Terminologie technique des vibrations et du contrôle vibratoire

Absolu. S’applique à l’étalonnage (par exemple d’un accéléromètre) fondé sur les grandeurs primaires de masse, de longueur et de temps. Voir également Comparaison (Étalonnage par).
Amortisseur. Dispositif capable d’absorber des vibrations.
Accélération. L’accélération est le taux de variation de la vitesse dans le temps (notée dv/dt ou d2x/dt2), sur un axe spécifié ; elle est généralement exprimée en g (1 g = accélération de la pesanteur). Elle peut intéresser un mouvement angulaire.
Accéléromètre. Capteur ou transducteur convertissant l’accélération en un signal électrique.
Exactitude. Capacité d’un instrument de mesure à afficher la véritable valeur. A ne pas confondre avec l’inexactitude (somme de l’hystérésis, de la non-linéarité, des effets thermiques, etc.) ou avec la non-répétabilité.
Repliement. Problème d’analyse spectrale résultant de l’échantillonnage des données à une fréquence trop faible. De ce fait, les signaux à fréquence élevée apparaissent dans le spectre à des fréquences basses.
Amplitude. Valeur extrême d’une grandeur changeante par rapport à sa valeur zéro. Ce terme doit toujours être associé à un qualificatif telle que de crête, efficace, moyenne, etc. Peut s’appliquer à un déplacement, à une vitesse, à une accélération, à une tension, à une intensité ou à une pression.
Pulsation. w est la pulsation de vibration exprimée en radians par seconde. Elle est égale à la fréquence de vibration exprimée en hertz (Hz) multipliée par 2p.
Moyenne. Se reporter à un manuel de génie électrique.
Moyennage. Calcul de la valeur moyenne de plusieurs mesures similaires dans le but d’améliorer l’exactitude ou d’éliminer les éventuels composantes asynchrones.
Équilibrage. (Mécanique) Réglage de la distribution des masses d’un élément en rotation, afin de réduire les forces vibratoires engendrées par la rotation.
Large bande. Vibrations (ou autres signaux) qui ne sont pas filtrés. Des signaux de toutes les fréquences contribuent à la valeur mesurée.
Étalonnage. (Appliqué aux capteurs de vibrations) Procédure destinée à déterminer la sensibilité en fonction de la fréquence, de la température, de l’altitude, etc.
Amplificateur de charge. Amplificateur qui convertit un signal de charge en entrée (fourni par un accéléromètre) en une tension électrique ; appelé également convertisseur charge-tension.
Cohérence. Mesure de la similarité des vibrations en deux endroits, permettant de formuler des conclusions sur les relations éventuelles de cause à effet.
Comparaison. S’applique à l’étalonnage d’un appareil (par exemple d’un accéléromètre) dont la sensibilité est testée par rapport à un étalon.
Compliance. Inverse de la raideur, c’est-à-dire déplacement divisé par la force.
Fréquence critique. Fréquence de résonance particulière (voir résonance) à laquelle il peut se produire une destruction ou une dégradation des performances.
Cycle. Séquence complète des valeurs instantanées d’un événement périodique, pendant une période.
Amortissement. Dissipation d’une énergie oscillatoire ou vibratoire. L’amortissement critique CC est la valeur d’amortissement qui assure la réponse la plus rapide à une fonction échelon sans suroscillation. Le rapport d’amortissement est une fraction de CC.
Décade. Intervalle entre deux fréquences qui diffèrent exactement d’un rapport 10:1.
Décibel. Les rapports de grandeurs identiques sont exprimés en décibels (ou dB). Le nombre de dB est égal à dix fois le logarithme de base 10 entre la grandeur et une valeur standard ou de référence. Pour exprimer la puissance acoustique ou vibratoire, par exemple pour la mesure de la densité spectrale de puissance (PDS) ou la densité spectrale d’accélération (ADS), ou encore pour mesurer des vibrations aléatoires, le nombre de dB est égal à 10 log10P/P0. P0, niveau de référence, étant égal à 0 dB. Pour la mesure de grandeurs plus courantes et assimilables à la tension, comme l’accélération, le nombre de dB est égal à 20 log10E/E0. E0, niveau de référence, étant égal à 0 dB.
