Des possibilités techniques variées selon les besoins des industries
Les phénomènes d’accélération rencontrés lors d’essais et de mesures peuvent être regroupés en plusieurs catégories :
- la vibration, caractérisée par un signal oscillatoire dont le contenu fréquentiel est généralement élevé
- le choc, correspondant à une excitation transitoire de courte durée et d’amplitude élevée
- le mouvement, associé à des variations lentes d’accélération
- les accélérations de très basse fréquence, incluant des phénomènes quasi statiques
Ces différentes sollicitations se distinguent par :
- leur contenu fréquentiel
- la durée de l’événement
- le niveau d’accélération maximal
- la présence ou non de composantes continues
- les conditions environnementales, notamment la température
Le choix d’une technologie d’accéléromètre repose sur l’identification précise de ces paramètres.
Les différences de fonctionnement d’accéléromètre
Accéléromètre piézoélectrique
Les accéléromètres piézoélectriques constituent la technologie la plus couramment utilisée pour les applications de vibration et de choc.
Ils se distinguent par une bande passante étendue, généralement de quelques hertz jusqu’à plusieurs dizaines de kHz, ainsi que par une large gamme de sensibilités, de masses et de formats.
Deux architectures principales sont utilisées :
- sortie charge, dans laquelle le capteur délivre directement une charge électrique proportionnelle à l’accélération
- sortie tension avec électronique intégrée (IEPE), où le conditionnement du signal est intégré au capteur
Les accéléromètres à sortie charge sont employés lorsque des contraintes spécifiques sont présentes, notamment en environnement sévère ou à température élevée, ou lorsque le conditionnement du signal est externalisé.
Les versions IEPE permettent une mise en œuvre simplifiée grâce à l’utilisation de câbles standards et d’une alimentation par courant constant.
Les accéléromètres piézoélectriques sont adaptés aux accélérations variables dans le temps. Ils ne sont pas utilisés pour la mesure d’accélérations statiques continues.
Accéléromètre piézorésistif
Les accéléromètres piézorésistifs sont principalement utilisés pour des mesures de choc, en particulier lorsque les niveaux d’accélération sont élevés et que la durée de l’événement est significative.
Ils se caractérisent par :
- une réponse jusqu’à 0 Hz, permettant la mesure d’accélérations continues
- une sensibilité généralement plus faible que celle des autres technologies, adaptée aux fortes amplitudes
- une bande passante compatible avec des événements transitoires de durée relativement longue
Cette technologie est utilisée lorsque la mesure doit inclure des composantes continues ou lorsque le phénomène mesuré ne peut pas être considéré comme purement transitoire.
Accéléromètre capacitif
Les accéléromètres capacitifs sont utilisés pour des mesures de basse fréquence et de mouvement.
Ils présentent une réponse jusqu’à 0 Hz, associée à une sensibilité élevée, ce qui les rend adaptés aux accélérations lentes ou quasi statiques.
Cette technologie se distingue par :
- une bande passante plus limitée que celle des accéléromètres piézoélectriques
- une bonne stabilité pour les mesures de très basse fréquence
- une utilisation privilégiée pour des phénomènes dont le contenu fréquentiel est faible
Les accéléromètres capacitifs sont utilisés lorsque la mesure porte principalement sur le mouvement ou les accélérations lentes plutôt que sur la vibration ou le choc de forte amplitude.
Avantages et inconvénients des différents types d’accéléromètres
À chaque application son accéléromètre
Les différentes technologies d’accéléromètres présentent des caractéristiques distinctes en termes de bande de fréquence, de sensibilité, de capacité à mesurer des accélérations continues et de comportement en environnement contraint.
Le choix d’un accéléromètre repose avant tout sur l’application de mesure considérée — vibration, choc, mouvement ou accélération de très basse fréquence — ainsi que sur les contraintes associées, telles que la durée du phénomène, le niveau d’accélération attendu, la présence éventuelle de composantes continues et les conditions environnementales.
Il n’existe pas de technologie universelle adaptée à l’ensemble des situations de mesure. L’adéquation entre l’application, les caractéristiques du phénomène à mesurer et la technologie retenue conditionne directement la pertinence et l’exploitabilité des données acquises.
Quelle que soit la technologie utilisée, la qualité des mesures d’accélération dépend de la maîtrise de la chaîne de mesure, dont l’étalonnage du capteur constitue un élément essentiel.
VTRONICS est en mesure de réaliser l’étalonnage d’accéléromètres piézoélectriques, piézorésistifs et capacitifs.
Les modalités d’étalonnage sont détaillées sur notre page dédiée.