FR2680253A1 - Procede et dispositif de traitement de signaux. - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de traitement de signaux notamment acoustiques et/ou vibratoires. Un procédé selon l'invention comporte les opérations suivantes: on calcule et on enregistre dans une mémoire les autospectres et interspectres décorrélés desdits signaux, on choisit parmi lesdits (N + 1) signaux un signal de sortie (sY(t) et on introduit une donnée représentative du choix dudit signal de sortie, on choisit parmi lesdits N signaux restants un nombre K de signaux d'entrée s1 (t).. sk (t) et on introduit des données relatives au choix desdits signaux d'entrée, on choisit une bande de fréquence d'observation (DF2) comprise une bande de fréquence prédéterminée (DF1) et l'on introduit au moins une information relative à ladite bande de fréquence d'observation, on calcule la cohérence ordinaire entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie, on calcule la cohérence partielle entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie, on calcule la cohérence multiple du modèle défini par ledit choix dudit signal de sortie et ledit choix desdits signaux d'entrée, on visualise simultanément des résultats de calculs des opérations précédentes. Le domaine technique de l'invention est celui des procédés et dispositifs de traitement de signaux électriques.

Description

Procédé et dispositif de traitement de signaux.

DESCRIPTION
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de traitement de signaux, notamment de signaux acoustiques et/ou vibratoires.

Le domaine technique de l'invention est celui des procédés et dispositifs de traitement de signaux électriques.

On connaît déjà de nombreux dispositifs de traitement de signaux notamment vibratoires et acoustiques, qui comportent en général des conditionneurs d'entrée qui sont susceptibles de recevoir des signaux issus de capteurs de vibrations et/ou de bruit, par exemple d'accéléromètres piézoélectriques et de microphones dynamiques, qui comportent des moyens de numérisation (ou de conversion analogique digital) des signaux délivrés par lesdits conditionneurs d'entrée, et des moyens de traitement des valeurs numérisées des signaux temporels en effectuant notamment des transformées de Fourier permettant d'obtenir le spectre fréquentiel des signaux temporels, et d'obtenir des autospectres de ces signaux, des interspectres entre ces signaux et des valeurs en fonction de la fréquence de la cohérence entre ces signaux.

Dans de nombreux cas d'expertises de machines industrielles relativement complexes, on dispose de nombreux signaux délivrés par de nombreux capteurs, et on dispose ainsi avec les procédés et dispositifs connus de traitement de signaux de très nombreux spectres qui peuvent éventuellement être visualisés et superposés sur des moyens de visualisation et/ou d'impression mais qui, du fait du volume d'informations traitées et du volume d'informations délivrées par les dispositif et procédé de traitement (spectres,...), nécessitent une analyse et un dépouillement purement "manuels" qui sont longs, fastidieux ou sont impossibles à réaliser "manuellement".

Dans le cas où l'on essaie d'analyser et de comprendre des comportements vibratoires et acoustiques de machines complexes à partir de signaux mesurés, échantillonnés et traités, on essaie en général de trouver des modèles simplifiés, qui supposent en général un comportement linéaire des dispositifs afin d'analyser les comportements vibratoires et acoustiques des machines, par exemple sur la base de calcul de cohérence partielle entre des signaux d'entrée et un signal de sortie, lesquels calculs de cohérence partielle sont établis après avoir prédéterminé (choisi) un modèle multi-entrées particulier sur la base duquel les calculs sont effectués.

Or il s' avère que dans les cas réels d'analyse de comportement vibratoire et/ou acoustique de machine, laquelle machine peut comporter de nombreux dispositifs sources de vibrations dont le comportement vibratoire peut évoluer (par exemple du fait du démarrage ou de l'arrêt de chacun de ces dispositifs) durant une campagne de mesures, il est alors impossible d'utiliser le même modèle pour analyser le comportement de cette machine complexe ; par ailleurs, même dans le cas où le comportement d'une machine complexe reste stable pendant toute une campagne de mesures, le choix des points de mesure où l'on place des accéléromètres, des hydrophones, des microphones, etc., qui sont choisis en fonction de critères intuitifs sur le comportement supposé de la machine, ne permet pas forcément lors de analyse, d'identifier l'origine des vibrations, au travers des enregistrements des signaux issus de ces capteurs ; en effet, du fait de phénomènes de couplage ou de rayonnement entre des éléments de machines analysées, certains phénomènes vibratoires (se traduisant par des niveaux élevés dans certaines bandes de spectres ou composantes fréquentielles) peuvent apparaître de façon importante dans des autospectres de signaux mesurés sur plusieurs capteurs placés à des endroits très différents, et pour lesquels on n' arrive pas à expliquer l'importance du niveau de ces composantes fréquentielles, et/ou qui laissent une incertitude quant à l'origine de ces composantes fréquentielles de signaux et qui empêchent d'identifier les sources sonores et/ou vibratoires correspondantes.

