Comment mesurer correctement la vibration : point, fixation, régime

Le ventilateur s'est mis à vrombir après un nettoyage : vous posez le vibromètre sur le carénage et vous lisez 14 mm/s. Une heure plus tard, quelqu'un d'autre mesure sur le palier et obtient 2,8 mm/s. Les deux mesures sont « vraies », et toutes les deux inutiles, parce que personne n'a noté ni le point, ni la direction, ni le régime, ni la vitesse. Voyons de quoi se compose une mesure fiable, et où elle échoue le plus souvent.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

Ce que vous mesurez : vitesse, accélération ou déplacement

Un même mouvement du palier peut être décrit par l'appareil à l'aide de trois grandeurs. Le déplacement vibratoire en µm, la vitesse vibratoire en mm/s, l'accélération vibratoire en m/s² ou en g. La relation est simple : v = ω·d, a = ω²·d, où ω = 2π·f. L'essentiel apparaît dans ces formules : le déplacement met en valeur les basses fréquences, l'accélération les hautes fréquences, la vitesse se tient exactement au milieu.

C'est pourquoi on utilise la vitesse vibratoire pour évaluer l'état général d'une machine. Un seul chiffre en mm/s RMS (valeur efficace) dans la bande 10–1000 Hz pondère de façon plus ou moins uniforme la composante synchrone (la vibration à la fréquence de rotation du rotor, notée 1x), ses premières harmoniques et une énergie haute fréquence modérée. C'est sur ce paramètre que reposent les zones A, B, C, D de l'ISO 20816, c'est lui que vous comparez au seuil (le niveau au-delà duquel il faut agir), et c'est généralement lui dont la tolérance est inscrite au contrat.

Prenez l'accélération quand vous cherchez des chocs et des hautes fréquences : défauts de roulements, engrenages, frottements. Un défaut à un stade précoce se présente ainsi : le RMS de vitesse vibratoire reste encore normal, alors que le pic d'accélération vibratoire a doublé en un mois. La vitesse moyenne et masque ces impulsions courtes, l'accélération les révèle.

Réservez le déplacement vibratoire aux machines et arbres lents : faux-rond de broche, jeux, position de l'arbre dans un palier lisse mesurée par capteurs de proximité. À 3000 tr/min, un micromètre de déplacement correspond à une vitesse négligeable ; évaluer une machine rapide par le déplacement n'a donc aucun sens.

RMS, peak et peak-to-peak sont trois chiffres différents pour un même signal. Pour une sinusoïde pure, peak = 1,41·RMS, et peak-to-peak = 2·peak : 4,5 mm/s RMS correspond à 6,4 mm/s peak et 12,8 mm/s p-p. Comparez le peak d'une nouvelle mesure au RMS de l'historique, et vous obtenez une « hausse de 40 % » là où rien n'a changé. Vérifiez aussi la bande passante de votre appareil. Le Balanset-1A calcule le RMS de vitesse vibratoire dans la plage 5–200 Hz : cela suffit pour la composante synchrone et les premières harmoniques de la plupart des machines industrielles, mais ce n'est pas la bande complète 10–1000 Hz. Si la réception contractuelle exige précisément 10–1000 Hz, fixez cette exigence et l'appareil à l'avance, pas le jour de la réception.

Sources : ISO 20816-1:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A

Où placer le capteur : le palier, pas le carénage

La force centrifuge due au balourd passe par le roulement vers le palier, du palier vers le châssis, puis vers la fondation. Il faut donc mesurer là où passe cette force : sur le palier, au plus près du roulement, dans la zone chargée de la pièce moulée. Tout ce qui se trouve plus loin sur ce chemin ne montre plus la machine, mais la façon dont la structure a transmis et transformé sa vibration.

Le carénage, la grille de protection, un couvercle mince, une tôle d'habillage, une tuyauterie sont autant de systèmes oscillants distincts, avec leurs propres fréquences propres. En posant le capteur sur le carénage d'un ventilateur, vous obtenez facilement 12 mm/s là où le palier indique 2,5 mm/s. Le niveau n'a pas augmenté parce que la machine s'est dégradée, mais parce que le panneau est entré en résonance à la fréquence de rotation. L'inverse arrive aussi : un habillage souple amortit le signal, vous voyez un chiffre correct et vous passez à côté d'un défaut réel.