Degrés de liberté. En mécanique, nombre total des directions de mouvement de tous les points considérés d’une structure modélisée ou étudiée. En statistiques, nombre des variables indépendantes utilisées pour la construction d’un modèle mathématique représentant une collection donnée de variables aléatoires.
Vibration déterministe. Vibration dont la valeur instantanée à un instant futur quelconque peut être prédite par une expression mathématique. La vibration sinusoïdale en constitue l’exemple classique. Les vibrations complexes sont moins simples (deux sinusoïdes ou plus).
Déplacement. Changement de position, ou encore distance, généralement mesuré à partir d’une position moyenne ou d’une position de repos. S’applique généralement à des mouvements uniaxiaux, plus rarement à des mouvements angulaires.
Distorsion. Mouvement indésirable quelconque. Si l’on recherchait un mouvement sinusoïdal à une fréquence fondamentale, la distorsion désigne tous les mouvements aux harmoniques ou sous-harmoniques de la fréquence, ainsi que tous les effets mécaniques parasites (par exemple dus à la collision de pièces). Dans les mesures électroniques, la distorsion est un signal indésirable, par exemple un amplificateur peut générer des signaux indésirables.
Durée. La durée d’un signal de choc est le temps qu’il dure. Dans le cas de chocs classiques, le temps est généralement mesuré entre les instants où l’amplitude est supérieure à 10 % de la valeur de crête.
Filtre. Dispositif électronique laissant passer certaines fréquences (bande passante) mais interceptant d’autres fréquences (bande coupée). On parle de passe-bas (coupe-haut), de passe-haut (coupe-bas), de passe-bande ou de coupe-bande (le “Notch filter” coupe une bande très étroite autour de sa fréquence de travail).
Vibration forcée. Mouvement vibratoire d’un système, dû à une excitation mécanique. Si l’excitation est périodique et continue, le mouvement de réponse peut éventuellement devenir une vibration entretenue.
Fréquence d’excitation. Dans les essais de vibrations sinusoïdales ou les études sur les résonances, fréquence à laquelle vibre l’excitateur.
Fragilité. Charge maximale qu’un équipement peut supporter avant la défaillance (défaut de fonctionnement, chute irrémédiable des performances, détérioration de la structure).
Essai de fragilité. Essais dynamiques, onéreux mais très utiles, réalisés sur plusieurs échantillons (pour tenir compte des tolérances intéressant les propriétés des matériaux et les processus de fabrication) à des fréquences potentiellement destructrices, afin de déterminer la fragilité.
Vibration libre. La vibration libre se produit après arrêt de l’excitation, par exemple après qu’une lame de ressort a été relâchée.
Fréquence. Inverse de la période T en secondes. Généralement exprimée en hertz (Hz), qui représente des cycles par seconde (cps).
Réponse en fréquence. Partie du spectre des fréquences sur laquelle un dispositif peut être utilisé, dans des limites spécifiées d’erreur d’amplitude.
Spectre de fréquences. Description de la résolution d’un signal électrique quelconque en ses composantes de fréquence, en indiquant l’amplitude (et parfois la phase) de chaque composante.
Mode fondamental de vibration. Mode présentant la fréquence propre la plus basse.
g. Accélération produite par la pesanteur terrestre. Par accord international, la valeur de 1 g (1 unité d’accélération de la pesanteur) est égale à 9,80665 m/s2= 386,087 pouce/s2= 32,1739 pieds/s2.
Harmonique. Composante sinusoïdale ayant une fréquence qui est un multiple entier (x2, x3, etc.) d’une fréquence fondamentale (x1).
Parasite. Distorsion (généralement non harmonique) se superposant à un signal. Peut être visualisé sur une trace d’oscilloscope.
Impact. Collision entre masses.
Impulsion. Intégrale d’une force sur un intervalle de temps.
Environnement induit. Conditions engendrées par le fonctionnement de certains équipements, s’opposant à l’environnement naturel.
Inertance (ou Accélérance). Rapport de l’accélération à la force.