Le problème posé consiste à procurer un procédé et un dispositif de traitement de signaux notamment vibratoires et/ou acoustiques qui ont été préalablement mesurés et enregistrés et pour lesquels on dispose notamment des autospectres et des interspectres dans une bande de fréquence prédéterminée, qui permettent 11 analyse du comportement vibratoire de la machine sur laquelle ont été enregistrés les signaux, de façon rapide et facilitée, et qui permettent notamment d'identifier des sources sonores et/ou vibratoires qui peuvent apparaître dans des bandes de fréquence (d'autospectres notamment) de nombreux signaux.

La solution au problème posé consiste à procurer un procédé de traitement de (N + 1) signaux (vibratoires ou acoustiques) (sl(t),... sn+l(t)) dans lequel on calcule et on enregistre dans une bande de fréquence prédéterminée DF1 les autospectres et les interspectres desdits signaux, lequel procédé comporte les opérations suivantes
a - on calcule et on enregistre dans une mémoire les autospectres et interspectres décorrélés desdits signaux,
b - on choisit parmi lesdits (N + 1) signaux un signal de sortie
Sy(t), on introduit et on enregistre dans une mémoire d'un dispositif de traitement de signaux une donnée représentative du choix dudit signal de sortie,
c - on choisit parmi lesdits N signaux restants un nombre K (inférieur ou égal à N) de signaux d'entrée si(t)... sk(t) et on introduit des données relatives au choix desdits signaux d'entrée, que l'on enregistre dans une mémoire dudit dispositif de traitement de signaux,
d - on choisit une bande de fréquence d'observation DF2 comprise dans ladite bande de fréquence prédéterminée DF1 et l'on introduit dans ledit dispositif de traitement de signaux au moins une information relative à ladite bande de fréquence d'observation,
e - on calcule la cohérence ordinaire entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie,
f - on calcule la cohérence partielle entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie,
g - on calcule la cohérence multiple du modèle défini par ledit choix dudit signal de sortie et ledit choix desdits signaux d'entrée,
h - on visualise simultanément, et de préférence de manière juxtaposée, sur un moyen de visualisation dudit dispositif de traitement de signaux les résultats de calculs des opérations e) à g),
de sorte qu'un opérateur spécialisé qui examine lesdits résultats de calculs affichés peut comparer aisément les résultats affichés et interpréter ces résultats notamment pour identifier parmi lesdits signaux d'entrée ceux qui ont une contribution importante dans ledit signal de sortie et par conséquent pour faciliter l'identification de sources acoustiques et/ou vibratoires correspondantes.

Avantageusement, préalablement à ladite opération h), on calcule la cohérence ordinaire entre chacun desdits signaux d'entrée pris deux à deux, et dans ladite opération h), on affiche simultanément, et de préférence de manière juxtaposée, avec lesdits résultats de calcul desdites opérations e) à g), les résultats de calcul de cohérence ordinaire entre lesdits signaux d'entrée pris deux à deux.

Avantageusement, on calcule pour chacun desdits signaux d'entrée au moins une valeur, de préférence au moins une valeur normée, de la contribution dudit signal d'entrée audit (dans ledit) signal de sortie, et on affiche lesdites valeurs de contribution dudit signal d'entrée audit signal de sortie, de préférence simultanément et de manière juxtaposée avec lesdites valeurs affichées de cohérence ordinaire et de cohérence partielle.

Avantageusement, chacune desdites valeurs calculées est affichée sous forme d'un symbole graphique, tel qu'un rond ou un carré par exemple, doté d'au moins un paramètre de modification d'affichage dont la valeur est liée à la valeur calculée correspondante.

Avantageusement, on calcule une valeur majorante de cohérence entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie, et on affiche lesdites valeurs majorantes de cohérence calculées, de préférence simultanément et de manière juxtaposée avec lesdites valeurs de cohérence ordinaire, de cohérence partielle et de contributions.

Avantageusement, pour chacune desdites grandeurs (cohérence ordinaire, cohérence partielle, valeur majorante de cohérence, contributions) affichées, on calcule et on affiche simultanément et de préférence de manière juxtaposée une valeur moyenne de ladite grandeur dans ladite bande de fréquence d'observation DF2 ainsi qu'une valeur maximale de ladite grandeur dans ladite bande de fréquence d'observation.

Avantageusement, ledit paramètre de modification d'affichage dudit symbole graphique est un niveau d'intensité lumineuse, tel qu'un niveau de gris ou une intensité de couleur d'affichage.

Alternativement, ledit paramètre de modification d'affichage dudit symbole graphique est une dimension dudit symbole graphique.

Avantageusement, indépendamment de l'affichage desdites grandeurs sous forme desdits symboles graphiques, on procure des moyens de commande d'affichage et des moyens d' d'affichage simultané avec l'affichage sous forme desdits symboles graphiques desdites grandeurs, d'au moins une courbe (en fonction de la fréquence) choisie par un opérateur parmi lesdits autospectres, lesdits interspectres, lesdites cohérences ordinaires , lesdites cohérences partielles, lesdites valeurs majorantes de cohérence, ladite cohérence multiple, lesdites contributions, préalablement calculées et enregistrées dans une mémoire dudit dispositif de traitement de signaux.

