vibrations à l'objet à coder. Un support de code est de préférence réalisé de telle manière qu'il supporte des températures jusqu'à 350 C et soit résistant à l'eau et à la vapeur d'eau. Sur l'élément de lecture, le capteur est de préférence configuré pour un palpage magnétique, il peut ici s'agir d'une sonde à effet Hall, d'une bobine d'induction, d'un capteur de courant de Foucault ou

d'un capteur de proximité inductif.

L'élément de lecture intègre de préférence un capteur de vibrations destiné à détecter les vibrations de l'objet à coder, lequel comprend un élément piézoélectrique qui peut être couplé à l'objet à coder et à palper par le biais d'un élément de contact rigide. L'extrémité avant de l'élément de lecture peut être élastique et façonnée de manière à être guidée dans le guide du support de code. Elle peut être réalisée à partir d'une pièce usinée arrondie de manière convexe qui présente un orifice permettant le passage jointif de la pointe de l'élément de contact et qui est façonnée de telle manière que l'élément de contact ne pénètre pas dans les orifices de codage lorsque l'élément de lecture est appliqué dans le guide. L'élément de contact est de préférence passé au travers du capteur magnétique qui est intégré dans la

pièce usinée.

L'élément de lecture peut être télescopique, ce qui permet de décaler le capteur de vibrations par rapport au capteur de décodage dans le sens

longitudinal de l'élément de lecture.

-7- L'élément de lecture est de préférence destiné au palpage de surfaces qui présentent des

températures jusqu'à 350 C.

Dans la deuxième forme de réalisation du vibromètre universel, la configuration la plus simple s'avère être la plus avantageuse. Le vibromètre est de préférence configuré de manière à détecter en même temps la température de la surface de l'objet à coder, un capteur de température étant ici relié à la pointe de palpage pour détecter la température de la pointe de palpage. L'unité d'analyse est ici configurée de préférence de telle manière à déterminer la température de la surface à mesurer au moyen d'un modèle mathématique à partir de l'évolution dans le temps de la température détectée à la pointe de palpage après application de la pointe de palpage. Ce procédé de détermination de la température offre une précision supérieure à celle d'une mesure de température qui ne s'appuie que sur la valeur maximale statique atteinte

de la température de la pointe de palpage.

Le capteur d'accélération est de préférence réalisé sous la forme d'un élément piézo-électrique et sert en même temps de capteur de flux thermique afin

d'augmenter la précision de la mesure de température.

Le vibromètre est en outre de préférence configuré de manière à détecter les vibrations de la surface de l'objet à coder de manière à ce qu'il puisse être utilisé, par exemple, pour vérifier l'absence de fuite sur les purgeurs, le capteur d'accélération étant ici également utilisé pour détecter les vibrations de

la surface de l'objet à coder.

Du fait que cette fonction multiple du capteur d'accélération ou de vibrations, c'est-à-dire la fonction de capteur d'accélération lors du palpage du support de code, de capteur de flux thermique lors de la mesure de température et de capteur de vibrations lors de la détection des vibrations de la surface de l'objet à coder, se déroule dans différentes plages de fréquences mais doit tout de même présenter la -8 - meilleure sensibilité possible dans chaque plage de fréquences, on prévoie de préférence deux masses sismiques, le couplage de l'une des masses sismiques au capteur d'accélération ou de vibrations, c'est-à-dire le seul élément piézo-électrique, étant plus dépendant de la fréquence que le couplage de l'autre masse sismique au capteur. Le couplage de la masse sismique qui est couplée de la manière la plus sensible à la fréquence est ici nettement plus important aux basses fréquences qu'aux fréquences élevées pour communiquer à l'ensemble du système une résonance aussi bien aux basses fréquences qu'aux hautes fréquences. Les deux masses sismiques et la réponse en fréquence de couplage au capteur sont ici de préférence choisies de manière à ce qu'une première fréquence de résonance de l'ensemble du système se situe dans la plage inférieure à 1 kHz et qu'une deuxième fréquence de résonance de l'ensemble du

système se situe dans la plage des ultrasons.

L'invention sera décrite plus en détail ci-

après à l'aide des dessins.

