Vers une mesure à distance et sans contact de la dynamique structurelle et du SHM à grande échelle
Une surveillance précise de la déflexion et des vibrations des ponts est essentielle pour comprendre les performances structurelles, le comportement en fatigue et la sécurité à long terme. Les méthodes traditionnelles — telles que les jauges de contrainte, les accéléromètres et les transducteurs de déplacement — fournissent des informations locales mais nécessitent une installation par contact, une préparation de surface et perturbent souvent le trafic.
Chez Ommatidia, nous faisons progresser la surveillance des ponts sans contact grâce à notre vibromètre laser Doppler de la série Q. Ce système combine une détection cohérente multicanal et une intégration photonique avancée, permettant une mesure 3D simultanée des vibrations et des déplacements sur des travées de pont entières — depuis un emplacement distant et sécurisé.
En surveillant la déflexion des ponts avec le vibromètre laser Doppler de la série Q d’Ommatidia, les ingénieurs peuvent désormais obtenir des mesures interférométriques de précision à l’échelle du terrain sans interrompre les opérations.
Aperçus techniques : de la cohérence optique à la dynamique structurelle
Au cœur du système se trouve l’interférométrie à onde continue modulée en fréquence (FMCW), une technique basée sur le laser qui mesure la distance absolue et la vitesse Doppler par des sources à balayage de fréquence.
Utilisant des circuits intégrés photoniques (PIC) massivement parallèles, le capteur de la série Q analyse 128 canaux optiques en temps réel. Chaque canal effectue simultanément une télémétrie interférométrique et une vibrométrie.
Cette architecture permet au système de fournir :
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Une résolution de déplacement submillimétrique à des portées supérieures à 50 mètres
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Une mesure simultanée de centaines de points avec une stabilité de phase cohérente
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Des taux d’échantillonnage de plusieurs kilohertz adaptés à l’analyse de réponse modale et transitoire
Ces caractéristiques rendent le vibromètre laser Doppler de la série Q idéal pour la surveillance continue ou par essai de charge de la déflexion des ponts.
En savoir plus sur le radar laser Q2 →
Essai sur le terrain : mesure de la déflexion d’un pont routier à plusieurs travées
Lors d’un récent essai sur le terrain, nous avons déployé un vibromètre laser Doppler FMCW Q1s sous un pont routier à plusieurs travées sur la Calle de la Hierbabuena, Tres Cantos, Espagne (Figure 1).
L’installation a été réalisée en quelques minutes en utilisant uniquement une tête de capteur montée sur trépied, un ordinateur et des batteries. Les 128 canaux laser ont été alignés le long de l’axe du tablier du pont pour enregistrer le profil de déflexion pendant le trafic réel.
Flux de travail de déformation des ponts associé
Relier la déflexion à la déformation : la note d’application sur la déformation des ponts explique comment les profils de déflexion denses du LDV de la série Q peuvent être convertis en courbure et en déformation de surface lorsque le modèle de poutre est valide.
Lire la note d’application associée sur la déformation des ponts sans contact.
Vue Google Maps (à gauche) et image du pont (à droite). Configuration de surveillance de la déflexion des ponts utilisant le vibromètre laser Doppler de la série Q d’Ommatidia.
Pour rationaliser la collecte de données, Ommatidia a développé Deflection Guard™, une suite logicielle conçue pour la surveillance en temps réel de la déflexion des ponts. Elle combine les modes radar laser (distance) et vélocimétrie laser Doppler (vitesse) pour une précision maximale. Fonctionnement de Deflection Guard™ : L’utilisateur saisit les distances entre l’unité Q1s et les piliers du pont ainsi que la hauteur du trépied. Les mesures sont effectuées toutes les 50 ms, permettant une reconstruction complète des données ou de la vidéo ultérieurement. Le premier balayage définit une ligne de base pour la distance absolue et la hauteur à chaque point de mesure. Le système bascule ensuite en mode vélocimétrie, capable de détecter des vitesses jusqu’à 10 nm/s et des déplacements dans la plage du picomètre. La déflexion du pont peut être mesurée en quelques minutes, de manière sûre et à distance, sans exposer aucun travailleur au danger.Logiciel Deflection Guard™ pour la surveillance en temps réel
Configuration des mesures. La ligne verte en pointillés sert de guide visuel. Configuration de surveillance de la déflexion des ponts utilisant le vibromètre laser Doppler de la série Q d’Ommatidia.
