فهم مقاييس سرعة الدوران البصرية
أن مقياس سرعة الدوران البصري هو جهاز لقياس السرعة بدون تلامس يستخدم الضوء — سواء كان مصباح LED مرئيًا أو ليزرًا أو أشعة تحت الحمراء — مع مستشعر ضوئي لاستشعار الدوران، إما عن طريق رصد الانعكاسات الصادرة عن عمود محدد بعلامات شريط عاكس أو عن طريق استشعار انقطاع شعاع ضوئي. ويؤدي الجهاز وظيفتين في آن واحد: فهو يحدد سرعة الدوران بوحدة الدورات في الدقيقة (RPM)، كما يولد نبضة توقيت مرة واحدة في كل دورة تُستخدم كـ مرحلة مرجع في تحليل الاهتزازات, موازنة المجال، و تتبع الطلب. ويشمل هذا المصطلح كلاً من أجهزة الليزر المحمولة — وهي النوع الأكثر شيوعًا — وأجهزة الاستشعار الضوئية المثبتة بشكل دائم والمصممة على أساس مصادر ضوئية متنوعة. وترتبط عدادات السرعة الضوئية ارتباطًا وثيقًا بـ مقاييس سرعة الدوران بالليزر، لكن فئة الأجهزة الضوئية أوسع نطاقًا، حيث تشمل أيضًا مصادر الضوء غير الليزرية.
1. أنواع عدادات السرعة البصرية
1.1 النوع العاكس (الأكثر شيوعًا)
- يتميز مصدر الضوء والمستشعر بوجودهما في غلاف واحد.
- تقوم الوحدة باكتشاف الضوء المنعكس من شريط لاصق عاكس موجود على العمود.
- وهي تعمل عبر نطاق من مسافات التباعد، يتراوح عادةً بين 50 و500 ملم.
- تستخدم أجهزة قياس السرعة بالليزر المحمولة هذه الطريقة.
- بسيط ومريح وسهل الحمل — مثالي لإجراء الفحوصات السريعة.
1.2 النوع العابر
- مصدر الضوء والمستشعر هما وحدتان منفصلتان متقابلتان.
- يقوم الجسم الدوار بقطع مسار الشعاع أثناء دورانه.
- كل شفرة أو قضيب أو عنصر يقطع الشعاع يُحدث نبضة.
- وهذا يتيح إجراء قياس متعدد النبضات لكل دورة عند الحاجة.
- شائع في الأنظمة المثبتة بشكل دائم.
1.3 نوع الألياف الضوئية
- يتم إرسال الضوء واستقباله عبر كابلات الألياف الضوئية.
- تقع الأجهزة الإلكترونية بعيدًا عن نقطة القياس.
- مناسبة للاستخدام في الأماكن الضيقة، أو في الأماكن التي تتسم بارتفاع التداخل الكهرومغناطيسي، أو في الأجواء القابلة للانفجار.
- تتوفر إصدارات آمنة ذاتيًا للاستخدام في المناطق الخطرة.
2. مصادر الإضاءة
يحدد اختيار مصدر الضوء مسافة التشغيل وحجم البقعة ومقاومة الضوء المحيط.
- الليزر (أحمر أو بالأشعة تحت الحمراء): شعاع متماسك ومركّز يوفر مسافة عمل طويلة وبقعة ضوئية صغيرة لضمان دقة تحديد المواقع — وهو الأفضل أداءً والخيار المعتاد في الأجهزة المحمولة باليد.
- LED (مرئي أو بالأشعة تحت الحمراء): ضوء غير مترابط يتميز بمسافة تشغيل أقصر وبقعة أكبر، ولكن بتكلفة أقل؛ وهو شائع في أجهزة الاستشعار المثبتة بشكل دائم.
- الأشعة تحت الحمراء (IR): غير مرئي للعين، وأقل تأثراً بالضوء المحيط، وبالتالي فهو أكثر ملاءمة في البيئات الساطعة، مع ميزة أمان تتمثل في عدم ظهور شعاع الليزر.
3. التطبيقات
3.1 قياس السرعة
- إجراء فحوصات سريعة لعدد الدورات في الدقيقة خلال عمليات مسح مراقبة الحالة.
- التحقق من اللوحة التعريفية سرعة التشغيل.
- الكشف عن تباين السرعة تحت الحمل.
- Calculating تردد الانزلاق في المحركات الحثية.
3.2 مرجع مرحلة تحليل الاهتزازات
وهذا هو الدور الذي يجعل مقياس السرعة البصري أداة لا غنى عنها لأخصائي الاهتزازات. ومن خلال مزامنة شكل موجة الاهتزاز مع النبضة التي تحدث مرة واحدة في كل دورة، يحول جهاز التحليل التأخير إلى زاوية طور:
- وهي توفر الإشارة المُحفزة للقياسات ذات التزامن الطوري.
- من الضروري أن موازنة، حيث تحدد الطور الموضع الزاوي لكل وزن التصحيح.
- وهو يتيح تتبع الطلبات على المعدات ذات السرعة المتغيرة.
- It supports قطعة أرض بود الطاقة أثناء بدء التشغيل والتباطؤ.
3.3 القياسات المتزامنة
- تشغيل ستروبسكوب لذلك تبدو العلامة الدوارة وكأنها متجمدة.