Ceux-ci illustrent: Figure 1 une vue de dessus d'un support de code conformément à une première configuration de l'invention; Figure 2 une coupe le long de la ligne II-II dans la figure 1, l'illustration montrant en plus un lecteur conforme à la première configuration de l'invention qui est appliqué pour lire le code sur le support de code, et Figure 3 dans une vue en coupe similaire, des moyens supplémentaires qui servent à refroidir le capteur; Figure 4 une vue schématique en perspective d'un support de code conforme à l'invention dans une deuxième forme de réalisation Figure 5 un tracé de la course verticale parcourue par une pointe de palpage lors du palpage du support de code de la figure 4 en fonction de la position latérale; Figure 6 une vue similaire à celle de la figure 4, illustrant cependant une deuxième forme de réalisation d'un support de code conforme à l'invention; Figure 7 un tracé similaire à celui de la figure 4, mais se rapportant à la forme de réalisation de la figure 6; Figure 8 Une vue schématique d'un lecteur conforme à l'invention destiné à palper le support de code des figures 4 et 6; et Figure 9 une représentation schématique de la réponse en fréquence de la charge de l'élément piézo-électrique du lecteur de

la figure 8.

Selon la figure 1, un support de code plat désigné de manière générale par 10 est collé avec du caoutchouc au silicone sur une surface désignée par 12

d'un objet à coder au moyen d'une surface collante 14.

Le support de code 10 peut cependant également être fixé d'une autre manière, par exemple par rivetage ou avec d'autres colles. L'objet à coder est de préférence une partie de machine ou d'équipement comme, par exemple, un purgeur, une vanne, une conduite d'arrivée ou d'écoulement ainsi que des pièces d'équipement en fonte nodulaire ou en fonte grise dont il faut mesurer ou contrôler les vibrations au niveau ou à proximité du point codé. Le support de code 10 est ici prévu pour présenter les informations spécifiques à l'objet ou spécifiques au point de mesure qui sont nécessaires pour l'opération de mesure ou de contrôle. Le support de code 10 comprend pour l'essentiel une plaquette 16, qui est collée par sa face arrière 14 à la surface 12 et qui se compose de matériau ferromagnétique ou non ferromagnétique, de préférence en acier inoxydable ou en un alliage inoxydable approprié contenant du chrome/nickel. Lors du choix du matériau, il faut tenir compte du fait que le support de code 10 doit pouvoir

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résister à des températures jusqu'à 350 C et qu'il doit

être résistant à l'eau et résistant à la vapeur d'eau.

Dans le cas des matériaux ferromagnétiques, il faut donc veiller à un point de Curie suffisamment élevé. Si c'est un matériau non ferromagnétique qui est choisi, celui-ci doit être suffisamment conducteur pour permettre une lecture magnétique ou inductive du support de code 10. Cette conductivité doit, suivant les possibilités, être suffisamment stable en température dans la plage de températures considérée, comme ceci est le cas, par exemple, avec le constantan et des matériaux similaires. Les informations à coder sont codées numériquement sous la forme d'orifices 18 présentant deux diamètres différents et disposés en ligne, ce qui veut dire que les informations sont représentées par le diamètre de l'orifice 18 correspondant. Pour la lecture manuelle du support de code 10 au moyen d'un élément de lecture 20 en forme de

stylet correspondant, lequel sera décrit en détail ci-

après, la plaquette 16 est munie d'une rainure de guidage 22 légèrement en forme de V (prismatique) au fond de laquelle sont réalisés les orifices 18. Des orifices supplémentaires 24, 25 sont en outre prévus dans la rainure de guidage 22, lesquels permettent de coupler un capteur de vibrations 26 de l'élément de

lecture 20 à la surface 12 de l'objet à contrôler.

Pour faciliter la manipulation, manuelle, l'élément de lecture 20 est généralement réalisé sous la forme d'un stylet et comprend pour l'essentiel un capteur décodeur 28 destiné à lire le support de code ainsi qu'un capteur de vibrations 26 destiné à

détecter les vibrations de l'objet à contrôler 12.