Une solution au problème posé consiste également à procurer un dispositif de traitement de signaux qui comporte au moins un dispositif d'entrée (de conditionnement) qui peut recevoir (N+1) signaux délivrés par des capteurs (tels que des accéléromètres ou des microphones par exemple), qui comporte au moins un moyen d'acquisition simultanée et de numérisation desdits signaux transmis par ledit dispositif d'entrée, au moins un moyen de calcul qui peut recevoir dudit moyen de numérisation des données numériques correspondant auxdits signaux et qui peut calculer des autospectres et des interspectres desdits signaux, lequel dispositif de traitement comporte au moins un moyen de mémoire dans lequel peuvent être enregistrés lesdits autospectres et lesdits interspectres, lequel dispositif comporte des moyens de calcul (rapide) d'autospectres décorrélés et d'interspectres décorrélés desdits signaux, et de calcul de cohérence ordinaire entre lesdits signaux, de cohérence partielle entre des signaux d'entrée et un signal de sortie, et ledit dispositif de traitement comporte des moyens d'introduction de données de choix parmi lesdits signaux d'un signal de sortie, et ledit dispositif comporte des moyens d'introduction de données de choix de k signaux d'entrée (sl,...sk) parmi lesdits signaux (s1,...sn+l) et il comporte des moyens d'introduction des données de choix d'un bande de fréquence d'observation contenue dans ladite bande de fréquence, et il comporte des moyens d'affichage simultané et de manière juxtaposée de résultats de calcul de cohérence ordinaire et cohérence partielle.

Dans un procédé de traitement de signaux selon l'invention, lorsqu'on dispose de (n + 1) signaux temporels qui ont été échantillonnés (simultanément), convertis en valeurs numériques, et dont on a calculé et enregistré les autospectres et interspectres, on procède ensuite de la façon exposée ci-après.

Les notations utilisées sont les suivantes
- Gii(f) aussi noté Gii : autospectre (complexe) du signal repéré i en fonction de la fréquence f, laquelle fréquence varie dans une bande prédéterminée DF1 (qui peut par exemple être la bande des fréquence allant de O à 1000 Hz),
- Gij(f) aussi noté Gij : interspectre (complexe) des signaux repérés i et j en fonction de ladite fréquence f,
- i et j étant les indices repérant lesdits signaux et constitués par des nombres entiers compris entre 1 et n + 1.

On dispose donc d'un ensemble de données complexes qui peut s'écrire sous la forme matricielle G11 Gl(n+1)
G(n+1)1..............G(n+1)(n+1)
que l'on peut appeler matrice interspectrale.

Dans une phase préparatoire d'un procédé de traitement selon l'invention, on choisit un desdits signaux comme signal de sortie noté
Sy, par exemple le signal repéré par l'indice n+1. les n signaux restants étant considérés comme des entrées d'un premier modèle Mi représenté à la figure 1
ladite matrice interspectrale s'écrit alors
G11................G1n G1y Gni Gnn Gny
Gyl Gyn Gyy
- Puis successivement, pour chacun desdits signaux d'entrée (q variant de i à n), on soustrait la contribution cohérente dudit signal d'entrée repéré q dans chaque terme de ladite matrice interspectrale
On obtient ainsi lors de la première étape (pour q = 1) une première matrice dite matrice conditionnée
G11.1..............G1n.1 G1y.1
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Gn1.1..............Gnn.1 Gny.1
Gy1.1..............Gyn.1 Gyy.1
dont la première ligne et la première colonne peuvent être abandonnées de manière à ne conserver que
G22.1..............G2n.1 G2y.1
. .

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Gn2.1..............Gnn.1 Gny.1
Gy2.1..............Gyn.1 Gyy.1
(matrice carrée de dimension n),
puis, à la seconde étape, en soustrayant la contribution cohérente du signal d'entrée repéré par q = 2, on obtient une deuxième matrice conditionnée
G22.(1,2).........G2n.(1,2) G2y.(1,2)
. . .

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Gn2.(1,2)..........Gnn.(1,2) Gny.(1,2)
Gy2.(1,2)..........Gyn.(1,2) Gyy.(1,2)
dont on élimine la première ligne et la première colonne pour ne conserver que
G33.(1,2).........G3n.(1,2) G3y.(1,2)
. . .

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Gn3.(1,2)..........Gnn.(1,2) Gny.(1,2)
Gy3.(1,2)..........Gyn.(1,2) Gyy.(1,2)
à la kème étape on obtient la matrice
G(k+1)(k+1).(1,2...k)......G(k+1)n.(1,2,...k) G(k+1).(1,2...k)
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Gn(k+1).(1,2...k)............Gnn.(1,2...k) Gny.(1,2...k)
Gy(k+1).(1,2...k)............Gyn.(1,2...k) Gyy.(1,2...k)
(matrice carrée de dimensions (n+i-k)),
et à la (n-l)ème étape, on obtient la matrice carrée de dimension 2 :
Gnn.(1,2,...(n-1)) Gny.(1,2...(n-1))
Gyn.(1,2,...(n-1)) Gyy.(1,2...(n-1))
que l'on peut également noter Gnn.(n-l)! Gny.(n-l)!
Gyn.(n-1)! Gyy.(n-1)!
A chacune de ces étapes, la soustraction de la contribution cohérente du signal d'entrée repéré q, respectivement à l'interspectre
Gij et à l'autospectre Gii s'effectue par
Gij.q = Gij - (Giq x Gqj)/Gqq
Gij.q désignant le résultat, soit l'interspectre (conditionné) desdits signaux d'entrée i et j dont on a éliminé la contribution (ou composante) cohérente dudit signal d'entrée repéré q, et
Gii - (Giq x Gqi)
Gii.q = ~~~~~~~~~
Gqq
Gii.q désignant le résultat, soit l'autospectre conditionné dudit signal d'entrée repéré i dont on a éliminé la composante cohérente dudit signal d'entrée repéré q.

