Transcript Giacintec Mesure Télémesure Equipement Des solutions mesures pour la prévention de désastres Capteurs géotechniques du classique au particulier Les mesures géotechniques font appel à des capteurs divers et.

Giacintec
Mesure
Télémesure
Equipement
Des solutions mesures pour la prévention de désastres
Capteurs géotechniques
du classique au
particulier
Les mesures géotechniques font appel à des capteurs divers et variés suivant les
types d’applications.
Dans le domaine il existe des moyens que nous connaissons bien :
- Les mesures vibratoires
- Les mesures sonores
- Les mesures angulaires
- Les mesures de forces
- Et quelques autres.
Les mesures vibratoires :
Certains utilisent des géophones, d’autres des
sismomètres ou des accéléromètres asservis et certains utilisent des accéléromètres
piézoélectriques
Le tableau ci-dessous donne quelques idées
Les mesures vibratoires utilisent l’excitation d’un élément sensible par une masse
sismique. Puisque les mesures de terrain doivent être fiables et précises in situ dans
l’immédiat et dans le temps, les technologies doivent être regardées à la loupe.
Dans l’ensemble, les géophones utilisent une masse mobile dans un bobinage fixe. Le
déplacement de pièces dans un capteur n’est pas souhaité.
Sur un principe voisin mais sans pièce mobile, l’accéléromètre asservi, la masse
sismique voudrait se déplacer mais on empêche son déplacement et les efforts de
contre réaction sont utilisés pour la mesure.
L’accéléromètre piézoélectrique ne mesure que la dynamique du signal mais offre
d’importants signaux de sortie dans de larges plages de fréquences et ceci sans
déplacement.
Géophones et sismomètres mesurent la vélocité en Volt / m / s
Les accéléromètres asservis mesurent des Volt / g ( 9,81 N )
Les accéléromètres piézoélectriques donnent des pico Coulombs par g ou des Volt par g
Capteurs piézoélectriques : ils mesurent la dynamique du signal puisqu’ ils sont conçus
à partir de quartz cristallins ou de piézites de synthèse.
Un quartz volumineux sollicité par une masse sismique lourde permet de générer une
charge électrique importante en fonction de l’accélération. Plus la charge électrique
est importante moins il est nécessaire de donner du gain à la conversion de charge en
tension. Ceci réduit considérablement le niveau de bruit.
L’avantage des capteurs à quartz est de proposer une sortie de 2 Volt par g sur une
plage de fréquence de 0,01 Hz à 2 KHz.
Un autre atout est d’offrir des possibilités de fonctionnement au-delà de 120 °C,
jusqu’à 300 °C
Les sismomètres sont des instruments asservis. La masse sismique a une
propension naturelle au déplacement sous l’effet de la vibration et don de la
vitesse mais elle est maintenue en place par un courant de réaction. Le courant
de réaction est mesuré et se trouve être directement proportionnel à la vitesse.
Il n’y a pas de pièce mobile.
Les instruments sont volumineux et extrêmement sensibles puisqu’ils offrent
des sorties de 2000 Volt / m / s. Naturellement les bandes passantes sont moins
larges que pour les accéléromètres piézoélectriques mais l’objectif est de
mesurer les frémissements terrestres.
Les accéléromètres pendulaires asservis ont des sensibilités moindres, par
exemple 75 Volt par g.
La faible masse de ces instruments et de la masse sismique permet d’avoir des
seuils de déclenchements très faibles, des échelles de mesures de +/- 0,1 g et des
résolutions de 1 µG, la tension de sortie pour 1 µg étant de 75 µVolt. Ces
instruments en version +/- 2 g possèdent des bandes passantes de 200 Hz et sont
utilisés dans des centrales sismiques pour les ouvrages d’art ou dans des moyens
tremblements de terres comme le Quakenet de Columbia Research Lab.
Certaines applications géotechniques imposent l’usage d’instruments bien
particuliers, le BBAS est un accéléromètre asservi 3 axes en +/- 2 g avec une
bande passante DC à 100 Hz.
L’instrument possède des particularités comme un niveau à bulle pour vérifier son
positionnement à plat, un dispositif de molette de mise à niveau pour ajuster la
bulle au mieux du positionnement horizontal.
L’intérêt de cet instrument spécifique est limité à quelques applications dans le
domaine de la surveillance et de l’exploration de phénomènes terrestres. C’est un
outil dédié à certaines structures et à des stations spécifiques.
Les inclinomètres :
Il existe différents types d’inclinomètres comme les instruments électrolytiques mais
les capteurs utilisant la projection de gravité donnent d’excellents résultats pour un
rapport qualité prix intéressant.
