Dissertations / Theses on the topic 'Surveillance vibratoire'

Surveillance vibratoire et diagnostic par analyse modale des machines tournantes. Validation du modele par etude experimentale. Realisation stochastique. Etude en regime non stationnaire. Etude de la robustesse. Conception d'un systeme multicapteur

Cette thèse traite du problème de la surveillance de structures sous contraintes thermiques. En général, ces contraintes masquent l'observation de l'endommagement. Deux objectifs ont été traités : la réalisation d'essais dynamique sous la perturbation thermique et la détection et/ou localisation d'endommagement. Cette thèse comporte deux parties, l'une algorithmique, l'autre appliquée. Dans la partie théorique, nous avons proposé trois approches de détection d'endommagement sous perturbation thermique en utilisant un test statistique du «Chi-Carré». L'idée générale est basée sur la construction d'un test sensible aux changements structuraux et insensible aux changements environnementaux. La première approche s'appuie sur la sensibilité modale par rapport à la température (ou par rapport à la contrainte thermique), en utilisant un test de minmax. La deuxième approche s'appuie sur l'obtention d'un modèle analytique pour mettre à jour les modes propres des systèmes sains sous la température actuelle. Cette procédure est proposée pour corriger la matrice d'observabilité et son sous-espace noyau à chaque nouveau changement de la température. La troisième approche s'appuie sur la fusion d'un ensemble d'enregistrements obtenus sous différents scénarios de température. Ces enregistrements doivent correspondre à l'état sain du modèle. Une matrice de Hankel a été estimée sur chacun de ces enregistrements. Le sous-espace noyau est obtenu directement par le noyau à gauche de la matrice de Hankel moyennée. Les trois méthodes ont été testées sur deux réalisations : un modèle simulé d'un pont simplifié, et une poutre double encastrée placée dans une chambre climatique. Deux modèles analytiques de la modélisation de la précontrainte thermique concernant les deux modèles d'application ont été obtenus. Des discussions autour des méthodes et des modèles d'application ont été faites. De plus, la localisation d'endommagement sur le modèle du pont simulé a été effectuée.

Les turbomachines en fonctionnement sont soumises à des vibrations qui réduisent leur durée de vie. Ceci explique la nécessité de la surveillance vibratoire. Parmi les capteurs utilisés pour celle-ci, les sondes optiques sont peu chères et d'installation aisée. En revanche, elles fournissent par construction un signal dont l'échantillonnage dépend de leur position. Pour cette raison, il faut traiter des signaux sous-échantillonnés, voire échantillonnés irrégulièrement, sans information a priori sur la nature des phénomène vibratoire étudiés. Les méthodes issues de la littérature montrent leurs limitations : nécessité d'informations de conception, simplification excessives des hypothèses, ou difficulté d'interprétation des résultats en raison de l'ambigui͏̈té de la mesure de fréquence. Par ailleurs, nous avons montré l'intérêt d'une disposition régulière des sondes par rapport à une disposition quelconque. Nous avons alors développé de nouvelles méthodes, en distinguant les signaux selon leur contenu spectral : une seule ou plusieurs composantes. Les méthodes de traitement des signaux monocomposantes reposent sur les propriétés de leurs représentations graphiques. Pour les signaux multicomposantes, nous avons montré que, dans un souci d'économie des sondes, il est préférable de chercher à repousser les ambigui͏̈tés plutôt que de les lever totalement. Nous avons alors mis au point deux formes d'instrumentation. Complémentaires, elles peuvent avantageusement être exploitées simultanément. La première, dite " multicadence ", utilise des groupes composés de nombre différents de sondes optiques. Cela équivaut à échantillonner le signal vibratoire à différentes fréquences. L'analyse consiste alors à comparer les spectres ainsi obtenus. La deuxième, dite des " duos ", exploite des groupes composés d'un même nombre de sondes, mais décalées sur me carter. L'analyse consiste alors à exploiter la phase relative des composantes apparentes des signaux. Ces méthodes ont été caractérisées sur des signaux représentatifs de phénomènes réels
Running turbomachines experience vibrations which reduce their operational lifetime. This is why vibratory monitoring is so important. Among the possible sensors, optical probes are cheap and easy to install. Moreover, they provide a signal whose sampling depends on their relative positions. So we have to deal with undersampled signals, or occasionnaly irregular sampling, without any conception information. A literature survey has allowed us to examine methods that present severe limitations : the need of conception information, excessive simplification of the model, or difficult interpretation of the results because of frequency uncertainties. Futhermore, we showed the advantage of regular over irregular probe disposition. Then we developed new methods, and distinguished the signals by their contents : one single or several frequency components. The methods of monocomponent signal processing rely on properties of graphical representations. In the case of multicomponents signals, we showed that, for the sake of saving probes, it is better to try to tolerate several ambiguities rather than to try to eliminate them. Then we proposed two kinds of instrumentation. One complementary to the other, they can be profitably exploited simultaneously. The first one, called "multirate", uses different groups made of different numbers of probes. This is equivalent to sampling the vibratory signal at several rates. The following analysis consists in a comparison of the resulting spectra. The second one, called "duos", exploits different groups made of the same number of probes, but shifted around the casing. The corresponding analysis utilises the relative phase of the apparent signal components. We tested those methods with signals wich are representative of real phenomena

Le but de ce travail est d'appliquer des methodes de traitement du signal et de reconnaissance des formes pour la surveillance des machines alternatives par les vibrations. Une synthese des methodes existantes pour la surveillance vibratoire de machines simples, comme les machines tournantes, est tout d'abord developpee. Cela nous permet de degager les limites des outils classiques d'analyse. La complexite des machines alternatives justifie alors l'utilisation d'outils de traitement du signal plus adaptes a l'extraction de parametres pertinents vis a vis du caractere non-stationnaire du signal. L'utilisation des methodes de reconnaissance des formes permet d'elaborer un outil de surveillance et de diagnostic automatique et incluant la possibilite de variations des conditions de fonctionnement. Ce dernier point represente un aspect important du diagnostic dans un contexte industriel. La methode decrite ici est relativement simple a mettre en uvre et peu couteuse d'un point de vue industriel. De plus, elle s'applique avec succes sur deux types de machines alternatives, un moteur diesel et un compresseur d'air