De la même façon dans les étapes mentionnées ci-dessus, on note Gij.(i,2,...p) ou Gij.(p)! l'interspectre desdits signaux d'entrée i et j dont a successivement et de la même manière éliminé la contribution cohérente desdits signaux d'entrée repérés 1,2,...p.

On peut ensuite procéder à la nème étape de soustraction qui consiste à soustraire la contribution cohérente dudit signal d'entrée repéré n, ce qui donne Gyy. (n)!
qui représente l'autospectre dudit signal de sortie décorrélé (ou conditionné), c'est-à-dire dont on a soustrait les contributions cohérentes de tous lesdits signaux d'entrée.

Cette grandeur correspond donc au bruit noté bl dans le modèle Mi de la figure i soit
Gyy.(n)! = Gblbl
A l'issue de cette étape on peut enregistrer les valeurs en fonction de la fréquence obtenue pour Gnn.(n-i)!, Gny.(n-i)!, Gyy.(n-l)!,
et une estimation de la fonction de transfert noté Hny.(n-1) entre ledit signal d'entrée repéré n et ledit signal de sortie repéré y définie par Gny. (n-l)!
Hny.(n-1) ! != Gyy.(n-1)!
ainsi qu'unie valeur de la cohérence multiple notée ry:(n)! définie par :
Gyy.(n)!
r2y:(n)! = 1
Gyy
Dans un autre calcul itératif, on peut choisir comme signal de sortie un signal repéré z différent dudit signal repéré n+i (ou y) pris précédemment, par exemple z = n, ce qui correspond au modèle M2 de la figure 2, et on effectue successivement, à partir de la matrice interspectrale initiale (contenant les autospectres et interspectres non décorrélés), les calculs décrits ci-dessus de soustraction de contribution cohérente des n signaux d'entrée restants et on enregistre de la même manière les résultats des (n-l)ème et (n)ème étapes dudit calcul de soustraction de contribution cohérente.

A l'issue des calculs décrits ci-dessus, on dispose en mémoire de valeurs en fonction de ladite fréquence f des grandeurs suivantes
Hky.(q < ou > n)!, Gky.(q < ou > k)! et Gkk.(q < ou > k)!( pour l'ensemble des indices k (k=i,...n).

Tous les calculs décrits ci-dessus permettent ensuite dans une phase de dépouillement et d'analyse proprement dite desdits signaux vibratoires
- de choisir une bande fréquence d'observation à l'intérieur de ladite bande de fréquence prédéterminée, laquelle bande de fréquence d'observation peut par exemple être choisie comme une bande étroite entourant un "pic" de niveau, apparaissant dans un ou plusieurs desdits spectres desdits signaux, et dont on souhaite connaître la signification (l'origine ou la source), puis
- de choisir un premier modèle d'analyse du comportement de la machine étudiée, modèle défini par
- un signal de sortie choisi parmi lesdits signaux mesurés,
- un nombre k (1 s k s n) de signaux d'entrée choisis parmi lesdits signaux mesurés restants,
- de calculer très rapidement à l'aide des résultats de calcul de la phase préliminaire décrite ci-dessus et d'afficher simultanément et de préférence de manière juxtaposée, les valeurs de cohérence ordinaire entre chacun des signaux d'entrée et ledit signal de sortie, la cohérence partielle entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie, et la cohérence multiple dudit premier modèle choisi ci-dessus
Ladite cohérence partielle entre un signal d'entrée repéré k et ledit signal de sortie repéré y est calculée par la formule r2ky.(qcou > k)! = IGky.(qtou > k)!l2 /(Gkk.(q < ou > k)! x Gyy.(qCou > k)!)
On peut également calculer une première valeur (ou estimateur minorant) de contribution dudit signal d'entrée k dans ledit signal de sortie y définie par
Gyy.(q < ou > k)! = |Hkyl2 x Gkk.(q < ou > k)! = Gyy:k
Le calcul des valeurs de cohérence ordinaire entre un signal d'entrée repéré k et ledit signal de sortie repéré y est effectué à l'aide de la formule
r2kyORD = Gkyl2 / (GkkXGyy)
Une deuxième valeur de contribution ou contribution ordinaire peut être calculée par la formule
Gyy.(q < ou > k)!ORD = IGkyl2 / Gkk,
qui représente le "spectre" cohérent ("coherent spectrum") de la sortie ; ces valeurs de cohérence ordinaire et de contribution ordinaire sont les valeurs habituellement calculées par des dispositifs connus de traitement de signaux.

