ISO 7626-1:1986

Norme internationale
,
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONWvlEX~YHAPO~HAR OPTAHM3A~MR fl0 CTAHJ1APTM3A~MM~ORGANISA~ION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Vibrations et chocs - Détermination expérimentale de la
mobilité mécanique -
Partie 1: Définitions fondamentales et transducteurs
- Experïmental determination of mechanical mobiiity - Part 1: Basic definitions and transducers
Vibration and shock
Première édition - 19864845
iî
Réf. no : ISO 7626/1-1986 (FI
CDU 534.1.08
G
si
Descripteurs : vibration, choc mécanique, structure, bâtiment, machine, essai, essai de vibration, détermination, mobilité, matériel d’essai,
transducteur, spécification, étalonnage, représentation des données.
.
i2
Prix basé sur 23 pages
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7626/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
.
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniére édition.
Organisation internationale de normalisation, 1986 0
Imprimé en Suisse
ii
IsO7626/1-1986 (FI
Sommaire
Page
0 Introduction .
.........................................
1 Objet et domaine d’application
2 Références .
...................................................
3 Symboles et unités
4 Définitions. .
5 Exigences fondamentales concernant les transducteurs de mesure de force
etdemouvement .
6 Étalonnage .
...................... 6
7 Étalonnage de base du transducteur piézo-électrique
.......................................... 7
8 Étalonnages supplémentaires
............................................. 10
9 Présentation des données
Annexes
...... 17
A Relation entre l’impédance mécanique, la mobilité et l’analyse modale.
.................. 19
B Mobilité en tant que fonction de la réponse en fréquence
C Détermination de la souplesse et de l’amortissement des fixations
............................................ 21
des capteurs d’impédance
Bibliographie .
. . .
III
Page blanche
~~~
NORME INTERNATIONALE ISO 7626/1-1986 (F)
Vibrations et chocs - Détermination expérimentale de la
mobilité mécanique -
Partie 1: Définitions fondamentales et transducteurs
0 Introduction d’une structure, le système aura ainsi une matrice générale de
mobilite correspondant à 6IV x 6N.
0.1 introduction générale à I’ISO 7626 sur le
En pratique et dans la plupart des cas, il n’est pas nécessaire de
mesurage de la mobilité
connaître la matrice 6N x 6N toute entière. II est souvent suffi-
sant de mesurer la mobilité du point d’application et quelques
Les caractéristiques dynamiques des structures peuvent être
mobilités de transfert par excitation d’un seul point dans une
déterminées comme une fonction de la fréquence à partir des
seule direction, puis de mesurer la réponse translationnelle aux
mesurages de la mobilité ou des fonctions de réponse en fré-
points critiques de la structure. Dans d’autres applications,
quence correspondantes, appelées accélérance et souplesse
seules les mobilités rotationnelles peuvent présenter de l’intérêt.
(élasticité) dynamique. Chacune de ces fonctions de réponse
en fréquence est le vecteur tournant de la réponse du mouve-
Pour simplifier l’utilisation des différentes parties de I’ISO 7626
ment en un point de la structure, dû à la force (ou au moment)
lors de mesurages variés de la mobilité, effectués dans la pra-
.
d’excitation. L’amplitude et la phase de ces fonctions dépen-
tique, I’ISO 7626 est publiée sous forme d’un ensemble de cinq
dent de la fréquence.
parties séparées.
L’accélérance et la souplesse dynamique différent de la mobilité L’ISO 7626/1 (la présente partie de I’ISO 7626) concerne les
uniquement dans le sens que la réponse du mouvement est définitions fondamentales et les transducteurs. Les informa-
exprimée repectivement en termes d’accélération et de déplace-
tions fournies par la présente partie de I’ISO 7626 sont commu-
ment au lieu d’apparaître en termes de vitesse. Pour simplifier
nes à la plupart des opérations de mesurage de la mobilité.
les différentes parties de I’ISO 7626, on utilisera uniquement le
L’ISO 7626/2 concerne les mesurages de la mobilité à partir
terme de (( mobilité)). II est néanmoins entendu que toutes les
d’une excitation translationnelle en un seul point à l’aide d’un
méthodes d’essai et les exigences requises s’appliquent égale-
générateur de vibrations solidaire de ce point.
ment à la détermination de I’accélérance et de la souplesse
dynamique.
L’ISO 7626/3 concerne les mesurages de la mobilité à partir
d’une excitation rotationnelle en un seul point à l’aide d’un
Les mesurages de la mobilité servent en général a:
générateur de vibrations solidaire de ce point. Les informations
fournies servent surtout à prédire la resonance en torsion d’un
a) prédire la réponse dynamique de structures à une exci-
système rotor.
tation d’entrée connue ou supposée;
b) déterminer les propriétés modales d’une structure (fré- L’ISO 7626/4 concerne les mesurages de la matrice de mobilité
quences naturelles, formes de mode et taux d’amortisse- toute entiere à l’aide de générateurs de vibrations solidaires.
ment) ; Ceci inclut les termes rendant compte des excitations transla-
tionnelles, rotationnelles et leurs combinaisons pour la matrice
c) prédire l’interaction dynamique de structures intercon-
6 x 6 à chaque endroit de la structure.
nectées;
L’ISO 7626/5 concerne les mesurages de la mobilité à partir
d) vérifier la validité et améliorer la précision des modéles
d’une excitation d’impact à l’aide d’un générateur non fixé à la
mathématiques des structures;
structure.
e) déterminer les propriétés dynamiques (c’est-à-dire le
module complexe d’élasticité) des matériaux sous une
La mobilité mécanique est définie comme la fonction de
forme pure ou composite.
réponse en fréquence formée par le rapport du vecteur tour-
nant de la réponse en vitesse, en translation et en rotation, au
vecteur tournant de la force appliquée ou de l’excitation du
Pour certaines applications, une description complète des
caractéristiques dynamiques peut être requise à l’aide des mouvement. Si la réponse est mesurée avec un accélérométre,
la conversion en vitesse est nécessaire pour obtenir la mobilité.
mesures des forces de translation et des mouvements le long
de trois axes mutuellement perpendiculaires de même que des Une autre solution est d’utiliser le rapport d’accélération à la
mesures de moments et mouvements de rotation autour de ces force, appel& accélérance, pour caractériser une structure.
Dans d’autres cas, on peut aussi utiliser la souplesse dyna-
trois axes. Cet ensemble de mesures fournit une matrice de
mobilité 6 x 6 pour chaque endroit examiné. Pour Iv endroits mique, à savoir le rapport du déplacement à la force.

ISO 7626/1-1986 (F)
Dans les études précédentes, les fonctions de réponse en fré- 3 Symboles et unités
NOTE -
quence des structures ont souvent été exprimées en termes de récipro-
que de l’une des caractéristiques dynamiques sus-mentionnées. La
réciproque arithmétique de la mobilité mécanique a souvent été nom-
Symbole Désignation
Unité SI
mée impédance mécanique. On devrait noter toutefois que ceci peut
a Accélération
prêter a confusion car la réciproque arithmétique de la mobilité ne m/s*
représente pas, en général, l’un des éléments de la matrice d’impé-
aiIF’ Accélérance
m/(Ns*)
dance d’une structure. Ce point est traité dans l’annexe A.
E Sortie transducteur
V
Les données d’essai de mobilité ne peuvent être utilisées direc-
Fréquence
f Hz
tement en tant que partie du modèle d’impédance d’une struc-
F Force
ture. Pour que les données soient compatibles avec le modèle, N
la matrice d’impédance du modèle doit être convertie en mobi-
k Raideur
Nlm
lité ou vice versa (voir les restrictions exposées au chapitre A.3
m Masse
de l’annexe A). kg
S Sensibilité
Wunités de la
variable de sortie
0.2 Introduction à la présente partie de I’ISO 7626
V Vitesse
mis
Avant de procéder à des mesurages de la mobilité, il est néces-
x
Déplacement m
saire d’évaluer les caractéristiques des transducteurs de force et
XilFj Souplesse dynamique
de réponse qui seront utilisés afin de s’assurer qu’on obtiendra m/N
des informations d’amplitude et de phase correctes sur toute la
Mobilité
m/(Ns)
yij
gamme de fréquences considérée.
z Impédance libre
Nslm
La présente partie de I’ISO 7626 donne les principes directeurs
Impédance bloquée
Nslm
Zij
pour le choix, l’étalonnage et l’évaluation des transducteurs et
instruments au vu de leur aptitude à effectuer des mesurages
de mobilité.
4 Définitions
Les termes généraux et leurs définitions utilisés dans la pré-
1 Objet et domaine d’application
sente partie de I’ISO 7626 sont tirées de I’ISO 2041. Plusieurs
des plus importantes définitions choisies pour le mesurage et la
La présente partie de I’ISO 7626 fournit des définitions fonda-
présentation des données de la mobilité mécanique sont énu-
mentales, avec commentaires, et identifie les essais d’étalon-
mérées ci-après pour mettre l’accent sur leur emploi dans la
nage, les essais d’environnement et les paramètres physiques
présente partie de I’ISO 7626.
nécessaires, permettant de déterminer l’aptitude de capteurs
d’impédance, de transducteurs de force et de transducteurs de
4.1 fonction de la réponse en fréquence: Rapport de la
réponse à être employés pour le mesurage de la mobilité méca-
fréquence du vecteur tournant de la réponse de mouvement au
nique.
vecteur tournant de la force d’excitation.
La présente partie de I’ISO 7626 se limite aux informations
NOTES
essentielles relatives aux différents points d’application, à la
1 Les fonctions de la réponse en fréquence sont des propriétés de
mobilité de transfert et aux mesurages de I’accélérance et de la
systémes dynamiques linéaires ne dépendant pas du type de la fonc-
souplesse dynamique. Les mesurages faisant appel à I’impé-
tion d’excitation. L’excitation peut être une fonction du temps harmo-
dance mécanique bloquée (voir 4.3) ne sont pas traités ici.
nique, aléatoire ou transitoire. Les résultats d’essai pour un type d’exci-
NOTE - Les méthodes de mesurage de la mobilité dans des circons- tation peuvent ainsi être utilisés pour prédire la réponse du systéme à
tances variées seront décrites dans I’ISO 7626/2, I’ISO 7626/3, tout autre type d’excitation. On trouvera dans l’annexe B une discus-
I’ISO 7626/4 et I’ISO 7626/5. sion sur les vecteurs tournants et leurs équivalents pour une excitation
aléatoire et transitoire.