Sur un ensemble « moteur plus machine entraînée », il y a généralement quatre paliers, et il ne faut pas les confondre. Mettez-vous d'accord une fois pour toutes sur les désignations et gardez le même ordre de tournée : palier moteur côté ventilateur de refroidissement, palier moteur côté accouplement, palier machine côté accouplement, palier machine côté roue. Une mesure attribuée au mauvais palier gâche définitivement la tendance (l'historique des mesures de ce point), et cela ne se découvre en général qu'au bout d'un an.

• Le point se trouve sur le palier ou sur sa partie moulée massive, pas sur le carénage, pas sur une protection, pas sur le couvercle de la boîte à bornes.
• Le plus près possible du roulement : plus le signal parcourt de métal, plus la structure le déforme.
• Dans la zone chargée du palier, pas sur une nervure fine ni sur une aile de la pièce moulée.
• Le point est repéré : pointeau, peinture, autocollant ou plaquette soudée pour goujon. La prochaine fois, le capteur se posera au même endroit.
• Chaque palier a sa propre désignation, l'ordre de la tournée ne change pas d'une fois sur l'autre.
• Le point est sûr : aucune pièce tournante à portée de main, le carter ne brûle pas la main.

Ne passez jamais le capteur ni la main à travers une protection de sécurité. Sautez un point inaccessible et notez-en la raison, puis réglez la question de l'accès séparément. Une mesure obtenue au prix d'un risque de blessure ne sera de toute façon pas reproductible : vous ne pourrez pas physiquement replacer le capteur de la même façon la fois suivante.

Trois directions, et ce que donne chacune

Sur chaque palier, on relève trois directions : horizontale-radiale (H), verticale-radiale (V) et axiale (A). L'axe de sensibilité maximale est indiqué sur le boîtier du capteur, et il doit coïncider exactement avec la direction de mesure. Posez le capteur avec un angle de 30°, et l'appareil affichera une projection, donc un chiffre sous-évalué, et vous conclurez que la machine s'est calmée.

La force centrifuge due au balourd agit radialement, donc le balourd se manifeste en H et en V. La direction horizontale donne généralement le chiffre le plus élevé : la rigidité de la fondation y est plus faible, et le palier s'y déforme davantage. Pour l'équilibrage, c'est un avantage, la sensibilité est plus grande. C'est pour cela qu'on place le plus souvent les capteurs à l'horizontale, même s'il n'y a pas de différence de principe.

La direction axiale répond à une autre question. Une composante synchrone marquée dans le sens axial, associée à un déphasage d'environ 180° de part et d'autre de l'accouplement, c'est un désalignement, et l'équilibrage ne le supprimera pas : il faut un alignement des arbres. Mais là encore, une réserve s'impose. Un fort balourd de couple produit lui aussi une vibration axiale, par « torsion » de la structure des paliers. Une seule direction ne suffit pas à poser un diagnostic.

Un écart de phase d'environ 90° entre H et V sur un même palier est le tableau typique d'un balourd. C'est un bon indice, mais isolé. La façon de construire le diagnostic à partir du spectre, de la phase et de la part du 1x est traitée séparément dans les articles sur la lecture du spectre de vibration et sur la vibration globale, le 1x et la phase.

Sources : ISO 13373-3:2015

Fixation du capteur : goujon, colle, aimant, palpeur

Le capteur, la fixation et la surface forment une chaîne mécanique avec sa propre fréquence de résonance. Au-delà de cette fréquence, la mesure n'est plus fiable : la fixation se met à « sonner » elle-même et ajoute ses propres pics au spectre (la répartition de la vibration par fréquence). Le plus souvent, ce n'est pas le capteur qui limite la bande utile, mais bien son mode de fixation.

Un exemple d'école que connaît tout analyste vibratoire. On relève l'enveloppe d'un roulement (une méthode d'analyse qui fait ressortir les chocs brefs dus aux défauts de roulement) avec un aimant ; dans la bande 2–8 kHz apparaît un joli pic vers 1,8 kHz, pris pour un défaut de bague extérieure. On refixe le capteur sur un goujon, et le pic disparaît. C'était la fréquence propre de la fixation magnétique, tombée dans la bande analysée.