Le monde de l’industrie et des transports dispose de machines et d’installations de plus en plus performantes et complexes. Ils ne peuvent être exempts de perturbations et de défaillances, influant sur la qualité du produit, pouvant provoquer l’arrêt immédiat d’une machine et porter atteinte au bon fonctionnement d’un système de production entier. Le diagnostic de ces machines, s’appuie essentiellement sur la surveillance de symptômes liés à différentes conditions de dégradation. Ces symptômes peuvent être tirés de diverses sources d’information, parmi lesquelles l’analyse vibratoire et acoustique occupe une place prépondérante. Aujourd'hui, de nombreuses techniques efficaces sont bien établies, ancrées sur des outils puissants offerts notamment par la théorie des processus cyclostationnaires. La complexité de ces outils exige un expert pour les utiliser et les interpréter. La présence continue d’un expert est difficilement réalisable et couteuse. Des indicateurs d’état de machines tournantes existent dans la littérature mais ils sont conçus sous l'hypothèse de conditions de fonctionnement parfaites. Ces travaux restent limités, dispersés et généralement non soutenus par des cadres théoriques. Le principal objectif de cette thèse est de réduire le recours à l'intervention humaine en proposant des stratégies pour concevoir deux indicateurs optimaux qui résument l'information de diagnostic en une valeur scalaire. Ces stratégies sont élaborées en distinguant deux familles dans le diagnostic : le cas où les informations sur les défauts sont connues et celle où elles sont inconnues. Ces indicateurs sont destinés à être utilisés dans le cadre d'un processus de diagnostic autonome, sans nécessiter d’intervention humaine, à l’aide des tests d’hypothèses statistiques. La capacité de ces indicateurs est validée sur des données réelles et comparée avec d’autres indicateurs de la littérature en termes de performance de détection
The industrial and transportation sectors require more and more efficient and complex machines and installations increasing the risk of failure and disruption. This can lead to the immediate shutdown of a machine and disrupts the proper functioning of the entire production system. The diagnosis of industrial machines is essentially based on the monitoring of symptoms related to different degradation conditions. These symptoms can be derived from various sources of information, including vibration and acoustic signals. Nowadays, many effective techniques are well established, based on powerful tools offered by the theory of cyclostationary processes. The complexity of these tools requires an expert to use them and to interpret the results based on his/her experience. The continuous presence of the expert is expensive and difficult to achieve in practice. Condition indicators for rotating machines exist in the literature but they are conceived under the assumption of perfect operating conditions. They are limited, dispersed and generally not supported by theoretical frameworks. The main objective of this thesis is to reduce the use of human intervention by proposing strategies to design two optimal indicators that summarize diagnostic information into a scalar value. A distinction is made between two families in diagnosis: the case where prior information on the faults is known and the case where it is unknown. These indicators are designed to be used in an autonomous process without requiring human intervention, using statistical hypothesis tests. The capacity of these indicators is validated on real data and compared with other indicators from the literature in terms of detection performance

Ce travail est consacre a la mise en uvre des methodes d'analyse spectrale parametriques en maintenance conditionnelle et a la conception d'un dispositif minimum de surveillance des machines de production par analyse vibratoire integrant les resultats de cette etude. Apres un rappel des differentes techniques utilisees en maintenance conditionnelle, l'accent est mis sur les methodes parametriques basees sur la modelisation du signal vibratoire. Ces methodes ont ete testees sur un banc d'essai de roulements. Parmi les differents modeles possibles, le modele ar a ete retenu. La procedure experimentale a permis: - d'une part de valider l'algorithme de burg, simple, robuste et rapide. Il permet de localiser un debut de degradation et de suivre son evolution. - d'autre part de montrer l'importance du choix de l'ordre du modele. Le critere aic estime de facon acceptable l'ordre du modele ar pour l'obtention d'un spectre representatif du signal vibratoire. - enfin de mettre l'accent sur le choix de l'implantation du capteur. Apres validation sur ce banc d'essai, nous avons transpose cette methodologie sur une machine de production qui presente d'autres elements sensibles qu'on ne peut suivre individuellement. Le souci d'apporter des methodes efficaces et simples d'utilisation nous a conduit a concevoir un dispositif convivial pour la surveillance des machines de production. Le logiciel integre d'une part les differentes methodes de detection des defauts dans une machine tournante aussi bien dans le domaine temporel que frequentiel, et d'autre part une base de donnees permettant de choisir la ou les methodes adaptees pour localiser les defauts sur chaque composant en fonction de la position du capteur de vibration et des manifestations spectrales de defauts de celui-ci. Les methodes parametriques sont particulierement interessantes lorsqu'on a besoin d'une haute resolution et lorsqu'on se trouve dans l'obligation de recuperer la signature vibratoire de l'ensemble des composants d'un systeme de production

La Surveillance de la Santé des Structures (SSS) s'effectue par la mesure de réponses pertinentes sous sollicitations extérieurs. L'identification a pour but de détecter, de localiser et de quantifier ces défauts. La thèse porte sur les deux premiers niveaux de SSS, la détection et la localisation de dommage. Le but est d'étudier les effets d'impacts symétriques par variations des paramètres modaux en faisant un nombre important d'expériences. Une validation par recalage de modèles éléments finis est effectuée sur différents matériaux composites dédiés à l'aéronautique. Pour tous les spécimens (poutres), il a été observé que, avec l'accumulation de l'endommagement (impact), il y a une diminution de la fréquence propre (flexion) accompagnée par une augmentation du taux d'amortissement. Un aspect nouveau de cette thèse concerne la fabrication et les essais mécaniques (statique et dynamique) d'un matériau innovant (sandwich avec âme en fibre de carbones enchevêtrés) possédant des taux d'amortissements élevés ainsi qu'une meilleure résistance à l'impact. La modélisation par éléments finis (Samcef) est utilisée pour calculer la réponse dynamique de ces poutres. Ces modèles recalés permettent de donner un indicateur de taux de dégradation et peuvent servir d'outils diagnostic (et d'alarme) pour la surveillance de l'intégrité des structures. Une partie innovante de cette thèse concerne la localisation de l'endommagement et sa validation sur les poutres composites stratifiées par optimisation topologique (Nastran), en utilisant les paramètres modaux obtenus expérimentalement. Ainsi on estime avec succès les zones d'endommagement pour des défauts isolés.