L'élément de lecture ou le stylet de lecture 20 peut en outre contenir une unité d'analyse non illustrée destinée au traitement des signaux délivrés par le capteur décodeur 28 et au décodage des informations reçues, une telle unité d'analyse pouvant également être prévue dans une unité de commande ou unité de base non illustrée à la place de cet endroit. En règle

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générale, le stylet de lecture 20 est relié par le biais de liaisons électriques souples à une telle unité de base, laquelle est de toute façon prévue pour analyser les signaux du capteur de vibrations 26. Si l'unité d'analyse des signaux du capteur décodeur 28 est prévue en-dehors du stylet de lecture 20, le stylet de lecteur 20 est de préférence relié à l'unité de base par le biais d'au moins deux paires de câbles. Une alimentation électrique du stylet de lecture 20 n'est généralement pas nécessaire et peut, au besoin, être

assurée par des piles intégrées (non illustrées).

Dans la forme de réalisation illustrée dans la figure 2, le capteur décodeur 28 est réalisé sous la forme d'un capteur inductif avec un noyau en pot 30 et une bobine d'induction 32 et il est disposé à proximité de l'extrémité avant du bottier 34 du stylet de lecture 20. Le capteur de vibrations 28 est formé par un élément de contact 36 à section transversale en T, lequel est relié à un cristal piézo-électrique 38,

lequel est de son côté relié à une masse sismique 40.

La constitution du capteur de vibrations 26 correspond pour l'essentiel à celle du type connu du brevet EP 0 762 131 A2. Le cristal piézoélectrique 38 est muni en son extrémité supérieure d'un contact électrique 42 sur lequel est prélevé le signal des vibrations. Le centre de gravité de la masse sismique 40 se trouve sous le cristal piézo- électrique 38. La partie 44 en forme de tige s'étendant vers le bas de l'élément de contact 36 passe à travers le noyau en pot 30 qui entoure la bobine d'induction 32 et l'orifice central de la bobine 32, sa pointe arrondie 46 s'étendant à travers une pièce usinée arrondie 48 qui forme la pointe du stylet de lecture 20. La pièce usinée 48 est de préférence fabriquée en caoutchouc de silicone et sa forme convexe est choisie de telle manière que la pointe 46 de l'élément de contact 36 pénètre dans les orifices de codage 18 lorsque le stylet de lecture 20 est appliqué dans la rainure en forme de V 22 afin de permettre une lecture sans défaut du support de code 10. Le point de

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traversée de la pointe 46 de l'élément de contact 36

est rendu hermétique par la pièce usinée 48.

Le capteur magnétique 28 est lui aussi intégré dans la pièce usinée. Un entrefer 50 est formé entre la partie en forme de tige 44 de l'élément de contact 36 et le noyau en pot 30. Dans la forme de réalisation illustrée, le capteur de vibrations 26 et le capteur décodeur 28 sont pour l'essentiel montés de manière fixe l'un par rapport à l'autre. Le stylet de lecture peut toutefois également être configuré de manière à ce que la partie décodeur soit formée séparément et puisse être glissée dans un sens et dans l'autre à la manière d'un télescope par rapport au

capteur de vibrations.

Les matériaux du stylet de lecture 20 doivent globalement être choisis de manière à permettre le palpage de surfaces présentant des températures jusqu'à

350 C.

Lors d'une opération de lecture ou de contrôle, la pièce usinée 48 du stylet de lecture 20 est tout d'abord appliquée sur la bonne extrémité de la rainure en forme de V 22 du support de code 10, puis elle est tirée manuellement sur la ligne d'orifices de codage 18, l'interaction de la rainure de guidage 22 et de la pièce usinée 48 assurant le guidage en conséquence du stylet de lecture 20 sur le support de code 10. Grâce au mouvement relatif de la plaquette support de code 16 par rapport à la bobine d'induction 32, la bobine 32 " voit " un matériau présentant une perméabilité magnétique qui varie dans l'espace en raison de la succession des orifices 18, ce qui se traduit par une variation en conséquence, par exemple d'une tension induite (ou d'une inductance efficace de la bobine 32) en fonction du passage de l'un des orifices 18. Les orifices 18 de différents diamètres produisent ici des variations différentes de la tension induite et peuvent ainsi être différenciés. L'unité d'analyse peut déterminer la succession des orifices 18 à partir des signaux de tension délivrés par la bobine

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32 et peut ainsi décoder les informations codées par le support de code 10, ces informations pouvant ainsi être prises en considération lors de l'opération de mesure

des vibrations qui suit.

