MEMS vs géophone

Pendant de nombreuses années, les capteurs de surveillance des vibrations dans le secteur de la construction étaient principalement basés sur la technologie des géophones. Ces dernières années, l'introduction de capteurs à base de MEMS a révolutionné le secteur. Progressivement, l'utilisation de ces dispositifs compacts et conviviaux basés sur la technologie MEMS s'impose. Cependant, dans certains cas, la préférence pour les géophones demeure, et l'utilisation de capteurs à base de MEMS dans la construction est désapprouvée ou rejetée. Dans cet article, nous remettons en question ces "croyances communes" et présentons des preuves tirées d'un article de recherche scientifique néerlandais comparant les accéléromètres MEMS et les géophones. 

MEMS est l'abréviation de "microelectromechanical systems" (systèmes microélectromécaniques). La technologie MEMS permet de fabriquer des dispositifs à échelle microscopique tels que des capteurs. Différents secteurs appliquent cette technologie, de l'aéronautique à l'automobile en passant par l'industrie pharmaceutique. La technologie MEMS a révolutionné le marché des capteurs. Les dispositifs miniatures fabriqués sur des puces de silicium sont très fiables et réagissent rapidement.

Mythes sur la technologie MEMS

Pourtant, dans le secteur de la surveillance des vibrations, on pense parfois que les capteurs à base de MEMS sont inférieurs aux géophones. Certains prétendent qu'à de faibles niveaux de vibration, les mesures des MEMS ne sont pas aussi précises que celles des géophones et que les MEMS enregistrent des niveaux de vibration très élevés à des fréquences élevées, par rapport à un géophone.

Ce n'est tout simplement pas vrai. De tels écarts ont pu exister dans le passé, mais les capteurs à base de MEMS ont considérablement évolué depuis lors et leurs performances actuelles sont équivalentes à celles des géophones. Les capteurs à base de MEMS surpassent les géophones à bien des égards. En raison de leur légèreté, de leur taille compacte et du fait que la technologie MEMS n'a pas besoin d'être mise à niveau, ils constituent une base fantastique pour le développement de systèmes de surveillance des vibrations incroyablement faciles à utiliser. En revanche, l'installation de géophones comprend souvent des procédures compliquées et des séances de formation fastidieuses, ce qui la rend pratiquement impossible à réaliser pour un non-spécialiste.

Certains moniteurs de vibrations sont spécifiquement conçus pour la surveillance des vibrations dans le secteur de la construction. D'autres ont un objectif différent (par exemple, la surveillance de l'état des machines) et sont moins adaptés, voire inadaptés, à l'environnement de la construction. Il est donc essentiel que le capteur que vous choisissez soit adapté à l'activité et à la situation spécifique de votre projet. Il n'existe pas de solution universelle. Les appareils de surveillance des vibrations dans le secteur de la construction sont conçus pour respecter certaines réglementations. Les limites de vibration ne sont pratiquement jamais fixées par la loi ; elles sont généralement définies par des règlements, des lignes directrices, des normes industrielles et des spécifications. Elles diffèrent souvent d'un pays à l'autre, voire d'un État à l'autre. Aux États-Unis, il n'existe pas de norme nationale, c'est pourquoi les normes européennes sont souvent appliquées.

Cet article évalue la norme néerlandaise SBR-A. La norme SBR-A comprend les exigences suivantes:

Les capteurs de surveillance des vibrations doivent pouvoir enregistrer des vitesses comprises entre 0,2 mm/s et 50 mm/s sur toute la plage de fréquences de 1 à 100 Hz. Pour les accéléromètres, ces valeurs doivent être comprises entre 1 mm/s2 et 30 m/s2.

Cette norme autorise une précision de 10 % (ce qui équivaut à 1dB) sur l'ensemble de la gamme de fréquences. Un capteur est approuvé lorsqu'il est conforme à ces paramètres.

En 2018, des recherches menées par Martijn van Delft (Allnamics) et Carel Ostendorf (Cauberg-Huygen) ont mis fin au scepticisme entourant l'utilisation des MEMS pour la surveillance des vibrations dans la construction. Les moniteurs de vibrations Axilog II, Vibra, Infra C22 (technologie géophone) et SWARM (technologie MEMS) ont été comparés sur des mesures de deux types de vibrations: