Lazer Vibrometriyasını Anlamaq
Tərif: Lazer Vibrometriya nədir?
Lazer vibrometriyası ölçmək üçün kontaktsız optik texnikadır vibrasiya sürət and yerdəyişmə titrəyən səthlərdən əks olunan lazer işığının Doppler sürüşməsindən istifadə etməklə. Lazer Doppler vibrometri (LDV) lazer şüasını ölçmə nöqtəsinə yönəldir və səth hərəkət etdikcə əks olunan işığın tezliyi səth sürətinə mütənasib olaraq dəyişir. Bu tezlik dəyişikliyini interferometrik olaraq aşkar edərək, LDV heç bir fiziki təmas, kütləvi yükləmə və ya optik əlçatanlıqdan kənar səth hazırlığı olmadan vibrasiyanı ölçür.
Lazer vibrometriyası təmas sensorları ilə qeyri-mümkün və ya qeyri-mümkün ölçmələrə imkan verir: fırlanan komponentlər, yüngül konstruksiyalar (sensor kütləsinin nəticələrə təsir etdiyi yerlərdə), əlçatmaz yerlər, isti səthlər və geniş ərazilərdə sürətli məkan tədqiqatları. Bahalı olsa da, lazer vibrometrləri qabaqcıl insanlar üçün əvəzolunmaz tədqiqat və problemlərin aradan qaldırılması vasitələridir modal analiz və xüsusi tətbiqlər.
Əməliyyat prinsipi
Lazer Doppler effekti
- Lazer Emissiyası: Koherent lazer şüası (adətən He-Ne qırmızı lazer, 633 nm)
- Şüaların parçalanması: Ölçmə şüasına (hədəf üçün) və istinad şüasına bölünür
- Refleks: Ölçmə şüası titrəmə səthindən əks olunur
- Doppler sürüşməsi: Səth sürəti ilə əks olunan işıq tezliyi dəyişdi
- Müdaxilə: Yansıyan şüa istinad şüası ilə yenidən birləşdirilir
- Aşkarlama: Müdaxilədən vuruş tezliyi = Doppler sürüşməsi
- Demodulyasiya: Səth sürətinə mütənasib Doppler tezliyi
Ölçülmüş Parametrlər
- Əsas: Sürət (birbaşa Doppler sürüşməsindən)
- İnteqrasiya: Yer dəyişdirmə (inteqrasiya sürəti)
- Fərqləndirmə: Sürətlənmə (sürəti diferensiallaşdırmaq)
- Tezlik diapazonu: DC - 1,5 MHz (modeldən asılı olaraq)
- Amplituda Aralığı: nm-dən mm-ə qədər (son dərəcə geniş dinamik diapazon)
Üstünlüklər
Kontaktsız
- Sensor kütləvi yükləmə effektləri yoxdur
- Yüngül strukturlar üçün idealdır
- Fırlanan səthləri ölçür (bıçaqlar, millər)
- Quraşdırma vaxtı və ya yapışqan yoxdur
Əlçatanlıq
- Sensorlarla əlaqə üçün əlçatmaz nöqtələri ölçür
- Uzaqdan ölçmə (metr məsafədə)
- İsti səthlər, vakuum kameraları, təhlükəli ərazilər
- Pəncərələr və ya optik portlar vasitəsilə
Məkan Qətnaməsi
- Səthləri sürətlə tarayın
- Dəqiqədə yüzlərlə ölçmə nöqtəsi
- İşləyən əyilmə formaları asanlıqla tutulur
- 3D vibrometriya sistemləri mövcuddur
Geniş bant genişliyi
- DC reaksiyası (əsl yerdəyişmə)
- Çox yüksək tezliklərə (MHz mümkündür)
- Tək alət bütün diapazonu əhatə edir
Məhdudiyyətlər
Yüksək Xərc
- LDV sistemləri: $20,000-200,000+
- Rutin monitorinq üçün sərfəli deyil
- Xüsusi tətbiqlər və tədqiqatlar üçün əsaslandırılmışdır
Görmə Xətti Tələb olunur
- Ölçmə nöqtəsinə optik yol olmalıdır
- Maneələr ölçmənin qarşısını alır
- Problemli qapalı avadanlıq
Səth tələbləri
- Hədəf lazer işığını əks etdirməlidir