Résultats : données de déflexion et de vibration des ponts en temps réel
Lors des essais en trafic réel, Deflection Guard™ a capturé le profil de déflexion du pont lors du passage d’un camion.
La déflexion verticale maximale enregistrée était d’environ 0,3 mm.
Les données dynamiques, acquises à 40 kHz, permettent également une analyse détaillée des vibrations modales et transitoires.
Interface Deflection Guard™ montrant les états du pont non chargé et chargé.
Interface logicielle affichant la déflexion du pont avant et après le passage du camion.
De l’essai de charge au développement du jumeau numérique
Les ensembles de données collectés constituent le fondement d’un jumeau numérique pour le pont.
En traitant ces données, les ingénieurs peuvent extraire des paramètres modaux, des fonctions de réponse en fréquence et des indicateurs d’amortissement ou de rigidité. Au fil du temps, ces informations permettent de visualiser les changements structurels et de détecter précocement la dégradation bien avant l’apparition de dommages visibles.
Les développements récents incluent :
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La synchronisation multi-unités pour les ponts de grande taille ou à plusieurs travées
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La surveillance continue sans surveillance pour le SHM à long terme
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La fusion automatisée des données et l’intégration de tableaux de bord pour des informations en temps réel
Vers une surveillance de la santé structurelle évolutive
Cette étude démontre comment la vibrométrie optique sans contact peut compléter ou remplacer l’instrumentation traditionnelle des ponts.
En éliminant le besoin d’installation de capteurs, le vibromètre laser Doppler de la série Q permet un déploiement rapide, une maintenance minimale et une couverture continue — idéal pour la gestion moderne des infrastructures.
Pour les chercheurs en dynamique structurelle, il fournit une nouvelle méthode pour valider les modèles et analyser les interactions modales.
Pour les ingénieurs civils et des ponts, il offre un outil efficace et prêt pour le terrain pour la planification de la maintenance, l’analyse de prolongation de durée de vie et l’évaluation post-événement.
Alors qu’Ommatidia se développe dans la surveillance ferroviaire et autoroutière, la série Q continue de redéfinir la surveillance de la santé structurelle (SHM) optique avec une détection plus précoce des anomalies, des inspections plus sûres et une gestion d’actifs plus intelligente.
À propos d’Ommatidia
Ommatidia LiDAR S.L. conçoit et fabrique des systèmes LiDAR FMCW avancés alimentés par des circuits intégrés photoniques.
Sa plateforme RADAR laser de la série Q offre une métrologie de haute précision et une architecture évolutive pour l’inspection industrielle, l’instrumentation aérospatiale et la surveillance des infrastructures civiles.
Questions sur la mesure de flèche des ponts
Utilisez l’essai routier publié comme exemple délimité et définissez les preuves nécessaires pour l’ouvrage réel.
Comment la flèche a-t-elle été mesurée dans l’essai publié ?
Un Q1s sur trépied a aligné 128 canaux optiques le long du tablier. Deflection Guard a d’abord établi une référence de distance absolue et de hauteur à chaque point, puis utilisé la vélocimétrie pour la dynamique. Les états sans charge et au passage d’un camion ont été enregistrés sous trafic réel, sans capteur sur le tablier.
Quelles données spatiales et temporelles ont été acquises ?
Les canaux ont mesuré simultanément les points du tablier. Le flux a stocké des mesures toutes les 50 ms pour reconstruire profil et vidéo, tandis que les données dynamiques publiées ont été acquises à 40 kHz pour l’analyse modale et transitoire. Ce ne sont pas des réglages universels.
Quelle flèche a été mesurée ?
La flèche verticale maximale publiée au passage d’un camion sur ce pont routier à plusieurs travées était d’environ 0,3 mm. Cette valeur appartient à ce pont, cette charge, cette géométrie et ce montage ; ce n’est pas un seuil général.
Une carte optique de flèche établit-elle la sécurité du pont ?
Non. Elle fournit aux ingénieurs des preuves de déplacement et de vibration sans contact. La décision exige encore le modèle, le cas de charge, les conditions aux limites et ambiantes, les références, l’incertitude, l’inspection et les critères du projet.
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