2 La linéarité d’un systéme est une condition qui, dans la pratique,
n’est remplie qu’approximativement, en fonction du type de système et
2 Références
de l’importance de l’impulsion. On devrait prendre soin d’éviter les
effets non linéaires, particulièrement dans le cas de l’application d’une
ISO 2041, Vibrations et chocs - Vocabulaire.
excitation impulsive. Les structures connues pour être non linéaires
ISO 4865, Vibrations et chocs - Méthodes pour l’analyse et la
(par exemple certaines structures rivetées) ne devraient pas être
présentation des données. 1)
essayées à l’aide d’excitation impulsive et l’on devrait prendre les plus
grandes précautions quand on a recours à une excitation aléatoire pour
I SO 5347, Vibrations et chocs - Méthodes d’étalonnage des
procéder à des essais sur ces structures.
cap teurs de vibrations et de chocs. 1)
3 Le mouvement peut être exprimé en termes de vitesse, d’accéléra-
Publication CEI 263, Échelles et dimensions des graphiques
tion ou de déplacement. Les désignations correspondantes des fonc-
pour le trac& des courbes de réponse en fréquence et des dia-
tions de réponse en fréquence sont respectivement la mobilité, I’accé-
Iérance et la souplesse dynamique.
grammes polaires.
1) Actuellement au stade de projet.
ISO 7626/1-1986 (FI
ques avec les données expérimentales de mobilité, il est nécessaire de
4.2 mobilité, Yij: La fonction de réponse en fréquence for-
convertir la matrice analytique d’impédance bloquée en matrice de
mée par le rapport du vecteur tournant de la réponse en vitesse
mobilité, ou vice versa, comme indiqué à l’annexe A.
au point i au vecteur tournant de la force d’excitation au point
j, compte tenu que la réponse de tous les autres points de la
structure correspond à une réaction libre de points non soumis
4.4 imphdance libre : Rapport du vecteur tournant de la
à des contraintes autres que celles provenant du support nor-
force d’excitation appliquée au vecteur tournant de la vitesse en
mal de la structure dans l’application en cause. Un graphique
résultant, tous les autres points de connexion du système étant
type est montré sur la figure 1.
libres, c’est-à-dire étant soumis à des forces de restriction éga-
les à zéro. L’impédance libre est la réciproque arithmétique d’un
NOTES
seul élément de la matrice de mobilité, comme défini en 4.2.
1 La réponse en vitesse peut être translationnelle ou rotationnelle, et
NOTES .
la force d’excitation peut être une force rectiligne ou un moment.
1 Jusqu’à présent, on a fait rarement une distinction entre impédance
2 Si la réponse en vitesse mesurée est translationnelle et si la force
bloquée et impédance libre. On devrait donc faire attention en interpré-
d’excitation appliquée est rectiligne, les unités du terme de mobilité
tant les données publiées.
seront exprimées en mètres par newton seconde dans le système SI.
2 Quand elle est déterminée expérimentalement, l’impédance libre
peut être mise sous la forme d’une matrice. Cette dernière est assez dif-
férente de la matrice d’impédance bloquée résultant du modéle mathé-
4.3 impbdance bloqube, Zij: Fonction de réponse en fré-
matique d’une structure. En conséquence, elle n’est pas conforme aux
quence formée par le rapport du vecteur tournant du blocage
exigences indiquées à l’annexe A quand on utilise l’impédance mécani-
ou de la réponse en force au point d’application i au vecteur
que lors d’une analyse théorique globale d’un systéme.
tournant de la vitesse d’excitation appliquée au point j, tous les
autres points de la structure étant bloqués, c’est-à-dire con-
4.5 Autres fonctions de réponse en fréquence
traints à une vitesse zero. Toutes les forces et tous les moments
reliées à la mobilité
requis pour contraindre complètement les points considérés de
la structure doivent être mesurés afin de parvenir à une matrice
II existe plusieurs autres rapports de réponse structurale qui
d’impédance bloquée valable. De ce fait, les mesurages d’impé-
sont parfois utilisés à la place de la mobilite mécanique. Ces
dance bloquée (voir [13]) sont rarement effectués et ne sont
rapports sont résumés au tableau 1.
pas traités dans les différentes parties de I’ISO 7626.
On doit prendre note des commentaires accompagnant chaque
NOTES
type de rapport. Des courbes présentant des grandeurs types
1 Tout changement du nombre des points de mesure ou de leur
pour I’accélérance et la souplesse dynamique, correspondant à
emplacement modifie les impédances bloquées à tous ces points de
la courbe de mobilité de la figure 1, sont illustrées respective-
mesure.
ment sur les figures 2 et 3.
2 Le but essentiel de l’impédance bloquée est de construire un
NOTES
modéle mathématique d’une structure en faisant intervenir les techni-
ques de masse globale, d’éléments de raideur et d’amortissement ou 1 La souplesse dynamique est appelée G réceptance)) par plusieurs
d’élément fini. Si on compare ou on combine ces modèles mathémati- auteurs.
Définitions équivalentes à utiliser pour différents types de fonctions de réponse en fhquence mesurées,
Tableau 1 -
en rapport avec la mobilit6 mécanique
Mouvement exprimé Mouvement exprimé Mouvement exprimé -
en tant que vitesse en tant qu’accélération en tant que déplacement
Mobilité Accélérance Souplesse dynamique -
Terme
Symbole = VilFj aiIF’ XilF”
yij
m/(Ns*) = kg-1
Unité m/(Ns) m/N
Conditions limites =O;k+j =O;k#j =O;k+j
Fk Fk
Fk
Voir figure 1 2 3
Les conditions limites sont faciles à atteindre expérimentalement
Commentaires
Impédance bloquée Masse effective bloquée Raideur dynamique
Terme
Symbole = Fi/Vj Filaj Fil-Xi
zij
(Ns*)/m = kg
Unit6 (NsVm Nlm
Conditions limites =O;k#j =O;k+j =O;k#j
ak
‘k xk
Commentaires Les conditions limites sont difficiles sinon impossibles à atteindre expé imentalement
Masse effective (libre)
Terme Impédance libre Raideur dynamique libre
Symbole Fjlai FjlXi
. .
Fj/vi = Y
Unit6 (NsVm’ (Ns*)/m = kg Nlm
Conditions limites =O;k+j Fk =
O;k#j =O;k+j
Fk Fk
I
I
Commentaires Les conditions limites sont faciles à atteindre mais les résultats doivent être utilisés avec une grande
prudence pour les modèles de système

60 7626/1-1986 (FI
2 L’« accélérance )) a été malencontreusement appelée (( inertance )) vitesse. Pour le choix d’un transducteur, les principales ca racté-
dans certaines publications. Ce terme n’est pas un terme normalisé et
ristiques à considérer sont indiquées en 5.2.1 à 5.2.4.
devrait être omis parce qu’il est contraire à la définition admise d’« iner-
tance acoustique» et qu’il est l’opposé de ce qui est impliqué quand on
5.2.1 Le transducteur de mouvement doit être d’un faible poids
utilise le terme (( inertance 1).
(ou sans contact avec la structure) de manière à réduire au mini-
mum la charge structurale sur la structure soumise à l’essai.
4.6 gamme de fréquences considérée: Intervalle, en
hertz, entre la fréquence la plus basse et la fréquence la plus
5.2.2 La fixation du transducteur sur la structure soumise à
élevée, et dans lequel les données de mobilité doivent être obte-
l’essai doit avoir une rigidité dans la direction de l’axe primaire
nues dans des séries d’essais données.
de mesure du transducteur.
5.2.3 La fixation doit avoir une surface de contact suffisam-
5 Exigences fondamentales concernant les
ment faible pour éviter un raidissement ou un amortissement de
transducteurs de mesure de force et de
la structure provoqués par le transducteur ou par son support
mouvement
de montage.
5.2.4 Lors de l’application d’une impulsion d’excitation, il
5.1 Généralités
peut se produire une dérive zéro des accélérométres piézo-
Les caractéristiques fondamentales de tous les transducteurs électriques en raison d’un effet pyro-électrique, ce qui limite la
de mesure et qui sont particulièrement importantes pour acqué-
précision de la mesure à des basses fréquences. Une solution
rir des données appropriées sur la mobilité sont les suivantes. peut être apportée à ce problème par l’emploi d’autres trans-
ducteurs de mouvement (par exemple piézo-résistifs, électrody-
a) Les transducteurs doivent avoir une sensibilité suffi-
namiques ou certains types d’accéléromètres piézo-électriques
sante et un faible niveau de bruit de manière à obtenir un
à cisaillement).
rapport signal/bruit de la chaîne de mesure s’appliquant
valablement à la gamme dynamique de la mobilité de la
structure. Comme les structures légèrement amorties
5.3 Exigences concernant les transducteurs
nécessitent une gamme dynamique plus étendue que les
de mesure de force
structures à fort taux d’amortissement, le bruit du transduc-
teur doit être un sujet de préoccupation quand on soumet à
Certaines des caractéristiques énumérées en 5.1 sont plus
des essais une structure à faible taux d’amortissement.
importantes que d’autres pour le choix d’un transducteur de
mesure de force utilisé pour les mesurages de mobilité méca-
b) Si la fonction de réponse en fréquence du transducteur
nique. Comme la conception nécessite toujours des compro-
de mesure n’est pas compensée par un traitement approprié
mis, on doit considérer les points indiqués en 5.3.1 à 5.3.3
du signal, la fréquence naturelle du transducteur de réponse
comme de première importance.
doit être suffisamment en dessous ou au-dessus de la
gamme de fréquences considérée de manière que n’inter-
vienne pas un déphasage inacceptable. 5.3.1 La masse effective d’extrémité (masse entre l’élément
sensible à la force du transducteur et la structure) doit être suf-
c) La sensibilité du transducteur doit être stable dans le
fisamment faible pour réduire au minimum les signaux exté-
temps et avoir un glissement en courant continu négligeable.
rieurs de force d’inertie associés à cette masse. (Voir de plus
amples détails en 8.4.)
d) Les transducteurs doivent être insensibles aux effets de
l’environnement extérieur, tels que température, humidité,
champs magnétiques, champs électriques, champs acous-
5.3.2 La raideur du transducteur de force et de ses compo-
tiques, pulsions de contraintes et pulsions transversales aux
sants doit être telle qu’aucune résonance mettant en cause
axes.
cette raideur n’intervienne dans la gamme des fréquences con-
sidérée. En tant que solution de compromis, l’effet de ces réso-
e) La masse du transducteur et son inertie rotationnelle
nances sur le signal émanant de l’élément sensible à la force
doivent être faibles pour éviter de charger dynamiquement
doit être compensé par un traitement approprié du signal.
la structure soumise à l’essai, ou au moins assez faibles pour
qu’on puisse effectuer une correction de la charge.
5.3.3 La précharge statique doit être appropriée à l’échelle des
II est également important que le système de mesure soit peu
forces d’excitation requises pour l’application des essais. Des
sensible aux effets de circuits électriques de mise à la terre et
transducteurs avec une précharge incorporée sont disponibles
autres signaux extérieurs.
pour résoudre ce problème.
5.4 Exigences concernant les capteurs
52 Exigences concernant les transducteurs
d’impédance et les fixations sur la structure
mesure de mouvement
d’e
soumise à l’essai
Bien que les transducteurs de mesure de mouvement doivent
Un dispositif combinant un accéléromètre et un transducteur
posséder les caractéristiques définies en 5.1, certaines de ces
de force dans le même ensemble, afin de procéder à des mesu-
caractéristiques sont plus importantes que d’autres. Les trans-
res de mobilité, est habituellement appelé un wapteur d’impé-
ducteurs de mouvement utilisés pour les mesurages de mobilité
dance)). La conception de ce capteur résulte d’un compromis
mécanique sont la plupart du temps des accéléromètres; toute-
entre les caractéristiques indiquées en 5.2 et 5.3. Toutefois,
fois, on utilise parfois des transducteurs de déplacement ou de
ISO 7626/1-1986 (FI
NOTES
certaines caractéristiques importantes doivent être soulignées,
comme précisé en 5.4.1 à 5.4.4.
1 Un exemple d’une courbe de mobilité obtenue, montrant l’effet de
la souplesse de la fixation du capteur d’impédance, est illustré à
l’annexe C.
5.4.1 La souplesse totale entre la structure et I’accéléromètre
interne doit être faible car une souplesse trop accentuée intro-
2 II n’est habituellement pas nécessaire d’effectuer un étalonnage du
duira des erreurs dans les mesures de l’accélération.
déphasage à condition que les accéléromètres, les transducteurs de
force et les amplificateurs soient choisis de maniére à avoir une réponse
NOTE - La souplesse totale est la somme de la souplesse de la fixation
à peu prés plate sur toute la gamme de fréquences utilisée pour les
et de la souplesse propre du capteur d’impédance. La souplesse de la
mesures de mobilité, et que I’accélérométre soit concu pour un faible
fixation comprend également la souplesse de 1% effet mort 1) de la struc-
amortissement. II est toutefois de bonne pratique d’afficher l’angle de
ture soumise à l’essai. La souplesse totale peut être déterminée comme
phase entre les sorties du transducteur de force et de I’accéléromètre,
indiqué à l’annexe C.
au moyen d’un comparateur de phase, et de noter tout écart, par rap-
port à l’angle de phase correct, entre les sorties du transducteur de
5.4.2 La masse effective d’extrémité (masse entre l’élément force et de I’accéléromètre pendant que l’on procéde à l’étalonnage
opérationnel.
sensible à la force du transducteur et la structure) doit être
faible par rapport à la masse effective libre de la structure sou-
mise à l’essai.
6.2 Étalonnage de base et étalo Innage
supplémentaire du transducteur
5.4.3 Le moment d’inertie du capteur d’impédance, par rap-
port à un axe dans le plan de la fixation, doit être suffisamment
L’étalonnage de base et l’étalonnage supplémentaire (voir
faible pour réduire au minimum la charge structurelle due au
tableau 2) ont pour but de déterminer l’aptitude du transduc-
mouvement rotationnel autour de cet axe.
teur à être utilisé pour des mesures de mobilité. On emploie, le
plus souvent, des transducteurs piézo-électriques. Si on a
NOTE - D’autres recommandations pour éviter de charger la structure
recours à d’autres types de transducteurs, les méthodes peu-
soumise à l’essai par la fixation des capteurs d’impédance, seront défi-
nies dans I’ISO 7626/2. vent être éventuellement modifiées pour vérifier l’aptitude de
ces transducteurs.
5.4.4 En ce qui concerne la conception du capteur d’impé-
Les transducteurs exhibant des changements de caracté-
dance, on doit veiller à éviter une sensibilité transversale du
ristiques lors des étalonnages de base ou supplémentaire ne
transducteur d’accélération à la force appliquée.
doivent pas être utilisés si ces changements sont inacceptables
comme indiqué dans les chapitres pertinents de la présente
partie de I’ISO 7626.
6 Étalonnage
Tableau 2 - Liste récapitulative des
étalonnages
L’étalonnage peut entrer dans trois catégories :
et essais des transducteu rs
a) étalonnage opérationnel du système combiné de
mesure et d’analyse;
Étalonnage
ou essai
b) étalonnage de base du transducteur;
c) étalonnage supplémentaire du transducteur.
Sensibilité 7.2.1
7.2.2
Impédance électrique
7.3 7.3
Dimensions
6.1 Étalonnage opérationnel 8.2 8.2
Masse 8.3 8.3
L’étalonnage opérationnel du systéme combiné de mesure et
Masse effective
d’analyse doit être effectué au début et à la fin de chaque série
d’extrémité 8.4
de mesures (et à des intervalles intermédiaires si requis). Les
méthodes détaillées seront indiquées dans les parties corres- Souplesse du
transducteur
8.5
pondantes de I’ISO 7626 concernant les différents types de
mesures de mobilité, énumérés au chapitre 0.
Polarité 8.6
8.6
Réponse en
L’étalonnage du système combiné est facile à effectuer, plus
fréquence 8.7.1 8.7.2
précis et d’une utilisation plus large que l’étalonnage de base
Linéarité 8.8.1 8.8.2
examiné au chapitre 7. L’étalonnage du système revient à ani-
mer, dans un espace libre une masse libre connue alors que les Sensibilité à
8.9.1 8.9.1
température
gains du canal de force et d’accélération sont réglés sur les et 8.9.2 et 8.9.2
valeurs qui seront utilisées lors des mesures ultérieures. Le rap-
Sensibilité
port de sortie doit suivre la ligne de masse appropriée sur la
transversale 8.9.4
courbe de mobilité en résultant. Si des difficultés surgissent
Sensibilité aux
lors de l’étalonnage du système combiné, un étalonnage de
contraintes
8.9.5
base doit être exécuté.
Les transducteurs destinés à être utilisés avec des amplifica-
La précision de l’échelle de fréquence de la courbe de réponse
teurs particuliers ou avec des conditionneurs de signal doivent
ou des autres sorties de données doit toujours être vérifiée au
être étalonnés dans les conditions de l’emploi prévu. Par exem-
cours de l’étalonnage opérationnel.
ISO 7626/1-1986 IF)
En ce qui concerne les accéléromètres concus pour être utilisés
ple, les transducteurs de force piézo-électriques, les capteurs
avec un amplificateur de charge, les unités de sensibilité de
d’impédance et les accéléromètres devant être utilisés avec des
I’accélérométre doivent être exprimées en picocoulombs par
amplificateurs de charge ou avec des amplificateurs à forte ten-
mètre par seconde carrée [pC/(m/s2)1. En ce qui concerne les
sion d’impédance doivent être étalonnés avec l’amplificateur
accéléromètres employés avec un amplificateur de tension et
qui leur sera associé. Pour ces transducteurs, il est important
les accéléromètres incorporant un amplificateur de charge ou
de connaître la capacité des câbles reliant le transducteur à
un transformateur d’impédance, les unités de sensibilité de
l’amplificateur. Les transducteurs doivent être étalonnés
I’accéleromètre doivent être exprimées en volts par mètre par
ensemble avec le câble prévu. Les autres types de transduc-
seconde carrée [V/(m/s2)1.
teurs doivent être étalonnés avec leur dispositif de conditionne-
ment du signal prévu en tenant compte des spécifications du
NOTE - Comme le signal de sortie d’un amplificateur de charge ou de
fabricant en ce qui concerne l’excitation électrique, I’impé-
tension, associé à un accéléromètre, est toujours une tension, la sensi-
dance des terminaisons spéciales, etc.
bilité correspondante du canal d’accélération devrait toujours être
exprimée en volts par métre par seconde carrée [V/(m/s*)]. En général,
Quand on procède à l’étalonnage des transducteurs de force et
la sensibilité du canal d’accélération est déterminée à partir des sensibi-
des capteurs d’impédance, on devra veiller à observer des con-
lités déjà connues de I’accéléromètre et de l’amplificateur; dans les cas
ditions de montage similaires à celles spécifiées par le fabricant.
où on demande une extrême précision des mesures de mobilité, I’accé-
II est important de respecter la planéité du support de montage
Iéromètre et son amplificateur devraient être étalonnés ensemble pour
et le couple de serrage des vis de fixation. Un léger film d’huile, obtenir directement la sensibilité du canal d’accélération.
de graisse ou de cire, entre le transducteur et la surface de
montage, peut augmenter le couplage et la rigidité du transduc-
7.2.2 Sensibilité du transducteur de force
teur lors d’une utilisation à des fréquences élevées. Quand des
fixations particulières sont utilisées, on devra s’efforcer d’effec-
Les transducteurs de force et la partie force des capteurs
tuer l’étalonnage du transducteur de force en utilisant un
d’impédance doivent être étalonnés en utilisant la technique de
assemblage mécanique ressemblant étroitement à celui
charge par une masse.
employé lors des mesures de mobilité.
L’étalonnage de sensibilité doit être effectué par le montage du
transducteur de force sur une table à secousses appropriée et
en utilisant le couple de précharge recommandé par le fabri-
7 Étalonnage de base du transducteur
cant. Le transducteur de force doit être soumis à une vibration
piézo-électrique
d’amplitude d’accélération contrôlée, ao, en fixant sur sa face
opposée un seul accéléromètre de référence. On doit mesurer la
7.1 Généralités
tension de sortie de l’amplificateur du transducteur de force,
Toutes les opérations d’étalonnage de base et les essais énumé- Eo, et l’accélération appliquée, ao. Une masse de charge, m,
rés au tableau 2 doivent être effectués par le fabricant sur doit alors être fixée sur la face opposée du transducteur sans
chaque transducteur et les résultats doivent figurer sur la docu- modifier les réglages de gains de l’amplificateur. La tension de
mentation technique accompagnant le transducteur. L’étalon-
sortie, EM, doit être mesurée én réglant la table à secousses de
nage de base doit être répété périodiquement par l’utilisateur
manière que l’accélération appliquée, a, ait exactement la
(ou par un laboratoire privé d’étalonnage, si l’utilisateur ne dis-
même amplitude que précédemment (soit a = ao). La sensi-
pose pas des installations et équipements nécessaires).
bilité du canal de force, Sf, est alors donnée par l’équation
suivante :
La périodicité recommandée pour le renouvellement de I’étalon-
nage et des essais est d’un an. En outre, l’étalonnage de sensi-
EM-EO
Sf =
bilité doit être répété plus fréquemment, surtout si le transduc- (1)
(m+ml+m2+m~)a-(m~+m2+m~)a~ .”
teur est soumis à des conditions pouvant modifier sa sensibilité.
où
7.2 Sensibilité
m est la masse de charge;
est la masse d’accéléromètre de référence;
ml
7.2.1 Sensibilité de I’accéléromètre
est la masse effective du boulon;
La sensibilité de I’accéléromètre ou de la partie accéléromètre
m3 est la masse effective d’extrémité du transducteur de
d’un capteur d’impédance doit être déterminée par la méthode
force.
