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Mesure du mouvement
Derrière l'expression « mesurer le mouvement » se cachent trois besoins bien distincts : voir le mouvement, le chiffrer ou en apprécier la sévérité. À chacun correspond un instrument qui ne rend guère service aux deux autres. Comme chaque famille repose sur un principe physique différent, la première question à trancher porte sur ce que vous devez faire du mouvement, et non sur l'appareil à acheter.
La vitesse, la cadence et la sévérité se déduisent toujours d'un signal intermédiaire : aucune de ces grandeurs ne se mesure directement sur la pièce en mouvement. Le stroboscope retrouve la vitesse à partir d'un éclair calé sur elle ; le tachymètre compte les impulsions d'un capteur optique ou à contact ; le vibromètre lit la charge qu'un élément piézoélectrique produit en vibrant. Un tel chiffre ne vaut donc que dans la mesure où ce signal de substitution reste fidèle au mouvement réel. Trois éléments pèsent tout autant : la fixation, la visée et la référence retenue. Ensemble, ils décident si ce qui se passe sur la machine parvient intact jusqu'au relevé.
1. Pourquoi le mouvement pose trois questions différentes
Avant de spécifier un instrument de mesure du mouvement, une question prime sur toutes les autres : laquelle de ces trois tâches vous incombe réellement ? Voir le mouvement relève de l'inspection visuelle. Le stroboscope émet des éclairs à une cadence calée sur le mouvement ; la pièce paraît alors immobile et l'opérateur l'examine sans arrêter la ligne. Le chiffrer relève de la mesure quantitative : le tachymètre ou le capteur de vitesse mesure une vitesse de rotation ou de défilement, puis restitue une valeur : régime en tr/min, vitesse en mètres par minute ou longueur. Le juger relève du diagnostic : le vibromètre lit l'oscillation d'une machine en marche, la confronte à des critères de sévérité et signale ainsi un balourd, un défaut d'alignement ou l'usure d'un roulement. Sur une demande d'achat, ces trois tâches se confondent, puisque toutes « mesurent le mouvement ». Elles n'ont pourtant ni le même principe physique, ni les mêmes cibles, ni les mêmes modes de défaillance. Nommer d'emblée la tâche reste donc le meilleur moyen de ne pas acheter un instrument inadapté.
2. Voir le mouvement, le compter ou surveiller son état ?
Déterminez ce que vous devez faire du mouvement — le voir, le compter ou le juger — et la famille d'instruments s'impose d'elle-même. Quand il s'agit de voir, les Stroboscopes traitent l'inspection des machines rotatives et alternatives par éclairs synchronisés. L'éclair fige un rouleau d'imprimerie, une pale de ventilateur, un engrenage ou une bande, le temps d'en lire l'état de surface, le repérage et le glissement à pleine vitesse. Les sources lumineuses vont du flash portatif à la lampe à poste fixe. Dès que la vitesse doit devenir une valeur chiffrée, les Tachymètres exposent la mesure par contact et par voie optique : vitesse de rotation, vitesse de défilement, régime en tr/min, longueur. S'y ajoutent les capteurs montés à demeure, qui alimentent en continu un régulateur ou un afficheur. Pour le diagnostic, les Vibromètres couvrent la mesure portative du déplacement, de la vitesse et de l'accélération vibratoires. Ces grandeurs transforment l'état d'un roulement ou d'un arbre en une valeur que la maintenance suit dans le temps. En appui des trois, l'Étalonnage de la mesure du mouvement porte sur la traçabilité, les sources de référence et les vérifications qui rendent fiables une cadence d'éclairs, une vitesse ou un niveau vibratoire. Enfin, les Applications de la mesure du mouvement montrent comment les trois familles se combinent en imprimerie, en transformation de bande, en surveillance d'état et en conduite de procédé.
Une fois la tâche identifiée, reste à choisir un appareil : le guide de sélection Mesure du mouvement met les familles en regard.
