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Essais & Simulations n°118

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Le rôle des capteurs dans les essais

Dossier à un nœud de

Dossier à un nœud de calcul. Les possibilités de solveurs de calcul ayant augmenté de manière vertigineuses, la demande en point de mesure n’est jamais à la hauteur du besoin de l’ingénieur calcul ! La demande d’aujourd’hui s’apparente donc à une demande toujours plus élevée en nombre de capteurs embarqué sur le spécimen en essai. Cependant cette demande est limitée dans les faits par plusieurs facteurs : le coût de mise en place des capteurs, l’encombrement de ces capteurs et de leurs câbles ainsi que la limitation physique des chaines d’acquisition et parfois des moyens d’essais (limitation des traversées étanches par exemple pour les caissons à vide) Aussi se pose donc la question des capteurs sans fils qui résoudraient bien des problèmes et qui seraient une révolution, car on peut imaginer que ces capteurs sans fils auraient leur conditionnement intégré, ainsi que leur numérisation. A supposer que les problèmes suivants soient résolus : l’autonomie électrique du capteur, la bande passante de l’émission de la mesure à partir du capteur, la performance – certes limitée – du système de supervision de l’ensemble des capteurs nécessaires à un essai, ou encore la confidentialité de chaque mesure respective entre deux essais proches. À quelles innovations pouvons-nous nous attendre dans un avenir proche ? On pourrait envisager à terme la suppression des systèmes d’acquisition de données tels qu’on les connaît actuellement, et donc une réduction du cout d’investissement des moyens d’essais mais également à une réduction du coût de l’essai puisque la phase de câblage du spécimen pourrait être réduite à la phase instrumentation. Il est aussi possible d’envisager un coût réduit du capteur en imaginant une production du capteur de mesure avec son système de conditionnement, de numérisation et d’émission-réception totalement intégré de la même manière que pour l’industrie automobile ; on pourrait peut-être ainsi entrevoir des capteurs jetables ! Ce sujet est à la mode et nombreux sont les projets qui vont dans ce sens. Mais il ne faut pas confondre capteurs de mesure de surveillance comme l’on voit des solutions apparaître sur le marché et les besoins des laboratoires et centres d’essais : grande bande passante, grand nombre de capteurs, capteur à très faible impact sur le comportement du spécimen et sur son environnement électromagnétique, sécurité de fonctionnement du capteur importante, intelligence embarquée, large autonomie et très faible consommation du capteur et de son électronique de contrôle-commande, réseau configurable facilement et confidentiel pour chaque essai. Ceux-ci sont à mon sens les voies des innovations majeures que l’on devrait voir apparaître dans le domaine de la mesure de précision demandée par les laboratoires et les centres d’essais. Propos recueillis par Olivier Guillon Essais & Simulations • SEPTEMBRE 2014 • PAGE 39

Dossier En application Nouveaux capteurs infrarouge miniatures multivoies de mesure de température sans contact La mesure de température de pneumatiques en compétition Elément de liaison entre la voiture et la piste, les pneumatiques doivent à la fois assurer la bonne adhérence du véhicule et bien transmettre la puissance du moteur. La compréhension de leur fonctionnement et surtout la bonne exploitation de leurs caractéristiques sont essentielles aux pilotes et ingénieurs en compétition pour mettre au point une monoplace équilibrée. Un des paramètres influents permettant de s’assurer de la bonne utilisation d’un pneumatique est sa température en surface sur la bande roulement. Trop chaude, celle-ci témoigne de frictions trop importantes débouchant sur une usure prématurée et par conséquent une baisse rapide de ses performances ; trop froide et c’est un pneu inefficace sans aucun grip. Les ingénieurs tant dans les équipes Résumé Parmi les techniques de mesure de température sans contact, la pyrométrie infrarouge est largement utilisée notamment dans le domaine des essais et mesures embarquées. La société TEXYS, concepteur et fabricant français de capteurs pour essais embarqués, commercialise et développe depuis sa création en 1998 une vaste gamme de capteurs infrarouge miniatures destinés à de nombreuses applications de mesure de température (sports mécaniques, automobile, aéronautique…). Anticipant sur les demandes et exigences des ingénieurs d’essais en F1, TEXYS a mis au point un capteur miniature innovant permettant de mesurer les températures en surface des pneumatiques sur la largueur de la bande de roulement. Dans un même élan de constante innovation, les ingénieurs de TEXYS ont développé et mis au point une version Wireless de ce capteur permettant ainsi aux écuries de F1 de disposer de moyens de mesure nettement plus faciles à mettre en place sur leurs monoplaces où les espaces disponibles se font de plus en plus rares. que chez les manufacturiers de pneumatiques se sont donc rapidement intéressés à ce paramètre et ont mis en place des outils de mesure. Jusqu’aux années 1980, cette mesure était uniquement réalisée par sondage Abstract The infrared pyrometer technique is largely used among other contactless temperature techniques especially in the field of embedded testing. Since its founding in 1998, TEXYS company, which is a French manufacturer of embedded testing sensors, realizes and supplies a wide range of miniaturized infrared sensors for temperature monitoring for various purposes (motorsport, automotive, aeronautics, etc.). Anticipating on its customers’ demands (most of them coming from F1 teams engineers), the engineers of TEXYS have developed an innovative sensor able to output the temperature data of the full tire footprint. In the same way the Texys R&D team has studied, designed and realized a Wireless release of this infrared multichannel sensor. Thus the F1 tests team engineers could get an innovative measuring tool simplifying the sensors installation on the car. tion may occur cycle after cycle [1-4]. A mT-TM (modulated Temperature ThermoMechanometry) analysis carried out on fiber glass-epoxy composites by Schanks [2] has already shown that an important part of the thermal expansion is irreversible for the first cycles. In order to better understand these phenomena, the thermal expansion of two resin reinforced with carbon nano-tubes and aluminum particles are studied. A vacuum test bench was specially developed to measure the coefficient of thermal expansion (CTE) in orbital thermal/vacuum conditions (typically from –20°C to +100°C, with a pressure value below 10-5 mbar) of these materials and physical interpretations of the CTE results are proposed. Essais & Simulations • SEPTEMBRE 2014 • PAGE 40

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