L’étalonnage est effectué sur une table à
de comparaison.
secousses appropriée, équipée d’un accéléromètre de réfé-
rence, préalablement étalonné au moyen de ou par référence à
Toutes les masses sont exprimées en kilogrammes et les accélé-
un étalonnage absolu. L’amplitude d’étalonnage doit se situer
rations sont exprimées en mètres par seconde carrée. Comme
dans l’intervalle communément observé lors des mesures réel-
(ml + m2 + m3)ao = (ml + m2 + m3)a, puisque a0 = a,
les de mobilité, soit entre 1,O et 100 m/s?
l’équation (1) prend la forme:
L’étalonnage de sensibilité doit être effectué pour une seule fré-
EM - EO
. . .
quence, en principe 80 Hz. Sf = - (2)
ma
NOTE - Une fréquence différente peut être utilisée si la valeur de
NOTE - Si les transducteurs de force ne sont pas pré-assemblés, on
80 Hz est en dehors de la gamme de fréquences propre au transducteur
ou si une autre fréquence est plus appropriée pour un transducteur de devrait veiller avec le plus grand soin à ce que la précharge de montage
ne subisse aucune modification d’une application à l’autre puisque la
conception particuliére, ou pour l’application expérimentale du trans-
ducteur. sensibilité et l’étalonnage dépendent de la précharge du transducteur.

ISO 7626/1-1986 (FI
NOTE - Dans le cas de certains transducteurs contenant des com-
L’équation (2) donne la sensibilité du canal de force (à savoir la
posants électroniques internes, ies mesures d’impédance indiquées
combinaison transducteur/amplificateur) en volts par newton.
ci-dessus peuvent produire des résultats imprécis ou même provoquer
La sensibilité du transducteur de force tout seul peut être
des détériorations. Dans ce cas, on devrait utiliser des méthodes
déduite de l’équation (2) et de la sensibilité de l’amplificateur
I
d’insertion.
utilisé.
Les mesures de résistance et de capacité doivent être répétées
En ce qui concerne les transducteurs utilisés avec un amplifica-
à des interalles réguliers (voir 7.1). Comme ces mesures ne sont
teur de charge, les unités de sensibilité du transducteur de
généralement pas très précises, on ne devra tenir compte que
force doivent être exprimées en picocoulombs par newton.
des écarts notables par rapport aux étalonnages précédents.
Pour les transducteurs utilisés avec un amplificateur de tension,
Par exemple, si la résistance et/ou la capacité varient de plus de
les unités de sensibilité du transducteur doivent être exprimées
5 %, le transducteur doit être verifié en exécutant toutes les
en volts par newton.
opérations de base et les opérations supplémentaires d’étalon-
NOTE - Dans les cas où des mesures trés précises de mobilité sont nage, ou il doit être réparé selon ce qui est requis.
le transducteur de force et l’amplificateur devant être utilisé
requises,
avec celui-ci, devraient être étalonnés ensemble de maniére à obtenir
7.3.2 Rhistance d’isolement
directement la sensibilité totale du canal de force.
Les résistances en courant continu entre toutes les bornes du
La méthode décrite ci-dessus n’est valable que pour des fré-
transducteur et son support de montage doivent être mesurées
quences étant d’environ un cinquième de la fréquence de réso-
et indiquées dans les caractéristiques techniques fournies par le
nance due à la masse du système et à la raideur, k, du transduc-
fabricant.
teur de force. Cette résonance peut être estimée au moyen de
Si le transducteur n’est pas du type isolé, le fabricant doit spé-
cifier la nature du montage approprié assurant l’isolement
(3)
quand on utilise le transducteur (voir 5.1).
où& est la fréquence de résonance du transducteur chargé par
une masse, exprimée en hertz.
8 Étalonnages supplémentaires
7.2.3 Sensibilité du capteur d’impbdance
8.1 Généralités
La sensibilité d’un capteur d’impédance peut être obtenue par
Les étalonnages et essais supplémentaires indiqués au
un étalonnage individuel de I’accélérométre et du transducteur
tableau 2 doivent être effectués par le fabricant sur des échan-
de force, à l’aide des méthodes données en 7.2.1 et 7.2.2 res-
tillons de chaque type de transducteurs fabriqués. Certains de
pectivement. L’étalonnage sur place d’un capteur d’impédance
ces essais et étalonnages doivent également être effectués par
consiste habituellement à animer d’un mouvement, deux ou
l’utilisateur afin de vérifier l’état d’un transducteur qui présente
trois masses libres de taille différente. Ceci assure que le cap-
des caractéristiques de fonctionnement particuliéres ou des
teur d’impédance est apte à mesurer des mobilités connues sur
variations de performance.
une échelle de grande étendue.
8.2 Dimensions
7.3 Impédance électrique
On doit indiquer toutes les dimensions appropriées telles que
hauteur, largeur, longueur et diamétre, ainsi que les dimensions
7.3.1
Résistance et capacité du transducteur
des trous de montage ou des goujons de fixation. Ces dimen-
La résistance en courant continu entre les bornes du transduc-
sions doivent apparaître sur un plan ou un croquis d’ensemble.
teur doit être mesurée par le fabricant à l’aide d’un mégaohm-
On doit fournir également une description des connecteurs et
métre en appliquant une tension ne dépassant pas 50 V.
des types et tailles des câbles de raccordement.
La capacité doit être mesurée avec un pont d’impédance, en
utilisant une tension d’excitation située à l’intérieur de la
83 . Masse
gamme de fréquences de fonctionnement du transducteur. Si
La masse spécifiée doit être la masse totale du transducteur, à
la capacité change avec la fréquence, la mesure doit être faite
l’exclusion des goujons de montage et des câbles non incor-
au minimum sur deux fréquences dont l’une doit correspondre
pores dans le transducteur.
à la fréquence pour laquelle est déterminée la sensibilité de réfé-
rente. Pour les transducteurs dont la capacité ne change pas de
facon significative avec la fréquence, la mesure doit habituelle-
8.4 Masse effective d’extrémité des
ment être effectuée à 1 000 Hz.
transducteurs de force et des capteurs
Comme la capacité de certains matériaux piézo-électriques se
d’impédance
modifie avec la température et avec la tension, la mesure de la
capacité doit être effectuée à température ambiante (20 à 30°C) La masse effective d’extrémité des transducteurs de force et
et sous la tension d’excitation recommandée par le fabricant du
des capteurs d’impédance est la masse située entre les élé-
transducteur. Les variations de température peuvent être mini- ments sensibles à la force et l’extrémité du transducteur en
misées en évitant toute manipulation, immédiatement avant ou
cause. Cette masse doit être stipulée dans les spécifications du
pendant les mesures de capacité. fabricant. Toutefois, l’utilisateur doit savoir que la masse effec-

ISO 7626/1-1986 (FI
tive d’extrémité est susceptible d’être augmentée par le poids La réponse en fréquence doit être plate à k 5 % dans la gamme
des fixations utilisées pour fixer le transducteur à la structure de fréquences considérée. On doit veiller à ce que le mouve-
soumise à l’essai et/ou par la masse utilisée pour imposer une ment transversal de l’excitateur de vibration, combiné à la sen-
précharge au transducteur. De ce fait, la masse effective totale sibilité transversale du transducteur, ne provoque pas des
est équivalente à la masse effective d’extrémité stipulée par le erreurs de mesure d’un ordre de grandeur équivalent aux
fabricant augmentée de la masse des fixations. rfr 5 % spécifiés.
8.7.2 Réponse en fréquence du transducteur de force
8.5 Souplesse des capteurs d’impédance
L’étalonnage de la réponse en fréquence doit être effectué dans
La souplesse d’un capteur d’impédance est la souplesse de la
les mêmes conditions que celles décrites pour l’étalonnage de
partie de l’ensemble située entre le point de fixation à la struc-
I’accéléromètre. Toutefois, le transducteur de force doit être
ture et I’accéléromètre interne (voir [lOl).
chargé par une masse et soumis à une vibration d’amplitude
constante d’accélération à chaque fréquence spécifiée. La ten-
Outre la souplesse du capteur d’impédance spécifiée par le
sion de sortie de l’amplificateur du transducteur de force, Ef,
fabricant, on doit aussi tenir compte de la souplesse des fixa-
doit être mesurée pour chacune des fréquences. L’écart de
tions lors des mesures de mobilité.
réponse en fréquence, exprimé en pourcentage, doit être déter-
miné à partir de l’équation suivante:
Une méthode pour déterminer expérimental ement la souplesse
totale est don née dans l’annexe C.
Ef
Écart de réponse en fréquence = 100 x
- - 1 . . . F (4)
Er
I 1
8.6 Polarité
La tension de référence, E,, est la sortie de l’amplificateur du
transducteur obtenue à la fréquence de référence, en principe
La polarité du transducteur, normalement stipulée par le fabri-
80 Hz. II est important que la charge de masse du transducteur
cant, doit être mesurée par la méthode des comparaisons afin
de force ne provoque pas une résonance mettant en cause la
de déterminer si un changement de tension de sortie, négative
souplesse de la masse de charge et celle du transducteur. Ceci
ou positive, intervient quand l’impulsion mécanique est appli-
peut être vérifié en se référant à l’équation (3). L’écart de
quée dans une direction partant de la surface de montage et
réponse en fréquence doit être inférieur à + 5 % de la réponse
allant vers l’extrémité opposée du transducteur le long de son
à la fréquence de référence, sur toute la gamme de fréquences
axe de sensibilité maximale. Cette définition de la polarité
considérée.
s’applique à la plupart des transducteurs dont l’axe de sensibi-
NOTE - Comme lors de l’étalonnage de sensibilité du transducteur de
lité est perpendiculaire à la surface de montage.
force, si on utilise des transducteurs de force sans précharge incorpo-
rée, on obtiendra, au cours de l’étalonnage de la réponse en fréquence,
une plus grande précision si on ne modifie à aucun moment le couple
8.7 Réponse en fréquence de serrage des boulons de montage du transducteur.
8.7.1 Rbponse en fréquence de I’accéléromètre
8.8 Linéarité
L’étalonnage de la réponse en fréquence doit être effectué par
L’étalonnage de linéarité doit être effectué par excitation har- ’
la
...