Après la fin de la lecture du support de code , le stylet de lecture est disposé sur l'orifice 24 supplémentaire de telle manière que la pointe 46 de l'élément de contact 36 puisse être appliquée sur la surface 12 de l'objet à contrôler à travers l'orifice 24. Un couplage au support de code 10 lui-même est cependant également possible pour détecter les vibrations s'il existe un couplage rigide en conséquence entre la surface 12 et le support de code 10. Dans cette situation, les vibrations de la surface 12 sont détectées par le cristal piézo-électrique 38 au-dessus de l'élément de contact 36 et l'unité d'analyse peut recevoir un signal de tension correspondant. Comme l'illustre la figure 3, un radiateur 60 ou, plus spécialement, un dispositif de refroidissement actif 62 avec élément de Peltier peut être prévu en option afin d'améliorer les rapports thermiques dans la zone du capteur de l'élément de lecture 20. Le dispositif de refroidissement actif peut ici agir comme un régulateur pour maintenir la température moyenne du boîtier 34 à une valeur quasiment constante à l'aide d'un capteur de température (non illustré) (le dispositif de refroidissement actif peut ici, le cas échéant, être utilisé comme dispositif de chauffage actif en présence de températures ambiantes très froides). Les éléments capteurs 26, 28 fonctionnent ainsi eux aussi à une température quasiment constante, ce qui est avantageux pour la qualité des résultats de

mesure obtenus.

Dans une autre configuration de l'invention, les éléments capteurs 26, 28 peuvent être maintenus à une température relativement constante en chauffant la bobine 32 avec le courant continu qui lui est appliqué à une température de consigne comprise entre 50 C et

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C environ. Ceci peut être réalisé de manière simple en maintenant la résistance en courant continu de la bobine asservie sur la température et en la modifiant par le courant appliqué mentionné jusqu'à atteindre une valeur de résistance prédéfinie. Il est entendu que l'application d'un courant supplémentaire ne présente aucun intérêt au-dessus d'une certaine température ambiante de la bobine 32, une application de courant

étant sans objet dans ce cas.

La figure 8 représente schématiquement un appareil de mesure 1010 destiné à mesurer la température et les vibrations d'une surface 1012 d'un objet à mesurer 1014 et à lire le profilé en hauteur d'un support de code. L'appareil de mesure 1010 comprend une tête de mesure 1016 de type stylet à manipuler manuellement ainsi qu'une unité d'analyse 1020 qui lui est reliée par le biais d'un câble électrique souple 1018. La tête de mesure 1016 comprend une pointe de palpage 1022 en un matériau rigide bon conducteur thermique, un capteur de température 1024 couplé thermiquement à la pointe de palpage 1022, un élément piézo-électrique 1026 relié de manière rigide à l'extrémité arrière de la pointe de palpage 1022, une première masse sismique 1028 reliée de manière rigide à l'élément piézoélectrique 1026, une deuxième masse sismique 1032 reliée de manière élastique à la première masse sismique 1028 par le biais d'un élément de couplage élastique 1030 ainsi qu'un capteur de température auxiliaire 1034 couplé thermiquement à la deuxième masse sismique 1032. Un autre capteur de température 1036 est relié à l'unité d'analyse 1020 pour détecter la température de l'air ambiant. Les capteurs de température 1024, 1034 et 1036 sont de

préférence des composants semiconducteurs.

La surface 1012 à mesurer de l'objet à mesurer 1014 est munie d'une marque de pointeau 1038 dans laquelle est appliquée manuellement la pointe de palpage 1022 afin d'acquérir la température et les

vibrations de la surface 1012.