- مزامنة المجال الزمني averaging للتخلص من الضوضاء غير المتزامنة.
- أخذ العينات مرة واحدة في كل دورة من أجل المعالجة القائمة على الطلبات.
4. Advantages
يستحق النهج البصري مكانته بفضل ثلاث ميزات:
- التشغيل بدون تلامس: لا يلامس أي شيء الجزء الدوار، وبالتالي لا يوجد احتكاك أو حمل على العمود، ولا يوجد حد أقصى للسرعة يفرضه المستشعر، ولا يحدث تآكل لعنصر الاستشعار.
- سهولة الاستخدام: ضع شريطًا لاصقًا، ووجه الجهاز، وقم بالقياس — النتائج فورية، كما أن الجهاز سهل الحمل تمامًا.
- براعه: وهي تعمل مع أي جسم دوار تقريبًا عبر نطاق واسع من السرعات، مع مسافة عمل قابلة للتعديل، وتناسب عمليات المسح المؤقتة والتركيبات الدائمة على حد سواء.
5. عوامل التركيب والبيئة
للتركيب الدائم، قم بتثبيت المستشعر على المسافة الموصى بها، وقم بمحاذاة محوره البصري بحيث يكون عموديًا على العمود، وقم بلصق الشريط العاكس في مكان يسهل الوصول إليه، وقم بحماية الأجزاء البصرية من التلوث باستخدام غطاء زجاجي إذا لزم الأمر، وتأكد من إمكانية ضبط المسافة والاتجاه. هناك عدة عوامل بيئية تؤدي إلى تدهور الأداء وتستحق الاهتمام:
- الضوء المحيط: قد يؤدي ضوء الشمس الساطع إلى إرباك جهاز الكشف — استخدم مصدرًا للأشعة تحت الحمراء أو قم بحجب الهدف.
- تلوث: يؤدي رذاذ الزيت والغبار المتراكم على الأجزاء البصرية إلى إضعاف الإشارة.
- اهتزاز: قم بتثبيت المستشعر بإحكام بحيث لا يتعرض للاهتزاز بالنسبة إلى العمود.
- درجة حرارة: التزم بنطاق درجات الحرارة المحدد للمستشعر، والذي يتراوح عادةً بين −20 و+60 درجة مئوية.
6. أفضل الممارسات وحل المشكلات
للحصول على قراءات موثوقة عند الاستخدام اليدوي، ثبت الجهاز على سطح ثابت، ووجهه نحو مركز الشريط العاكس، وحافظ على المسافة الموصى بها من قبل الشركة المصنعة، واحمِ الجهاز من الضوء الساطع، وقم بأخذ عدة قراءات للتأكد من اتساق النتائج. عند استخدام النبضة كمرجع للطور، تعامل مع موضع الشريط على أنه علامة 0° — قم بتدوينها وتوثيقها — وتأكد من استقرار الإشارة ونقاوتها، وتحقق من وجود نبضة واحدة لكل دورة، وتحقق من شكل الموجة على جهاز الذبذبات إذا بدا أي شيء مشكوكًا فيه. الأعطال الشائعة لها حلول بسيطة:
- No signal: تحقق من مسافة التركيب، ونظف العدسات، وتأكد من وجود الشريط اللاصق، وتحقق من البطارية.
- قراءة غير مستقرة: تقليل المسافة، وتحسين الشريط اللاصق، والحماية من الضوء الشارد.
- نبضات متعددة (معدل دوران مضاعف): إزالة قطع الشريط الزائدة، أو بريق فتحات التثبيت، أو أي علامات عاكسة أخرى تؤدي إلى إطلاق نبضة ثانية في كل دورة.
في جهاز موازنة المحركات المحمول، لا يُعد مقياس السرعة البصري مجرد ملحق، بل هو العمود الفقري لنظام توقيت سير العمل بأكمله. بالانست-1أعلى سبيل المثال، تأتي هذه الآلة مزودة بمقياس سرعة دوران ليزري يعمل بالانعكاس، حيث يستجيب لقطعة صغيرة من الشريط العاكس، ويعمل على مسافة تتراوح بين 50 و500 ملم ضمن نطاق سرعة دوران يتراوح بين 250 و90,000 دورة في الدقيقة؛ وتوفر نبضته التي تحدث مرة واحدة في كل دورة مرجع الطور الذي يحتاجه البرنامج لحساب كل وزن موازنة والتحقق من عدم التوازن المتبقي بعد ذلك. ومن الناحية النظرية، فإنه يعمل كجهاز لاسلكي مستشعر ضوئي ويؤدي نفس وظيفة الجهاز المثبت بشكل دائم مفتاح الطور.
أصبحت أجهزة قياس السرعة الضوئية — ولا سيما تلك التي تعمل بالليزر — أداة لا غنى عنها في تحليل الاهتزازات والموازنة. إن طريقة عملها التي لا تعتمد على التلامس، وسهولة استخدامها، ودقتها، ووظيفتها المزدوجة كمستشعر للسرعة ومرجع للطور، تجعلها أدوات أساسية لمتخصصي الاهتزازات ومهندسي الموثوقية وفنيي الصيانة الذين يعملون على المعدات الدوارة في الميدان.