Résumé: La maintenance des structures aéronautiques (fuselage, ailes) est une opération majeure très onéreuse. Elle requiert l'immobilisation des appareils ainsi que le démontage de certaines de leurs parties afin de procéder à leur inspection. Pour permettre une surveillance in situ, des capteurs et actionneurs ont peu à peu été intégrés aux structures aéronautiques. L'utilisation de capteurs et actionneurs sans fil est attirante du fait qu'elle n'implique pas de câblage des noeuds (gain de poids et de coût). Ces noeuds doivent néanmoins être auto-alimentés afin d'être réellement viables_ L'idée est donc de convertir l'énergie mécanique (vibrations) disponible dans les structures d'avions en électricité en utilisant des matériaux piézoélectriques. Les travaux effectués dans ce mémoire permettent d'évaluer le potentiel des récupérateurs d'énergie basés sur les déformations (différents des récupérateurs inertiels) pour alimenter des noeuds sans fil embarqués sur des structures d'avions. Pour cela, des modèles simples sont utilisés pour décrire le comportement dynamique typique des parties de l'avion : une poutre représente l'aile soumise à des charges aérodynamiques et une plaque représente un panneau de fuselage soumis à des champs de pression (bruit de jet et couche limite turbulente). Des matériaux piézoélectriques aussi différents que le PZT monolithique, le composite piézo-fibres et le Polyfluorure de Vinylidêne (PVDF) sont testés dans le but d'évaluer l'influence de leurs caractéristiques (taille, polarisation, capacité, forme des électrodes...) sur la puissance électrique récupérée. Les résultats montrent que pour une excitation aéronautique typique de la poutre (10 Hz et 56 udef), l'énergie produite est de l'ordre de 40 mi pour le PZT monolithique pour une durée de charge de 7 minutes. D'après la littérature, cette énergie est suffisante pour faire des transmissions RF (25 pi). Mais pour d'autres types d'excitations (par exemple le buit de bruit de jet des réacteurs d'avion), il faudra 25 minutes pour produire une énergie de 1 mJ pour le même type de piézoélectrique. L'inconvénient est qu'il faudra attendre de nombreuses secondes avant de charger la batterie du récupérateur d'énergie. Si l'on considère que plusieurs autres organes devront consommer de l'énergie en parallèle, le temps en chaque cycle pourra être de plusieurs minutes. Par conséquent, les récupérateurs d'énergie basés sur les déformations peuvent être utilisés pour alimenter des nœuds sans fil même s'ils ne permettent pas des mesures en temps réel. Cependant, cette approche est une manière simple et pratique de collecter de l'énergie que les autres types de récupérateurs (inertiel, solaire...) puisqu'elle nécessite seulement le collage du matériau piézoélectrique sur la surface vibrante. Enfin, il en ressortira des conseils de dimensionnement pour ce type de récupérateur afin d'en optimiser l'utilisation à partir d'une excitation donnée.||Abstract: Aerospace structural maintenance (fuselage, wings) is a major component of operational costs which requires aircraft to be grounded and some of its parts to be dismantled in order to proceed to inspection. In order to allow in situ monitoring, Structural Health Monitoring (SHM) has been proposed where sensors and actuators are integrated on the structure. To avoid extensive wiring of the nodes, wireless sensors and actuators are attractive but should be self powered to fully benefit from them. One idea is to convert the mechanical energy (vibrations) available all over an aircraft into electricity using piezoelectric materials. This work investigates the potential of strain-based energy harvesters (as opposed to inertial harvesters) to supply wireless nodes on typical aircraft structures. A simple model is used to describe typical dynamic behavior of aircraft components: a beam representing the whole wing subjected to aerodynamic loading and a plate representing a fuselage panel subjected to pressure fields (jet noise and turbulent boundary layer). Various configurations of piezoelectric materials are tested such as bulk PZT, PZT fiber composite and Polyvinylidene Fluoride (PVDF) in order to evaluate the influence of their characteristics (size, polarization, electrodes' shape, capacitance...) on the harvested power. The results show that for a typical aerospace excitation of the beam (10 Hz and 56 mudef), the energy produced is up to 40 mJ with bulk PZT for a 7 minutes loading time. From the literature, this appears sufficient for RF transmission (25 muJ). For other excitation sources (for instance jet noise), the energy produced is up to only 1 mJ with bulk PZT for a 25 minutes loading time. The drawback is that we should wait for several seconds in order to charge the harvester's battery. And, considering that many other components than the RF transceiver will require energy in the meantime, the time laps between two' measures could increase to several minutes. Therefore, strain-based energy harvester could be used for supplying wireless sensor nodes but they would not allow real time measurement. However this approach is a simple and convenient way to scavenge energy compared to other kinds of harvesters (inertial, solar...) since it amounts to bonding a piezoelectric material on a flexible surface. Some design advices are eventually proposed for this kind of harvesters. They could be used for designing a harvester able to produce desired power from a known excitation.[symboles non conformes]

Dans le cadre d’une maintenance préventive de ses moteurs, Safran Aircraft Engines souhaite compléter ses opérations de diagnostic par un pronostic fiable de la durée de vie résiduelle des roulements. Suite à une agression, il y a actuellement une grande incertitude sur la durée de vie restante avant défaillance du roulement à partir du seuil d’observabilité vibratoire de l’endommagement. Les algorithmes actuels diagnostiquent un stade de dégradation approximatif et génèrent des messages d’alarme de différents niveaux, chaque niveau correspondant à un stade de dégradation différent, mêlant confiance et sévérité du diagnostic. Un aspect important du pronostic est la prise en compte des paramètres contextuels influant sur la vitesse de dégradation. Les objectifs de cette thèse sont de disposer de méthodes et d’outils permettant de quantifier un temps de fonctionnement restant avant défaillance de roulement en regard : - de la gravité de l’endommagement détecté, - des conditions environnementales de fonctionnement, - de la profondeur de pronostic souhaitée, Les contraintes industrielles associées à ces objectifs sont les suivantes : 1) Le pronostic devra être basé, a minima, sur des mesures vibratoires hautes fréquences de quelques kHz (accéléromètres ou microphones), des données contextuelles (les régimes de rotation des différents rotors, par exemple, ou encore les amplitudes des niveaux pilotés sur les régimes de rotation, révélateurs d’un chargement des paliers) 2) .Constituer une base de données d’essais issus d’un plan d’expériences : ces essais devront tenir compte des contraintes liées à la maîtrise des paramètres jugés significativement influents 3) Cette base de données devra prendre en compte la représentativité de l’environnement vibratoire d’un moteur d’avion. 4) Proposer un outil ou une méthode de pronostic en tenant compte de la nature du roulement à considérer
As part of preventive maintenance of its engines, Safran Aircraft Engines wishes to complete its diagnostic operations with a reliable prognosis of the residual life of the bearings. Following an attack, there is currently a great deal of uncertainty about the remaining life before bearing failure from the threshold of vibrational observability of the damage. Current algorithms diagnose an approximate stage of degradation and generate alarm messages of different levels, each level corresponding to a different stage of degradation, combining confidence and severity of diagnosis. An important aspect of the prognosis is the taking into account of the contextual parameters influencing the rate of degradation. The objectives of this thesis are to have methods and tools to quantify a running time remaining before bearing failure with regard to: - the severity of the damage detected, - the environmental conditions of operation, - the depth The industrial constraints associated with these objectives are as follows: 1) The prognosis should be based, at least, on high-frequency vibratory measurements of a few kHz (accelerometers), contextual data (the rotational speeds of the different rotors, for example, or the amplitudes of the levels piloted on them), rotation regimes, revealing a loading of the bearings) 2). Constituing a database of tests resulting from a plan of experiments: these tests will have to take into account the constraints related to the control of the parameters considered to be significantly influential 3) This database must take into account the representativity of the vibratory environment of an aircraft engine. 4) Propose a tool or method of prognosis taking into account the nature of the bearing to consider

