Brevet FR2108221A1 — publié le 19720519

L'invention concerne une installation pour la mesure directe de chocs et de sauts mécaniques qui se distingue par une dépense en appareils particulièrement faible et des avantages spéciaux de la technique de mesure, comme une grande mise en évidence et une grande clarté, une haute précision et par la suppression de calculs intermédiaires nécessaires jusqu'ici pour chaque analyse individuelle. La mesure électrique de chocs mécaniqueXest habituellement exécutée de telle sorte que d'abord un récepteur transforme la grandeur mécanique en une grandeur électrique proportionnelle, par exemple une tension ou une charge électrique. Cette grandeur électrique est ensuite indiquée d'une façon appropriée, les paramètres les plus importants dans la mesure de chocs mécaniques sont alors la valeur maximale du choc et sa durée. Une analyse de chocs mécaniques au moyen d'une fonction mathématique simple et les possibilités de calcul ultérieures qui en résultent sont interdits la plupart du temps, à cause du laps de temps très différent et souvent également du déroulement compliqué dans le temps des sauts qui se produisent dans la pratique. C'est pourquoi on est presque toujours réduit à un procédé d'analyse expérimental. Dans la détermination du spectre de Fourier on procède de telle sorte qu'on rend d'abord périodique le processus unique par une boucle de ruban et qu'on obtient ainsi un spectre de raies. Par la mesure de la valeur effective à la sortie d'un filtre à bande étroite, on peut trouver le spectre de Fourrier. le spectre de choc convient mieux pour l'analyse des chocs mécaniques. On part alors du fait que la plupart des constructions mécaniques soumises à des chocs peuvent être conçues comme la somme de systèmes de résonances simples à un seul degré de liberté. Chaque résonateur individuel possède alors une fréquence propre et une ampleur déterminées. On sait étudier la réponse mécanique d'un tel résonateur à une excitation mécanique saccadée de telle sorte qu'on fournit l'image électrique du choc sur un système de résonance électrique avec fréquence propre et ampleur variables. le comportement de transmission du système de résonance électrique doit être alors identique à celui du système de résonance mécanique. On désigne sous le nom de spectre de choc la valeur maximale de la réponse du résonateur en fonction de la fréquence de résonance du système avec la qualité comme paramètre. Une méthode connue dans la technique des mesures consiste à copier en laboratoire le système de résonance voulu à l'aide d'un calculateur analogique, et à exploiter l'allure du choc accumulé sur ce calculateur, par exemple au moyen d'une bande. La mesure directe sur des chocs mécaniques est presque toujours rendue difficile par le fait qu'à l'allure du choc proprement dit sont superposées des vibrations mécaniques perturbatrices de fréquence sensiblement plus élevée'qui n'influencent pas pratiquement l'effet physique du choc, mais qui rendent très difficile la détection de la technique des mesures de l'allure du choc. Les filtres passe-bas usuels de la technique de mesure des vibrations et des chocs évitent bien ces défauts mais faussent en mdme temps l'allure du choc. A cause de la dépense relativement grande en appareils et en calculs, l'analyse de Fourier de chocs n'a pas pu s'imposer. Par rapport au spectre de choc, le spectre de Fourier est beaucoup moins clair au point de vue de l'efficacité d'un choc et d'ailleurs fait complètement défaut dans l'analyse de sauts. Le spectre de choc ne pouvait se trouver jusqu'ici que par l'accouplement d'un appareil de mesure de chocs ou de l'enregistrement sur bande d'un choc à l'aide d'un appareil spécial volumineux, la jonction, le calibrage, le réglage et l'exploitation provoquant dans chaque cas, comme aussi dans l'analyse de Fourrier, des difficultés considérables. Ici aussi l'analyse de sauts n'a pas été possible jusqu'ici. L'invention a pour but de créer une installation qui évite les défauts indiqués, la dépense en appareils devant entre si faible que de façon correspondante aux exigences pratiques, un appareil de mesure de chocs portatif et commandé par batterie peut être réalisé sous forme d'un bloc d'appareil avec indication directe de la grandeur mécanique. L'invention a pour but de proposer une installation pour la mesure directe et/ou l'analyse qui, en dehors de la mesure de chocs, permet aussi la mesure de sauts et au moyen de l'indication des valeurs maximales permet de trouver le spectre de choc. l'invention est caractérisé par la combinaison d'un amplificateur de mesure pouvant être inversé du mode de fonctionnement en amplificateur à large bande au mode de fonctionnement en amplificateur intégrateur, d'un système de résonance électronique copiant un résonateur mécanique à un degré de liberté avec l'allure de transmission d'un filtre passe-bas à résonance, d'un appareil de mesure de valeur maximale pouvant être inversé sur la valeur maximale positive et la valeur maximale négative, et d'un filtre passe-bas branché dans la yoie de mesure, dont la fréquence