Norme internationale
,
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONWvlEX~YHAPO~HAR OPTAHM3A~MR fl0 CTAHJ1APTM3A~MM~ORGANISA~ION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Vibrations et chocs - Détermination expérimentale de la
mobilité mécanique -
Partie 1: Définitions fondamentales et transducteurs
- Experïmental determination of mechanical mobiiity - Part 1: Basic definitions and transducers
Vibration and shock
Première édition - 19864845
iî
Réf. no : ISO 7626/1-1986 (FI
CDU 534.1.08
G
si
Descripteurs : vibration, choc mécanique, structure, bâtiment, machine, essai, essai de vibration, détermination, mobilité, matériel d’essai,
transducteur, spécification, étalonnage, représentation des données.
.
i2
Prix basé sur 23 pages
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7626/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
.
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniére édition.
Organisation internationale de normalisation, 1986 0
Imprimé en Suisse
ii
IsO7626/1-1986 (FI
Sommaire
Page
0 Introduction .
.........................................
1 Objet et domaine d’application
2 Références .
...................................................
3 Symboles et unités
4 Définitions. .
5 Exigences fondamentales concernant les transducteurs de mesure de force
etdemouvement .
6 Étalonnage .
...................... 6
7 Étalonnage de base du transducteur piézo-électrique
.......................................... 7
8 Étalonnages supplémentaires
............................................. 10
9 Présentation des données
Annexes
...... 17
A Relation entre l’impédance mécanique, la mobilité et l’analyse modale.
.................. 19
B Mobilité en tant que fonction de la réponse en fréquence
C Détermination de la souplesse et de l’amortissement des fixations
............................................ 21
des capteurs d’impédance
Bibliographie .
. . .
III
Page blanche
~~~
NORME INTERNATIONALE ISO 7626/1-1986 (F)
Vibrations et chocs - Détermination expérimentale de la
mobilité mécanique -
Partie 1: Définitions fondamentales et transducteurs
0 Introduction d’une structure, le système aura ainsi une matrice générale de
mobilite correspondant à 6IV x 6N.
0.1 introduction générale à I’ISO 7626 sur le
En pratique et dans la plupart des cas, il n’est pas nécessaire de
mesurage de la mobilité
connaître la matrice 6N x 6N toute entière. II est souvent suffi-
sant de mesurer la mobilité du point d’application et quelques
Les caractéristiques dynamiques des structures peuvent être
mobilités de transfert par excitation d’un seul point dans une
déterminées comme une fonction de la fréquence à partir des
seule direction, puis de mesurer la réponse translationnelle aux
mesurages de la mobilité ou des fonctions de réponse en fré-
points critiques de la structure. Dans d’autres applications,
quence correspondantes, appelées accélérance et souplesse
seules les mobilités rotationnelles peuvent présenter de l’intérêt.
(élasticité) dynamique. Chacune de ces fonctions de réponse
en fréquence est le vecteur tournant de la réponse du mouve-
Pour simplifier l’utilisation des différentes parties de I’ISO 7626
ment en un point de la structure, dû à la force (ou au moment)
lors de mesurages variés de la mobilité, effectués dans la pra-
.
d’excitation. L’amplitude et la phase de ces fonctions dépen-
tique, I’ISO 7626 est publiée sous forme d’un ensemble de cinq
dent de la fréquence.
parties séparées.
L’accélérance et la souplesse dynamique différent de la mobilité L’ISO 7626/1 (la présente partie de I’ISO 7626) concerne les
uniquement dans le sens que la réponse du mouvement est définitions fondamentales et les transducteurs. Les informa-
exprimée repectivement en termes d’accélération et de déplace-
tions fournies par la présente partie de I’ISO 7626 sont commu-
ment au lieu d’apparaître en termes de vitesse. Pour simplifier
nes à la plupart des opérations de mesurage de la mobilité.
les différentes parties de I’ISO 7626, on utilisera uniquement le
L’ISO 7626/2 concerne les mesurages de la mobilité à partir
terme de (( mobilité)). II est néanmoins entendu que toutes les
d’une excitation translationnelle en un seul point à l’aide d’un
méthodes d’essai et les exigences requises s’appliquent égale-
générateur de vibrations solidaire de ce point.
ment à la détermination de I’accélérance et de la souplesse
dynamique.
L’ISO 7626/3 concerne les mesurages de la mobilité à partir
d’une excitation rotationnelle en un seul point à l’aide d’un
Les mesurages de la mobilité servent en général a:
générateur de vibrations solidaire de ce point. Les informations
fournies servent surtout à prédire la resonance en torsion d’un
a) prédire la réponse dynamique de structures à une exci-
système rotor.
tation d’entrée connue ou supposée;
b) déterminer les propriétés modales d’une structure (fré- L’ISO 7626/4 concerne les mesurages de la matrice de mobilité
quences naturelles, formes de mode et taux d’amortisse- toute entiere à l’aide de générateurs de vibrations solidaires.
ment) ; Ceci inclut les termes rendant compte des excitations transla-
tionnelles, rotationnelles et leurs combinaisons pour la matrice
c) prédire l’interaction dynamique de structures intercon-
6 x 6 à chaque endroit de la structure.
nectées;
L’ISO 7626/5 concerne les mesurages de la mobilité à partir
d) vérifier la validité et améliorer la précision des modéles
d’une excitation d’impact à l’aide d’un générateur non fixé à la
mathématiques des structures;
structure.
e) déterminer les propriétés dynamiques (c’est-à-dire le
module complexe d’élasticité) des matériaux sous une
La mobilité mécanique est définie comme la fonction de
forme pure ou composite.
réponse en fréquence formée par le rapport du vecteur tour-
nant de la réponse en vitesse, en translation et en rotation, au
vecteur tournant de la force appliquée ou de l’excitation du
Pour certaines applications, une description complète des
caractéristiques dynamiques peut être requise à l’aide des mouvement. Si la réponse est mesurée avec un accélérométre,
la conversion en vitesse est nécessaire pour obtenir la mobilité.
mesures des forces de translation et des mouvements le long
de trois axes mutuellement perpendiculaires de même que des Une autre solution est d’utiliser le rapport d’accélération à la
mesures de moments et mouvements de rotation autour de ces force, appel& accélérance, pour caractériser une structure.
Dans d’autres cas, on peut aussi utiliser la souplesse dyna-
trois axes. Cet ensemble de mesures fournit une matrice de
mobilité 6 x 6 pour chaque endroit examiné. Pour Iv endroits mique, à savoir le rapport du déplacement à la force.

ISO 7626/1-1986 (F)
Dans les études précédentes, les fonctions de réponse en fré- 3 Symboles et unités
NOTE -
quence des structures ont souvent été exprimées en termes de récipro-
que de l’une des caractéristiques dynamiques sus-mentionnées. La
réciproque arithmétique de la mobilité mécanique a souvent été nom-
Symbole Désignation
Unité SI
mée impédance mécanique. On devrait noter toutefois que ceci peut
a Accélération
prêter a confusion car la réciproque arithmétique de la mobilité ne m/s*
représente pas, en général, l’un des éléments de la matrice d’impé-
aiIF’ Accélérance
m/(Ns*)
dance d’une structure. Ce point est traité dans l’annexe A.
E Sortie transducteur
V
Les données d’essai de mobilité ne peuvent être utilisées direc-
Fréquence
f Hz
tement en tant que partie du modèle d’impédance d’une struc-
F Force
ture. Pour que les données soient compatibles avec le modèle, N
la matrice d’impédance du modèle doit être convertie en mobi-
k Raideur
Nlm
lité ou vice versa (voir les restrictions exposées au chapitre A.3
m Masse
de l’annexe A). kg
S Sensibilité
Wunités de la
variable de sortie
0.2 Introduction à la présente partie de I’ISO 7626
V Vitesse
mis
Avant de procéder à des mesurages de la mobilité, il est néces-
x
Déplacement m
saire d’évaluer les caractéristiques des transducteurs de force et
XilFj Souplesse dynamique
de réponse qui seront utilisés afin de s’assurer qu’on obtiendra m/N
des informations d’amplitude et de phase correctes sur toute la
Mobilité
m/(Ns)
yij
gamme de fréquences considérée.
z Impédance libre
Nslm
La présente partie de I’ISO 7626 donne les principes directeurs
Impédance bloquée
Nslm
Zij
pour le choix, l’étalonnage et l’évaluation des transducteurs et
instruments au vu de leur aptitude à effectuer des mesurages
de mobilité.
4 Définitions
Les termes généraux et leurs définitions utilisés dans la pré-
1 Objet et domaine d’application
sente partie de I’ISO 7626 sont tirées de I’ISO 2041. Plusieurs
des plus importantes définitions choisies pour le mesurage et la
La présente partie de I’ISO 7626 fournit des définitions fonda-
présentation des données de la mobilité mécanique sont énu-
mentales, avec commentaires, et identifie les essais d’étalon-
mérées ci-après pour mettre l’accent sur leur emploi dans la
nage, les essais d’environnement et les paramètres physiques
présente partie de I’ISO 7626.
nécessaires, permettant de déterminer l’aptitude de capteurs
d’impédance, de transducteurs de force et de transducteurs de
4.1 fonction de la réponse en fréquence: Rapport de la
réponse à être employés pour le mesurage de la mobilité méca-
fréquence du vecteur tournant de la réponse de mouvement au
nique.
vecteur tournant de la force d’excitation.
La présente partie de I’ISO 7626 se limite aux informations
NOTES
essentielles relatives aux différents points d’application, à la
1 Les fonctions de la réponse en fréquence sont des propriétés de
mobilité de transfert et aux mesurages de I’accélérance et de la
systémes dynamiques linéaires ne dépendant pas du type de la fonc-
souplesse dynamique. Les mesurages faisant appel à I’impé-
tion d’excitation. L’excitation peut être une fonction du temps harmo-
dance mécanique bloquée (voir 4.3) ne sont pas traités ici.
nique, aléatoire ou transitoire. Les résultats d’essai pour un type d’exci-
NOTE - Les méthodes de mesurage de la mobilité dans des circons- tation peuvent ainsi être utilisés pour prédire la réponse du systéme à
tances variées seront décrites dans I’ISO 7626/2, I’ISO 7626/3, tout autre type d’excitation. On trouvera dans l’annexe B une discus-
I’ISO 7626/4 et I’ISO 7626/5. sion sur les vecteurs tournants et leurs équivalents pour une excitation
aléatoire et transitoire.