L’analyse vibratoire constitue une part très importante des moyens de mesures pour la surveillance et la détection des défauts mécaniques des machines tournantes. Le positionnement des accéléromètres est stratégique et contribue fortement à la réussite du diagnostic ; la proximité du capteur de l’élément défaillant est une condition très utile, mais pas toujours réalisable. La corrélation entre le bruit émis par une machine et son état est assez étroite et montre l’apport des mesures acoustiques pour l’optimisation du diagnostic. L’imagerie acoustique, très appliquée pour détecter des sources dans le domaine du transport, avec ses multiples méthodes (holographie, beamforming, etc…) peut être un moyen pour remonter aux défauts mécaniques. Dans cet objectif, plusieurs stratégies basées sur l’algorithme de beamforming sont développées. Premièrement, des indicateurs communément utilisés pour le diagnostic des machines sont visualisés en fonction de l’espace. Le kurtosis permet de localiser les sources impulsives qui peuvent être reliées à un défaut. De nouveaux indicateurs basés sur le spectre d’enveloppe des signaux focalisés sont également mis en place pour détecter les défauts de roulement de bague interne et externe. D’autre part, la moyenne synchrone angulaire est utilisée pour extraire le champ acoustique synchrone avec la rotation d'un composant de la machine. Les sources reliées à un défaut sont affectées au champ résiduel et peuvent être identifiées dans les cartographies. Enfin, une nouvelle méthode d'imagerie acoustique qui exploite les fonctions de transfert vibroacoustiques entre des accéléromètres positionnés sur la machine et une antenne acoustique est développée. Elle permet d'obtenir des cartographies de la pression rayonnée sur une surface de la machine uniquement à partir d'accéléromètres. Son applicabilité à la détection de défaut est également démontrée sur un banc à engrenages
Vibration analysis is mainly used in condition monitoring and fault detection of rotating machine domain. The success of the diagnosis is strongly related to the position of the accelerometers. However, the machine geometry sometimes prevents the sensors to be placed close enough to the faulted part causing the diagnostic failure. The sound emitted by a mechanism and its condition are related. Using microphones to optimize condition monitoring is then justified. Acoustic imaging techniques (acoustic holography, beamforming, etc…) are mainly used as a source localization and quantification tool but they can be turned into a powerful diagnosis tool. Several strategies based on the beamforming algorithm are developed in this work. Firstly, diagnosis features commonly used in condition monitoring of rotating machinery are mapped as a function of space. Kurtosis allows localizing impulsive sources which eventually can be related to a mechanism failure. New features based on the squared envelope spectrum of the focused signals are also introduced. They aim toward the detection of inner and outer race fault in roller element bearings. On the other hand, angular synchronous average is used to extract the acoustic field synchronous with one component rotation. The sources related to a fault are localized in the residual field mappings. Finally, a new imaging technique based on the vibroacoustic transfer functions between a few accelerometers placed on the machine and the microphone array is developed. It allows obtaining the mappings of the radiated pressure on the machine surface only thanks to the accelerometers. It is tested as a fault detection tool on a test bench

Dans les dernières décennies, la surveillance vibratoire des machines tournantes a acquis un intérêt particulier fournissant une aide efficace pour la maintenance dans l'industrie. Aujourd'hui, de nombreuses techniques efficaces sont bien établies, ancrées sur des outils puissants offerts notamment par la théorie des processus cyclostationnaires. Cependant, toutes ces techniques reposent sur l'hypothèse d’un régime de fonctionnement (c.à.d. vitesse et/ou charge) constant ou éventuellement fluctuant d’une façon stationnaire. Malheureusement, la plupart des machines surveillées dans l'industrie opèrent sous des régimes non stationnaires afin de remplir les tâches pour lesquelles elles ont été conçues. Dans ce cas, ces techniques ne parviennent pas à analyser les signaux vibratoires produits. Ce problème a occupé la communauté scientifique dans la dernière décennie et des techniques sophistiquées de traitement du signal ont été conçues pour faire face à la variabilité du régime. Mais ces tentatives restent limitées, dispersées et généralement peu soutenues par un cadre théorique. Le principal objectif de cette thèse est de combler partiellement cette lacune sur la base d'une formalisation théorique du sujet et d’un développement systématique de nouveaux outils de traitement du signal. Dans ce travail, la non-stationnarité du régime est limitée à celle de la vitesse— c.à.d. vitesse variable et charge constante— supposée connue a priori. Afin d'atteindre cet objectif, la méthodologie adoptée consiste à étendre le cadre cyclostationnaire avec ses outils dédiés. Nous avons élaboré cette stratégie en distinguant deux types de signatures. Le premier type comprend des signaux déterministes connus comme cyclostationnaires au premier ordre. La solution proposée consiste à généraliser la classe cyclostationnaire au premier ordre à la classe cyclo-non-stationnaire au premier ordre qui comprend des signaux déterministes en vitesse variable. Le second type comprend des signaux aléatoires périodiquement corrélés connus comme cyclostationnaires au deuxième ordre. Trois visions différentes mais complémentaires ont été proposées pour traiter les variations induites par la non-stationnarité de la vitesse de fonctionnement. La première adopte une approche cyclostationnaire angle\temps, la seconde une solution basée sur l'enveloppe et la troisième une approche cyclo-non-stationnaire (au second ordre). De nombreux outils ont été conçus dont les performances ont été testées avec succès sur des signaux vibratoires réels et simulés
In the last decades, vibration-based condition monitoring of rotating machine has gained special interest providing an efficient aid for maintenance in the industry. Nowadays, many efficient techniques are well-established, rooted on powerful tools offered in particular by the theory of cyclostationary processes. However, all these techniques rely on the assump-tion of constant— or possibly fluctuating but stationary— operating regime (i.e. speed and/or load). Unfortunately, most monitored machines used in the industry operate under nonstationary regimes in order to fulfill the task for which they have been designed. In this case, these techniques fail in analyzing the produced vibration signals. This issue, therefore, has occupied the scientific committee in the last decade and some sophisticated signal processing techniques have been conceived to deal with regime variability. But these works remain limited, dispersed and generally not supported by theoretical frameworks. The principal goal of this thesis is to partially fill in this gap on the basis of a theoretical formalization of the subject and a systematic development of new dedicated signal processing tools. In this work, the nonstationarity of the regime is confined to that of the speed— i.e. variable speed and constant load, assumed to be known a priori. In order to reach this goal, the adopted methodology consists in extending the cyclostationary framework together with its dedicated tools. We have elaborated this strategy by distinguishing two types of signatures. The first type includes deterministic waveforms known as first-order cyclostationary. The proposed solution consists in generalizing the first-order cyclostationary class to the more general first-order cyclo-non-stationary class which enfolds speed-varying deterministic signals. The second type includes random periodically-correlated waveforms known as second-order cyclostationary. Three different but complementary visions have been proposed to deal with the changes induced by the nonstationarity of the operating speed. The first one adopts an angle\time cyclostationary approach, the second one adopts an envelope-based solution and the third one adopts a (second-order) cyclo-non-stationary approach. Many tools have been conceived whose performances have been successfully tested on simulated and real vibration signals

