Vibration du corps humain
Le module Vibration Humaine de DEWESoft permet de faire des mesures sur les effets des vibrations sur le corps humain. Des dommages irréversibles peuvent être causés au corps humain par des vibrations, particulièrement dans les milieux très exposés. Le module de vibration humaine fournit des outils de mesure pour évaluer les risques.
La mesure est basée sur la norme ISO 2631-1 (datée de 1997) qui définit les procédures basiques, la norme ISO 8041 (datée de 2005) définissant les procédures exactes de mesures et l’ISO 2631-5 (datée de 2005) qui définit les calculs sur la réponse de la colonne vertébrale aux vibrations.
- Mesures sur l’ensemble du corps - obtenues grâce au capteur « siège » sur lequel est installé l’accéléromètre triaxial dans le caoutchouc sur lequel nous nous asseyons.
- Mesures bras/main - obtenues en installant des capteurs spéciaux avec adaptateurs pour pouvoir les tenir dans la main ou sur le poignet.
Les deux types de mesures sont faits avec des accéléromètres triaxiaux (en général de gamme 50g) et des adaptateurs spéciaux. Dans les endroits très sujets aux vibrations (par exemple les marteaux d’impacts) il est nécessaire d’utiliser des accéléromètres de plus grande gamme (500g ou plus).
- Appareil requis - SIRIUS, DEWE-43
- Logiciel requis - Standard Edition ou plus & option Human Vibration, DSA ou EE
- Fréquence d’acquisition - Au moins 5kHz.
Pour une aide supplémentaire sur les applications Vibration Humaine, visitez Dewesoft PRO training.
## Module vibration du corps humain
Pour des instructions sur l’ajout du module Vibration Humaine voir -> Setup -> Add module.
Les procédures basiques pour une application de Vibration Humaine sont :
- Module Vibration Humaine config pour appareil
- Calibration
Paramètres du module de Vibration du Corps Humain
La fenêtre de configuration suivante s’ouvre après l’ajout d’un nouveau module Vibration du Corps Humain :
Les différentes sections de cet écran :
- Sélection des voies d’entrée
- Type de calcul
- Voies de sortie
- Définition des paramètres de calcul
- Calibration accéléromètres triaxiaux
En appuyant sur le bouton Vue Liste de Voies, l’affichage des paramètres est modifié - Channel list et les voies de sorties seront affichées.
Voies d’entrée
Premièrement, nous devons assigner les voies d’entrée à l’accéléromètre triaxial en sélectionnant les voies x, y & z depuis le menu déroulant.
Il est important que l’axe z soit dans une direction vertical puisqu’il est pondéré différemment de x et y.
Type de calcul
Il y a deux paramètres à définir dans la section Type de calcul :
1. Modes de mesure
- Filtres basiques - Les différents modes correspondent à différents filtres permettant de simuler la réponse du corps humain aux vibrations. Ces filtres sont définis à partir de mesures des fréquences naturelles de certaines parties du corps humain. Sélectionnez le mode voulu depuis le menu déroulant.
Il y a deux modes basiques d’opération :
- Mode ensemble du corps - Le filtre et le facteur K sont prédéfinis.
- Mode bras & main - Le filtre et le facteur K sont prédéfinis.
- Filtre linéaire pour vérifier la chaine de mesure - Le filtre et le facteur K sont prédéfinis.
Filtres personnalisés
Filtre les valeurs X, Y & Z : peut être sélectionné depuis la liste déroulante sur le côté droit pour des mesures spéciales. La liste des filtres :
- Lin - linéaire non pondéré
- Wf - motion sickness, z axis
- Wb - vertical corps entier, axe z (vieil ISO 2631-4)
- Wh - main / bras toutes directions
- Wc - corps entier horizontal, axe x
- Wj - vibrations verticales tête axe x
- Wd - corps entier horizontal axes x ou y
- Wk - corps entier vertical whole body, axe z
- We - corps entier rotationnel toutes directions
- Wm - vibrations bâtiments toutes direction.