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La première masse sismique 1028 couplée de manière rigide à l'élément piézo-électrique 1026 est nettement inférieure à la deuxième masse sismique 1032 reliée de manière élastique à la première masse sismique 1028 par le biais de l'élément de couplage 1030. Le couplage de la première masse sismique 1028 à l'élément piézo-électrique 1026 est pratiquement indépendant de la fréquence, alors que le couplage de la deuxième masse sismique par le biais de l'élément élastique 1030, lequel peut être réalisé sous la forme d'un circuit imprimé, par exemple, dépend fortement de la fréquence, le couplage de la deuxième masse sismique 1032 à la première masse sismique 1028 et, de ce fait, à l'élément piézo-électrique 1026, étant nettement plus important aux basses fréquences qu'aux fréquences élevées. Le but de cet arrangement est de réaliser,

avec la pointe de palpage 1022, l'élément piézo-

électrique 1026 ainsi que les deux masses sismiques 1028 et 1030, un système de mesure des vibrations qui présente une première fréquence de résonance aux basses fréquences et une deuxième fréquence de résonance aux hautes fréquences et qui convient ainsi à des mesures

sensibles dans deux plages de fréquences séparées.

La figure 9 est une représentation schématique d'un exemple de réponse en fréquence de la

charge sur l'élément piézo-électrique 1026, c'est-à-

dire pour l'essentiel du signal de tension de l'élément piézo-électrique 1026, trois pages de fréquences principales A, B ou C pouvant ici être distinguées. Une première fréquence de résonance se trouve à l'extrémité supérieure de la plage des basses fréquences A à environ 1 kHz, la plage A intervenant essentiellement pour les mesures du flux thermique et le palpage du support de code ainsi que pour les mesures destinées à déterminer le moment d'application de la pointe de palpage sur la surface à mesurer 1012, comme cela sera expliqué plus en détail ci-après. La plage des fréquences moyennes B qui suit la plage A ne présente ici aucun intérêt et sera ignorée. La plage des

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fréquences moyennes B est suivie par une plage des fréquences hautes C à l'extrémité supérieure de laquelle vient se greffer une deuxième fréquence de résonance aux alentours de 1 MHz. La plage C sert à mesurer les vibrations de la surface 1012 de l'objet à mesurer 1014. L'objet à mesurer 1014 est de préférence un purgeur dont le comportement vibratoire est mesuré à l'aide de l'appareil de mesure 1010 afin de déterminer

les fuites.

Lors d'une mesure de la température, après application de la pointe de palpage 1022 sur la surface 1012, il ne se produit initialement qu'un faible accroissement de la température. Ce retard résulte essentiellement de la géométrie de la pointe de palpage 1022, de la disposition locale du capteur de température 1024 à une distance donnée du point d'application de la pointe de palpage 1022 ainsi que des capacités thermiques de la pointe de palpage 1022, de l'élément piézo-électrique 1026 et des masses sismiques 1028 et 1032. Après écoulement d'un temps mort, la température détectée par le capteur de température 1024 suit une courbe de croissance relativement linéaire, laquelle devient ensuite de plus en plus plate après avoir passé par un point tournant et se rapproche de manière asymptotique d'une

température finale stationnaire.

La température de la surface à mesurer 1012, au lieu d'être déterminée à partir de la température maximale du capteur de température 1024 ou de la pointe de palpage 1022, est déterminée au moyen d'un modèle mathématique à partir de l'évolution dans le temps de la température détectée par le capteur de température

1024 après application de la pointe de palpage 1022.

Ceci permet d'obtenir une plus grande précision de la mesure de température, car il est possible de tenir compte de certains paramètres qui influencent la température maximale stationnaire comme, par exemple, la résistance thermique entre la surface 1012 et la pointe de palpage 1022. D'autres paramètres de cette

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importance sont la température de l'air ambiant, la dissipation thermique de la pointe de palpage 1022 dans l'environnement, la résistance thermique de la pointe de palpage 1022, la géométrie de la pointe de palpage 1022, l'arrangement géométrique du capteur de température 1024, la capacité thermique de la pointe de palpage 1022 et les éléments qui y sont reliés thermiquement (ici: l'élément piézo-électrique 1026, les masses sismiques 1028 et 1032 ainsi que l'élément de couplage 1030) ainsi que la résistance thermique entre la pointe de palpage 1022 et le capteur de

température 1024.

