Unités de mesure de la vibration : mm/s, g, µm, et qu'est-ce que le RMS

Votre protocole indique « 2,8 ». Le rapport de quelqu'un d'autre sur la même machine indique « 0,11 ». Une troisième personne affirme que c'est 45. Ces trois chiffres peuvent être vrais en même temps : le premier est en mm/s RMS, le second en ips (pouces par seconde), le troisième en micromètres de crête à crête. On confond l'unité et le type d'amplitude plus souvent qu'on ne se trompe dans la mesure elle-même, et le prix de l'erreur est le même : soit vous retouchez une machine saine, soit vous validez comme normal un niveau qui est déjà en train de dévorer les roulements.

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

Un seul mouvement, trois grandeurs

Un palier n'exécute qu'un seul mouvement, mais vous pouvez le décrire par trois grandeurs différentes. Le déplacement vibratoire répond à la question « jusqu'où le point s'est-il déplacé ». La vitesse vibratoire répond à la question « à quelle vitesse se déplace-t-il ». L'accélération vibratoire répond à la question « à quelle vitesse sa vitesse change-t-elle ». Les trois décrivent le même phénomène, et les trois sont exactes.

C'est la fréquence qui les relie. Pour une sinusoïde pure, v = 2π·f·d et a = (2π·f)²·d, où f est la fréquence en hertz et d l'amplitude du déplacement. D'où l'essentiel. Pour passer à la vitesse, vous multipliez par la fréquence ; pour passer à l'accélération, par le carré de la fréquence. Le déplacement met donc en avant les basses fréquences, l'accélération met en avant les hautes, et la vitesse se tient exactement au milieu.

Physiquement, vous avez presque toujours un seul capteur en main, l'accéléromètre. Il délivre un signal proportionnel à l'accélération vibratoire. L'appareil obtient la vitesse par intégration, le déplacement par double intégration. Sur le Balanset-1A, les intégrateurs sont matériels, intégrés dans le module USB deux voies, avec les préamplificateurs et le convertisseur analogique-numérique ; c'est pourquoi vous lisez directement la vitesse vibratoire en mm/s à l'écran et travaillez avec la composante synchrone 1x, la vibration à la fréquence de rotation du rotor.

Il en découle une conséquence qu'on oublie. L'intégration atténue les hautes fréquences et amplifie le bruit basse fréquence. En dessous de la limite basse du capteur, elle transforme ce bruit en une remontée artificielle bien nette dans la partie gauche du spectre — le graphique qui décompose la vibration par fréquences ; dans la littérature anglophone, on appelle cette remontée ski-slope. Convertir l'accélération en déplacement là où le capteur ne fonctionne déjà plus n'a aucun sens : vous obtiendrez des chiffres derrière lesquels il n'y a aucun mouvement réel.

• Déplacement vibratoire : µm, en système impérial mils, 1 mil = 25,4 µm. On indique généralement le crête à crête, peak-to-peak. Domaine d'utilisation en dessous d'environ 10 Hz.
• Vitesse vibratoire : mm/s, en système impérial ips, 1 ips = 25,4 mm/s. On indique généralement la valeur efficace, RMS. Domaine d'utilisation environ 10–1000 Hz.
• Accélération vibratoire : m/s² ou g, avec 1 g = 9,81 m/s². On indique aussi bien le RMS que le pic, souvent les deux à la fois. Domaine d'utilisation au-dessus d'environ 1000 Hz.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A

Ce qui s'applique où : trois grandeurs, trois usages

La vitesse vibratoire est devenue l'évaluation universelle de l'état des carters non par tradition, mais par calcul. Dans la bande 10–1000 Hz, un seul chiffre en mm/s RMS pondère à peu près également la composante synchrone, ses premières harmoniques (fréquences multiples de la sienne) et une énergie haute fréquence modérée. C'est sur cette grandeur que sont construites les zones A, B, C et D de l'ISO 20816. C'est elle aussi que vous inscrivez généralement dans un contrat et dans le seuil d'un système de surveillance.