Entrée. Mouvement, force ou énergie mécanique appliqué à un système mécanique, par exemple excitation fournie par un vibreur à un système. Ou encore signal électrique, par exemple fourni par un oscillateur, appliqué à l’entrée d’un amplificateur de puissance commandant un vibreur.
Signal de contrôle d’entrée. Fourni par un capteur de contrôle, parfois sélectionné entre plusieurs capteurs ou encore calculé en faisant la moyenne de plusieurs capteurs. Utilisé pour réguler l’intensité d’un excitateur (peut provenir d’un capteur de force dans les essais contrôlés en force).
Intensité. Grandeur d’une vibration ou d’un choc. Pratiquement synonyme d’amplitude (voir plus haut), ce terme est moins précis car il ne comporte pas d’unités.
Isolation. Réduction de l’amplitude d’un mouvement induit, généralement à l’aide d’un support flexible. Un support antichocs ou amortisseur atténue les chocs. Un support antivibratoire ou isolateur atténue les vibrations entretenues.
Jerk. Vitesse de changement de l’accélération dans le temps.
Système linéaire. Un système est dit linéaire si sa réponse est directement proportionnelle à la valeur de l’excitation, pour chacune des parties du système.
Linéarité. Correspondance entre une courbe d’étalonnage et une droite spécifiée, passant de préférence par zéro. Généralement exprimée sous la forme d’un pourcentage de la déviation totale.
Masse. Propriété physique, calculée dynamiquement comme l’accélération divisée par la force. Statiquement, elle est calculée comme une grandeur W (pouvant être mesurée sur une balance de commerçant) divisée par l’accélération due à la pesanteur. Les structures ordinaires ne sont pas des masses pures parce qu’elles comportent des éléments réactifs, à savoir des ressorts et des amortisseurs.
Impédance mécanique. Rapport entre la force et la vitesse, où la vitesse est le résultat de cette seule force. On préfère aujourd’hui utiliser le terme inverse, la mobilité.
Mode. Disposition caractéristique observable dans un système en vibration. Tous les points atteignent leur déplacement maximal au même instant.
Environnement naturel. Conditions rencontrées dans la nature et non pas causées par un équipement ; les effets sont observés que l’équipement soit en service ou au repos.

Fréquence propre. Fréquence de vibration libre d’un système non amorti ; désigne également la fréquence de tous les modes propres de vibration. La fréquence propre chute en présence d’un amortissement.
Bruit. Somme de toutes les interférences dans un système de mesurage, indépendamment de la présence du signal.
Octave. Intervalle entre deux fréquences dont le rapport est de 2:1.
Oscillation. Variation dans le temps d’une grandeur telle qu’une force, une contrainte, une pression, un déplacement, une vitesse, une accélération ou un jerk. Implique généralement une certaine régularité (comme dans des vibrations sinusoïdales ou complexes).
Crête. Valeur extrême d’une grandeur variable, mesurée par rapport au zéro ou à une valeur moyenne. Désigne également la valeur maximale dans un spectre.
Valeur crête à crête. Différence algébrique entre deux valeurs extrêmes .
Période. Intervalle de temps au cours duquel une vibration cyclique se répète.
Vibration périodique. Oscillation dont la forme d’onde se répète régulièrement.
Phase. (d’une grandeur périodique) Fraction d’une période s’étendant entre deux mouvements, ou deux signaux électriques ayant la même fréquence fondamentale.
Détecteur. Voir transducteur.
Transducteur piézoélectrique (PE). Transducteur utilisant la déformation de son élément sensible (cristal ou céramique) pour produire une charge et une tension électrique. Actuellement, les accéléromètres sont fréquemment des transducteurs piézoélectriques.
Transducteur piézorésistif (PR). Transducteur dont la sortie électrique dépend de la déformation de son élément résistant semiconducteur et offrant, pour une déformation donnée, une variation de la résistance supérieure à celle du fil d’un transducteur à jauge de contrainte.
Plate-forme. D’après la norme MIL-STD-810, véhicule, surface ou milieu transportant un équipement. Par exemple, un aéronef est la plate-forme de transport des équipements d’avionique montés à l’intérieur et des réservoirs montés à l’extérieur. La terre est la plate-forme d’un radar terrestre, et l’homme est celui d’un poste de radio porté à la main.