Dans cette thèse, nous nous proposons d’investiguer les signaux expérimentaux provenant des transmissions par courroie, afin d’envisager par exemple le diagnostic de la tension. N’étant pas issu du domaine de la Mécanique, nous présentons donc une bibliographie exhaustive et thématique sur la théorie et l’expérimentation dans les systèmes transmissions par courroie. Le résumé de ce travail a permis de choisir une approche de modélisation mécanique correspondant au mieux aux conditions réelles de fonctionnement de notre système. Elle inclut les variations temporelles dans la vitesse de rotation du moteur qui entraîne la transmission entière et des changements dans la tension de la courroie. Malheureusement, nous n’avons pas réussi à implémenter numériquement les équations de simulation. Néanmoins, les conclusions que nous en tirons nous aident par la suite à mieux comprendre et interpréter les résultats expérimentaux obtenus, après application de l’ensemble des procédures de Traitement du signal. Notre panoplie d’outils de traitements numériques est tirée d’une longue analyse comparative des différents algorithmes de Traitement du Signal existants, dédiés à la surveillance, au diagnostic et au pronostic des défaillances observées sur les roulements et les engrenages. Nous les avons réadaptés pour convenir à l'étude des paramètres variables (tension, charge et/ou vitesse) qui peuvent apparaître dans les transmissions par courroie. Le principal intérêt de notre travail est le développement d’une procédure automatisée et efficace, permettant un suivi fiable des défaillances, dans les domaines d’analyses : modale, traditionnelle (temporelle, fréquentielle, spectrale), synchrone, temps-fréquence et surtout « cyclostationnaire » . Dans ce dernier domaine, avec des méthodes d’extraction de sources à partir d’un signal préalablement rééchantillonné, nous étudions spécifiquement les composantes périodique et aléatoire. Chaque type de défaut (variations au niveau de la tension, la charge et/ou la vitesse) a une signature que nous cherchons à distinguer avec des indicateurs de condition(temporels, fréquentiels et spectraux). Nous essayons de comparer les résultats expérimentaux à la théorie sur les transmissions par courroie. Grâce aux méthodes et algorithmes développés dans ce travail de thèse, nous apportons une contribution permettant de traiter un certain nombre de problèmes inhérents aux transmissions par courroies, à partir de leurs signaux expérimentaux acquis sur des accéléromètres, des jauges de contraintes et des codeurs optiques
In this PHD, we investigate experimental signals recorded from belt drives with a diagnosis aim of belt tension. Our research works present an exhaustive and thematic bibliography on theory and experimentation in belt drive to complete our insufficient knowledges in mechanical domain. We choosed a theoritical approach nearest real conditions of our belt drives bench. We included time fluctuaction in drive shaft speed and blet changes. Unfortunately, we could not resolve motion equations because existence of numerical limits. All conclusions will be used to understand and interprate experimental results after our signal processing numerical procedures. Our tools panel of numerical process comes from a comparative analysis extracted in several scientific documents and differents algorithms. They dedicate to surveillance, diagnosis and pronostic oriented toward bear and gear defaults. A adaptation in our belt case is necessary with variables parameters (tension, load and/or speed) affecting our case. In our automatic approach, we study several faults in analysis domains : modal, traditionnal (time, frequency, spectrum), synchronous, time-frequency and « cyclostationary » . In this last domain, we extract both comopnent (discret and random), after an previous resmapling operation applying to raw collected signal. Each falut type has a specific signature to discriminate with pertinent condition indications (time, frequency and spectrum domains). All results are discussed at the end of this PHD document. Our developped methods and algorithms are a contribution to process belt drives problems, from exprerimental signals recording with acceleromertes, constraint gauges and optical coders

Le bon fonctionnement des machines tournantes repose sur la surveillance vibratoire de composants rotatifs fragiles tels que les engrenages et les roulements. Concernant plus particulièrement le cas des systèmes de transmission de puissance en aéronautique, la surveillance vibratoire présente des défis considérables qui sont abordés dans cette thèse : (i) les régimes de fonctionnement non stationnaires, qui nécessitent l'adoption d'approches synchrones, (ii) les interactions complexes entre différents sous-systèmes, susceptibles de masquer ou perturber les signaux de diagnostic et (iii) le bruit émis par diverses sources, tant environnementales qu’internes, rendant la détection des défauts plus difficile. Pour répondre à ces défis, les principes de diagnostic proposé dans cette thèse s'articulent autour de plusieurs objectifs : (1) une estimation fiable de la vitesse angulaire instantanée, permettant la synchronisation des signaux avec les variations du régime, (2) l'extraction des composantes vibratoires pertinentes pour isoler les composants mécaniques critiques et (3) l'application de diagnostics spécifiques à chaque composant, tenant compte des variations opérationnelles pour garantir robustesse et fiabilité. Les méthodologies développées sont validées par des données expérimentales, démontrant leur potentiel pour améliorer la fiabilité et la sécurité des systèmes de transmission en aéronautique
The proper functioning of rotating machines relies on vibration monitoring of fragile rotating components such as gears and bearings. Concerning more particularly the case of power transmission systems in aeronautics, vibration monitoring presents considerable challenges that are addressed in this thesis: (i) nonstationary operating regimes, which require the adoption of synchronous approaches, (ii) complex interactions between different subsystems, likely to mask or disturb diagnostic signals and (iii) noise emitted by various sources, both environmental and internal, making fault detection more difficult. To address these challenges, the diagnostic principles proposed in this thesis are structured around several objectives: (1) a reliable estimation of the instantaneous angular speed, allowing the synchronization of the signals with the variations of the regime, (2) the extraction of the relevant vibration components to isolate the critical mechanical components and (3) the application of specific diagnostics to each component, taking into account the operational variations to guarantee robustness and reliability. The developed methodologies are validated by experimental data, demonstrating their potential to improve the reliability and safety of transmission systems in aeronautics