Avantageusement, on peut de plus calculer une valeur majorante de cohérence définie par
r2kyMaj = iGky.(q < ou > k)!i2 / (GkkxGyy)
On peut également calculer une troisième valeur de contribution dite valeur majorante de contribution , définie par
Gyy.(q < ou > k)!Maj = lHkyl2xGkk
Afin de faciliter l'analyse de ces informations, dans un mode préférentiel d'utilisation du procédé selon l'invention, on affiche pour chacune de ces grandeurs, non pas la courbe représentative des variations de ces grandeurs en fonction de la fréquence dans la bande de fréquence d'observation choisie, mais plutôt
- soit une valeur moyenne et/ou une valeur maximale de chacune de ces grandeurs dans ladite bande de fréquence d'observation,
- soit, de préférence, un symbole graphique dont un paramètre d'affichage représente ladite valeur moyenne et/ou ladite valeur maximale de chacune de cesdites grandeurs dans ladite bande de fréquence d'observation.

En fonction des résultats affichés, un opérateur qualifié peut alors notamment
- d'une part vérifier la validité (qualité) dudit premier modèle choisi, pour ce qui concerne ladite bande de fréquence d'observation choisie, ladite validité étant "mesurée" par ladite cohérence multiple, et selon la valeur prise par ladite cohérence multiple choisir un deuxième modèle d'analyse desdits signaux,
- et d'autre part analyser le "poids" (ou contribution) relatif de chacun desdits signaux dans ledit signal de sortie par la comparaison (qui peut être faite visuellement et rapidement) desdites valeurs prises par lesdites cohérences partielles entre lesdits signaux d'entrée et signal de sortie, ainsi que la comparaison, pour chacun desdits signaux d'entrée, entre la valeur de ladite cohérence partielle avec ledit signal de sortie et la valeur de ladite cohérence ordinaire avec ledit signal de sortie.

Un avantage important procuré par l'invention est qu'elle permet un affichage très synthétique et permettant à l'opération la comparaison d'un grand nombre de résultats, et elle permet par la modification interactive des paramètres du modèle choisi, d'effectuer rapidement une analyse du comportement VIB illustré par lesdits signaux.

Les nombreux avantages procurés par l'invention seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés qui illustrent sans aucun caractère limitatif un dispositif de traitement de signaux selon l'invention et certaines étapes de procédé de traitement de signaux selon l'invention.

La figure 1 illustre schématiquement un premier modèle utilisé dans un procédé de traitement de signaux selon l'invention.

La figure 2 illustre schématiquement un deuxième modèle utilisé dans un procédé de traitement de signaux selon l'invention.

La figure 3 illustre un exemple d'affichage de résultats de traitement de signaux par un procédé selon l'invention.

La figure 4 illustre les principaux composants d'un dispositif de traitement de signaux selon l'invention.

Sur la figure 1 on a illustré un modèle Mi d'analyse de comportement vibratoire d'une machine sur laquelle ont été effectuées des mesures de signaux Si ... Si ... Sn, Sy.

Selon ledit premier modèle Mi, ledit signal Sy est choisi comme signal de sortie et peut être déterminé par la formule
Sy (f)= Si=l...n Ki(f)xSi(f) + Bl(f),
(dans le domaine fréquentiel),
B1 représentant le bruit du système, ctest-à-dire la composante dudit signal de sortie qui n'est corrélé avec aucun desdits signaux d'entrée Si ... Sn.

A la figure 2, on a illustré de la même manière qu a la figure 1 un deuxième modèle M2 d'analyse de comportement de machine sur laquelle ont été effectuées des mesures des mêmes signaux S1 ... Si ... Son~1, Sn+i, dans lesquelles contrairement audit premier modèle Mi représenté à la figure 1, le signal de sortie choisi parmi lesdits signaux disponibles est le signal repéré Sz = Sn qui peut être calculé en fonction des signaux restants qui constituent les signaux d'entrée dudit modèle par la formule
Sn = Sz = Si = l...n-1 Ki Si + Kn+l x Sn+l + B2
B2 représentant le bruit, c'est-à-dire la composante dudit signal de sortie qui n'est corrélé avec aucun desdits signaux d'entrée.

Sur la figure 3 on a illustré lesdits moyens d'affichage de résultats de calculs, sur lesquels on affiche sur au moins une zone 2 d'affichage, de préférence simultanément et de manière juxtaposée, des résultats desdits calculs.

On voit que ladite zone d'affichage 2 comporte une zone d'affichage 3 qui comporte quatre symboles graphiques superposés repérés 31, 32, 33, 34 ; on voit qu'à gauche sur cette figure, est également prévue une zone d'affichage il dans laquelle sont visualisés des noms A1, A2, A3, A4 qui repèrent des signaux sl, s2, s3, s4 correspondants qui ont été mesurés et traités par un procédé selon l'invention.

Ledit symbole graphique 31 représente comme repéré par les indications "COPMOY" situés au-dessus de ladite zone d'affichage 3, une valeur moyenne de la cohérence partielle dans ladite bande de fréquence d'observation entre ledit signal d'entrée Si repéré dans ladite zone d'affichage par ledit nom A1 qui est situé sur la même ligne que ledit symbole graphique 31, et ledit signal de sortie, qui est repéré par son nom A5 qui est visualisé dans une zone d'affichage 14 comprise dans ladite zone d'affichage 2 (en bas à droite sur la figure).