- Parlaq səthlər müalicə tələb edə bilər (retroreflektor lent, toz örtük)
- Şəffaf materiallar çətin
Ətraf mühitə həssaslıq
- Hava cərəyanları şüaya təsir göstərir
- Toz, yağ dumanı işıq saçır
- LDV-nin vibrasiyasının özü ölçməyə təsir edir
- Temperatur gradientləri şüaların sürüşməsinə səbəb olur
Proqramlar
Fırlanan komponentin ölçülməsi
- Turbinlərdə, fanatlarda, kompressorlarda bıçaq titrəməsi
- Fərdi bıçaq tezliyi və əyilmə
- Millərin burulma vibrasiyası
- Dişli diş vibrasiyası
Yüngül Quruluş Testi
- Elektron lövhələr, MEMS cihazları
- İncə panellər və membranlar
- Sensor kütləsinin nəticələrə təsir edəcəyi yer
Modal təhlil
- Əməliyyat əyilmə formasının (ODS) ölçülməsi
- Rejimin formasının təyini
- Sürətli məkan tədqiqatları (yüzlərlə xal)
- Struktur hərəkətin animasiya nümayişləri
Xüsusi Mühitlər
- Yüksək temperatur (məsafədən)
- Vakuum kameraları (pəncərələr vasitəsilə)
- Təmiz otaqlar (sensorlardan çirklənmə yoxdur)
- Təhlükəli ərazilər (təhlükəsiz məsafədən ölçmə)
Lazer vibrometrlərinin növləri
Tək Nöqtəli LDV
- Bir anda bir yeri ölçür
- Manual və ya motorlu skan
- Ən ümumi və iqtisadi
LDV skan edilir
- Güzgü sistemi lazeri səth boyunca sürətlə skan edir
- Bir çox nöqtənin ardıcıl ölçülməsi
- Avtomatlaşdırılmış ODS ölçmələri
3D LDV
- Müxtəlif açılardan üç lazer şüası
- X, Y, Z komponentlərinə vibrasiyanı həll edir
- Tam 3D hərəkət xarakteristikası
- Ən bahalı
Rotasiyalı LDV
- Fırlanan səthlərin ölçülməsi üçün ixtisaslaşmışdır
- Fırlanma zamanı xüsusi nöqtəni izləyir
- Burulma vibrasiyasının ölçülməsi
Ölçmə üzrə Ən Yaxşı Təcrübələr
Quraşdırma
- LDV-nin sərt montajı (ştativ və ya dayaq)
- Səthə perpendikulyar düzülmə (LDV-yə doğru/uzaqda hərəkəti ölçün)
- Optimal məsafə (adətən 0,3-5 metr)
- Ətraf mühitin pozulmasını minimuma endirmək
Hədəf Səthi
- Ən yaxşı şəkildə təmiz, optik əks etdirən səth
- Retroreflektiv lent çətin səthlər üçün siqnalı artırır
- Spekulyar (güzgü kimi) əksdən çəkinin
- Lazım gələrsə yüngül səth örtüyü
Kontakt Sensorları ilə Müqayisə
| Xüsusiyyət | Əlaqə Sensorları | Lazer vibrometriyası |
|---|---|---|
| Kütləvi Yükləmə | Nəticələrə təsir edə bilər | Sıfır (əlaqəsiz) |
| Quraşdırma | Montaj tələb olunur | Nöqtə və ölçü |
| Fırlanan Səthlər | Çətin/mümkünsüz | Düz |
| Xərc | Aşağı ($100-5000) | Yüksək ($20k-200k+) |
| Rutin Monitorinq | İdeal | Praktik deyil |
| Tədqiqat/Xüsusi | Məhduddur | Əla |
Lazer vibrometriyası ənənəvi kontakt sensorları ilə mümkün olmayan ölçmələrə imkan verən unikal qeyri-kontakt vibrasiya ölçmə imkanları təqdim edir. Qiymət və mürəkkəblik gündəlik istifadəni məhdudlaşdırsa da, lazer vibrometrləri qabaqcıl maşın diaqnostikası və struktur dinamikası tətbiqlərində fırlanan komponent analizi, yüngül struktur testi və sürətli məkan vibrasiya tədqiqatları üçün əvəzolunmaz tədqiqat və ixtisaslaşdırılmış nasazlıqların aradan qaldırılması vasitələridir.