Optique et gestion des vibrations

[Vincent PETIT]

Bonjour,
J'ai récemment vu un appareil utilisant un système optique, échouer en détection lors d'un test vibratoire et je me posais des questions.

L'appareil est un détecteur NDIR. Une source monochromatique éclair un miroir et un détecteur accordé en longueur d'onde, mesure l'absorption en retour afin de détecter la présence d'un gaz (loi de Beer Lambert)

Capture083.PNG

Les des tests vibratoires le détecteur voit du gaz qui n'existe pas. J'aimerai vos avis sur ce qui suit ; est ce que j'ai le droit de dire qu'il peut y avoir des interférences constructives et destructives selon la fréquence des vibrations ? Je pense que oui car il y a toujours une cohérence.

Capture084.PNG

Si oui, durant les vibrations, les interférences destructives sont de nature à faire croire au détecteur qu'une absorption liée à la présence d'un gaz a lieu alors que ce n'est pas le cas.

Je me demande comment sont gérés les vibrations en optique ? Est ce qu'on lute contre leurs présences (matériaux denses pour supporter les pièces optiques ? présence de joints d'amortissement ) ? Y a-t-il une astuce en traitement du signal pour repérer ce problème ? J'ai un doute car même un détection synchrone ne permettrait pas de repérer ce problème, du moins je ne pense pas, elle aiderait à séparer le signal du bruit non corrélé alors qu'ici on est pleinement corrélé ?

J'aimerai vos réflexions sur le sujet où si vous avez déjà du gérer des vibrations même si elle générait d'autre type de problème.

D'avance merci
Vincent

ps : je n'ai aucun rapport à avec le conception de cet appareil, même si quelqu'un aurait l'astuce de l'artilleur qui va bien je serai ravis de l'entendre mais ça ne réglerait pas le soucis du produit que j'ai vu échouer. C'est juste que je me suis demandé comment moi j'aurai fait et je me rends compte que c'est difficile et je n'ai pas assez d'expérience dans les systèmes optiques.
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[gts2]

Bonjour,

Il faudrait qqch de plus précis comme description : les vibrations font, peut-être, que le trajet du faisceau dévie et aboutit à ne pas éclairer correctement le détecteur.

Pour ce qui est des interférences : il faut deux (ou plus) trajets, de nouveau un schéma un peu plus précis.

Si ce sont vraiment des interférences dues aux vibrations, elles sont périodiques et il doit bien y avoir un filtrage passe-bas quelque part dans le circuit, qui les annulent.

Pas vraiment une réponse ...

[Vincent PETIT]

Merci pour ces pistes.

Pas vraiment une réponse ...

Le problème c'est que j'aimerai bien comprendre un problème qui ne me concerne pas et dont je n'ai pas tous les éléments. Le sujet m'intéresse car il n'est pas impossible qu'un jour je sois confronté à un problème similaire.

Il faudrait qqch de plus précis comme description

C'est un produit industriel, ce n'est pas un appareil de la labo qui pourrait disposer de réglage de précision. La source infrarouge et le détecteur sont cote à cote, dans un boitier antidéflagrant avec 2 hublots en verre, et font face au miroir qui doit être plan je pense car si le miroir était parabolique l'ajustement dans le plan focal serait complexe. Je n'ai pas vu de vis de réglage pour un tel ajustement au niveau du miroir.

les vibrations font, peut-être, que le trajet du faisceau dévie et aboutit à ne pas éclairer correctement le détecteur.

Je n'y avais même pas pensé, c'est une bonne remarque.

Pour ce qui est des interférences : il faut deux (ou plus) trajets, de nouveau un schéma un peu plus précis.

Le corps de l'appareil est massif et le miroir est au bout d'un bras, massif aussi, de 20cm environ mais de prime abord on devine tout de suite que les vibrations de table vibrante auront un impact plus fort au bout du bras.


La table vibrante est un test assez classique dans l'industrie, ici il simule le démarrage d'une machine à proximité.

Si ce sont vraiment des interférences dues aux vibrations, elles sont périodiques et il doit bien y avoir un filtrage passe-bas quelque part dans le circuit, qui les annulent.

En effet, j'ai remarqué pendant une partie des tests que les problèmes arrivaient (ou étaient plus important) lorsque la fréquence de la table vibrante était un multiple de la fréquence d'échantillonnage du détecteur (30Hz environ.) Après j'ai du partir, je n'ai pas pu voir tous les essais.