Le palpeur mérite un paragraphe à part. Il est tenu par la force de la main, et la main tremble, se fatigue et change d'angle. Une limite haute d'environ 300–500 Hz signifie qu'à 1450 tr/min vous verrez encore la composante synchrone et la deuxième harmonique, mais que la dixième harmonique sortira déjà de la zone fiable, et qu'il n'y aura tout simplement pas de fréquences de roulement. Un défaut de roulement invisible au palpeur, ce n'est pas « le roulement va bien », c'est « l'appareil ne regarde pas là ». Ajoutez à cela une faible répétabilité : la force, l'angle et le point changent à chaque fois, l'écart dépasse facilement 30 %, et une hausse réelle du niveau se noie dans la dispersion de la méthode.

Le Balanset-1A est livré avec deux accéléromètres monoaxiaux, d'au plus 25×25×20 mm et 40 g, prévus pour les deux modes de fixation : aimant ou goujon fileté M4. Pour l'équilibrage dans les paliers propres à la machine, où vous travaillez avec la composante synchrone et les premières harmoniques, un aimant sur une plaquette préparée suffit. Pour le diagnostic haute fréquence, utilisez le goujon. Si un point doit rester en permanence, préparez-le une bonne fois lors du prochain arrêt : décapez la zone, collez ou soudez une plaquette, taraudez le trou pour le goujon.

Ces limites sont des repères pratiques, pas une norme. Il n'existe pas de tableau universel : prenez la bande utile réelle dans la documentation de votre capteur et de votre mode de montage précis. Et la règle d'or du suivi de tendance : ne changez pas de fixation sur un point déjà existant. Les spectres relevés à l'aimant et au goujon diffèrent, et vous liriez cette différence comme un changement de la machine.

Plaquette, axe de sensibilité et câble

La plaquette compte plus qu'il n'y paraît. Un aimant posé sur une couche de peinture crée un coussin élastique entre le capteur et le métal, et la résonance de fixation tombe à environ 1 kHz. Un aimant sur une surface convexe repose sur deux points au lieu d'un plan, et il oscille. Un aimant sur des copeaux, de la rouille ou de la crasse huileuse tient moins bien et peut se détacher en cours de fonctionnement.

Le câble intervient lui aussi dans la mesure. Un câble qui pend librement vibre avec la machine et génère un bruit triboélectrique, une charge parasite due à la flexion du blindage. C'est critique pour les capteurs à sortie de charge ; pour les capteurs IEPE à électronique intégrée, l'effet est moindre, mais pas nul. Fixez le câble au carter de façon à décharger le connecteur, et ne le faites pas courir parallèlement aux câbles de puissance.

• La plaquette est décapée jusqu'au métal : peinture, mastic, rouille et crasse retirés.
• La plaquette est plane. Un aimant plat exige une surface plane ; pour un cylindre, prenez un aimant bipolaire ou préparez un méplat.
• L'axe de sensibilité du capteur est exactement dans la direction de mesure, le capteur n'est pas incliné.
• Approchez l'aimant en le faisant rouler, pas en le laissant claquer. Un choc sature l'entrée et provoque un « carillon » dans les premières secondes de l'enregistrement.
• Le câble est fixé, déchargé au niveau du connecteur, et ne longe pas les câbles de puissance.
• Les connecteurs sont propres et enclenchés à fond.

Un chiffre invraisemblable signifie presque toujours un problème dans la chaîne de mesure, pas dans la machine. 250 mm/s sur le corps d'une pompe au lieu des 3 mm/s habituels, c'est un câble coupé, un aimant décollé ou une saturation d'entrée. Vérifiez la chaîne et refaites la mesure avant de donner l'alerte.

Tachymètre et repère de phase : pourquoi et comment les poser

Le tachymètre sert à deux choses. La première : la fréquence de rotation exacte. Sans elle, impossible de repérer la composante synchrone dans le spectre et de la distinguer d'un parasite secteur. Pour un moteur bipolaire à 2970 tr/min, cela fait 49,5 Hz, tandis que le parasite secteur se trouve à 50 Hz, juste à côté. Sans la vitesse, vous devinez tout simplement à quelle raie appartient quoi.