L'unité d'analyse 1020 est réalisée de telle manière que les paramètres qui sont pris en compte dans le modèle mathématique sont tout d'abord déterminés au cours d'un processus d'apprentissage sur une surface connue présentant des températures connues et en-suite mémorisés. La détermination des paramètres s'effectue en adaptant l'évolution de la température au niveau du capteur 1024 à l'aide d'une procédure appropriée d'adaptation de la courbe qui donne ensuite les valeurs correspondantes des paramètres. Il devient ainsi possible, par exemple, de déterminer la résistance thermique entre la pointe de palpage 1022 et la surface à mesurer 1012 notamment, laquelle varie d'une opération de mesure à l'autre, en utilisant les paramètres obtenus de la courbe de croissance de la température détectée par le capteur de température 1024 et de l'utiliser ensuite lors du calcul de la température. Dans le cas idéal, contrairement au procédé de détermination de la température de la surface à partir de la température maximale stationnaire, la température de la surface ne dépend alors pas de la résistance thermique entre la surface à mesurer 1012 et la pointe de palpage 1022. La température ambiante peut être prise en compte en la

détectant par le capteur de température 1022.

L'élément piézo-électrique 1026 agit en outre également comme capteur de flux thermique destiné à

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détecter le flux thermique qui traverse la pointe de palpage 1022, ce qui permet de tenir compte dans le

modèle de l'évolution dans le temps du flux thermique.

On utilise ici le fait qu'une différence de température entre les deux électrodes de l'élément piézo-électrique 1026, laquelle correspond à un flux thermique donné à travers l'élément piézo-électrique 1026, peut être acquise par une séparation correspondante de la charge

et, de ce fait, par un signal de tension correspondant.

Avec le procédé le plus simple pour déterminer la température de la surface, la résistance thermique entre la surface à mesurer 1012 et la pointe de palpage 1022 ainsi que la pente de l'augmentation de température de la pointe de palpage 1022 détectée par le capteur de température 1024 au point tournant est déterminée à partir de l'adaptation de la courbe décrite ci-dessus, cette pente étant supposée proportionnelle à la différence entre la température de la surface à mesurer 1012 et la température initiale de la pointe de palpage 1022 et proportionnelle à la conductivité thermique entre la surface à mesurer 1012 et la pointe de palpage 1022 et la température de la surface 1012 étant ensuite calculée à partir de cette

pente au point tournant.

Le moment d'application de la pointe de palpage 1022 sur la surface à mesurer 1012 est détecté par l'unité d'analyse 1020 grâce à l'apparition d'un signal de tension correspondant aux bornes de l'élément

piézo-électrique 1026.

L'unité d'analyse 1020 est en outre munie d'une fonction qui permet le décodage d'un support de code 1040 ou 10140 correspondant, tel qu'il est illustré à titre d'exemple dans la figure 4 ou la figure 6. Un tel support de code 1040 et 10140 est utilisé pour fournir à l'unité d'analyse 1020 des informations relatives à l'objet à mesurer 1014 ou au point de mesure 1038 spécifique. Le support de code 1040 ou 10140 est configuré de telle manière que les informations soient codées par des niveaux de hauteur

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donnés détectables lors du palpage, ce qui veut dire que les informations sont codées par le profilé en

hauteur du support de code 1040 ou 10140.

La première forme de réalisation du support de code 1040 illustrée dans la figure 4 prévoit un total de trois niveaux de hauteur différents, les informations étant ici codées sous forme binaire. Le support de code 1040 comprend plusieurs zones de codage 1042 dans lesquelles sont codées les informations proprement dites, c'est-à-dire un niveau logique " zéro " ou " un ", lesquelles sont disposées les unes à côté des autres en une ligne et sont séparées les unes des autres par une zone intermédiaire 1044. Le support de code est de préférence réalisé par la

gravure correspondante d'une tôle à graver.