Dans la partie située en bas à droite de ladite zone d'affichage 2 sont prévues ladite zone d'affichage 14 dans laquelle est affiché ledit nom représentatif dudit signal choisi comme signal de sortie, lequel nom est As sur la figure 3, et une zone d'affichage 15 repérée par le repère "MODREF" dans laquelle est visualisé le nom donné au modèle choisi qui fait l'objet de l'exemple de visualisation de la figure 3, qui est repéré par le nom "M3" ; on voit également que dans cette zone est prévu un espace d'affichage 19 dans lequel est affichée la valeur de la cohérence multiple (0,997 dans l'exemple représenté à la figure 3), et qui est repéré par le label "COMUL" ; de la même façon et dans la même partie de ladite zone d'affichage est repérée ladite bande de fréquence d'observation repérée par "DF2" qui correspond à la bande des fréquences comprises entre 290 Hz et 310 Hz comme indiqué sur la figure 3 dans la zone d'affichage 16.

De la même manière que représenté dans la zone d'affichage 3 est prévue une zone d'affichage 4, qui est surmontée d'une marque "COPMAX", laquelle zone d'affichage correspond à une zone d'affichage de résultats de calculs de cohérence partielle maximale dans ladite bande de fréquence d'observation, zone d'affichage dans laquelle sont situés des symboles graphiques 4i, 42, 43, 44, dont un paramètre d'affichage, en l'occurrence le diamètre respectif Di, D2, D3, D4 desdits symboles graphiques qui sont constitués par des cercles, correspond respectivement à une indication de la valeur de la cohérence partielle maximale dans ladite bande de fréquence d'observation entre respectivement lesdits signaux d'entrée repérés par leurs noms A1, A2, A3, A4 (à gauche sur la figure 3) et ledit signal de sortie qui correspond au nom repéré A5 dans ladite zone d'affichage 14.

On voit que de la même façon que pour lesdites zones d'affichage 3 et 4 sont respectivement prévues, juxtaposées auxdites zones 3 et 4, deux zones 5 et 6 dans lesquelles sont situés des symboles graphiques respectifs 51, 52, 53. 54 et 61, 62, 63, 64 qui de la même manière que lesdits symboles graphiques desdites zones d'affichage 3 et 4 illustrent, en colonnes repérées par les indications "COOMOY" et "COOMAX", des valeurs de cohérence ordinaire moyenne et respectivement des valeurs de cohérence ordinaire maximale dans ladite bande de fréquence d'observation DF2, desdits signaux repérés par lesdits noms illustrés dans ladite zone d'affichage 11, avec ledit signal de sortie repéré par ledit nom affiché dans ladite zone d'affichage 14 ; on voit que grâce au mode d'affichage sous forme de symboles graphiques muni d'un paramètre d'affichage correspondant auxdites valeurs calculées, lesquels affichages sont effectués dans des zones juxtaposées et plus particulièrement dans cet exemple de réalisation sur des lignes 21, 22, 23, 24 correspondant à chacun desdits signaux d'entrée, on peut aisément comparer la cohérence partielle moyenne entre ledits signal sl et ledit signal de sortie et la cohérence ordinaire moyenne entre ledit signal d'entrée (repéré par son nom Al) et ledit signal de sortie ; on voit sur cette figure que concernant lesdits symboles graphiques desdites zones d'affichage 3 et 5, la visualisation de ladite valeur de ladite grandeur ayant un niveau de gris correspondant à une valeur de la grandeur affichée ; dans lesdites zones 8 et 9 il est en effet affiché une représentation de la valeur de la contribution de chacun desdits signaux d'entrée dans ledit signal de sortie ; plus précisément ledit symbole graphique 81 représente la contribution dudit signal si dont le nom est A1 dans ledit signal de sortie dudit modèle repéré par ledit nom M3, lequel signal de sortie correspond à ladite sortie dont ledit nom As est affiché dans ladite zone d'affichage 14 ; de la même manière ledit symbole graphique 9i a un niveau de gris correspondant à la valeur d'une deuxième valeur de contribution par exemple une valeur majorante de contribution dudit signal repéré par ledit nom A1, dans ledit signal de sortie dudit modèle ; lesdits symboles graphiques 81 et 9i sont situés sur un même niveau 21 horizontal de ladite zone d'affichage 2 qui correspond à ladite ligne sur laquelle sont situés respectivement ledit repère de nom Ai affecté audit signal d'entrée si, et lesdits symboles graphiques 31, 4i, 51, 61 qui sont tous en relation avec ledit signal d'entrée ; de la même manière, sont prévus dans lesdites zones d'affichage 8 et 9 qui correspondent sensiblement à des colonnes, lesdits symboles graphiques 82 et 92 qui par leur dit niveau de gris donnent une information relative à la valeur respectivement de ladite contribution et de ladite valeur majorante de contribution dudit signal s2 repéré par ledit nom A2, dans ledit signal de sortie repéré par ledit nom A5, lesquels symboles graphiques 82 et 92 sont situés sur la même ligne que lesdits symboles graphiques 32, 42, 52, 62, en regard de ladite zone il contenant ledit nom A2 correspondant audit signal d'entrée.