La seconde, essentielle pour l'équilibrage : la phase de référence. L'appareil synchronise le signal de vibration avec l'impulsion du repère, isole dans la vibration globale exactement la composante synchrone et en mesure la phase : l'angle qui indique où se trouve le « point lourd » du rotor par rapport au repère. Sur le Balanset-1A, l'incertitude de mesure de la phase est de ±1°, pour une plage de vitesse de 100–100 000 tr/min. Sans impulsion du repère, il n'y a ni phase ni calcul de masses possible : il ne reste que le niveau global de vibration.

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   Collez un seul repère

   Collez la bande réfléchissante directement sur le rotor ou sur l'arbre, sur une zone propre et dégraissée. Un seul repère par tour, exactement un. Deux repères seraient lus par l'appareil comme une vitesse double, et toute l'image partirait en même temps que la phase.

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   Assurez un bon contraste de réflexion

   Le repère doit se distinguer du fond par sa réflexion, pas par sa couleur. Sur un arbre poli et brillant, la bande fonctionne mal : commencez par assombrir la zone autour, puis collez le repère.

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   Installez le capteur laser sur son support

   Le support magnétique est fourni avec l'appareil. Fixez-le sur une surface fixe et rigide, pas sur un carénage qui vibre ni sur une protection. Un tachymètre qui tremble donne une phase erratique, et vous chercheriez la cause du côté du rotor.

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   Réglez l'angle et la distance

   Visez le repère avec le faisceau presque perpendiculaire à la surface, en évitant les reflets miroir du carter. Vérifiez que l'indication de vitesse est stable et correspond à ce qui est attendu. Des sauts vers des valeurs multiples signalent des réflexions parasites ou un second repère accidentel.

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   Ne recollez pas le repère entre deux démarrages

   L'emplacement du repère est le point zéro de la phase. Déplacez le repère, et la phase change, alors que le rotor est le même. La question de savoir comment repérer ensuite l'angle de pose de la masse fait l'objet d'un article séparé.

Sans tachymètre, vous n'obtenez que la vibration globale. Cela suffit pour comparer le niveau au seuil, mais pas pour équilibrer, ni pour savoir quelle part du niveau revient au balourd.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A

Régime de mesure et répétabilité

Un chiffre sans régime n'a pas de sens. La vibration dépend de la vitesse, de la charge, de la position du registre ou de la vanne, de la température de la machine et de ce qui fonctionne à proximité. Une mesure à 60 % de charge et une mesure au régime nominal, ce sont deux machines différentes : on ne peut pas les comparer.

La vitesse de rotation est particulièrement sensible à proximité d'une résonance. Dans la zone de résonance, une variation de seulement 100 tr/min peut multiplier la vibration par dix et faire pivoter la phase de 180°. Sur une machine équipée d'un variateur de fréquence, consignez la consigne de fréquence par un chiffre, pas par une formule du type « à peu près comme d'habitude ».

La température agit plus lentement, mais tout aussi sûrement. Une machine froide a des jeux et un alignement réel différents d'une machine chaude : la dilatation thermique déplace les pieds. Laissez le groupe atteindre son régime stabilisé et notez depuis combien de temps il fonctionne avant la mesure. Sur les ventilateurs, ajoutez l'état de la roue : l'encrassement par la poussière modifie le niveau et la phase en quelques semaines seulement, ce qui fait de la date de mesure bien plus qu'une formalité.

• La vitesse est mesurée au tachymètre, pas relevée sur la plaque signalétique.
• La charge est la même que la fois précédente : pour une pompe, le débit et la pression ; pour un ventilateur, la position du registre ; pour un moteur, le courant.
• La machine est chaude, la durée de fonctionnement avant la mesure est notée.
• Il est noté quels groupes voisins fonctionnaient. Une machine voisine transmet de la vibration par la fondation et par la tuyauterie.
• Les réglages de l'appareil restent inchangés : paramètre, type d'amplitude, bande, Fmax (fréquence supérieure du spectre), nombre de lignes, moyennage.