Le déplacement vibratoire reste utile là où les fréquences sont basses ou là où c'est le jeu qui vous intéresse. Un tambour lent à 30 tr/min, une broche, la position de l'arbre dans un palier lisse mesurée par capteurs de proximité. Ici, ce qui compte n'est pas un abstrait « niveau de vibration », mais l'amplitude physique du mouvement en micromètres : elle entre dans le jeu disponible, ou elle n'y entre pas. Notez que la vibration de l'arbre s'évalue selon des documents distincts, et non selon les tableaux écrits pour les carters de paliers.

L'accélération vibratoire est nécessaire quand vous cherchez des chocs. Défaut de roulement à billes, engrènement, frottement, cavitation. L'impulsion dure des fractions de milliseconde et vit dans les kilohertz, si bien qu'elle disparaît presque en vitesse : l'intégration divise son amplitude par la fréquence. Le tableau typique d'un stade précoce ressemble à ceci. Le RMS de vitesse vibratoire n'a pas bougé depuis trois mois, alors que le pic d'accélération vibratoire a doublé sur la même période.

Il y a aussi un revers, qu'il vaut mieux dire franchement. Mesurer l'accélération sur un organe lent ne sert à rien : à 50 tr/min, la fréquence de rotation est de 0,83 Hz, et l'accélération correspondante se noie dans le bruit. Évaluer une machine rapide par le déplacement est tout aussi inutile : à 3000 tr/min, 4,5 mm/s RMS donnent un crête à crête de seulement 40 µm, et un tel mouvement, vous ne le capterez tout simplement pas avec un capteur de déplacement sur le carter.

La dernière ligne se démarque volontairement des autres. Le balourd résiduel n'est pas une vibration, mais une masse multipliée par un rayon. On ne peut le comparer ni aux mm/s ni aux micromètres crête à crête, et la mention « dans la tolérance » du logiciel d'équilibrage ne signifie pas du tout la même chose que « en zone B » selon l'ISO 20816. Un article séparé traite de ces trois tolérances distinctes.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · ISO 13373-3:2015

Tableau de conversion : les mêmes 4,5 mm/s

La conversion entre grandeurs tient en une ligne, mais uniquement à une fréquence connue. À partir de v = 2π·f·d, vous obtenez d = v / (2π·f). En multipliant la vitesse par 2π·f, vous obtenez l'accélération. Ici, f est la fréquence de la composante précise que vous convertissez, pas une vague « fréquence de la vibration en général ».

Voyez ce que cela donne en pratique. Prenons une seule valeur, 4,5 mm/s RMS, et calculons à quel crête à crête de déplacement et à quelle accélération elle correspond à différentes fréquences.

• Un écart d'un facteur cent entre les deux colonnes extrêmes, et ce n'est pas une erreur, c'est de la physique.
• À 10 Hz, ces 4,5 mm/s signifient 200 µm de crête à crête : vous verrez le mouvement du palier à l'œil nu et le sentirez à la main.
• À 1000 Hz, ces mêmes 4,5 mm/s signifient 2 µm : le mouvement ne se voit ni ne s'entend, mais l'accélération atteint près de 3 g.
• Un même chiffre en mm/s décrit des situations mécaniques totalement différentes, et sans la fréquence, vous ne savez pas laquelle.

Voici maintenant la limite qui empêche d'appliquer ce tableau mécaniquement. La formule fonctionne pour une seule sinusoïde, c'est-à-dire pour une seule raie du spectre à une fréquence connue. Le RMS large bande dans la bande 10–1000 Hz se construit à partir de dizaines de composantes à la fois, et il n'a pas de fréquence unique. Convertir les 4,5 mm/s RMS globaux en micromètres est impossible par principe : la question « à quelle fréquence » restera sans réponse. Convertissez des composantes isolées. Et vérifiez la limite basse du capteur : un accéléromètre industriel courant fonctionne honnêtement à partir d'environ 1–2 Hz, et avec un intégrateur intégré, cette limite est parfois encore plus haute.