limite est plus petite que la fréquence de résonance du récepteur et qui possède un temps de parcours de groupe à peu près constant dans la bande passante. Pour mesurer des chocs de durée différente et en mdme temps pour pouvoir supprimer le mieux possible des perturbations à haute fréquence, il est prévu que la fréquence limite du filtre passe-bas peut être inversée. On obtient des propriétés de filtre invariables pour différents temps de choc normalisés par le fait que les étages de la fréquence limite sont choisis de telle sorte que le produit de la fréquence limite et du temps du choc fournit à chaque fois une constante. Dans le but de la mesure des paramètres du choc et de l'observation de l'allure du choc sans analyse envisagée, l'invention prévoit que l'analyseur de choc peut être séparé de la vois de mesure au moyen d'inverseurs. Si dans des cas spéciaux il faut une analyse de choc jusqu'à des fréquences très élevées, la chaîne de mesure doit pouvoir transmettre aussi des fréquences assez élevées. On obtient cela par le fait que le filtre passe-bas peut être séparé de la voie de mesure par des inverseurs. En même temps, il est possible de reconnaitre l'action du filtre passe-bas et d'éviter une fréquence limite inférieure choisie éventuellement trop basse. Par une telle installation, on obtient que plusieurs groupes constructifs électriques spéciaux peuvent fonctionner dans un seul appareil et au besoin entre branchés dans la voie de signalisation, de telle sorte qu'un calibrage de toute la chaîne de mesure n'est nécessaire qu'une seule fois, et que, pour chaque mode de fonctionnement, le résultat de la mesure peut se lire directement en unités mécaniques. L'installation conforme à l'invention se distingue non seulement par une précision spéciale dans la recherche des paramètres de chocs importants comme la valeur maximale et la durée du choc, mais elle permet aussi l'analyse immédiate des chocs mécaniques par la mesure du spectre de choc. L'indication séparée de la valeur maximale positive et de la valeur maximale négative permet d'une façon particulièrement simple de trouver aussi bien le spectre de choc résiduel que le spectre de choc maximal et rend superflu un montage à poste spécial. la description ci-après se rapport à un exemple d'exécution à l'aide du schéma par blocs joint Le signal de mesure arrive d'un récepteur d'accélération piézo-électrique quelconque 1, d'abord à l'amplificateur de mesure 2 qui fonctionne au choix comme amplificateur à large bande ou comme intégrateur. Sur cet amplificateur de mesure est branché un filtre passe bas 3 qui possède un temps de parcours de groupe constant dans la bande passante et dont la fréquence limite supérieure peut être inversée. L'analyseur suivant 4 permet, avec l'appareil de mesure de valeur maximale suivant 5, la mesure exacte du spectre de choc. L'appareil de mesure de valeurs maximales 5 permet la mesure séparée de valeurs maximales positives et négatives dans lesprocessus périodiques et uniques. Pour l'exécution supplémentaire d'analyses de Fourrier, il est nécessaire de pouvoir inverser l'analyseur 4 sur le filtre à bande étroite et l'appareil de mesure de valeur maximale 5 sur l'appareil de mesure de valeur effective. Un complément pratique du montage de mesure est représenté par l'oscilloscope 6 avec échelle de temps calibrée pour la recherche de la durée de choc et pour le contrôle du réglage de toute la disposition. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté et à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V s N D I C A X I O N S 10/ Installation pour la mesure directe et l'a analyse de chocs mécaniques et de sauts, dans laquelle le processus mécanique est transformé en un signal électrique, caractérisée par la combinaison d'un amplificateur de mesure, d'un système de résonance électronique simulant un résonateur mécanique à un degré de l- berté avec l'allure de transmission d'un filtre passe bas à résonance, d'un appareil de mesure de valeurs maximales positivqset négativeset d'un filtre passe-bas branché dans la voie de mesure, dont la fréquence limite estxplus petite que la fréquence de résonance du récepteur et qui possède un temps de parcours de groupes à peu près constant dans la bande.passante. 20/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'amplificateur de mesure peut être inversé du mode de fonctionnement en amplificateur à large bande au mode de fonctionnement en amplificateur d'intégration. 30/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la fréquence limite du filtre passe bas peut être inversée. 40/ Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les étages de la fréquence limite sont choisis de telle sorte que le produit de la fréquence limite et du temps de choc de la série de temps de chocs normalisée fournit à chaque fois une constante. 50/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'analyseur de chocs peut être séparé de la voie de mesure au moyen d'inverseurs. 60/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le filtre passe bas peut être séparé de la voie de mesure au moyend'inverseurs.