Au début de chaque zone de codage 1042 se trouve un élément de codage en forme de barre 1046 dont le niveau de surface est plus profond que le niveau de surface de la zone intermédiaire 1044. Dans le présent exemple, un niveau logique " zéro " est associé à chaque zone de codage 1042 contenant un élément de codage 1046. Un niveau logique " un " est codé dans une zone de codage en cassant l'élément de codage 1046 correspondant. Les éléments de codage 1046 sont munis à cet effet d'une extrémité libre qui dépasse du bord des zones intermédiaires 1044 ainsi que d'un point de rupture voulu à l'autre extrémité par le biais duquel ils sont fixés au support de code 1040. Le codage du support de code 1040, c'est-à-dire la rupture des éléments de codage 1046 correspondants pour réaliser un " un " logique, s'effectue généralement avant de poser le support de code 1040 à proximité du point de mesure prévu pour l'appareil de mesure 1010. Le support de code 1040 peut ensuite être collé sur la surface 1012 ou peut être apposé à proximité du point de mesure, par exemple à l'aide d'une pochette. Avant d'effectuer la mesure de la température ou des vibrations avec l'appareil de mesure 1010, les informations codées dans le support de code 1040 sont lues par l'appareil de

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mesure 1010 en appliquant la pointe de palpage 1022 à l'extrémité correspondante du support de code 1040 et en la déplaçant ensuite manuellement dans le sens transversal au-dessus des zones de codage 1042 disposées les unes à côté des autres. Lors de cette opération de palpage par contact, la pointe de palpage 1022 suit pour l'essentiel la structure de la surface du support de code 1040, l'élément piézo-électrique 1026 combiné avec les masses sismiques 1028 et 1032 faisant ici office de capteur d'accélération et détecte l'accélération de la pointe de palpage 1022 dans le sens vertical. Du fait que cette mesure est effectuée dans la plage des basses fréquences, la masse sismique lourde 1032 est reliée de manière quasiment rigide à la masse sismique légère 1028 et, de ce fait, à l'élément piézo-électrique 1026, ce qui permet à la masse sismique lourde 1032 de déterminer la fréquence de résonance et ainsi la sensibilité. Le signal d'accélération délivré par l'élément piézo- électrique 1026 fait l'objet d'une intégration dans l'unité d'analyse 1020, ce qui permet ensuite d'obtenir un signal de déplacement qui représente la structure de surface, c'est-à-dire le profilé en hauteur du support de code 1040, voir la figure 5 qui illustre le signal de déplacement vertical en fonction de la position latérale. La figure 5 permet de constater que l'unité d'évaluation 1040 reçoit au total trois niveaux de hauteur différents: un premier niveau qui correspond aux zones intermédiaires 1044 de la surface et fait office de niveau de référence (ho), un deuxième niveau qui est déterminé par la surface des éléments de codage 1046 non cassés et qui codent un niveau logique " zéro " (h1) ainsi qu'un troisième niveau qui est détecté par la pointe de palpage 1022 dans les zones de codage 1042 o les éléments de codage 1046 ont été cassés (h2), ce troisième niveau codant un niveau logique " un ". Le troisième niveau est ici déterminé par la largeur des zones de codage 1042 et la forme de la pointe de palpage 1022, mais il est tout de même

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plus bas dans ce cas que le niveau des éléments de codage 1046. Le niveau logique " zéro " ou " un " est décodé suivant que l'unité d'analyse 1020 détecte un niveau hl ou un niveau h2. Les plages intermédiaires 1044 avec leur niveau h0 font ici office d'éléments de séparation ou " séparateurs " entre deux niveaux logiques. Contrairement au codage traditionnel par code à barres avec lequel c'est la largeur d'une bande noire qui détermine s'il s'agit d'un " zéro " ou d'un " un ", la détection du profilé en hauteur du support de code 1040 et son décodage sont ainsi totalement indépendants de la vitesse, car les différentes zones de codage 1042 ne se distinguent pas par leur largeur, mais par leur

niveau de hauteur qui est détectée par la pointe 1022.

Conformément à la présente description,

l'élément piézo-électrique 1026 peut accomplir un total de quatre fonctions: 1. faire office de capteur de flux thermique lors de la mesure de la température de la surface 1012; 2. faire office de capteur de vibrations lors de la mesure des vibrations de la surface 1012; 3. faire office de capteur de choc pour détecter le moment d'application de la pointe de palpage 1022 sur la surface 1012; et 4. faire office de capteur d'accélération pour le palpage avec contact d'un support de code 1040 qui contient des informations se rapportant à l'objet à mesurer 1014 ou au point de

mesure 1038.