RMS, peak, peak-to-peak : quatre chiffres pour un seul signal

La grandeur répond à la question « que mesurez-vous ». Le type d'amplitude répond à une autre question : « comment avez-vous condensé l'oscillation en un seul chiffre ». On les confond plus souvent que les unités elles-mêmes, et les conséquences sont pires, parce que l'unité est généralement affichée à l'écran, tandis que le type d'amplitude est caché dans les réglages.

Le RMS, la valeur efficace, est la valeur quadratique moyenne. Elle est liée à l'énergie de l'oscillation et réagit peu aux pics isolés, c'est pourquoi les normes d'état des machines sont écrites précisément en RMS. Le peak est l'écart maximal par rapport à zéro. Le peak-to-peak est le crête à crête complet, du minimum au maximum. La moyenne redressée se rencontre dans les anciens appareils et sur les plaques signalétiques, et il faut savoir la reconnaître elle aussi.

• 4,5 mm/s RMS, c'est 6,4 mm/s peak et 12,7 mm/s peak-to-peak. Trois chiffres différents, une seule et même vibration.
• Comparé le peak de la mesure du jour avec le RMS du protocole de l'an dernier, et obtenu une « hausse de 40 % » là où la machine n'avait pas changé du tout.
• L'erreur inverse est symétrique : divisé le pic mesuré par 1,41 et noté le résultat comme un RMS que l'appareil n'affichait pas.

Voici la limite principale à cause de laquelle le coefficient 1,41 fait défaut. Il est établi pour une sinusoïde pure. Sur un signal de choc, le rapport s'effondre complètement : chez un roulement écaillé, le pic d'accélération dépasse le RMS de huit à douze fois. Multiplier le RMS par 1,41 et appeler cela un pic vous fait sous-estimer le pic réel d'un facteur six, c'est-à-dire manquer précisément ce que vous cherchiez. Si la norme est exprimée en RMS, notez du RMS. Si l'appareil ne sait fournir que le pic, écrivez-le en toutes lettres dans le protocole et ne bidouillez pas le chiffre pour le faire coller au seuil.

Le facteur de crête : le chiffre qui détecte les chocs

Le facteur de crête est le rapport du pic au RMS d'un même signal : CF = peak / RMS. En lui-même, il ne mesure rien, mais il indique immédiatement la forme du signal capté : harmonique ou de choc.

L'idée est que le RMS croît lentement, tandis que le pic réagit immédiatement aux chocs. Tant que le défaut reste localisé, le RMS bouge à peine, alors que le pic grimpe, et le facteur de crête augmente. C'est le signe le plus précoce que vous obtenez sans analyse spectrale, à partir de deux simples chiffres issus de la même mesure en accélération.

• Sinusoïde pure : 1,41. Tout ce qui s'approche de ce chiffre indique un signal harmonique, donc plutôt un balourd ou un désalignement que des chocs.
• Bruit aléatoire large bande d'un organe sain : environ 3–4.
• Défaut localisé de roulement ou d'engrènement : 5–10 et plus.
• Stade avancé de dégradation : de nouveau 3–4, parce que les chocs ont fusionné en un bruit continu.

Sources : ISO 13373-3:2015

Six lignes sans lesquelles un chiffre ne veut rien dire

« Chez nous, c'est 7 mm/s » n'est pas un résultat de mesure, mais la moitié d'un résultat. L'autre moitié, ce sont les métadonnées, et sans elles, ce chiffre n'a rien à quoi se comparer : ni à une norme, ni à une mesure passée, ni aux données d'un collègue.

Le système d'unités est un piège à part. Les appareils d'origine américaine délivrent par défaut de l'ips et des mils. La route de mesure fixe un seuil Alarm à 7,1 mm/s, l'appareil affiche 0,28, le mécanicien voit « un petit chiffre » et passe son chemin. Or 0,28 ips, c'est exactement les mêmes 7,1 mm/s, et le seuil est déjà atteint. Gardez en tête trois conversions : 1 ips = 25,4 mm/s, 1 mil = 25,4 µm, 1 g = 9,81 m/s².