2 La linéarité d’un systéme est une condition qui, dans la pratique,
n’est remplie qu’approximativement, en fonction du type de système et
2 Références
de l’importance de l’impulsion. On devrait prendre soin d’éviter les
effets non linéaires, particulièrement dans le cas de l’application d’une
ISO 2041, Vibrations et chocs - Vocabulaire.
excitation impulsive. Les structures connues pour être non linéaires
ISO 4865, Vibrations et chocs - Méthodes pour l’analyse et la
(par exemple certaines structures rivetées) ne devraient pas être
présentation des données. 1)
essayées à l’aide d’excitation impulsive et l’on devrait prendre les plus
grandes précautions quand on a recours à une excitation aléatoire pour
I SO 5347, Vibrations et chocs - Méthodes d’étalonnage des
procéder à des essais sur ces structures.
cap teurs de vibrations et de chocs. 1)
3 Le mouvement peut être exprimé en termes de vitesse, d’accéléra-
Publication CEI 263, Échelles et dimensions des graphiques
tion ou de déplacement. Les désignations correspondantes des fonc-
pour le trac& des courbes de réponse en fréquence et des dia-
tions de réponse en fréquence sont respectivement la mobilité, I’accé-
Iérance et la souplesse dynamique.
grammes polaires.
1) Actuellement au stade de projet.
ISO 7626/1-1986 (FI
ques avec les données expérimentales de mobilité, il est nécessaire de
4.2 mobilité, Yij: La fonction de réponse en fréquence for-
convertir la matrice analytique d’impédance bloquée en matrice de
mée par le rapport du vecteur tournant de la réponse en vitesse
mobilité, ou vice versa, comme indiqué à l’annexe A.
au point i au vecteur tournant de la force d’excitation au point
j, compte tenu que la réponse de tous les autres points de la
structure correspond à une réaction libre de points non soumis
4.4 imphdance libre : Rapport du vecteur tournant de la
à des contraintes autres que celles provenant du support nor-
force d’excitation appliquée au vecteur tournant de la vitesse en
mal de la structure dans l’application en cause. Un graphique
résultant, tous les autres points de connexion du système étant
type est montré sur la figure 1.
libres, c’est-à-dire étant soumis à des forces de restriction éga-
les à zéro. L’impédance libre est la réciproque arithmétique d’un
NOTES
seul élément de la matrice de mobilité, comme défini en 4.2.
1 La réponse en vitesse peut être translationnelle ou rotationnelle, et
NOTES .
la force d’excitation peut être une force rectiligne ou un moment.
1 Jusqu’à présent, on a fait rarement une distinction entre impédance
2 Si la réponse en vitesse mesurée est translationnelle et si la force
bloquée et impédance libre. On devrait donc faire attention en interpré-
d’excitation appliquée est rectiligne, les unités du terme de mobilité
tant les données publiées.
seront exprimées en mètres par newton seconde dans le système SI.
2 Quand elle est déterminée expérimentalement, l’impédance libre
peut être mise sous la forme d’une matrice. Cette dernière est assez dif-
férente de la matrice d’impédance bloquée résultant du modéle mathé-
4.3 impbdance bloqube, Zij: Fonction de réponse en fré-
matique d’une structure. En conséquence, elle n’est pas conforme aux
quence formée par le rapport du vecteur tournant du blocage
exigences indiquées à l’annexe A quand on utilise l’impédance mécani-
ou de la réponse en force au point d’application i au vecteur
que lors d’une analyse théorique globale d’un systéme.
tournant de la vitesse d’excitation appliquée au point j, tous les
autres points de la structure étant bloqués, c’est-à-dire con-
4.5 Autres fonctions de réponse en fréquence
traints à une vitesse zero. Toutes les forces et tous les moments
reliées à la mobilité
requis pour contraindre complètement les points considérés de
la structure doivent être mesurés afin de parvenir à une matrice
II existe plusieurs autres rapports de réponse structurale qui
d’impédance bloquée valable. De ce fait, les mesurages d’impé-
sont parfois utilisés à la place de la mobilite mécanique. Ces
dance bloquée (voir [13]) sont rarement effectués et ne sont
rapports sont résumés au tableau 1.
pas traités dans les différentes parties de I’ISO 7626.
On doit prendre note des commentaires accompagnant chaque
NOTES
type de rapport. Des courbes présentant des grandeurs types
1 Tout changement du nombre des points de mesure ou de leur
pour I’accélérance et la souplesse dynamique, correspondant à
emplacement modifie les impédances bloquées à tous ces points de
la courbe de mobilité de la figure 1, sont illustrées respective-
mesure.
ment sur les figures 2 et 3.
2 Le but essentiel de l’impédance bloquée est de construire un
NOTES
modéle mathématique d’une structure en faisant intervenir les techni-
ques de masse globale, d’éléments de raideur et d’amortissement ou 1 La souplesse dynamique est appelée G réceptance)) par plusieurs
d’élément fini. Si on compare ou on combine ces modèles mathémati- auteurs.
Définitions équivalentes à utiliser pour différents types de fonctions de réponse en fhquence mesurées,
Tableau 1 -
en rapport avec la mobilit6 mécanique
Mouvement exprimé Mouvement exprimé Mouvement exprimé -
en tant que vitesse en tant qu’accélération en tant que déplacement
Mobilité Accélérance Souplesse dynamique -
Terme
Symbole = VilFj aiIF’ XilF”
yij
m/(Ns*) = kg-1
Unité m/(Ns) m/N
Conditions limites =O;k+j =O;k#j =O;k+j
Fk Fk
Fk
Voir figure 1 2 3
Les conditions limites sont faciles à atteindre expérimentalement
Commentaires
Impédance bloquée Masse effective bloquée Raideur dynamique
Terme
Symbole = Fi/Vj Filaj Fil-Xi
zij
(Ns*)/m = kg
Unit6 (NsVm Nlm
Conditions limites =O;k#j =O;k+j =O;k#j
ak
‘k xk
Commentaires Les conditions limites sont difficiles sinon impossibles à atteindre expé imentalement
Masse effective (libre)
Terme Impédance libre Raideur dynamique libre
Symbole Fjlai FjlXi
. .
Fj/vi = Y
Unit6 (NsVm’ (Ns*)/m = kg Nlm
Conditions limites =O;k+j Fk =
O;k#j =O;k+j
Fk Fk
I
I
Commentaires Les conditions limites sont faciles à atteindre mais les résultats doivent être utilisés avec une grande
prudence pour les modèles de système

60 7626/1-1986 (FI
2 L’« accélérance )) a été malencontreusement appelée (( inertance )) vitesse. Pour le choix d’un transducteur, les principales ca racté-
dans certaines publications. Ce terme n’est pas un terme normalisé et
ristiques à considérer sont indiquées en 5.2.1 à 5.2.4.
devrait être omis parce qu’il est contraire à la définition admise d’« iner-
tance acoustique» et qu’il est l’opposé de ce qui est impliqué quand on
5.2.1 Le transducteur de mouvement doit être d’un faible poids
utilise le terme (( inertance 1).
(ou sans contact avec la structure) de manière à réduire au mini-
mum la charge structurale sur la structure soumise à l’essai.
4.6 gamme de fréquences considérée: Intervalle, en
hertz, entre la fréquence la plus basse et la fréquence la plus
5.2.2 La fixation du transducteur sur la structure soumise à
élevée, et dans lequel les données de mobilité doivent être obte-
l’essai doit avoir une rigidité dans la direction de l’axe primaire
nues dans des séries d’essais données.
de mesure du transducteur.
5.2.3 La fixation doit avoir une surface de contact suffisam-
5 Exigences fondamentales concernant les
ment faible pour éviter un raidissement ou un amortissement de
transducteurs de mesure de force et de
la structure provoqués par le transducteur ou par son support
mouvement
de montage.
5.2.4 Lors de l’application d’une impulsion d’excitation, il
5.1 Généralités
peut se produire une dérive zéro des accélérométres piézo-
Les caractéristiques fondamentales de tous les transducteurs électriques en raison d’un effet pyro-électrique, ce qui limite la
de mesure et qui sont particulièrement importantes pour acqué-
précision de la mesure à des basses fréquences. Une solution
rir des données appropriées sur la mobilité sont les suivantes. peut être apportée à ce problème par l’emploi d’autres trans-
ducteurs de mouvement (par exemple piézo-résistifs, électrody-
a) Les transducteurs doivent avoir une sensibilité suffi-
namiques ou certains types d’accéléromètres piézo-électriques
sante et un faible niveau de bruit de manière à obtenir un
à cisaillement).
rapport signal/bruit de la chaîne de mesure s’appliquant
valablement à la gamme dynamique de la mobilité de la
structure. Comme les structures légèrement amorties
5.3 Exigences concernant les transducteurs
nécessitent une gamme dynamique plus étendue que les
de mesure de force
structures à fort taux d’amortissement, le bruit du transduc-
teur doit être un sujet de préoccupation quand on soumet à
Certaines des caractéristiques énumérées en 5.1 sont plus
des essais une structure à faible taux d’amortissement.
importantes que d’autres pour le choix d’un transducteur de
mesure de force utilisé pour les mesurages de mobilité méca-
b) Si la fonction de réponse en fréquence du transducteur
nique. Comme la conception nécessite toujours des compro-
de mesure n’est pas compensée par un traitement approprié
mis, on doit considérer les points indiqués en 5.3.1 à 5.3.3
du signal, la fréquence naturelle du transducteur de réponse
comme de première importance.
doit être suffisamment en dessous ou au-dessus de la
gamme de fréquences considérée de manière que n’inter-
vienne pas un déphasage inacceptable. 5.3.1 La masse effective d’extrémité (masse entre l’élément
sensible à la force du transducteur et la structure) doit être suf-
c) La sensibilité du transducteur doit être stable dans le
fisamment faible pour réduire au minimum les signaux exté-
temps et avoir un glissement en courant continu négligeable.
rieurs de force d’inertie associés à cette masse. (Voir de plus
amples détails en 8.4.)
d) Les transducteurs doivent être insensibles aux effets de
l’environnement extérieur, tels que température, humidité,
champs magnétiques, champs électriques, champs acous-
5.3.2 La raideur du transducteur de force et de ses compo-
tiques, pulsions de contraintes et pulsions transversales aux
sants doit être telle qu’aucune résonance mettant en cause
axes.
cette raideur n’intervienne dans la gamme des fréquences con-
sidérée. En tant que solution de compromis, l’effet de ces réso-
e) La masse du transducteur et son inertie rotationnelle
nances sur le signal émanant de l’élément sensible à la force
doivent être faibles pour éviter de charger dynamiquement
doit être compensé par un traitement approprié du signal.
la structure soumise à l’essai, ou au moins assez faibles pour
qu’on puisse effectuer une correction de la charge.