Densité spectrale de puissance (PSD). Décrit l’intensité d’une vibration aléatoire sous la forme d’une accélération efficace ( valeur rms = moyenne quadratique ) par unité de fréquence, g2/Hz ou m2/s3. On preferera utiliser la densité spectrale d’accélération (ou ASD).
Vibration probabiliste. Par rapport à une vibration déterministe, vibration dont l’amplitude à un instant futur quelconque ne peut être prédite qu’à l’aide d’outils statistiques.
Mouvement transversal. (ou mouvement latéral ou diaphonie) Mouvement perpendiculaire à l’axe de référence. Les vibreurs sont supposés ne pas avoir de mouvement transversal.
Sensibilité transversale. (ou mouvement latéral ou sensibilité diaphonique) Désigne dans un capteur de vibrations la sensibilité aux mouvements perpendiculaires à l’axe principal du capteur. Couramment exprimée en termes de pourcentage de la sensibilité dans l’axe principal.
Vibration aléatoire. (Voir vibration probabiliste.) Vibration dont les amplitudes instantanées ne peuvent pas être prévues. On ajoute l’adjectif “ gaussien ” si elle respecte la distribution gaussienne. La vibration peut être à large bande, couvrant une large gamme continue de fréquences, ou à bande étroite, ne couvrant qu’une gamme de fréquences relativement étroite. Pas de composantes périodiques ou déterministes.
Gamme. Bornes supérieure et inférieure entre lesquelles un instrument fonctionne de mani re satisfaisante.
Répétabilité. (1) Écart maximal par rapport à la moyenne des points de données relevés dans des conditions identiques. (2) Différence maximale à la sortie pour des stimuli identiques répétés (pas d’autre changement dans les conditions de l’essai). A ne pas confondre avec l’exactitude.
Résolution. Plus petit changement en entrée produisant un changement détectable à la sortie d’un instrument. Résonance. La vibration forcée d’un véritable système à un seul degré de liberté provoque une résonance lorsque la fréquence d’excitation est égale à la fréquence propre, alors que toute autre fréquence appliquée entraîne une diminution de la réponse du système..
Réponse. Mouvement ou force vibratoire qui résulte d’une forme quelconque d’excitation mécanique.
Signal de réponse. Signal d’un capteur qui mesure la réponse mécanique d’un système à une vibration ou à un choc l’excitant.
Suroscillation. Oscillation se poursuivant après le retrait d’une force ou excitation extérieure, par exemple après qu’une corde de guitare a été pincée.
Temps de montée. Temps nécessaire pour que la sortie d’un transducteur passe de 10 à 90 % de sa valeur finale, lorsqu’il répond à un changement brutal du phénomène mesuré.
Valeur RMS, ou valeur efficace. Racine carrée du quotient par n des carrés d’une série de n mesures. Consulter un manuel de génie électrique. Dans le cas exclusif des ondes sinusoïdales, s, la valeur efficace, est égale à 0,707 x la valeur de crête.
Vibration auto-induite. Résulte de la conversion en vibrations d’une énergie non oscillatoire, par exemple quand le vent fait vibrer mécaniquement des fils téléphoniques.
Sensibilité. Dans le cas d’un capteur ou d’un détecteur électrique, désigne le rapport entre le signal électrique (sortie) et la grandeur mécanique (entrée).
Capteur. Voir transducteur.
Machine à chocs. Ou machine d’essai au choc, dispositif destiné à soumettre un système à des signaux de choc mécanique contrôlés et reproductibles.
Signal de choc. Transmission à un système d’une énergie cinétique sur un intervalle de temps relativement court par rapport à la période propre du système. On assiste ensuite à une décroissance naturelle du mouvement oscillatoire. Un signal de choc est généralement affiché sous la forme d’une fonction du temps, comme sur un oscilloscope.
Spectre de réponses au choc (SRS). Tracé des réponses maximales de systèmes à un seul degré de liberté ou de leurs fréquences propres lorsqu’ils répondent à l’application d’un choc.