On voit que dans le mode de réalisation préférentiel d'affichage illustré à la figure 3, dans une partie de ladite zone d'affichage 2, située en bas à gauche sur ladite figure 3, sont respectivement prévues des zones 12 et 13 d'affichage desdits noms desdits signaux d'entrée qui sont organisées respectivement en colonnes et en lignes, et qui définissent un espace d'affichage 10 dans lesquelles sont affichés grâce à des symboles graphiques, des valeurs de cohérence ordinaire entre chacun desdits signaux d'entrée pris deux à deux, lesdits signaux d'entrée étant représentés par lesdits noms A1, A2,
A3, A4 ; ainsi, ledit symbole d'affichage 1012 illustre par son niveau de gris, la valeur de la cohérence ordinaire calculée entre ledit signal sl repéré par ledit nom Ai, et ledit signal s2 repéré par ledit nom A2, ledit symbole graphique 1012 se situant à l'intersection d'une ligne sur laquelle figure le repère (ou nom) A1 correspondant audit signal si dans ladite zone d'affichage 12 et la colonne ou figure ledit nom A2 correspondant audit signal s2 dans ladite zone d'affichage 13 ; il est clair que compte tenu de la disposition matricielle desdits symboles graphiques, lesdits symboles graphiques repérés 1011, 1022, 1033 et 1044 situés sur la diagonale de ladite matrice ne présentent aucune signification intéressante puisqu' ils représenteraient une valeur (égale à 1) de ladite cohérence ordinaire entre l'un desdits signaux et lui-même.

On voit que dans ce mode préférentiel de réalisation sont également prévus dans une zone d'affichage 7 des repères graphiques fixes représentés par un point entouré d'un cercle, chacun desdits repères graphiques fixes pouvant être associé à un repère graphique mobile 181 ayant la forme d'une flèche, lequel repère mobile 181 est mis en mouvement par l'action sur lesdits moyens d'introduction de données dudit opérateur qualifié, et permet audit opérateur par association dudit repère mobile 181 avec l'un desdits repères fixes de ladite zone 7, de commander l'affichage dans une deuxième zone 1 dudit moyen d'affichage, d'une courbe 20 en fonction de ladite fréquence F (repérée de O à 1000 sur ledit graphe de ladite zone 1), qui peut être par exemple l'autospectre ou la cohérence de l'un desdits signaux d'entrée ; de la même façon, un repère graphique fixe 17 est prévu qui peut coopérer avec un repère mobile 182 qui se déplace sous l'action desdits moyens d'introduction de données par ledit opérateur et qui permet à celui-ci de commander l'affichage dans ladite zone 1 du graphe en fonction de ladite fréquence, dans ladite bande de fréquence prédéterminée, d'une des grandeurs associées audit signal de sortie on voit sur la figure 3 que dans ladite zone 1 peut être également affichée ladite bande de fréquence d'observation DF2 qui dans l'exemple représenté sur la figure 1 est choisie pour entourer un pic 201 de niveau de ladite courbe 1, laquelle bande de fréquence DF2 est affichée sous la forme d'une fenêtre en traits pointillés 21.

A la figure 4 on a illustré un dispositif de traitement de signaux qui peut permettre l'analyse de signaux vibratoires et/ou acoustiques qui ont été mesurés par des capteurs 31 tels qu'accéléromètres par exemple, lesquels capteurs 31 sont montés sur une machine complexe 44 qui comporte différents éléments 45 susceptibles de constituer des sources vibratoires et/ou acoustiques qui peuvent être par exemple des pompes, des ventilateurs, des moteurs, etc.

On voit que chacun desdits capteurs 31 est relié respectivement à un moyen de conditionnement 32 par des moyens de liaison 38 ; lesdits signaux issus desdits capteurs et conditionnés par lesdits moyens de conditionnement 32 peuvent être véhiculés grâce à des moyens de liaison 39 vers un dispositif 33 de mesure et d'acquisition simultanée desdits signaux et de numérisation des grandeurs mesurées desdits signaux ; ledit dispositif est relié par des moyens de liaison 40 à des moyens 34 et 35 de calcul et de mémoire, qui peuvent calculer des autospectres et interspectres desdits signaux temporels préalablement numérisés, dans une bande de fréquence prédéterminée qui est généralement choisie en fonction de la fréquence d'acquisition utilisée par lesdits moyens d'acquisition 33 ; on voit que lesdits moyens de calcul et de mémoire qui peuvent être constitués notamment par un micro-ordinateur ou un mini-ordinateur sont reliés à des moyens d'introduction de données 36 tel qu'un clavier et des moyens de visualisation de résultats de calculs 37 tel qu'un écran ainsi qu'à une imprimante 43 grâce à des moyens de liaison 42.