La figure 6 illustre une deuxième forme de réalisation du support de code 10140 conforme à l'invention. Avec cette forme de réalisation, le support de code 10140 se distingue essentiellement de la forme de réalisation décrite ci-dessus d'un support de code 1040 selon la figure 4 par le fait que les zones intermédiaires 10144 entre les zones de codage 10142 présentent un niveau de surface qui est plus bas que celui des éléments de codage 10146 dans les zones de codage 10142. Cette disposition est obtenue par le fait que ce ne sont pas les éléments de codage qui sont gravés à partir de la surface initialement homogène du

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support de code 10140, mais les surfaces des zones intermédiaires 10144. Les éléments de codage 10146 sont en outre arrondis dans le sens du palpage ou dans le sens inverse du palpage dans les deux zones de bordure pour faciliter le palpage, ces zones arrondies étant désignées dans la figure 6 par les numéros de référence 10150. Comme avec la forme de réalisation conforme à la figure 4, les éléments de codage 10146 en forme de barre sont reliés à l'une de leurs extrémités au corps de base du support de code 10140 par un point de rupture voulu, alors que l'autre extrémité dépasse librement un peu au-dessus de l'extrémité libre des zones intermédiaires 10144, ce qui permet de saisir et de casser facilement les éléments de codage 10146. Dans la forme de réalisation selon la figure 6 également, un élément de codage 10146 non cassé représente un niveau logique " 0 " et un élément de codage 10146 cassé

représente un niveau logique " 1 ".

La figure 7 illustre de manière similaire à la figure 5 le signal de hauteur verticale généré en fonction de l'endroit du palpage lors du palpage du support de code 10140 dans le sens du palpage 10148 au moyen d'une pointe de palpage 1022, le signal de hauteur verticale étant obtenu par intégration du signal d'accélération dans le sens vertical déterminé au moyen de l'élément piézo-électrique 1026. Comme dans le cas de la figure 5, ce sont là aussi trois niveaux de hauteur différents qui sont détectés, le niveau de référence des zones intermédiaires 10144 présentant dans ce cas le niveau moyen alors que le niveau logique " 0 " codé par un élément de codage 10146 existant est formé par le niveau le plus élevé et le niveau logique "1 " codé par un élément de codage 10146 cassé est formé par le niveau le plus bas. Le niveau de hauteur détecté du niveau logique " 1 " dépend là aussi des dimensions de la zone de codage 10142 et de la

géométrie de la pointe de palpage 1022.

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L'attention est attirée sur le fait que la représentation de la figure 7 est inversée par rapport

à la représentation de la figure 5.

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Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Vibromètre à capacité de mesure étendue, caractérisé par le fait qu'il existe un capteur de vibrations destiné à détecter les vibrations des bruits de structure dont la pointe de palpage est en plus en mesure de détecter la variation d'un flux magnétique provoquée par un support de code installé en-dehors du capteur de vibrations et de le transformer en signaux logiques, ce qui permet, outre une mesure des vibrations, de déterminer également l'identification d'une machine ou, plus généralement, d'un point de mesure.

2. Vibromètre à capacité de mesure étendue, caractérisé par le fait qu'un capteur de température

dont le fonctionnement se base sur l'effet pyro-

électrique est utilisé en plus du capteur de vibrations

dont le fonctionnement se base sur l'effet piézo-

électrique, ce qui permet au capteur mentionné, outre une mesure des vibrations, d'effectuer également une mesure de la température sur ou pour une machine ou,

plus généralement, sur ou d'un point de mesure.

3. Vibromètre à capacité de mesure étendue selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu un enregistreur de vibrations possédant des propriétés données de bande passante et de filtrage, avec lequel il est possible en plus de palper la surface d'un support de codage codé de manière mécanique, ce qui permet au vibromètre, outre une mesure des vibrations et une mesure de la température, de déterminer également l'identification d'une machine

ou, plus généralement, d'un point de mesure.