Les bandes d’intérêt du spectre discrétisé

Il apparait de ces mesures la capacité à explorer certaines plages de fréquence selon le type de capteur utilisé pour une même sollicitation :

Figure II. - 51 Définitions des plages d’analyse fréquentielle

• L’accéléromètre apparait limité en fréquence –au sens exploitation via le rapport signal sur bruit- vers 1,5 kHz à 2 kHz,

• tandis que le capteur piézoélectrique détient une bande passante accessible à l’utilisateur et réglable selon la combinaison fréquence de résonance de fabrication et bande passante de l’amplificateur de charge.

On en déduit qualitativement trois zones à explorer dans nos futurs travaux [37], zones BF, MF, HF (Cf. Fig. II. 51). La conséquence quantitative de ces variations de sensibilité en fréquence est illustrée figure II. 52.

Figure II. - 52 : Spectres comparés entre Accéléromètre et PZT

Notons que les amplitudes très différentes entre les deux capteurs, il semble judicieux de normaliser les amplitudes pour comparer la réponse fréquentielle de ces

Figure II. - 52 Spectre comparatif entre PZT et Accéléromètre à la même échelle

Donc, même si le signal du PZT est nettement inférieur en amplitude, il présente un faible plancher de bruit et cela valide de choix de l’amplificateur de charge. Remarque : nous avons également observé l’influence du collage sur la réponse fréquentielle du PZT. Trois configurations de collage ont été retenues :

• collage périphérique : cela consiste à entourer le PZT posé directement sur la structure par une colle époxydique pour le maintenir en place.

• collage trempé : à ne pas confondre

avec l’idée d’immerger le PZT dans la colle. On place la colle sur le béton puis on pose le

transducteur au-dessus.

• collage périphérique sur plaque d’aluminium : l’ajout de cette interface mécanique atténue les impulsions de trop fortes amplitudes et augmente le poids des

harmoniques en HF.

Figure II. - 53 : Types de collages des PZT sur la structure en béton

Quantifions l’influence de la plaque d’aluminium sur le signal comparé au collage périphérique sur le béton (figure II.55).

Figure II. - 54 : Réponses du PZT placé au centre avec collage périphérique (a) direct sur béton et (b) sur aluminium

La saturation présente dans la réponse avec le collage périphérique sur le béton souligne la sensibilité qui possède le PZT aux mouvements vibratoires dans cette zone, mais vient « distordre » le signal à analyser. En revanche, avec la plaque en aluminium, les signaux sont atténués mais non distordus.

Poursuivons la comparaison au-delà du problème de saturation qui pourrait arriver dans un environnement sur une structure réelle. Même si le signal du collage direct est faussé par la saturation, rien n’empêche de regarder son comportement dans le deuxième segment de sa durée et le comparer avec l’acquisition de l’aluminium. Dans un premier temps, le plus important c’est de voir comme la réponse spectrale se montre avec ces deux types de configurations (figure II. 56).

Figure II. - 56 Réponses spectrale des signaux et pics de l’enveloppe

Figure II. - 57 : Signature spectrale en BF, MF, HF pour les PZT au centre (Z2)

Au premier abord on observe la conséquence immédiate des effets dus à l’écrêtage de l’acquisition du PZT en collage direct où ce phénomène est beaucoup plus marqué dans la réponse en haute fréquence.

Une sollicitation par choc avec à l’interface de la structure du caoutchouc aurait limité la saturation (figure II.59).

Figure II. - 58 : Réponse temporelle des PZT collés sur Aluminium et Béton sans saturation

Figure II. - 59 Spectre des PZT collés sur Aluminium et Béton sans saturation

Si bien que dans le graphique de la figure II.60, sans saturation, l’influence HF du collage avec aluminium à l’interface est démontrée, il faut reconnaître la forte atténuation des signaux avec cette approche dans le domaine temporel. Donc, les observations dans ce domaine deviendront beaucoup plus délicates de point de vue de l’effet amplificateur des hautes fréquences qu’exerce la plaque d’aluminium sur les signaux vues par le PZT.

Enfin pour pouvoir comparer l’apport de cette interface, on normalise les amplitudes des deux signaux en diminuant le nombre d’échantillons pour rendre plus lisible la notion de fréquences maximales (figure II.61) et on confirme la capacité de

Figure II. - 60 : Signature Spectrale des chronogrammes normalisés

2.12 REPRODUCTIBILITE DES ACQUISITIONS

Les travaux conduits sont basés sur la recherche de marqueurs (temporels et fréquentiels) et leur dérive dans le temps pour déterminer s’ils sont corrélés à une dégradation de la structure. Il nous faut démontrer que ces signaux varient peu entre deux essais avec le même état de santé de la poutre béton avec CFRP.

La figure II.62 présente quatre spectres correspondant à des mesures réalisées pendant quatre journées. Chacun de ces spectres correspond à la moyenne de 6 acquisitions par jour. On en conclue, sur cet exemple, que la méthode est reproductible et répétable, notamment pour l’identification des fréquences max.

Dans la figure précédente, nous avons superposé une série des mesures pour observer dans sa globalité la reproductibilité que nous évoquerons dans le chapitre 4 dédié aux analyses fréquentielles des acquisitions.

Dans cet échantillon nous montrons quatre familles de donnés issues de quatre jours d’enregistrement aléatoire. A simple vue, nous pouvons noter comme les pics appartenant aux harmoniques d’ordre supérieur à la fréquence principale possèdent une certain similitude ce que nous allons exploiter par la suite.

L’ensemble de ces résultats qualitatifs valident ainsi nos acquisitions et de façon indirecte notre instrumentation.

2.13 LES DIFFERENTES ETATS D’ENDOMMAGEMENTS DE LA