Je sais que je n'ai que très peu d'info donc si je n'ai pas les réponses tant pis, néanmoins merci de l'intérêt que tu portes à mon message ! Même si ce n'est pas mon problème, je me demande bien si ça m'était arrivé ;
Comment je l'aurai identifié ?
Quel test aurai-je du mettre en place pour savoir si le faisceau est dévié ou est ce qu'il interfère avec lui même ?
Comment peut-on savoir qu'un miroir bouge autrement que part le résultat d'une mesure qui déconne ?
Est ce qu'un détection synchrone à fréquence élevée (au delà des phénomènes vibratoires) m'aurait aidé ?
Fallait-il amené des joints d'amortissement dans le design mécanique ?
Est ce que la forme mécanique aurait pu être étudié pour ne pas propager une vibration ou pour l'atténuer ?
Bref... qu'elle parade aurai-je du mettre en place si c'était mon problème ?

Merci.

[gts2]

Bonjour,

Le miroir a de forte chance d'être parabolique, sinon on perdrait énormément de flux.
Vu la géométrie, j'ai l'impression que cela confirme ma première idée, si le miroir vibre, le point de focalisation bouge.

De mon point de vue (mais c'est un point de vue), c'est un problème de structure mécanique (et je n'ai pas les compétences pour les solutions) qui ne peut être résolu électroniquement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

Comment peut-on savoir qu'un miroir bouge autrement que part le résultat d'une mesure qui déconne ?

Si l'espace entre émetteur et miroir est accessible, il "suffirait" d'y placer un détecteur IR au plus proche du miroir.

[Gwinver]

Bonjour.

Le miroir est déporté par rapport au montage, il y a peut-être "amplification" de la vibration au niveau du miroir par la longueur du bras, ou perte de synchronisation : le miroir n'a pas un mouvement en phase avec le reste du système de mesure.
Il faudrait placer des accéléromètres sur le miroir et le système de mesure pour vérifier les relations de mouvement.
Autre possibilités, placer le miroir sur une second pot vibrant synchrone du premier, mais un peu complexe.

Il peut aussi y avoir des couplages entre modes de vibration. Le pot vibrant suit un mouvement vertical, et les vibrations au niveau du miroir ont aussi une composante horizontale, ce qui défocalise le faisceau.

[Vincent PETIT]

Le miroir a de forte chance d'être parabolique, sinon on perdrait énormément de flux.
Vu la géométrie, j'ai l'impression que cela confirme ma première idée, si le miroir vibre, le point de focalisation bouge.

De mon point de vue (mais c'est un point de vue), c'est un problème de structure mécanique (et je n'ai pas les compétences pour les solutions) qui ne peut être résolu électroniquement.

Vous avez raison, ça semble logique d'avoir un miroir parabolique car la précision de la détection est fonction du flux (beaucoup de perte de flux = faible pouvoir de détection)

Si l'espace entre émetteur et miroir est accessible, il "suffirait" d'y placer un détecteur IR au plus proche du miroir.

Oui il y a largement la place, la distance entre le miroir et la source+détecteur est d'une 20cm. Par contre si le miroir est parabolique, m'en approcher mettra le détecteur IR dans un champ diffus de lumière, pas sur que si ça bouge je vois du changement ?

Le miroir est déporté par rapport au montage, il y a peut-être "amplification" de la vibration au niveau du miroir par la longueur du bras, ou perte de synchronisation : le miroir n'a pas un mouvement en phase avec le reste du système de mesure.

C'est ce que je pense aussi. Ca peut être complexe.

Il peut aussi y avoir des couplages entre modes de vibration. Le pot vibrant suit un mouvement vertical, et les vibrations au niveau du miroir ont aussi une composante horizontale, ce qui défocalise le faisceau.

Le problème semble quand même bien venir d'une défocalisation comme vous le suggérez. Le fait que quand la fréquence vibration de la table est multiple de la fréquence d'échantillonnage de l'ADC le problème est exacerbé c'est très certainement parce que cela créait de l'aliasing dans l'ADC, le détecteur se retrouve périodiquement "focalisé puis défocalisé" et cette fréquence doit passer au travers le filtre en amont de l'ADC parce que de toute évidence ce problème n'avait pas été anticipé.

ps : à très basse et très haute fréquence de vibration de la table il n'y a pas de problème mais ça, je pense que c'est lié au fait qu'à basse fréquence les vibrations sont synchrones partout dans l'appareil et à très haute fréquence je crois que les vibrations restent en surface et ne cause plus de problème.

Selon vous, est ce qu'un miroir sphérique, dont le foyer n'est pas un point mais une zone plus diffuse, aurait été plus robuste aux vibrations ? Quitte à perdre un peu de flux à cause du côté diffus du foyer.
Merci

[jiherve]

bonjour,
combien de g ?
Sinus ou blanc ?
Les vibrations c'est souvent source de surprises.
Coller un accelero 3 axes sur le miroir et enregistrer!
JR

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Je n'ai malheureusement pas ces renseignements, comme il s'agissait d'une préqualif je pense que la table n'était pas homologuée de la même façon que celle dont tu fais référence.

Je note l'idée de l'accéléromètre