Collecter des données complètes et précises à un moment précis sans en collecter trop au cours du processus, tel est le défi des essais à fréquence élevée. La partie intéressante de l’essai se déroule sur un déplacement de quelques centimètres et dans un laps de temps de quelques millisecondes et il existe trois manières d’optimiser la collecte des données.
1. DÉCLENCHER L’ACQUISITION DE DONNÉES EN PREMIER
Commencez par collecter les données appropriées en lançant l’acquisition des données avant que le vérin à grande vitesse ne se mette à bouger. Pour un essai qui ne dure que quelques millisecondes, déclencher l’acquisition des données 10 millisecondes, voire 100 millisecondes avant que le vérin ne se mette à bouger est généralement suffisant.
Dans la plupart des systèmes à fréquence élevée, le système d’acquisition de données et le système de mouvement hydraulique ont des délais différents après une entrée de déclenchement. Généralement, le système hydraulique a, ou peut être configuré pour avoir, un délai plus long que le système d’acquisition de données. Cette configuration garantit que si un seul déclencheur est utilisé pour démarrer plusieurs systèmes (contrôle des données et des mouvements), le système d’acquisition de données fonctionnera et sera prêt à collecter des données significatives avant que le vérin ne commence à bouger.
Les choses se compliquent lorsque l’opérateur de l’essai souhaite collecter à la fois des données électroniques provenant de capteurs, tels que des jauges de déformation, des rondelles de charge piézoélectriques ou des accéléromètres, et des données visuelles provenant d’une caméra haute vitesse. Dans ce cas, il est probable que la temporisation des différents sous-systèmes ne soit pas la même. Bien que cette incohérence rende l’analyse plus difficile, il est essentiel que toutes les acquisitions de données commencent avant que le vérin ne se mette à bouger. Les acquisitions de données ne doivent pas nécessairement toutes commencer en même temps.
2. SYNCHRONISER LA COLLECTE DES DONNÉES DES SOUS-SYSTÈMES
La plupart des systèmes à fréquence élevée utilisent plusieurs sous-systèmes d’acquisition de données qui ont des délais variables, même s’ils sont déclenchés en même temps. De nombreux systèmes utilisent un conditionnement complexe des signaux de données et des capteursqui introduisent des délais, de sorte que même si tous les signaux sont déclenchés au même moment, les signaux d’un capteur seront retardés par rapport aux signaux d’un autre.
Il est inutile de tout lancer exactement au même moment, mais il est nécessaire de pouvoir décaler les signaux afin que les valeurs des différents signaux soient générées au même moment. Certains chercheurs essaient de synchroniser les signaux en fonction du mouvement initial du système. Lorsque le déplacement, ou la charge, commence à changer, tous les autres signaux sont synchronisés sur ce moment. Malheureusement, la plupart des systèmes ne sont pas couplés de manière rigide à l’éprouvette. Ce couplage lâche (ou adaptateur lâche) permet au vérin d’atteindre la vitesse d’essai souhaitée ou maximale avant d’appliquer une force sur l’éprouvette. Dans ce cas, le vérin se déplace bien avant qu’il n’y ait une charge significative sur l’éprouvette.
A des vitesses de déformation plus élevées, il est difficile d’utiliser le capteur de charge du système pour la synchronisation, car le mouvement du vérin accélère le capteur de charge, ce qui provoque une charge fantôme. Pour minimiser la survenue de ces charges inertielles, certains chercheurs estiment la charge à partir de la rigidité de l’éprouvette et des jauges de déformation situées à des endroits appropriés, puis utilisent ces données pour la synchronisation.
D’autres chercheurs essaient de synchroniser les signaux en fonction d’événements évidents, tels qu’une défaillance, mais les mêmes problèmes se posent. Et les choses se compliquent lorsque les sous-systèmes récupèrent des données à des vitesses différentes. Il arrive fréquemment qu’une caméra haute vitesse, qui prend des photos à 1 kHz, soit utilisée avec un système d’acquisition de données qui prend des données à 20 kHz. Une seule photo est alors effectivement associée à au moins 20 points de données distincts. Si les valeurs varient fortement, il est difficile de déterminer à quel moment exactement la photo a été prise, même si la résolution temporelle de la photo est de 1 milliseconde.
Certaines des meilleures pratiques consistent à caractériser le système avant d’effectuer des essais réels et à partager un seul signal avec plusieurs dispositifs d’acquisition de données pour simplifier la synchronisation.Certains signaux utilisent des voyants (LED) que les caméras et les cellules photoélectriques peuvent voir pour faciliter la synchronisation. Lorsque le protocole d’essai nécessite la surveillance d’un seul événement avec plusieurs systèmes d’acquisition de données, ce signal unique facilite grandement la synchronisation des multiples systèmes.
3. ISOLER LES DONNÉES PERTINENTES
Les données acquises lors d’un essai à fréquence élevée ne sont pas toutes importantes. Si les données de déplacement collectées avant que le vérin ne se mette à bouger peuvent être utiles pour les calculs de base, ces données sont généralement inutiles. Les données du capteur de force générées avant le contact avec l’éprouvette sont souvent trompeuses, mais elles indiquent que les mesures qui en découlent doivent être corrigées pour l’accélération du capteur. Une autre source de données superflues apparaît après la défaillance de l’éprouvette, en particulier lors d’un essai de traction, lorsque le capteur de force « sonne » alors que l’énergie de déformation dans le système est libérée et que les ondes de pression affectent le capteur de charge. Ces données de charge parasites, un artefact de l’accélération du capteur, rendent les données difficiles à comprendre et déconcertent souvent les nouveaux chercheurs.
Comme mentionné précédemment, il est parfois nécessaire de décaler certains signaux dans le temps pour synchroniser les signaux de plusieurs capteurs ou les signaux de chaque sous-système d’acquisition de données distinct. Souvent, un seul signal peut être utilisé pour fournir un « horodatage » à plusieurs systèmes. Les meilleurs fournisseurs de systèmes à fréquence élevée proposent des outils permettant de décaler les signaux indépendamment les uns des autres, si nécessaire.
Un essai qui dure quelques millisecondes contient souvent des centaines de millisecondes de données. Il peut donc être difficile de trouver les données pertinentes parmi toutes ces données supplémentaires. Les fournisseurs de solutions à fréquence élevée bien informés conçoivent des mécanismes pour faciliter la recherche des données pertinentes, aussi bien en veillant à ce que l’ensemble de données soit de petite taille qu’en fournissant des outils qui permettent au chercheur de supprimer les données acquises avant l’impact et après la défaillance de l’éprouvette. Ces mêmes fournisseurs peuvent aider à minimiser les efforts de synchronisation en accordant une attention particulière au retard de phase dans le conditionnement du signal et en permettant l’horodatage d’un seul signal. Ces outils améliorent considérablement la productivité des chercheurs lors de l’analyse et de la réduction des données à haut débit.