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   Effectuez la mesure trois fois

   Pas trois relevés successifs au même endroit, mais trois mesures complètes : retirer le capteur, le reposer, mesurer. Vous vérifiez ainsi la fixation et la plaquette, pas l'électronique de l'appareil.

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   Calculez l'écart

   Pour une tournée en vitesse vibratoire sur une machine saine, considérez comme normal un écart de 10–15 %. Au-delà, cela signale un problème dans la chaîne : plaquette, aimant, câble, capteur incliné ou régime instable.

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   Vérifiez la stabilité de la phase

   Pour l'équilibrage, la phase compte plus que l'amplitude. Si la phase du 1x dérive de dizaines de degrés d'un démarrage à l'autre à régime constant, la mesure est inutilisable. La cause est soit dans la mesure, soit dans la machine : résonance, montage desserré de la roue, fissure.

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   Établissez le niveau de référence

   Pendant que la machine est saine, relevez une ligne de base sur tous les points et directions, à un régime connu. Ensuite, vous ne comparez plus à un tableau trouvé sur internet, mais à l'historique propre de cette machine.

La dynamique compte plus que le chiffre absolu. 2,7 mm/s en hausse de 0,3 mm/s par mois est plus préoccupant que 4,2 mm/s stables que la machine maintient depuis trois ans. Pour les zones numériques, appuyez-vous sur la partie applicable et en vigueur de la norme correspondant au type de machine, à la puissance et au type de paliers, et non sur un tableau universel.

Sources : ISO 13373-5:2020 · ISO 20816-1:2016

Erreurs fréquentes et ce qu'il faut consigner dans le journal

Tenez un seul tableau par machine et ne changez pas sa structure. Si vous avez dû modifier le point, la fixation ou les réglages, ne corrigez pas les anciennes entrées. Ouvrez une nouvelle ligne de base et notez à côté ce qui a changé et pourquoi : les anciennes données restent dans l'archive et conservent leur sens.

Si vous avez besoin d'une mesure à laquelle le client puisse se fier

La mesure n'est pas une fin en soi. Elle répond à une question pratique : réparer ou équilibrer. C'est pourquoi, sur site, nous ne commençons pas par les masses, mais par la mesure sur les paliers : vibration globale et composante synchrone pour chaque direction, spectre, phase, répétabilité. Si le 1x représente l'essentiel du niveau, nous équilibrons le rotor sur place, dans ses propres paliers, sur un ou deux plans de correction (les sections du rotor où l'on pose les masses), et nous remettons un protocole avec les chiffres avant et après. Si le 1x est faible, nous le disons franchement : l'équilibrage n'aidera pas, il faut s'occuper de la fixation, de l'alignement des arbres, des roulements ou de la résonance.

Nous concevons et fabriquons les appareils Balanset, et nous les utilisons nous-mêmes pour équilibrer sur site. Si vous souhaitez mesurer vous-même, le kit Balanset-1A couvre toute la chaîne de mesure : deux accéléromètres à fixation magnétique ou par goujon M4, un capteur de phase laser sur support magnétique, un module USB à deux voies avec préamplificateurs, intégrateurs et convertisseur analogique-numérique, une balance numérique pour la masse d'essai, et un logiciel pour Windows. L'appareil mesure la vitesse, l'amplitude et la phase de la vitesse vibratoire, globale et en 1x, affiche le signal temporel et le spectre FFT, acquiert les deux voies simultanément, conserve les mesures et les coefficients d'influence (la réaction de la machine à la masse d'essai, mémorisée pour accélérer un futur équilibrage) et archive les résultats pour les protocoles. Le même système sert de chaîne de mesure à une machine à équilibrer à paliers souples.

• Type de machine, puissance, vitesse, type de paliers et de roulements.
• Niveau global et 1x pour chaque palier, avec indication du point et de la direction.
• Mode de fixation du capteur et régime dans lequel les chiffres ont été relevés.
• Ce qui a changé sur la machine au cours du dernier mois : nettoyage, remplacement de pale, réparation, réalignement.
• Existence d'un historique de mesures et d'un niveau de référence à l'état sain.

Avec cet ensemble de données, l'analyse prend quelques minutes au lieu d'un nouveau déplacement. Un accompagnement sur la méthode de mesure et sur l'appareil est inclus.

Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

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