5.3.3 La précharge statique doit être appropriée à l’échelle des
II est également important que le système de mesure soit peu
forces d’excitation requises pour l’application des essais. Des
sensible aux effets de circuits électriques de mise à la terre et
transducteurs avec une précharge incorporée sont disponibles
autres signaux extérieurs.
pour résoudre ce problème.
5.4 Exigences concernant les capteurs
52 Exigences concernant les transducteurs
d’impédance et les fixations sur la structure
mesure de mouvement
d’e
soumise à l’essai
Bien que les transducteurs de mesure de mouvement doivent
Un dispositif combinant un accéléromètre et un transducteur
posséder les caractéristiques définies en 5.1, certaines de ces
de force dans le même ensemble, afin de procéder à des mesu-
caractéristiques sont plus importantes que d’autres. Les trans-
res de mobilité, est habituellement appelé un wapteur d’impé-
ducteurs de mouvement utilisés pour les mesurages de mobilité
dance)). La conception de ce capteur résulte d’un compromis
mécanique sont la plupart du temps des accéléromètres; toute-
entre les caractéristiques indiquées en 5.2 et 5.3. Toutefois,
fois, on utilise parfois des transducteurs de déplacement ou de
ISO 7626/1-1986 (FI
NOTES
certaines caractéristiques importantes doivent être soulignées,
comme précisé en 5.4.1 à 5.4.4.
1 Un exemple d’une courbe de mobilité obtenue, montrant l’effet de
la souplesse de la fixation du capteur d’impédance, est illustré à
l’annexe C.
5.4.1 La souplesse totale entre la structure et I’accéléromètre
interne doit être faible car une souplesse trop accentuée intro-
2 II n’est habituellement pas nécessaire d’effectuer un étalonnage du
duira des erreurs dans les mesures de l’accélération.
déphasage à condition que les accéléromètres, les transducteurs de
force et les amplificateurs soient choisis de maniére à avoir une réponse
NOTE - La souplesse totale est la somme de la souplesse de la fixation
à peu prés plate sur toute la gamme de fréquences utilisée pour les
et de la souplesse propre du capteur d’impédance. La souplesse de la
mesures de mobilité, et que I’accélérométre soit concu pour un faible
fixation comprend également la souplesse de 1% effet mort 1) de la struc-
amortissement. II est toutefois de bonne pratique d’afficher l’angle de
ture soumise à l’essai. La souplesse totale peut être déterminée comme
phase entre les sorties du transducteur de force et de I’accéléromètre,
indiqué à l’annexe C.
au moyen d’un comparateur de phase, et de noter tout écart, par rap-
port à l’angle de phase correct, entre les sorties du transducteur de
5.4.2 La masse effective d’extrémité (masse entre l’élément force et de I’accéléromètre pendant que l’on procéde à l’étalonnage
opérationnel.
sensible à la force du transducteur et la structure) doit être
faible par rapport à la masse effective libre de la structure sou-
mise à l’essai.
6.2 Étalonnage de base et étalo Innage
supplémentaire du transducteur
5.4.3 Le moment d’inertie du capteur d’impédance, par rap-
port à un axe dans le plan de la fixation, doit être suffisamment
L’étalonnage de base et l’étalonnage supplémentaire (voir
faible pour réduire au minimum la charge structurelle due au
tableau 2) ont pour but de déterminer l’aptitude du transduc-
mouvement rotationnel autour de cet axe.
teur à être utilisé pour des mesures de mobilité. On emploie, le
plus souvent, des transducteurs piézo-électriques. Si on a
NOTE - D’autres recommandations pour éviter de charger la structure
recours à d’autres types de transducteurs, les méthodes peu-
soumise à l’essai par la fixation des capteurs d’impédance, seront défi-
nies dans I’ISO 7626/2. vent être éventuellement modifiées pour vérifier l’aptitude de
ces transducteurs.
5.4.4 En ce qui concerne la conception du capteur d’impé-
Les transducteurs exhibant des changements de caracté-
dance, on doit veiller à éviter une sensibilité transversale du
ristiques lors des étalonnages de base ou supplémentaire ne
transducteur d’accélération à la force appliquée.
doivent pas être utilisés si ces changements sont inacceptables
comme indiqué dans les chapitres pertinents de la présente
partie de I’ISO 7626.
6 Étalonnage
Tableau 2 - Liste récapitulative des
étalonnages
L’étalonnage peut entrer dans trois catégories :
et essais des transducteu rs
a) étalonnage opérationnel du système combiné de
mesure et d’analyse;
Étalonnage
ou essai
b) étalonnage de base du transducteur;
c) étalonnage supplémentaire du transducteur.
Sensibilité 7.2.1
7.2.2
Impédance électrique
7.3 7.3
Dimensions
6.1 Étalonnage opérationnel 8.2 8.2
Masse 8.3 8.3
L’étalonnage opérationnel du systéme combiné de mesure et
Masse effective
d’analyse doit être effectué au début et à la fin de chaque série
d’extrémité 8.4
de mesures (et à des intervalles intermédiaires si requis). Les
méthodes détaillées seront indiquées dans les parties corres- Souplesse du
transducteur
8.5
pondantes de I’ISO 7626 concernant les différents types de
mesures de mobilité, énumérés au chapitre 0.
Polarité 8.6
8.6
Réponse en
L’étalonnage du système combiné est facile à effectuer, plus
fréquence 8.7.1 8.7.2
précis et d’une utilisation plus large que l’étalonnage de base
Linéarité 8.8.1 8.8.2
examiné au chapitre 7. L’étalonnage du système revient à ani-
mer, dans un espace libre une masse libre connue alors que les Sensibilité à
8.9.1 8.9.1
température
gains du canal de force et d’accélération sont réglés sur les et 8.9.2 et 8.9.2
valeurs qui seront utilisées lors des mesures ultérieures. Le rap-
Sensibilité
port de sortie doit suivre la ligne de masse appropriée sur la
transversale 8.9.4
courbe de mobilité en résultant. Si des difficultés surgissent
Sensibilité aux
lors de l’étalonnage du système combiné, un étalonnage de
contraintes
8.9.5
base doit être exécuté.
Les transducteurs destinés à être utilisés avec des amplifica-
La précision de l’échelle de fréquence de la courbe de réponse
teurs particuliers ou avec des conditionneurs de signal doivent
ou des autres sorties de données doit toujours être vérifiée au
être étalonnés dans les conditions de l’emploi prévu. Par exem-
cours de l’étalonnage opérationnel.
ISO 7626/1-1986 IF)
En ce qui concerne les accéléromètres concus pour être utilisés
ple, les transducteurs de force piézo-électriques, les capteurs
avec un amplificateur de charge, les unités de sensibilité de
d’impédance et les accéléromètres devant être utilisés avec des
I’accélérométre doivent être exprimées en picocoulombs par
amplificateurs de charge ou avec des amplificateurs à forte ten-
mètre par seconde carrée [pC/(m/s2)1. En ce qui concerne les
sion d’impédance doivent être étalonnés avec l’amplificateur
accéléromètres employés avec un amplificateur de tension et
qui leur sera associé. Pour ces transducteurs, il est important
les accéléromètres incorporant un amplificateur de charge ou
de connaître la capacité des câbles reliant le transducteur à
un transformateur d’impédance, les unités de sensibilité de
l’amplificateur. Les transducteurs doivent être étalonnés
I’accéleromètre doivent être exprimées en volts par mètre par
ensemble avec le câble prévu. Les autres types de transduc-
seconde carrée [V/(m/s2)1.
teurs doivent être étalonnés avec leur dispositif de conditionne-
ment du signal prévu en tenant compte des spécifications du
NOTE - Comme le signal de sortie d’un amplificateur de charge ou de
fabricant en ce qui concerne l’excitation électrique, I’impé-
tension, associé à un accéléromètre, est toujours une tension, la sensi-
dance des terminaisons spéciales, etc.
bilité correspondante du canal d’accélération devrait toujours être
exprimée en volts par métre par seconde carrée [V/(m/s*)]. En général,
Quand on procède à l’étalonnage des transducteurs de force et
la sensibilité du canal d’accélération est déterminée à partir des sensibi-
des capteurs d’impédance, on devra veiller à observer des con-
lités déjà connues de I’accéléromètre et de l’amplificateur; dans les cas
ditions de montage similaires à celles spécifiées par le fabricant.
où on demande une extrême précision des mesures de mobilité, I’accé-
II est important de respecter la planéité du support de montage
Iéromètre et son amplificateur devraient être étalonnés ensemble pour
et le couple de serrage des vis de fixation. Un léger film d’huile, obtenir directement la sensibilité du canal d’accélération.
de graisse ou de cire, entre le transducteur et la surface de
montage, peut augmenter le couplage et la rigidité du transduc-
7.2.2 Sensibilité du transducteur de force
teur lors d’une utilisation à des fréquences élevées. Quand des
fixations particulières sont utilisées, on devra s’efforcer d’effec-
Les transducteurs de force et la partie force des capteurs
tuer l’étalonnage du transducteur de force en utilisant un
d’impédance doivent être étalonnés en utilisant la technique de
assemblage mécanique ressemblant étroitement à celui
charge par une masse.
employé lors des mesures de mobilité.
L’étalonnage de sensibilité doit être effectué par le montage du
transducteur de force sur une table à secousses appropriée et
en utilisant le couple de précharge recommandé par le fabri-
7 Étalonnage de base du transducteur
cant. Le transducteur de force doit être soumis à une vibration
piézo-électrique
d’amplitude d’accélération contrôlée, ao, en fixant sur sa face
opposée un seul accéléromètre de référence. On doit mesurer la
7.1 Généralités
tension de sortie de l’amplificateur du transducteur de force,
Toutes les opérations d’étalonnage de base et les essais énumé- Eo, et l’accélération appliquée, ao. Une masse de charge, m,
rés au tableau 2 doivent être effectués par le fabricant sur doit alors être fixée sur la face opposée du transducteur sans
chaque transducteur et les résultats doivent figurer sur la docu- modifier les réglages de gains de l’amplificateur. La tension de
mentation technique accompagnant le transducteur. L’étalon-
sortie, EM, doit être mesurée én réglant la table à secousses de
nage de base doit être répété périodiquement par l’utilisateur
manière que l’accélération appliquée, a, ait exactement la
(ou par un laboratoire privé d’étalonnage, si l’utilisateur ne dis-
même amplitude que précédemment (soit a = ao). La sensi-
pose pas des installations et équipements nécessaires).
bilité du canal de force, Sf, est alors donnée par l’équation
suivante :
La périodicité recommandée pour le renouvellement de I’étalon-
nage et des essais est d’un an. En outre, l’étalonnage de sensi-
EM-EO
Sf =
bilité doit être répété plus fréquemment, surtout si le transduc- (1)
(m+ml+m2+m~)a-(m~+m2+m~)a~ .”
teur est soumis à des conditions pouvant modifier sa sensibilité.
où
7.2 Sensibilité
m est la masse de charge;
est la masse d’accéléromètre de référence;
ml
7.2.1 Sensibilité de I’accéléromètre
est la masse effective du boulon;
La sensibilité de I’accéléromètre ou de la partie accéléromètre
m3 est la masse effective d’extrémité du transducteur de
d’un capteur d’impédance doit être déterminée par la méthode
force.