Cette thèse présente des nouvelles techniques de traitement des signaux et améliore les techniques existantes pour la surveillance des machines tournantes industrielles complexes basée sur les vibrations. La littérature sur la maintenance conditionnelle basée sur les vibrations fournit des nombreuses solutions pour révéler les modèles défectueux à partir d'un signal vibratoire. Cependant, les tests de leur performance sur les signaux des machines complexes modernes est généralement limitée. En outre, il leur manque souvent une version robuste prête à être appliquée à des mesures réelles. Cette étude s'attaque à ces limites en proposant plusieurs solutions. Les principales directions de recherche comprennent le développement d'une méthode de filtrage aveugle stable pour optimiser les filtres à réponse impulsionnelle finie pour une détection efficace des défauts et le test de la méthode proposée sur les signaux vibratoire obtenus à partir d'un multiplicateur d'éolienne. En outre, la thèse fait progresser l'utilisation d'indicateurs basés sur le test du rapport de vraisemblance généralisé pour une surveillance plus stable et plus efficace et propose de nouveaux indicateurs statistiques avec des seuils définis pour améliorer la fiabilité. La dernière discussion concerne les indicateurs estimés sur la corrélation spectrale cyclique et sa contrepartie normalisée, la cohérence. Les cartes de cohérence sont largement utilisées car la normalisation permet de comparer des signaux acquis à des charges et des vitesses différentes, ce qui affecte considérablement la puissance du signal. Néanmoins, la normalisation s'accompagne d'une suppression du contenu spectral qui, autrement, pourrait contenir davantage d'informations sur la gravité d'un défaut. L'interprétabilité des indicateurs estimés sur ces deux cartes spectrales et les résultats sont présentés sur des signaux vibratoires simulés et expérimentaux
This dissertation presents innovative signal processing techniques for improving vibration-based condition monitoring of complex industrial rotating machines. Current methods often struggle with real-world signals and lack robustness. The study addresses these limitations by enhancing existing signal processing methods in the literature or proposing new ones. One of the contributions of this thesis is enhancing signal filtering optimization techniques by exploiting the engineering knowledge of the machine. As a result of the proposed improvement, fault detection is achieved on very complex vibration signals. Furthermore, condition indicators utilized to assess the health status of rotating machines are widely discussed. The utilization of several condition indicators recently introduced to the literature is extensively discussed, enhancements for their effective usage are proposed, and such indicators are merged with signal filtering optimization techniques for early fault detection. In addition, this study proposes a new framework to generate new condition indicators that are optimal for early fault detection and their statistical threshold to alarm the end-user for a potential machine fault. Such a framework enables not only the generation of novel indicators but also the recovery of the health indicators actively employed in the field, which explains why they were introduced to the vibration-based condition monitoring domain in the first place. The study finalizes with a discussion on how informative two spectral correlation-based indicators in terms of the severity of a bearing fault in time. The trending ability of two indicators is tested on simulated signals to explain their performances

Cette thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre de projets CRIAQ (Consortium de recherche et d'innovation en aérospatiale du Québec) orientés vers le développement d'approches embarquées pour la détection de défauts dans des structures aéronautiques. L'originalité de cette thèse repose sur le développement et la validation d'une nouvelle méthode de détection, quantification et localisation d'une entaille dans une structure de joint à recouvrement par la propagation d'ondes vibratoires. La première partie expose l'état des connaissances sur l'identification d'un défaut dans le contexte du Structural Health Monitoring (SHM), ainsi que la modélisation de joint à recouvrements. Le chapitre 3 développe le modèle de propagation d'onde d'un joint à recouvrement endommagé par une entaille pour une onde de flexion dans la plage des moyennes fréquences (10-50 kHz). À cette fin, un modèle de transmission de ligne (TLM) est réalisé pour représenter un joint unidimensionnel (1D). Ce modèle 1D est ensuite adapté à un joint bi-dimensionnel (2D) en faisant l'hypothèse d'un front d'onde plan incident et perpendiculaire au joint. Une méthode d'identification paramétrique est ensuite développée pour permettre à la fois la calibration du modèle du joint à recouvrement sain, la détection puis la caractérisation de l'entaille située sur le joint.Cette méthode est couplée à un algorithme qui permet une recherche exhaustive de tout l'espace paramétrique.Cette technique permet d'extraire une zone d'incertitude reliée aux paramètres du modèle optimal. Une étude de sensibilité est également réalisée sur l'identification. Plusieurs résultats de mesure sur des joints à recouvrements 1D et 2D sont réalisées permettant ainsi l'étude de la répétabilité des résultats et la variabilité de différents cas d'endommagement. Les résultats de cette étude démontrent d'abord que la méthode de détection proposée est très efficace et permet de suivre la progression d'endommagement. De très bons résultats de quantification et de localisation d'entailles ont été obtenus dans les divers joints testés (1D et 2D). Il est prévu que l'utilisation d'ondes de Lamb permettraient d'étendre la plage de validité de la méthode pour de plus petits dommages. Ces travaux visent d'abord la surveillance in-situ des structures de joint à recouvrements, mais d'autres types de défauts. (comme les disbond) et. de structures complexes sont également envisageables.

