Vibrométrie à distance de bâtiments sous excitation ambiante

L’Ommatidia Q2 est un vibromètre multifaiseau basé sur un Laser RADAR FMCW, qui acquiert 65 points simultanés disposés en ligne. Pour une excitation aléatoire ou ambiante, l’acquisition parallèle garantit que tous les points sont mesurés simultanément, évitant les incohérences de phase associées aux approches par balayage. Spécifications pertinentes :

• Vibrométrie simultanée à 65 points ; échantillonnage sélectionnable jusqu’à 40 kHz ; plage de vitesse ±15,5 mm/s.
• Accéléromètre triaxial intégré : bande passante 2 000 Hz, échantillonnage 4 000 Hz, bruit 22,5 µg/√Hz, permettant de discriminer les vibrations environnementales et instrumentales telles que la circulation, le vent et les ventilateurs internes.
• Caméra RVB Full HD (1920×1080) avec autofocus pour l’alignement et la documentation.
• Ruggedisation IP54 et compensation atmosphérique pour la pression, la température et l’humidité.
• Connectivité GigE, synchro GPS, E/S analogiques, sortie numérique ; commande via Ommatidia Atelier ; données au format HDF5.
• Microscanner d’élévation pour un échantillonnage vertical dense lorsque nécessaire, et mode statique à acquisition longue pour la stabilité et la résolution spectrale.

Cible : cheminée d’un système géothermique, en béton et creuse, d’environ 2 m × 1 m × 35 m.

• Distance : environ 25 m ; ligne de mesure orientée verticalement le long de la façade.
• Préparation de surface : aucune requise.
• Mode : vibrométrie statique à acquisition longue pour une série temporelle continue.
• Acquisitions : trois séries de 300 s chacune sur la même ligne verticale. Procédure : 1) Aligner la ligne de faisceau verticale à 65 points à l’aide de la caméra RVB et de l’autofocus. 2) Configurer la vibrométrie statique à acquisition longue afin de privilégier la stabilité temporelle et la résolution basse fréquence. 3) Enregistrer simultanément les données de vibrométrie Q2 et la série temporelle de l’accéléromètre interne. 4) Post-traiter les spectres de fréquence pour comparer la réponse structurelle aux signatures environnementales et instrumentales.

La caractérisation dynamique des bâtiments est difficile en raison d’amplitudes très faibles et de fréquences dominantes souvent inférieures à 10 Hz. Une excitation contrôlée est rarement praticable à l’échelle de l’ouvrage, ce qui fait de l’analyse sous excitation ambiante une approche privilégiée. Cette note d’application évalue le vibromètre Laser Doppler multifaiseau Ommatidia Q2 pour la capture à distance et sans contact de vibrations réelles de bâtiments sous excitation ambiante. Mots-clés : vibrométrie laser, bâtiments, excitation ambiante, surveillance structurelle

L’analyse spectrale a révélé des pics à 5 Hz, 10 Hz et 110 Hz présents à la fois dans les spectres du vibromètre et de l’accéléromètre, indiquant des origines non structurelles. La composante à 110 Hz correspond aux ventilateurs de refroidissement internes. Les pics à 5 Hz et 10 Hz sont cohérents avec des excitations transmises par le sol provenant de l’environnement urbain. Un pic distinct à 1,7 Hz, présent dans les données du vibromètre mais non reproduit par l’accéléromètre, a été attribué à la réponse structurelle de la cheminée. Points clés :

• Une excitation uniquement ambiante suffit pour identifier les modes basse fréquence d’un bâtiment.
• L’accéléromètre intégré est déterminant pour la discrimination des sources, en isolant la dynamique réelle du bâtiment des vibrations d’origine environnementale et instrumentale.
• La capture parallèle à 65 points fournit une information spatiale instantanée et cohérente en phase le long de la ligne mesurée.

Choix du site : se positionner sur un sol stable avec une ligne de visée dégagée et minimiser le couplage des vibrations locales à l’instrument à l’aide d’un trépied rigide et, si nécessaire, de patins d’isolation.

• Configuration : utiliser le mode statique à acquisition longue pour les cibles basse fréquence inférieures à 10 Hz. Étalonner la fréquence d’échantillonnage et la durée d’enregistrement afin d’obtenir la résolution spectrale souhaitée.
• Validation : comparer les spectres du vibromètre à ceux de l’accéléromètre interne afin de rejeter les pics d’origine environnementale ou instrumentale.
• Documentation : utiliser la caméra RVB pour les enregistrements d’alignement et la répétabilité. Stocker les données au format HDF5 pour des flux de travail traçables.

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