Il est nécessaire de définir un facteur K en complément de ces filtres. C’est un facteur multiplicatif pour chaque axe lors de la somme des calculs de vibration
NOTE : Il faut faire attention à la limite de fréquence du capteur et à l’amplificateur utilisé. Pour le mode bras / main, la fréquence haute est 6.4 Hz, ce qui est classique pour n’importe quel capteur. Pour le corps entier, la limite de fréquence est 0.4Hz, ce qui limite le choix de capteur. Nous pouvons aussi utiliser des filtres plus hauts (comme 3 Hz), si l’on est sûr qu’il n’y a pas de composantes fréquentielles en dessous de cette limite. Cela aidera à réaliser la mesure plus rapidement et avec moins d’erreur (les filtres de basse fréquence demandent plus de temps de calcul). Il faut bien faire attention aux filtres Wf pour l’étude du mouvement sur les bateaux, où la limite de fréquence est 0.08Hz ainsi que le choix du capteur qui pourra mesurer les vibrations si basses en fréquence.
NOTE : La fréquence d’acquisition pour la mesure depend aussi de l’application. Pour les vibrations sur les mains et les bras, la fréquence minimale est 5kHz. Pour les autres, 1kHz suffit.
2. Paramètres calculés
Choisissez le type de paramètres pour le calcul dans la section Type de Calcul (au moins un doit être sélectionné).
- Valeur globale - une seule valeur à la fin de la mesure
- Intervalles - définition de l’intervalle de temps
- Les deux
Si par exemple, nous sélectionnons un intervalle de 5 secondes, nous aurons une nouvelle valeur après chaque intervalle de 5s. Puis, la valeur sera réactualisée après 5 secondes.
Définition des voies de sortie
Il est possible de définir les voies de sortie, en plus des filtres basiques et du facteur k.
- RMS - renvoie la valeur RMS du signal filtré.
- Pic - renvoie la valeur max du signal par rapport à 0.
- Crête - renvoie le ratio entre les valeurs pic et RMS. Le facteur de crête donne une idée des sauts de valeurs dans le signal ; les signaux sinus purs ont un facteur de crête de 1.41.
- VDV - Vibration Dose Value
- MSDV - Motion Sickness Dose Value
- MTVV - Maximum Transient Vibration Value, calculée sur une seconde
- Pondéré brut - signal temporel pleine vitesse pondéré. On peut utiliser ce résultat pour calculer les spectres FFT ou CPB.
- al (ISO 2631-5) - réponse de la colonne vertébrale à l’excitation, mesurée dans les 2 directions.
- D (ISP 2631-5) - dose d’accélération, mesurée en partant de la réponse de la colonne vertébrale.
NOTE : Les valeurs al & D sont basées sur la norme IOS 2631-5 qui décrit les calculs et les limites pour la réponse de la colonne vertébrale aux vibrations. Ce calcul est basé sur le fait que les conducteurs de bus ou de camion sont sujets à des vibrations selon la route qu’ils empruntent. La multitude de chocs cause des changements de pression transitoires sur les vertèbres lombaires, ce qui entraîne des dommages après plusieurs années de conduite. Les valeurs al & D sont suffisantes pour évaluer l’exposition du corps humain aux vibrations selon la norme ISO 2631-5.
Paramètres des voies de sortie
La partie inférieure gauche de la fenêtre présente les différents champs de saisie des voies de sortie : Nom, Unités, Couleur, valeur min, valeur max et affichage simplifié du signal.
Pour plus d’aide sur les voies de sortie, voir -> Setup -> Output Channel list.
Le module Vibration du Corps Humain peut avoir plus de voies de sorties : :
Section type de calcul
Filtres basiques : Pour chaque axe sélectionné individuellement, une voie filtre et une voie facteur k est créée. Chaque voie de sortie est créée avec un nom par défaut qui peut être modifié.
- Voies de sortie Filtres
- Voies de sorties facteur K
NOTE : Ces voies de sortie sont créées dans tous les cas, quels que soient vos choix de paramètres de calcul.
