Module 2 / 5 Sommaire complet
Analyse Spectrale (FFT) et Lecture de Spectres : Le Test
Ce module à couvert la transformée de Fourier, la lecture des harmoniques et bandes latérales, et le paramétrage de l'analyseur (Fmax, résolution, fenêtrage, moyennage).
Vérifiez vos acquis avant de passer au Module 3.
Δf = Fmax / Nlines
Résolution fréquentielle. Plus de lignes = raies plus serrées. Tacq = 1/Δf.
1x / 2x / 3x
Harmoniques de rotation. 1x seul : balourd. 2x fort : désalignement. Série : jeu mécanique.
Sidebands = GMF ± n × Fr
Bandes latérales espacées de Fr autour de la raie porteuse. Signature des défauts d'engrenage et de roulement.
Hanning = usage général
Fenêtre de pondération par défaut pour 90% des mesures industrielles. Flat Top pour l'étalonnage.
Testez vos connaissances
Un analyseur est configuré avec Fmax = 2 000 Hz et 800 lignes spectrales. Quelle est la résolution fréquentielle (Δf) et combien de secondes de signal faut-il acquérir ?
Explication : Δf = Fmax / Nlines = 2000 / 800 = 2,5 Hz. Le temps d'acquisition est l'inverse de la résolution : Tacq = 1 / Δf = 1 / 2,5 = 0,4 secondes. Attention : pour une bonne résolution qui sépare deux raies espacées de 2 Hz, il faudrait Δf < 2 Hz, donc soit Fmax plus petite, soit plus de lignes.
Dans le spectre d'un moteur-pompe tournant à 1 500 tr/min, on observe une raie à 25 Hz (1x) et une raie à 50 Hz (2x) d'amplitude comparable à 1x. Quel défaut cela évoque-t-il en premier lieu ?
Explication : La présence d'une raie à 2x (50 Hz) d'amplitude comparable ou supérieure à 1x (25 Hz) est la signature classique d'un désalignement (surtout angulaire). Un balourd pur génère une raie 1x très dominante avec 2x et 3x faibles. Un défaut de roulement génère des raies à des fréquences non synchrones (BPFO, BPFI) et non à 2x.
Un réducteur tourne à 30 Hz (arbre rapide), son pignon à 40 dents. La GMF est à 1 200 Hz. On observe des raies à 1 170, 1 140 Hz et 1 230, 1 260 Hz. Quel est l'espacement entre ces bandes latérales ?
Explication : Les raies sont à 1200-30=1170, 1200-60=1140 et 1200+30=1230, 1200+60=1260 Hz. L'espacement entre chaque paire consécutive est de 30 Hz = Fr de l'arbre rapide. Les bandes latérales sont toujours espacées de la fréquence de rotation de l'arbre porteur du défaut. Ici elles pointent vers un défaut sur l'arbre rapide (excentricité, fatigue de dent).
Vous voulez comparer l'amplitude exacte d'une raie de balourd (1x = 25 Hz) avec la spécification constructeur (max 2,5 mm/s). Quelle fenêtre de pondération devez-vous utiliser ?
Explication : La fenêtre Flat Top est la seule qui garantit une amplitude exacte de chaque raie, au prix d'une résolution réduite (raies plus larges). La fenêtre Hanning améliore la résolution mais peut sous-estimer l'amplitude d'une raie de 1,5 à 3 dB selon sa position exacte dans la maille fréquentielle. La fenêtre rectangulaire génère un fuitage spectral sévère qui biaise aussi les amplitudes. Pour une comparaison de conformité, Flat Top est obligatoire.
Un spectre présente une raie suspecte à 187 Hz mais elle n'est visible que sporadiquement et le bruit de fond est élevé. Quelle action permet d'améliorer la détectabilité de cette raie ?
Explication : Le moyennage linéaire est l'outil pour réduire le bruit aléatoire et faire "émerger" les raies déterministes (vraies fréquences de défaut) du bruit de fond. En passant de 4 à 32 moyennes (8 fois plus), le bruit est réduit d'un facteur √8 ≈ 2,8 (environ 9 dB), ce qui peut rendre visible une raie auparavant noyée. Réduire Fmax ne réduit pas le bruit de fond rapporté à la résolution. La fenêtre Flat Top dégrade la résolution sans réduire le bruit.
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