3. Normes applicables aux vibrations, à la vitesse et à la cadence d'éclairs
Les normes pèsent bien plus lourd sur l'une des trois mesures que sur les deux autres. La vibration est de loin la plus codifiée. L'ISO 10816, puis l'ISO 20816 qui lui succède, classent la sévérité vibratoire des machines à partir de la vitesse vibratoire large bande relevée sur les parties non tournantes. L'ISO 2954 fixe pour sa part ce que doit faire un appareil de mesure de la sévérité vibratoire. Quant à l'ISO 21940-11:2016, qui a remplacé l'ISO 1940-1, elle régit la qualité d'équilibrage des rotors, dont découle une grande part de ces vibrations. La vitesse et la cadence d'éclairs reposent sur tout autre chose : aucune table de sévérité à respecter, seulement la traçabilité à la seconde SI. Un tachymètre ou un stroboscope ne vaut donc que par sa référence de fréquence et par le soin avec lequel la cible a été préparée. Dans les trois cas, l'erreur vient rarement de l'instrument lui-même. Elle tient plutôt à un éclair verrouillé sur une harmonique de la vitesse réelle, à un capteur posé sur une embase magnétique mal serrée, ou à un repère réfléchissant que l'optique ne distingue pas nettement. Vérifiez l'appareil par rapport à une source traçable, montez et alignez le capteur correctement, et relevez là où le signal représente la machine, non à l'endroit le plus commode. Un étalonnage mené selon la norme ISO/IEC 17025, avec des transducteurs de vibrations vérifiés selon l'ISO 16063, fournit cette référence traçable. Les intervalles, les modes opératoires et les budgets d'incertitude sont du ressort de l'étalonnage du mouvement.
4. Questions fréquentes
1. Comment savoir s'il me faut un stroboscope, un tachymètre ou un vibromètre ?
2. Le stroboscope sert-il aussi à mesurer une vitesse ?
3. Faut-il choisir la mesure de vitesse par contact ou sans contact ?
4. Faut-il vérifier un instrument de mesure du mouvement avant de l'utiliser ?
5. Un même instrument peut-il couvrir plusieurs de ces tâches ?
5. Glossaire
| Stroboscope | Instrument qui émet des éclairs lumineux à cadence précise pour qu'un objet en rotation ou en va-et-vient paraisse immobile, ce qui autorise une inspection visuelle sans arrêter la machine. |
| Cadence d'éclairs | Nombre d'impulsions lumineuses qu'un stroboscope produit par unité de temps, exprimé le plus souvent en éclairs par minute (FPM) ; cette valeur égale le régime en tr/min dès qu'elle se cale sur un repère unique de la cible. |
| Synchronisation | Réglage de la cadence d'éclairs d'un stroboscope sur la fréquence d'un mouvement répétitif, de sorte que l'objet en mouvement paraisse figé pour l'inspection. |
| Tachymètre | Instrument qui mesure une vitesse de rotation ou de défilement et restitue des valeurs telles que le régime en tr/min, des mètres par minute ou une longueur, par contact avec la cible ou par comptage optique d'un repère réfléchissant. |
| Vitesse de défilement | Vitesse linéaire d'un point situé sur la circonférence d'un objet en rotation ou sur une bande en mouvement, que l'on mesure en général avec une roulette de contact et que l'on exprime en mètres par minute. |
| Capteur de vitesse | Dispositif monté à demeure qui mesure en continu la vitesse d'un arbre ou d'une surface et transmet le relevé à un régulateur, un automate programmable (API) ou un afficheur, à des fins de surveillance ou de régulation. |
| Vitesse vibratoire | Vitesse de variation du déplacement vibratoire, exprimée en millimètres par seconde, en valeur efficace (RMS) ; elle constitue le paramètre principal pour évaluer l'état des machines tournantes courantes. |
| Accéléromètre | Capteur, généralement piézoélectrique, qui convertit une vibration mécanique en un signal électrique proportionnel à l'accélération ; il constitue l'élément sensible de la plupart des vibromètres. |
| Traçabilité | Chaîne ininterrompue de comparaisons documentées, le plus souvent entretenue par un institut national de métrologie, qui relie un résultat de mesure à un étalon de référence reconnu et, en dernier ressort, au SI. |