Conditionneur de signal. Amplificateur monté en aval d’un capteur et destiné à préparer le signal pour l’envoyer en aval aux amplificateurs, transmetteurs, instruments d’affichage, etc. Cet élément peut également fournir l’alimentation électrique du capteur.
Mouvement harmonique simple. Vibration périodique constituant une fonction sinusoïdale du temps.
Vitesse de variation. Vitesse maximale à laquelle la sortie d’un instrument peut changer d’une certaine valeur.
Source asservie. Dispositif destiné à convertir un signal électrique à haute impédance en un autre signal à faible impédance. Également appelé “ convertiseur d’impédance ”. Présente généralement un gain en tension égal à l’unité.
Spectre. Voir spectre de fréquences.
Écart-type. Terme de statistiques : s, racine carrée de la variance s2, c’est-à-dire racine carrée de la moyenne des carrés des écarts mesurés par rapport à la valeur moyenne.
Régime stationnaire. Propriété des vibrations probabilistes lorsque la PSD (ou l’ASD) et la distribution des probabilités restent constantes.
Vibration entretenue. Vibration périodique dont les caractéristiques statistiques (par exemple, valeur de crête, valeur moyenne, valeur efficace) sont constantes.
Raideur. Rapport entre la force (ou le couple) et la déflexion d’un élément élastique.
Transducteur à jauge de contrainte. Capteur à résistance variable, dont le signal dépend de la déformation d’un élément sensible. Sur un accéléromètre à jauge de contrainte à fils non fixés, l’inertie agit sur une masse supportée par des fils de nichrome, la résistance des fils varie en proportion de l’accélération. Ce terme peut inclure également les accéléromètres piézorésistifs.
Essais de contraintes. Méthode de production électronique moderne destinée à précipiter la détection des défauts latents comme les mauvaises soudures. Utilise une excitation par des vibrations aléatoires et une montée en température rapide.
Sous-harmonique. Grandeur sinusoïdale dont la fréquence est un sous-multiple entier (x1/2, x1/3, etc.) de la fréquence fondamentale (x1).
Adaptation individuelle. Sélection ou modification de procédures d’essai, de conditions, de valeurs, de tolérances, de mesures de défaillance, etc. afin de simuler ou d’exagérer les effets d’une ou plusieurs fonctions excitatrices sur l’environnement.
Constante de temps. Intervalle nécessaire à la sortie d’un instrument pour atteindre 63 % de sa déviation finale à la suite d’un changement à son entrée.
Filtre de poursuite. Filtre passe-bande étroit dont la fréquence centrale suit un signal extérieur de synchronisation.
Transducteur. (ou capteur, détecteur). Dispositif qui convertit une grandeur mécanique en un signal électrique. Plus rarement, désigne également la conversion inverse.
Vibration transitoire. Vibration de faible durée d’un système mécanique.
Transmissibilité. Dans une vibration entretenue, T est le rapport sans dimension du mouvement de réponse au mouvement d’entrée, par exemple deux déplacements, deux vitesses ou deux accélérations. La valeur maximale de T constitue le facteur d’amplification dynamique (ou facteur Q) d’un système. En résonance, la valeur de T est maximale.
Vitesse. Dérivée du déplacement par rapport au temps, généralement selon un axe spécifié ; il peut s’agir d’un mouvement angulaire ou d’un mouvement uniaxial.
Vibration. Oscillation ou mouvement mécanique autour d’un point de référence ou d’équilibre.
Excitateur (ou vibreur, ou pot vibrant). Dispositif produisant des vibrations mécaniques contrôlées et reproductibles pour les essais des systèmes, des composants et des structures mécaniques.
Vibromètre. Appareillage (généralement constitué d’un amplificateur électronique, d’un détecteur et d’un cadran d’affichage) pour la mesure des signaux électriques produits par des capteurs de vibrations. Ces appareils peuvent afficher le déplacement, la vitesse et/ou l’accélération.
Poids. Propriété d’un objet qui peut être mesurée, par exemple sur une balance ; force exercée par la pesanteur sur un objet.
Vibration aléatoire à spectre de bruit blanc, Vibration aléatoire à large bande dont la PSD (ASD) est constante sur une large gamme de fréquences.