Le spectre de fréquence
Analyse harmonique de la vibration périodique
Jusqu'à présent, nous avons examiné les vibrations sinusoïdales. Cependant, la vibration réelle se compose normalement de nombreuses fréquences différentes avec des amplitudes différentes qui se produisent simultanément. Le signal de vibration pourrait alors ressembler à l'image ci-dessous. Il n'est pas sinusoïdal, mais il semble périodique!
Les différents composants de la série de Fourier peuvent être calculés (à la main ou automatique- ment par des outils d'analyse de signaux modernes). Ils sont visualisés en traçant la grandeur (magnitude) de vibration en fonction de la fréquence au lieu du temps.
C'est ce qu'on appelle l'analyse harmonique. L'image ci-contre illustre ceci. Sur le côté gauche, nous trouvons notre signal périodique de vibration, puis tous les composants de Fourier comme signaux sinusoïdaux avec leur amplitude et leur fréquence y compris la phase.
La somme de tous ces composants donne à nouveau le signal original.
À l'arrière, nous voyons le graphique qui est obtenu lorsque nous traçons les grandeurs de tous les composants de Fourier en fondtion de la fréquence.
Le graphique montrant le niveau de vibration en fonction de la fréquence est appelé spectrogramme ou spectre de fréquence.
En regardant simplement un signal sur l'axe du temps, nous ne pouvons pas immédiatement définir si le signal est constitué de différentes composantes et à quelle fréquence ils se produisent.
Le mathématicien français Joseph Fourier a découvert que chaque signal périodique peut être fractionné dans un nombre de signaux sinusoïdaux à différentes magnitudes et fréqueces appelé série de Fourier
Example de signal de vibration périodique
Analyse harmonique
Joseph Fourier © by Wikipedia, the free encyclopedia
Spectrogramme du signal de vibration ci-dessus
L'analyse de fréquence est une méthode très importante dans les mesures de vibration diagnostique. Lorsqu'elle est appliquée à un signal de vibration réel d’une machine, nous trouvons généralement un certain nombre de composantes de fréquence périodiques prédominantes qui sont directement liées aux mouvements fondamentaux (cycliques) de différentes parties de la machine. En connaissant la machine on peut associer une certaine fréquence à une pièce spécifique. Avec l'analyse de la fréquence, nous sommes donc en mesure de «regarder» dans la machine et de la diagnostiquer jusqu’aux pièces individuelles.
Anayse de fréquence de la vibration aléatoire
Ils existent également des vibrations qui ne sont pas périodiques, c'est-à-dire il n’y a pas de schéma répété tout au long. Par exemple, si nous roulons sur une route non pavée, nous mesurons une telle vibration. Ces signaux sont aussi appelés du bruit.
L'image montre un signal de vibration aléatoire typique. Les pics arrivent d'une manière imprévisible.
Afin de traiter les vibrations aléatoires, les lois de la statistique sont utilisées mais aussi le spectre de fréquence est un outil intéressant.
Exemple de signal de vibration aléatoire
Alors que les composantes de sinus individuels apparaissent comme des lignes distinctes dans un spectrogramme, une vibration aléatoire apparaît comme une surface. Elle peut s'étendre à travers une large gamme de fréquences ou elle peut consister d'une bande plus étroite entre les fréquences f1 et f2.
Spectrogramme d'un signal de vibration aléatoire