L’étalonnage est effectué sur une table à
de comparaison.
secousses appropriée, équipée d’un accéléromètre de réfé-
rence, préalablement étalonné au moyen de ou par référence à
Toutes les masses sont exprimées en kilogrammes et les accélé-
un étalonnage absolu. L’amplitude d’étalonnage doit se situer
rations sont exprimées en mètres par seconde carrée. Comme
dans l’intervalle communément observé lors des mesures réel-
(ml + m2 + m3)ao = (ml + m2 + m3)a, puisque a0 = a,
les de mobilité, soit entre 1,O et 100 m/s?
l’équation (1) prend la forme:
L’étalonnage de sensibilité doit être effectué pour une seule fré-
EM - EO
. . .
quence, en principe 80 Hz. Sf = - (2)
ma
NOTE - Une fréquence différente peut être utilisée si la valeur de
NOTE - Si les transducteurs de force ne sont pas pré-assemblés, on
80 Hz est en dehors de la gamme de fréquences propre au transducteur
ou si une autre fréquence est plus appropriée pour un transducteur de devrait veiller avec le plus grand soin à ce que la précharge de montage
ne subisse aucune modification d’une application à l’autre puisque la
conception particuliére, ou pour l’application expérimentale du trans-
ducteur. sensibilité et l’étalonnage dépendent de la précharge du transducteur.

ISO 7626/1-1986 (FI
NOTE - Dans le cas de certains transducteurs contenant des com-
L’équation (2) donne la sensibilité du canal de force (à savoir la
posants électroniques internes, ies mesures d’impédance indiquées
combinaison transducteur/amplificateur) en volts par newton.
ci-dessus peuvent produire des résultats imprécis ou même provoquer
La sensibilité du transducteur de force tout seul peut être
des détériorations. Dans ce cas, on devrait utiliser des méthodes
déduite de l’équation (2) et de la sensibilité de l’amplificateur
I
d’insertion.
utilisé.
Les mesures de résistance et de capacité doivent être répétées
En ce qui concerne les transducteurs utilisés avec un amplifica-
à des interalles réguliers (voir 7.1). Comme ces mesures ne sont
teur de charge, les unités de sensibilité du transducteur de
généralement pas très précises, on ne devra tenir compte que
force doivent être exprimées en picocoulombs par newton.
des écarts notables par rapport aux étalonnages précédents.
Pour les transducteurs utilisés avec un amplificateur de tension,
Par exemple, si la résistance et/ou la capacité varient de plus de
les unités de sensibilité du transducteur doivent être exprimées
5 %, le transducteur doit être verifié en exécutant toutes les
en volts par newton.
opérations de base et les opérations supplémentaires d’étalon-
NOTE - Dans les cas où des mesures trés précises de mobilité sont nage, ou il doit être réparé selon ce qui est requis.
le transducteur de force et l’amplificateur devant être utilisé
requises,
avec celui-ci, devraient être étalonnés ensemble de maniére à obtenir
7.3.2 Rhistance d’isolement
directement la sensibilité totale du canal de force.
Les résistances en courant continu entre toutes les bornes du
La méthode décrite ci-dessus n’est valable que pour des fré-
transducteur et son support de montage doivent être mesurées
quences étant d’environ un cinquième de la fréquence de réso-
et indiquées dans les caractéristiques techniques fournies par le
nance due à la masse du système et à la raideur, k, du transduc-
fabricant.
teur de force. Cette résonance peut être estimée au moyen de
Si le transducteur n’est pas du type isolé, le fabricant doit spé-
cifier la nature du montage approprié assurant l’isolement
(3)
quand on utilise le transducteur (voir 5.1).
où& est la fréquence de résonance du transducteur chargé par
une masse, exprimée en hertz.
8 Étalonnages supplémentaires
7.2.3 Sensibilité du capteur d’impbdance
8.1 Généralités
La sensibilité d’un capteur d’impédance peut être obtenue par
Les étalonnages et essais supplémentaires indiqués au
un étalonnage individuel de I’accélérométre et du transducteur
tableau 2 doivent être effectués par le fabricant sur des échan-
de force, à l’aide des méthodes données en 7.2.1 et 7.2.2 res-
tillons de chaque type de transducteurs fabriqués. Certains de
pectivement. L’étalonnage sur place d’un capteur d’impédance
ces essais et étalonnages doivent également être effectués par
consiste habituellement à animer d’un mouvement, deux ou
l’utilisateur afin de vérifier l’état d’un transducteur qui présente
trois masses libres de taille différente. Ceci assure que le cap-
des caractéristiques de fonctionnement particuliéres ou des
teur d’impédance est apte à mesurer des mobilités connues sur
variations de performance.
une échelle de grande étendue.
8.2 Dimensions
7.3 Impédance électrique
On doit indiquer toutes les dimensions appropriées telles que
hauteur, largeur, longueur et diamétre, ainsi que les dimensions
7.3.1
Résistance et capacité du transducteur
des trous de montage ou des goujons de fixation. Ces dimen-
La résistance en courant continu entre les bornes du transduc-
sions doivent apparaître sur un plan ou un croquis d’ensemble.
teur doit être mesurée par le fabricant à l’aide d’un mégaohm-
On doit fournir également une description des connecteurs et
métre en appliquant une tension ne dépassant pas 50 V.
des types et tailles des câbles de raccordement.
La capacité doit être mesurée avec un pont d’impédance, en
utilisant une tension d’excitation située à l’intérieur de la
83 . Masse
gamme de fréquences de fonctionnement du transducteur. Si
La masse spécifiée doit être la masse totale du transducteur, à
la capacité change avec la fréquence, la mesure doit être faite
l’exclusion des goujons de montage et des câbles non incor-
au minimum sur deux fréquences dont l’une doit correspondre
pores dans le transducteur.
à la fréquence pour laquelle est déterminée la sensibilité de réfé-
rente. Pour les transducteurs dont la capacité ne change pas de
facon significative avec la fréquence, la mesure doit habituelle-
8.4 Masse effective d’extrémité des
ment être effectuée à 1 000 Hz.
transducteurs de force et des capteurs
Comme la capacité de certains matériaux piézo-électriques se
d’impédance
modifie avec la température et avec la tension, la mesure de la
capacité doit être effectuée à température ambiante (20 à 30°C) La masse effective d’extrémité des transducteurs de force et
et sous la tension d’excitation recommandée par le fabricant du
des capteurs d’impédance est la masse située entre les élé-
transducteur. Les variations de température peuvent être mini- ments sensibles à la force et l’extrémité du transducteur en
misées en évitant toute manipulation, immédiatement avant ou
cause. Cette masse doit être stipulée dans les spécifications du
pendant les mesures de capacité. fabricant. Toutefois, l’utilisateur doit savoir que la masse effec-

ISO 7626/1-1986 (FI
tive d’extrémité est susceptible d’être augmentée par le poids La réponse en fréquence doit être plate à k 5 % dans la gamme
des fixations utilisées pour fixer le transducteur à la structure de fréquences considérée. On doit veiller à ce que le mouve-
soumise à l’essai et/ou par la masse utilisée pour imposer une ment transversal de l’excitateur de vibration, combiné à la sen-
précharge au transducteur. De ce fait, la masse effective totale sibilité transversale du transducteur, ne provoque pas des
est équivalente à la masse effective d’extrémité stipulée par le erreurs de mesure d’un ordre de grandeur équivalent aux
fabricant augmentée de la masse des fixations. rfr 5 % spécifiés.
8.7.2 Réponse en fréquence du transducteur de force
8.5 Souplesse des capteurs d’impédance
L’étalonnage de la réponse en fréquence doit être effectué dans
La souplesse d’un capteur d’impédance est la souplesse de la
les mêmes conditions que celles décrites pour l’étalonnage de
partie de l’ensemble située entre le point de fixation à la struc-
I’accéléromètre. Toutefois, le transducteur de force doit être
ture et I’accéléromètre interne (voir [lOl).
chargé par une masse et soumis à une vibration d’amplitude
constante d’accélération à chaque fréquence spécifiée. La ten-
Outre la souplesse du capteur d’impédance spécifiée par le
sion de sortie de l’amplificateur du transducteur de force, Ef,
fabricant, on doit aussi tenir compte de la souplesse des fixa-
doit être mesurée pour chacune des fréquences. L’écart de
tions lors des mesures de mobilité.
réponse en fréquence, exprimé en pourcentage, doit être déter-
miné à partir de l’équation suivante:
Une méthode pour déterminer expérimental ement la souplesse
totale est don née dans l’annexe C.
Ef
Écart de réponse en fréquence = 100 x
- - 1 . . . F (4)
Er
I 1
8.6 Polarité
La tension de référence, E,, est la sortie de l’amplificateur du
transducteur obtenue à la fréquence de référence, en principe
La polarité du transducteur, normalement stipulée par le fabri-
80 Hz. II est important que la charge de masse du transducteur
cant, doit être mesurée par la méthode des comparaisons afin
de force ne provoque pas une résonance mettant en cause la
de déterminer si un changement de tension de sortie, négative
souplesse de la masse de charge et celle du transducteur. Ceci
ou positive, intervient quand l’impulsion mécanique est appli-
peut être vérifié en se référant à l’équation (3). L’écart de
quée dans une direction partant de la surface de montage et
réponse en fréquence doit être inférieur à + 5 % de la réponse
allant vers l’extrémité opposée du transducteur le long de son
à la fréquence de référence, sur toute la gamme de fréquences
axe de sensibilité maximale. Cette définition de la polarité
considérée.
s’applique à la plupart des transducteurs dont l’axe de sensibi-
NOTE - Comme lors de l’étalonnage de sensibilité du transducteur de
lité est perpendiculaire à la surface de montage.
force, si on utilise des transducteurs de force sans précharge incorpo-
rée, on obtiendra, au cours de l’étalonnage de la réponse en fréquence,
une plus grande précision si on ne modifie à aucun moment le couple
8.7 Réponse en fréquence de serrage des boulons de montage du transducteur.
8.7.1 Rbponse en fréquence de I’accéléromètre
8.8 Linéarité
L’étalonnage de la réponse en fréquence doit être effectué par
L’étalonnage de linéarité doit être effectué par excitation har- ’
la
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