Corde vibrante
Le phénomène physique de la corde vibrante met en relation trois grandeurs physiques ...
Catégories :
Systèmes oscillants - Mesure physique - Métrologie
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- Pour le contrôle des jauges de contrainte à corde vibrante.... corde vibrante est donnée ci-dessous : 150ms pour le balayage de l'ensemble des fréquences... (source : )
- Chaque corde vibrante est fixée entre deux supports rigides solidaires... 1-6 : Coupe axiale d'un capteur à action directe à deux cordes vibrantes et deux... (source : pastel.paristech)
Le phénomène physique de la corde vibrante met en relation trois grandeurs physiques :
- La tension de la corde
- La longueur de la corde
- La fréquence de résonance de la corde
Le capteur à corde vibrante sert à déterminer la tension de la corde en mesurant sa fréquence de résonance (premier mode de vibration). Sa longueur d'origine est déterminée lors de sa fabrication. A partir de la tension de la corde, on déduit son allongement. Ce principe physique permet par conséquent de mesurer la déformation de la structure sur laquelle est fixé le capteur en ses deux extrémités. La mesure de la fréquence de résonance est obtenue par l'intermédiaire d'une bobine électromagnétique. C'est cette même bobine qui sera utilisée pour exciter la corde via une impulsion électrique et permettre ainsi la mesure. Fréquemment le capteur inclus une deuxième corde vibrante non-liée à la structure pour tenir compte de l'influence de la température sur la mesure.
Applications
Instrumentation du génie civil
Le principe de la corde vibrante est utilisé dans de nombreux capteurs du Génie Civil ou de l'hydrologie. Les avantages de ce type de capteurs sont en effet particulièrement nombreux pour ces domaines d'application :
- Le signal électrique correspondant à la mesure de la fréquence de résonance de la corde vibrante peut être transmis sans perturbation sur une centaine de mètres de câble,
- Les capteurs à corde vibrante ont prouvé une très grande fiabilité et robustesse dans le temps (REX sur plus de cinquante ans)
- Les fréquences de mesure peuvent difficilement être supérieures à l'hertz compte tenu de l'excitation de la corde, mais cela n'est pas gênant dans le domaine du génie civil ou de l'hydrologie, où les phénomènes mesurés sont lents.
Les capteurs de déplacement (ou de contrainte) à corde vibrantes sont couramment nommés : jauge de contrainte témoin sonore ou extensométriques. Il est aussi envisageable de mesurer des efforts appliqués à une surface via des vérins plats. En hydrologie, le principe est utilisé dans les piézomètres, sondes de pressions intersticielles et sondes de niveau.
Méthode de contrôle du Génie Civil
Le phénomène de la corde vibrante est aussi utilisé pour vérifier la tension des haubans et leur amortissement. Il s'agit alors de mesurer les harmoniques vibratoires du hauban sous l'influence du trafic ou sur une excitation de type impulsion ou entretenue, avec accéléromètres.
La jauge de déformation : jauge extensométrique à corde vibrante à noyer dans le béton
La jauge extensométrique à noyer dans le béton sert à mesurer les déformations causées par les variations de contraintes. Elle sert à calculer les contraintes à l'endroit où les modules de déformation sont connus après corrections pour les effets de température, de fluage et les réactions autogènes du béton. Les principales structures en béton instrumentées avec ces jauges extensométriques sont :
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Elles peuvent être installées avant le coulage du béton frais ou préalablement positionnée dans un petit bloc de béton qui, lui, sera positionné dans le béton frais. Il est aussi envisageable d'injecter les jauges ou le petit bloc dans un trou préforé.
La jauge extensométrique est constituée d'un fil d'acier soudé à deux têtes en acier avec une soudure à l'étain de faible module de déformation. La distance entre les flasques rondes des têtes détermine la base de mesure. Un petit bloc latéral à mi-longueur du tube renferme les électroaimants d'entretien et d'écoute. Une résistance électrique d'une des bobines électromagnétiques peut aussi apporter la température.
La lecture des jauges à corde vibrante s'effectue avec un poste portable ou d'une centrale d'acquisition de données. Elle peut être effectuée en mode «amorti» ou «entretenu» selon les fabricants.
Les déformations entre les têtes de fixation aux extrémités du capteur induisent des variations de la longueur et de la fréquence de vibration de la corde. La relation fréquence-élongation caractérise chaque type de jauge extensométrique et sert à calculer les déformations unitaires à partir du cœfficient extensométrique K.
Musique
Voir Corde (musique) .
Voir aussi
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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 11/11/2010.
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