Les systèmes VHMS (Vibration Health Monitoring System) installés sur les hélicoptères ont un rôle stratégique pour augmenter la sécurité en vol des opérateurs et passagers. Ces systèmes consistent à enregistrer des données opérationnelles en vol, en particulier de nature vibratoire, et à surveiller l’intégrité des ensembles mécaniques par le biais d’indicateurs issus du traitement des signaux. Le principe de base se fonde sur le postulat que l’apparition d’un mode de défaillance engendre une évolution caractéristique des valeurs des indicateurs. Une limite rencontrée par les systèmes VHMS est cependant liée à la forte dépendance des indicateurs aux conditions de vol qui, pour les hélicoptères, sont susceptibles de varier rapidement et de manière complexe. Ces variations, aujourd’hui difficilement maîtrisées, peuvent masquer la signature d’une défaillance mécanique. Il en résulte donc une ambigüité sur l’interprétation de l’origine d’évolution observée des indicateurs. Dans ce manuscrit, des méthodes de normalisation sont développées permettant d’estimer des indicateurs vibratoires normalisés, c’est-à-dire insensibles aux conditions de vol. Dans un premier temps, une revue des méthodes de normalisation couramment utilisées dans la littérature est présentée. Dans un deuxième temps, un cadre statistique paramétrique modélisant les indicateurs vibratoires est proposé et repose sur des modélisations cyclostationnaires du signal vibratoire. Ce cadre paramétrique sera utilisé pour construire deux approches de normalisation des indicateurs vibratoires. La première basée sur le clustering-classification permettant de lier les phases de vol de l’hélicoptère à la statistique de l’indicateur vibratoire. Puis, une deuxième basée sur la régression de paramètres de distributions de quantile conditionnées sur les paramètres de vol expliquant la variabilité des indicateurs de santé. En parallèle, une étude de sensibilité permettant d’identifier ses paramètres de vol est menée
The VHMS (Vibration Health Monitoring System) installed on helicopters plays a strategic role in increasing the safety of operators and passengers during flight. These systems consist of recording operational data during flight, particularly vibration-related data, and monitoring the integrity of mechanical components through indicators derived from signal processing. The basic principle is based on the assumption that the appearance of a failure mode generates a characteristic evolution of indicator values. However, one limitation of VHMS systems is the strong dependence of indicators on flight conditions, which can vary rapidly and complex for helicopters. These variations, which are difficult to control, can mask the signature of a mechanical failure, resulting in ambiguity in interpreting the origin of the observed indicator evolution. In this manuscript, normalization methods are developed to estimate normalized vibration indicators, which are insensitive to flight conditions. First, a review of normalization methods commonly used in the literature is presented. Second, a parametric statistical framework modeling vibration indicators is proposed based on cyclostationary modeling of the vibration signal. This parametric framework will be used to construct two approaches to normalizing vibration indicators. The first approach is based on clustering-classification, linking the helicopter flight phases to the statistics of the vibration indicator. Then, a second approach is based on the regression of quantile distribution parameters conditioned on flight parameters that explain the variability of health indicators. In parallel, a sensitivity analysis is conducted to identify these flight parameters

La surveillance de santé structurale (SHM) a attiré beaucoup d'attention dans de nombreux domaines tels que l'industrie civile, aéronautique, mécanique, etc., car il est important de surveiller l'état de la structure afin d'éviter des défaillances structurelles imprévues. Le processus d'identification des endommagements à quatre niveaux: existence, localisation, sévérité et prédiction de l'évolution des endommagements peut être partiellement réalisé si un propre indicateur est bien choisi. Il existe différents indicateurs d'endommagements dont la gamme d'application de la fréquence s'étend de la réponse vibratoire à basses fréquences aux régimes ultrasoniques dans la gamme méga hertz.Les structures sandwich sont largement utilisées dans diverses applications d'ingénierie en raison de son rapport rigidité / poids exceptionnellement élevé par rapport aux structures monocoques. Dans ce travail, une structure sandwich a été étudiée et des indicateurs basés sur la réponse vibratoire ont été conçus en utilisant ses caractéristiques de directivité de propagation et d'amortissement relativement élevé de la structure. Des investigations numériques sur différents scénarios d'endommagement (càd, différents types d'endommagement et leurs combinaisons) et une discussion associée sur la plage d'application ont d'abord été effectuées. La configuration expérimentale a été facilement réalisée à l'aide d'un vibromètre laser à balayage Doppler (SLDV). L'endommagement a été détecté avec succès par les indicateurs proposés
Structural health monitoring (SHM) has attracted much attention in many engineering fields like civil, aeronautic, mechanical industry, etc. since it is important to monitor the healthy condition of the operational structure in order to avoid unpredicted structural failure which may have severe consequences. The four-level damage identification process: existence, localization, severity and prediction of damage evolution, can be partly realized if a suitable indicator is chosen. It exists different damage indicators whose application range of frequency spans from vibrational response at low frequencies to the ultrasonic regimes in the mega hertz range.The sandwich structures are widely used in various engineering applications due to its exceptionally high flexural stiffness-to-weight ratio compared to monocoque structures. In this thesis a specified twin-wall sandwich structure in polypropylene was studied and vibration-based indicators were designed by taking use of its relative high damping and propagation directivity characteristics. Numerical investigations on different damage scenarios (i.e., different types of defect and their combinations) and an associated discussion on the range of application were first carried out. Experimental configuration was easily realized with the help of a scanning laser doppler vibrometer (SLDV). Defect was successfully detected by the proposed indicators

Cette thèse porte sur des méthodes innovantes de contrôle de l'état de santé des machines tournantes par l’analyse des signaux vibratoires. En effet, la surveillance de l’état de santé des machines contribue à des améliorations substantielles des points de vue économique et de sureté. Afin d’y aboutir, l’une des manières les plus populaires est de recueillir les vibrations de la machine. La plupart de ces vibrations sont directement liées au comportement périodique des sous-systèmes de la machine tels que les arbres de rotation, engrenages, champs électriques rotationnels, etc. Cette connaissance peut être exploitée afin de concevoir une méthodologie adaptée à chaque type de défaut. Cette thèse s’intéresse aux étapes de la mise en œuvre de cette méthodologie. En règle générale, la première condition préalable à l’analyse avancée de l’information récoltée est la disponibilité de la vitesse instantanée de rotation. Cette vitesse doit être connue car la plupart des techniques du traitement du signal sont adaptées aux conditions de fonctionnement stationnaires. Ainsi, la connaissance de la vitesse permettra de compenser les fluctuations de vitesse, par exemple par le ré-échantillonnage angulaire du signal de vibration. Malgré l’existence d’outils de mesure permettant l’estimation de la vitesse tels que les codeurs et les tachymètres, cette thèse étudie le potentiel d’estimer la vitesse instantanée de rotation à partir des signaux vibratoires. Après l'estimation de la vitesse et le ré-échantillonnage angulaire, une étape suivante courante consiste à séparer le signal en composantes déterministes et stochastiques. Dans ce sens, l’efficacité et l’applicabilité de la procédure d'édition du cepstre sont analysées. Ensuite, différentes méthodes de filtrage sont appliquées au signal résiduel afin d’améliorer le rapport signal sur bruit. Pour cette fin, les méthodes existantes utilisant des critères conventionnels sont étudiées en parallèles avec une nouvelle méthodologie aveugle de filtrage. La dernière étape du processus de traitement consiste à diagnostiquer le défaut potentiel. Ainsi, des indicateurs statistiques sont calculés sur le signal obtenu après traitement et suivis dans le temps pour vérifier leurs variations. Dans de nombreux cas, la signature du défaut présente un comportement cyclostationaire. Par conséquent, cette thèse examine également différentes techniques d'analyse de la cyclostationarité. Enfin, les performances des différentes méthodes de traitement sont validées sur deux ensembles de données expérimentales de vibrations issues de boîtes de vitesses d’éoliennes
This Ph.D. dissertation targets innovative methods for vibration-based condition monitoring of rotating machinery. Substantial benefits can be achieved from an economical and a safety point of view using condition monitoring. One of the most popular methods to gather information about the state of machine parts is through the analysis of machine vibrations. Most of these vibrations are directly linked to periodical behavior of subsystems within the machine like e.g. rotating shafts, gears, rotating electrical fields, etc. This knowledge can be exploited to enable faultdependent processing schemes. This dissertation investigates how to implement and utilize these processing schemes and details the steps in such a procedure. Typically, the first prerequisite for advanced analysis is the availability of the instantaneous rotation speed. This speed needs to be known since most frequency-based analysis techniques assume stationary behavior. Knowledge of the speed thus allows for compensating speed fluctuations, for example through angular resampling of the vibration signal. While there are hardware-based solutions for speed estimation using angle encoders or tachometers, this thesis investigates the potential in vibration signals for speed estimation. After speed estimation and angular resampling, a common next step is to separate the signal into deterministic and stochastic components. The cepstrum editing procedure is examined for its efficacy and applicability. Afterwards, different filtering methods are inspected as to improve the signal-to-noise ratio of the signal content of interest. Existing methods using conventional criteria are investigated together with a novel blind filtering methodology. The final step in the multi-step processing scheme is to search for the potential fault. Statistical indicators can be calculated on the processed time domain signal and tracked over time to check for increases. In many cases, the fault signature exhibits cyclostationary behavior. Therefore this dissertation also examines different cyclostationary analysis techniques. Lastly, the performance of the different processing methods is validated on two experimental vibration data sets of wind turbine gearboxes