Grâce au dispositif selon l'invention, après que lesdits calculs des phases préliminaires d'un procédé selon l'invention ont été effectués par lesdits moyens de calcul et que lesdites valeurs résultantes de cesdits calculs ont été enregistrées dans lesdits moyens de mémoire, un opérateur qualifié peut facilement et très rapidement, grâce auxdits moyens d'introduction de données, choisir ladite bande de fréquence d'observation, puis visualiser simultanément et de préférence de manière juxtaposée et sous forme synthétique les résultats de calculs notamment de cohérence ordinaire entre des signaux d'entrée et un signal de sortie choisi conformément à un modèle déterminé par l'opérateur, et permettre ainsi une analyse facilitée du comportement vibratoire de ladite machine grâce auxdites possibilités d'introduction de données qui permettent de changer très rapidement et de visualiser de manière synthétique l'ensemble des résultats correspondant à plusieurs modèles d'analyse choisis successivement pour l'étude du comportement vibratoire de ladite machine.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement de (N + 1) signaux (s1(t),... sn+l(t)), dans lequel on calcule et on enregistre les autospectres et les interspectres desdits signaux, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes

a - on calcule et on enregistre dans une mémoire les autospectres et interspectres décorrélés desdits signaux,

b - on choisit parmi lesdits (N + i) signaux un signal de sortie (sy(t)) et on introduit une donnée représentative du choix dudit signal de sortie,

c - on choisit parmi lesdits N signaux restants un nombre K de signaux d'entrée si(t).. sk(t) et on introduit des données relatives au choix desdits signaux d'entrée,

d - on choisit une bande de fréquence d'observation (DF2) comprise dans une bande de fréquence prédéterminée (DF1) et l'on introduit au moins une information relative à ladite bande de fréquence d'observation,

e - on calcule la cohérence ordinaire entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie,

f - on calcule la cohérence partielle entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie,

g - on calcule la cohérence multiple du modèle défini par ledit choix dudit signal de sortie et ledit choix desdits signaux d'entrée,

h - on visualise simultanément des résultats de calculs des opérations e) à g).

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que préalablement à ladite opération h), on calcule la cohérence ordinaire entre chacun desdits signaux d'entrée pris deux à deux, et dans ladite opération h), on affiche simultanément avec lesdits résultats de calcul desdites opérations e) à g), les résultats de calcul de cohérence ordinaire entre lesdits signaux d'entrée pris deux à deux.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 2 caractérisé en ce qu'on calcule pour chacun desdits signaux d'entrée au moins une valeur de la contribution dudit signal d'entrée dans ledit signal de sortie, et dans ladite opération h), on affiche lesdites valeurs de contribution dudit signal d'entrée dans ledit signal de sortie.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que chacune desdites valeurs calculées est affichée sous forme d'un symbole graphique doté d'au moins un paramètre de modification d'affichage dont la valeur est liée à la valeur calculée et affichée correspondante.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on calcule une valeur majorante de cohérence entre chacun desdits signaux d'entrée et ledit signal de sortie, et on affiche dans ladite opération h) lesdites valeurs majorantes calculées de cohérence.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que pour au moins une desdites grandeurs affichées de cohérence ordinaire, cohérence partielle, de cohérence majorante, contributions, on calcule, et on affiche simultanément une valeur moyenne de ladite grandeur dans ladite bande de fréquence d'observation (DF2) ainsi qu'une valeur maximale de ladite grandeur dans ladite bande de fréquence d'observation.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que ledit paramètre de modification d'affichage dudit symbole graphique est un niveau d'intensité lumineuse.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que ledit paramètre de modification d'affichage dudit symbole graphique est une dimension dudit symbole graphique.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisé en ce que on affiche de manière juxtaposée avec l'affichage desdites grandeurs, au moins une courbe choisie parmi lesdits autospectres, lesdits interspectres, lesdites cohérences ordinaires, lesdites cohérences partielles, lesdites valeurs majorantes de cohérence, lesdites cohérences multiples, lesdites contributions, qui ont été préalablement calculées et enregistrées.

10. Dispositif de traitement de signaux comportant au moins un dispositif d'entrée (32) qui peut recevoir (N + 1) signaux (sol... son+1) délivrés par des capteurs (311... 31n+i), comportant au moins un moyen (33) d'acquisition simultanée et de numérisation desdits signaux transmis par ledit dispositif d'entrée, au moins un moyen (34) de calcul qui peut recevoir dudit moyen (33) des données numériques correspondant auxdits signaux et qui peut calculer des autospectres et des interspectres desdits signaux, comportant au moins un moyen de mémoire (35) dans lequel peuvent être enregistrés lesdits autospectres et lesdits interspectres, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul d' autospectres décorrélés et dtinterspectres décorrélés desdits signaux, et de calcul de cohérence ordinaire entre lesdits signaux, de cohérence partielle entre des signaux d'entrée et un signal de sortie, et ledit dispositif comporte des moyens d'introduction de données de choix parmi lesdits signaux d'un signal de sortie, et ledit dispositif comporte des moyens d'introduction de données de choix de signaux d'entrée parmi lesdits signaux disponibles, et il comporte des moyens d'introduction de données de choix d'une bande de fréquence d'observation, et il comporte des moyens d'affichage simultané et de manière juxtaposée de résultats de calcul de cohérence ordinaire et cohérence partielle et de cohérence multiple.