Lecture des capteurs à cordes vibrantes : Analyse spectrale Une méthode pour déterminer la fréquence de résonance des capteurs à cordes vibrantes avec une immunité au bruit améliorée

Lecture des capteurs à cordes vibrantes : Analyse spectrale

L'approche par analyse spectrale étudie la réponse de la corde en fonction de la fréquence. Comme nous essayons de déterminer la fréquence de résonance d'une corde tendue, il est logique d'examiner la réponse de cette corde en fonction de la fréquence plutôt que du temps. L'approche applique une transformée de Fourier à la réponse échantillonnée pour la faire passer du domaine temporel au domaine fréquentiel, comme le montre la figure 6. En identifiant la fréquence de la réponse de crête dans le spectre résultant, nous avons identifié la fréquence de résonance du fil.

Fig. 6. Réponse des cordes vibrantes en fonction de la fréquence

Les données étant converties dans le domaine fréquentiel, la fréquence de résonance du capteur peut être déterminée même en présence de bruit extérieur. Comme le montre la figure 7, l'analyse spectrale nous permet de distinguer la réponse du capteur du bruit.

Fig. 7. Réponse des cordes vibrantes en fonction de la fréquence avec les bruits concurrents

L'analyse spectrale permet également d'améliorer la précision des mesures en l'absence de bruit extérieur, comme le montre la figure 8.

Fig. 8. Comparaison de la résolution de la fréquence cible, de la résolution dans le domaine temporel et de la résolution de l'analyse spectrale

Les fabricants de capteurs à cordes vibrantes veulent généralement résoudre les changements de fréquence de résonance à 0,1 Hz. L'analyse dans le domaine temporel, en l'absence de bruit, permet d'obtenir une précision de mesure de 0,01 Hz rms. L'analyse spectrale permet d'obtenir une précision de mesure de 0,001 Hz rms, ce qui représente une amélioration significative.

La transformation de la réponse du capteur du domaine temporel au domaine fréquentiel offre des avantages supplémentaires, en particulier des diagnostics qui ne sont pas disponibles avec l'approche temporelle. Comme le montre la figure 9, il s'agit notamment de l'amplitude du signal, du rapport signal/bruit et des fréquences de bruit concurrentes.

Fig. 9. Diagnostic des mesures par analyse spectrale

Ces diagnostics sont utiles à diverses fins, notamment pour valider les mesures, comprendre et identifier les sources de bruit et déterminer l'état de santé des capteurs à long terme. La compréhension de chacun de ces diagnostics permet d'utiliser un capteur pendant une période beaucoup plus longue, ce qui réduit considérablement le nombre de capteurs qui seraient remplacés pendant la durée de vie d'un projet.

Bien qu'extrêmement rare, si un capteur à cordes vibrantes relâche sa tension interne sur de longues périodes de surveillance (c'est-à-dire des décennies), notre approche de mesure VSPECT permettra toujours d'obtenir la fréquence fondamentale maximale du capteur, offrant des décennies d'exactitude et de précision, quelles que soient les variations d'amplitude des cordes vibrantes.

En résumé, l'approche de l'analyse spectrale offre une immunité au bruit, une meilleure résolution des mesures et des diagnostics utiles pour la lecture des capteurs à corde vibrante - toutes des améliorations significatives pour ceux qui utilisent des capteurs à corde vibrante.