Le système de surveillance (HUMS) installé dans les hélicoptères permet d'anticiper les anomalies et de donner la possibilité d'effectuer des tâches de maintenance prédictive avant l'apparition de défauts critiques. Par ailleurs, HUMS est également destiné à détecter la propagation de défauts émergents. Ceci consiste à comparer les caractéristiques vibratoires en vol de l'hélicoptère aux caractéristiques d'un état normal prédéfini. L'inconvénient majeur de cette approche est que les caractéristiques de l'état normal sont relatives au type de l'hélicoptère et changent après les tâches de révision et de maintenance, ce qui nécessite un réapprentissage de ces caractéristiques. Cette étude présente des méthodes d'évaluation de la progression temporelle des signatures vibratoires. L'étude de l'évolution de la signature vibratoire dans le temps permet de détecter des événements comme des interventions de maintenance ou des propagations de défauts sans avoir à définir un modèle de l'état de bon fonctionnement de l'appareil. Des méthodes fondées sur des modèles paramétriques et des bancs de filtres d'analyse vibratoire ont été testées et validées. Finalement, une méthode de détection de défauts a été mise en oeuvre et a donné de meilleurs résultats que les méthodes traditionnelles utilisées.

Dans cette thèse, nous nous proposons d’investiguer les signaux expérimentaux provenant des transmissions par courroie, afin d’envisager par exemple le diagnostic de la tension. N’étant pas issu du domaine de la Mécanique, nous présentons donc une bibliographie exhaustive et thématique sur la théorie et l’expérimentation dans les systèmes transmissions par courroie. Le résumé de ce travail a permis de choisir une approche de modélisation mécanique correspondant au mieux aux conditions réelles de fonctionnement de notre système. Elle inclut les variations temporelles dans la vitesse de rotation du moteur qui entraîne la transmission entière et des changements dans la tension de la courroie. Malheureusement, nous n’avons pas réussi à implémenter numériquement les équations de simulation. Néanmoins, les conclusions que nous en tirons nous aident par la suite à mieux comprendre et interpréter les résultats expérimentaux obtenus, après application de l’ensemble des procédures de Traitement du signal. Notre panoplie d’outils de traitements numériques est tirée d’une longue analyse comparative des différents algorithmes de Traitement du Signal existants, dédiés à la surveillance, au diagnostic et au pronostic des défaillances observées sur les roulements et les engrenages. Nous les avons réadaptés pour convenir à l'étude des paramètres variables (tension, charge et/ou vitesse) qui peuvent apparaître dans les transmissions par courroie. Le principal intérêt de notre travail est le développement d’une procédure automatisée et efficace, permettant un suivi fiable des défaillances, dans les domaines d’analyses : modale, traditionnelle (temporelle, fréquentielle, spectrale), synchrone, temps-fréquence et surtout « cyclostationnaire » . Dans ce dernier domaine, avec des méthodes d’extraction de sources à partir d’un signal préalablement rééchantillonné, nous étudions spécifiquement les composantes périodique et aléatoire. Chaque type de défaut (variations au niveau de la tension, la charge et/ou la vitesse) a une signature que nous cherchons à distinguer avec des indicateurs de condition(temporels, fréquentiels et spectraux). Nous essayons de comparer les résultats expérimentaux à la théorie sur les transmissions par courroie. Grâce aux méthodes et algorithmes développés dans ce travail de thèse, nous apportons une contribution permettant de traiter un certain nombre de problèmes inhérents aux transmissions par courroies, à partir de leurs signaux expérimentaux acquis sur des accéléromètres, des jauges de contraintes et des codeurs optiques
In this PHD, we investigate experimental signals recorded from belt drives with a diagnosis aim of belt tension. Our research works present an exhaustive and thematic bibliography on theory and experimentation in belt drive to complete our insufficient knowledges in mechanical domain. We choosed a theoritical approach nearest real conditions of our belt drives bench. We included time fluctuaction in drive shaft speed and blet changes. Unfortunately, we could not resolve motion equations because existence of numerical limits. All conclusions will be used to understand and interprate experimental results after our signal processing numerical procedures. Our tools panel of numerical process comes from a comparative analysis extracted in several scientific documents and differents algorithms. They dedicate to surveillance, diagnosis and pronostic oriented toward bear and gear defaults. A adaptation in our belt case is necessary with variables parameters (tension, load and/or speed) affecting our case. In our automatic approach, we study several faults in analysis domains : modal, traditionnal (time, frequency, spectrum), synchronous, time-frequency and « cyclostationary » . In this last domain, we extract both comopnent (discret and random), after an previous resmapling operation applying to raw collected signal. Each falut type has a specific signature to discriminate with pertinent condition indications (time, frequency and spectrum domains). All results are discussed at the end of this PHD document. Our developped methods and algorithms are a contribution to process belt drives problems, from exprerimental signals recording with acceleromertes, constraint gauges and optical coders