Section paramètres de calcul
Ces paramètres n’ont d’influence que sur la création de voies de sorties pour les voies calculées sélectionnées dans la section Voies de Sortie -> voir ci-dessous.
Section voies de sortie
Pour chaque valeur calculée et, dans cette section, sélectionnée, une voie de sortie par axe est créée.
Voies de sortie Pic
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
Voies de sortie Crête
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
Les valeurs RMS, MSDV, VDV & MTVV sont calculées depuis la somme des trois axes donc une voie de sortie est créée.
Voies de sortie RMS
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
Voies de sortie VDV
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
Voies de sortie MSDV
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
Voies de sortie MTVV
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
NOTE : Lors de la creation des voies de sorties comme indiqué ci-dessus, l’option Valeur Globale ou Intervalles doit être sélectionnée en premier lieu.
Voies de sortie pondérées brutes
- Indépendamment du choix dans la section paramètres calculés :
Voies de sortie al (ISO 2631-5)
- Indépendamment du choix dans la section paramètres calculés :
Voies de sortie D (ISO 2631-5)
- Si rien n’est sélectionné dans la section paramètres de calculs :
- Pour Valeur Globale sélectionnée dans les paramètres de calcul :
- Pour Intervalles sélectionné dans les paramètres de calcul :
Utiliser les boutons Précédent & Suivant pour naviguer entre les différentes voies de sorties dans la section des voies de sortie
Vue liste de voies
Si l’on sélectionne la vue liste de voies, voici ce qui apparaît :
Pour plus d’aide sur la liste des voies de sortie voir -> Setup -> Output Channel list.
Calibration
L’accéléromètre tri-axial peut être calibré de deux façons.
1. Mise à l’échelle avec certificat de calibration
Si l’on n’utilise pas de calibreur, mais que l’on connait la sensibilité de l’accéléromètre, on peut la définir directement dans les paramètres de la voie en utilisant les infos du certificat d’étalonnage.
Pour plus d’informations sur la calibration voir -> Channel setup - Calibration.
NOTE : Il faut premièrement entrer l’unité de la mesure. La sensibilité du capteur est exprimée soit en mV / m/s2 ou mV/g (ou les deux) pour les capteurs IEPE et en pC/g pour les capteurs piézoélectriques (charge). Il faudra donc mettre à l’échelle par rapport à la quantité physique. La sensibilité de référence est la valeur clé à entrer dans les paramètres. Il est ensuite conseillé de sélectionner l’onglet « par fonction », vérifier la sensibilité et enfin entrer les valeurs du rapport de calibration. Il faudra également modifier la gamme de l’amplificateur pour correspondre au mieux aux accélérations attendues et son filtre. Si l’on utilise un SIRIUS, le filtre peut être réglé au plus haut (car le convertisseur A/N fourni déjà un filtre anti-aliasing performant) sauf si l’on veut intentionnellement une gamme de fréquence plus basse.
2. Calibrer l’accéléromètre triaxial avec un calibreur
Si nous voulons faire nous même la calibration, on peut la faire ici. Entrez premièrement la valeur de vibration de référence que vous pouvez trouver dans les spécifications du calibreur.
NOTE : Généralement, les niveaux de calibration sont de 10 m/s2 pic, donc 7,07 m/s2 RMS ou 0,72 g. Il faut entrer cette référence dans le champ de valeur de référence.
Dès que l’accéléromètre est monté sur le calibreur, on voit l’amplitude et la fréquence du signal. Dans notre cas, on voit que le capteur est axé en Z.
La fréquence pour la calibration est en dessous de 200Hz (typiquement 80 ou 160Hz, 80Hz dans notre cas). C’est une manière de vérifier que tout est OK.
Il ne restera qu’à appuyer sur le bouton “Calibrer”. La valeur de sensibilité ainsi obtenue pourra être comparée au certificat de calibration.
On peut ensuite voir la valeur RMS calibrée en direct (dans notre exemple, 0.72g).
NOTE : Il faut utiliser une fréquence d’acquisition d’au moins 5kHz pour permettre une calibration acceptable.