Tout dépend de la technologie utilisée, ci-dessous un inclinomètre conçu à partir
d’accéléromètres MEM’s, peu coûteux et efficaces ces instruments possèdent des
plages de mesures de +/- quelques degrés jusqu’à 360 degrés angulaires.
Les sorties sont, suivant les modèles, analogiques ou numériques.
Les accéléromètres pendulaires asservis permettent aussi de mesurer la projection
de g et deviennent des inclinomètres. La technologie utilisée permet d’obtenir des
précisions sans communes mesures avec celles des inclinomètres MEM’s, les
échelles de mesures peuvent être aussi fines que +/- 0,1 degré et les sensibilités
sont importantes puisque les pleines échelles sont exprimées en, par exemple, +/7,5 Volt.
Le seuil de déclenchement est également très faible puisque les masses pendulaires
sont suspendues sur des mécanismes d’horlogerie.
Ces instruments utilisés dans l’aéronautique et le spatial sont particulièrement
fiables et précis.
Nous proposons différents types de capteurs d’efforts réalisés à partir de jauges
de déformations pour mesurer la compression ou la traction et la traction /
compression. Munis d’émerillons et de manilles ces capteurs peuvent être
accastillés sur des câbles ou des élingues.
Dans le cadre des mesures géotechniques, les mesures d’efforts de tractions sur
les câbles de ponts haubanés représentent un gros intérêt. Les instruments
classiques permettant ces mesures sont métalliques donc lourds et à sensibilités
réduites.
Réaliser un capteur en composite était
un challenge relevé par un ingénieur
français.
Les masses des instruments ont chutté
et les sensibilités des capteurs ont été
accrues.
L’étalonnage, en France permet de
fournir un instrument de qualité.
Dans le domaine géotechnique, l’orientation revêt une importance primordiale. Les
magnétomètres permettent de déterminer le cap ou l’orientation suivant les trois
axes.
Dans un puits foré le positionnement est plus complexe, les outils d’orientations
utilisent trois magnétomètres ajoutés à trois accéléromètres.
Un accéléromètre, à l’horizontale voit ses axes x et y soumis à la gravité permettant
de déterminer les angles. A la verticale l’accéléromètre mesure 1 g et ne permet pas
de réaliser un référentiel pour le cap. Le magnétomètre est donc utilisé pour
mesurer cette donnée. La combinaison des 6 capteurs donne un instrument
d’orientation efficace. Atout incontestable de ces instruments, leur tenue en
température jusqu’à 200°C pour des forages de moyenne profondeur
Il existe une multitude de capteurs de pressions conçus sur des chips de silicium, des
céramiques etc … Les capteurs les plus fiables et les plus précis sont réalisés à partir
de jauges de déformations à trames métalliques judicieusement agencées sur des
corps d’épreuves particuliers.
Les capteurs de la série 2000 sont des instrument dédiés à l’origine au militaire, au
spatial ou à l’exploration sous marine des grands fonds.
Ces capteurs sont directement immergeables en eau de mer à plus de 5000 mètres
et donnent pendant des années des informations précises et fiables
Le Smart RealWave est un PDA auquel il est possible de connecter différents captreurs
comme des capteurs de températures avec ou sans contact, des capteurs
accélérométriques mais aussi des sonomètres
L’instrument dispose de programmes de traitement pour le son, pour les vibrations –
FFT, enveloppe etc .. Ou la température.
Il est capable d’enregistrer les mesures sur une carte mémoire.
Au dela de ces possibilités, l’instrument peut envoyer
ses données à une imprimante, par voie filaire ou WiFi,
peut transmettre directement les données par GSM.
Le raccordement d’un micro et d’une caméra permettent
d’adresser un compte rendu d’intervention à distance à
des spécialistes capables d’affiner le diagnostique.
Le Quakenet est structuré, comme le Poséidon italien sur un capteur Columbia. Les
mesures sont enregistrées sur sites puis accessibles et transmises via GSM ou autre
dispositif de mise en réseau.
Comme pour tous les moyens Columbia, il n’existe pas de règle et chaque solution est
élaborée en fonction d’une problématique.
Columbia Research Lab maîtrise les capteurs et s’appuit sur des partenaires pour offrir
‘ la solution ‘.
Nous consulter !
Merci de votre attention, vous venez de parcourir ce qui se fait de mieux dans le
domaine géotechnique, nos choix reflètent une volonté de répondre au mieux à
votre attente, mais vous êtes experts de terrain lorsque nous sommes experts
capteurs, vous pouvez nous aider à vous apporter d’autres solutions novatrices.
N’hésitez pas à nous demander l’impossible, nous ne saurons, peut-être, pas faire,
mais trouverons votre solution.
J’ai la solution !
Fin.