La bande de fréquences fait défaut plus discrètement, mais tout aussi sûrement. Deux appareils sur le même point donnent 3,1 et 4,6 mm/s, et les deux ont raison : le premier a une limite haute de 200 Hz, le second de 1000 Hz, et la différence est l'énergie haute fréquence que le premier appareil ne compte tout simplement pas. Sur le Balanset-1A, le RMS de vitesse vibratoire se mesure dans la bande 5–200 Hz, sur une plage de 0,02–80 mm/s. Cela suffit pour la composante synchrone et les premières harmoniques des machines industrielles, mais ce n'est pas la bande complète 10–1000 Hz. Si la réception contractuelle exige précisément 10–1000 Hz, mettez-vous d'accord sur l'appareil à l'avance, pas le jour de la réception.

• Grandeur : déplacement, vitesse ou accélération. Sans elle, le chiffre ne se lit pas du tout.
• Unités et système : mm/s ou ips, µm ou mils, m/s² ou g.
• Type d'amplitude : RMS, pic, crête à crête ou moyenne redressée.
• Bande de fréquences, par exemple 10–1000 Hz. Pour les machines en dessous de 600 tr/min, la limite basse descend généralement à 2 Hz, mais vérifiez la partie et l'édition applicables de la norme pour votre machine.
• Point et direction : le palier précis et H, V ou A. Plus le mode de fixation du capteur, car c'est lui qui limite la borne haute de la bande.
• Régime : vitesse au tachymètre, charge, température, ce qui fonctionnait à proximité.

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

Erreurs fréquentes qui coûtent une intervention

Ce qu'il faut consigner dans le protocole, et que faire si les chiffres ne concordent pas

Le protocole n'existe pas pour faire joli. Il existe pour que, dans un an, quelqu'un d'autre reproduise votre mesure et compare ses chiffres aux vôtres. Le test est simple : donnez le protocole à un collègue et demandez-lui s'il pourrait reproduire la mesure sans rien vous demander. Si la réponse est non, il manque une ligne au protocole.

Voici ci-dessous un exemple conventionnel d'enregistrement pour un point. Les chiffres sont donnés à titre d'exemple, seule la structure compte.

• Machine, organe, numéro du point et direction de mesure.
• Grandeur, unités et type d'amplitude sur une seule ligne : « vitesse vibratoire, mm/s, RMS ».
• Bande de fréquences, et pour un spectre en plus le Fmax, le nombre de lignes, la fenêtre et le nombre de moyennages.
• Type de capteur et mode de fixation : goujon, colle, aimant, sonde à main.
• Vitesse au tachymètre, charge, température, durée de fonctionnement avant la mesure.
• Appareil, numéro de série, date de la dernière vérification de la sensibilité des capteurs.
• Norme de comparaison : document, partie, édition, classe de machine, type de paliers.
• Trois mesures répétées et leur dispersion, pas un seul chiffre.

Si les chiffres de deux mesures ne concordent toujours pas alors que le protocole est complet, ce qui commence alors relève du diagnostic, pas de l'arithmétique. Nous sommes des ingénieurs qui concevons et fabriquons les appareils Balanset et qui les utilisons nous-mêmes pour équilibrer sur site, et d'après notre expérience, les écarts viennent de trois choses : une bande différente entre les appareils, une fixation de capteur différente et un régime de machine différent. Envoyez-nous les deux protocoles et le régime, et nous identifierons l'origine de l'écart. Et si les chiffres montrent que la composante synchrone domine, la question passe sur un plan pratique : l'équilibrage du rotor sur site, dans ses propres paliers, sans démonter la roue. L'accompagnement-conseil pour le choix de la grandeur, de la bande et du point de mesure fait partie du service, il ne se vend pas séparément.

Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

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