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Qu’est-ce qu’un accéléromètre piézoélectrique ?
Un accéléromètre piézoélectrique est un capteur qui mesure des phénomènes dynamiques d’accélération, de vibrations et chocs.
C’est le capteur le plus utilisé pour les mesures de vibrations et de chocs.
Il existe des accéléromètres piézoélectriques avec électronique intégrée (IEPE) et sans électronique intégrée (sortie charge).
Comment fonctionne un accéléromètre piézoélectrique ?
La piézoélectricité est le principe de transformation d’une énergie mécanique en énergie électrique et réciproquement.
Cette transformation s’accomplit à partir d’un matériau piézoélectrique naturel (quartz, tourmaline) ou artificiel (piezite) sous contrainte. Une force en entrée fournit un signal électrique en sortie dans le cas de compression dans l’axe de polarisation.
Les accéléromètres piézoélectriques sont composés d’une masse sismique dont le déplacement engendre une charge électrique proportionnelle à celui-ci.
Il existe deux systèmes de compression :
Compression par écrou central
Ce système comporte une base, une tige filetée traversant l’élément piézoélectrique et une masse (système de compression).
La précontrainte est obtenue en vissant l’écrou de compression sur la tige centrale.
Ce système relativement ancien n’est plus utilisé que pour les applications « industrielles ».
Compression en cisaillement
Ce système utilise toujours une tige centrale traversant l’élément piézoélectrique ayant une forme de « rondelle ».
La précontrainte est apportée par une masse de la même forme venant « contraindre » l’élément piézoélectrique qui dans ce cas « travaille en cisaillement ».
Cette technologie apporte beaucoup d’améliorations sur les performances et en termes de facilités d’utilisation.
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Comment choisir un accéléromètre piézoélectrique ?
Cette technologie est principalement utilisée pour la mesure de vibrations et chocs. Elle n’est pas conçue pour une mesure de très basse fréquence (inférieure à 1Hz).
Le meilleur moyen de choisir un accéléromètre piézoélectrique est de connaître son application (mesures et environnements) avec le plus de précision possible.
Pour ce faire, il est primordial de connaitre les paramètres de mesures suivants :
- les niveaux d'accélération : à mesurer, que doit supporter l'accéléromètre ?
- les réponses en fréquence (minimum et maximum) pour l'application
- les contraintes de bases
- la température
- le montage
- ou encore les niveaux de chocs (minimum et maximum)
Enfin, il est nécessaire de vérifier que la masse du capteur n’engendre pas de modifications significatives de la mesure.
Quels sont les domaines d’application des accéléromètres piézoélectrique ?
Pour ce type d'accéléromètres, les domaines d’applications principaux sont :
- le spatial
- l’aéronautique
- l’automobile
- le militaire
- les énergies
- les laboratoires d’essais
- ou la R&D, avec les universités
Les accéléromètres piézoélectriques IEPE sont utilisés pour des mesures de vibrations dans des environnements dynamiques et avec des fréquences hautes.
Les accéléromètres piézoélectriques sans électronique intégrée demeurent la seule solution pour des environnements en très haute température.
Comment fixer un accéléromètre piézoélectrique ?
De la fixation dépendra la qualité de la mesure.
Le mode de fixation dépend très souvent de la possibilité ou non de percer un trou sur la structure ou de la volonté de récupérer l’accéléromètre en bon état pour le réutiliser.
Les principales méthodes de fixation sont :
- Fixation directe de l’accéléromètre par goujon (la plus fréquente)
- Collage (avec ou sans embase)
- Embase aimantée ou contact par pointe de touche