Какво е лазерна виброметрия? Безконтактно оптично измерване • Преносим балансьор, вибрационен анализатор "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво е лазерна виброметрия? Безконтактно оптично измерване • Преносим балансьор, вибрационен анализатор "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво е лазерна виброметрия? Безконтактно оптично измерване

Публикувано от admin на

Разбиране на лазерната виброметрия

Определение: Какво е лазерна виброметрия?

Лазерна виброметрия е безконтактна оптична техника за измерване вибрация скорост и изместване използвайки Доплеровото изместване на лазерната светлина, отразена от вибриращи повърхности. Лазерен Доплеров виброметър (LDV) насочва лазерен лъч към точката на измерване и с движението на повърхността честотата на отразената светлина се измества пропорционално на скоростта на повърхността. Чрез интерферометрично откриване на това честотно изместване, LDV измерва вибрациите без физически контакт, масово натоварване или подготовка на повърхността извън оптичната достъпност.

Лазерната виброметрия позволява измервания, невъзможни или непрактични с контактни сензори: въртящи се компоненти, леки конструкции (където масата на сензора влияе върху резултатите), недостъпни места, горещи повърхности и бързи пространствени изследвания на големи площи. Макар и скъпи, лазерните виброметри са безценни инструменти за изследване и отстраняване на неизправности за напреднали... модален анализ и специализирани приложения.

Принцип на действие

Лазерен Доплеров ефект

  1. Лазерно излъчване: Кохерентен лазерен лъч (обикновено He-Ne червен лазер, 633 nm)
  2. Разделяне на лъча: Разделен на измервателен лъч (към целта) и референтен лъч
  3. Отражение: Измервателният лъч се отразява от вибриращата повърхност
  4. Доплерово изместване: Честотата на отразената светлина, изместена от скоростта на повърхността
  5. Смущения: Отразен лъч, рекомбиниран с референтен лъч
  6. Откриване: Честота на биенето от интерференцията = Доплерово изместване
  7. Демодулация: Доплерова честота, пропорционална на скоростта на повърхността

Измерени параметри

  • Основно: Скорост (директно от Доплерово изместване)
  • Интеграция: Преместване (интегрирана скорост)
  • Диференциация: Ускорение (диференциална скорост)
  • Честотен диапазон: DC до 1,5 MHz (в зависимост от модела)
  • Амплитуден диапазон: nm до mm (изключително широк динамичен диапазон)

Предимства

Безконтактно

  • Няма ефекти от масово натоварване на сензора
  • Идеален за леки конструкции
  • Измерва въртящи се повърхности (лопатки, валове)
  • Без време за монтаж или лепило

Достъпност

  • Измерва точки, недостъпни за контактни сензори
  • Дистанционно измерване (на метри разстояние)
  • Горещи повърхности, вакуумни камери, опасни зони
  • През прозорци или оптични портове

Пространствена резолюция

  • Бързо сканиране по повърхности
  • Стотици точки на измерване за минути
  • Лесно заснемане на формите на работното отклонение
  • Предлагат се 3D виброметрични системи

Широка честотна лента

  • DC отговор (истинско изместване)
  • До много високи честоти (възможно е MHz)
  • Един инструмент обхваща целия диапазон

Ограничения

Висока цена

  • LDV системи: $20 000-200 000+
  • Не е рентабилно за рутинен мониторинг
  • Оправдано за специализирани приложения и изследвания

Изисква се пряка видимост

  • Трябва да има оптичен път до точката на измерване
  • Препятствията пречат на измерването
  • Проблем със затвореното оборудване

Изисквания за повърхността

  • Целта трябва да отразява лазерната светлина
  • Блестящите повърхности може да изискват обработка (светоотразителна лента, прахово боядисване)
  • Прозрачните материали са трудни за използване

Чувствителност към околната среда

  • Въздушните течения влияят на лъча
  • Прахът и маслената мъгла разсейват светлината
  • Вибрацията на самия LDV влияе върху измерването
  • Температурните градиенти причиняват отклонение на лъча

Приложения

Измерване на въртящи се компоненти

  • Вибрации на лопатките в турбини, вентилатори, компресори
  • Честота и отклонение на отделните лопатки
  • Торсионни вибрации на валове
  • Вибрация на зъба на зъбното колело

Изпитване на леки конструкции

  • Електронни платки, MEMS устройства
  • Тънки панели и мембрани
  • Къде масата на сензора би повлияла на резултатите

Модален анализ

  • Измервания на формата на работното отклонение (ODS)
  • Определяне на формата на режима
  • Бързи пространствени проучвания (стотици точки)
  • Анимирани дисплеи на структурно движение

Специални среди

  • Висока температура (от разстояние)
  • Вакуумни камери (през прозорци)
  • Чисти помещения (без замърсяване от сензори)
  • Опасни зони (измерване от безопасно разстояние)

Видове лазерни виброметри

Едноточков LDV

  • Измерва едно и също място наведнъж
  • Ръчно или моторизирано сканиране
  • Най-често срещаният и икономичен

Сканиране на LDV

  • Огледалната система бързо сканира лазера по повърхността
  • Последователно измерване на много точки
  • Автоматизирани измервания на ОРВ

3D LDV

  • Три лазерни лъча от различни ъгли
  • Разделя вибрациите на X, Y, Z компоненти
  • Пълна 3D характеристика на движението
  • Най-скъпият

Ротационен LDV

  • Специализиран за измерване на въртящи се повърхности
  • Проследява специфична точка при завъртане
  • Измерване на торсионни вибрации

Най-добри практики за измерване

Настройка

  • Твърдо закрепване на LDV (статив или стойка)
  • Перпендикулярно подравняване спрямо повърхността (измерване на движение към/от LDV)
  • Оптимално разстояние (обикновено 0,3-5 метра)
  • Минимизиране на смущенията в околната среда

Целева повърхност

  • Най-добра чиста, оптически отразяваща повърхност
  • Светлоотразителната лента усилва сигнала за трудни повърхности
  • Избягвайте огледално отражение
  • Леко повърхностно покритие, ако е необходимо

Сравнение с контактни сензори

Функция Контактни сензори Лазерна виброметрия
Масово зареждане Може да повлияе на резултатите Нула (безконтактно)
Инсталация Необходим е монтаж Точка и измерване
Въртящи се повърхности Трудно/невъзможно Праволинейно
Цена Ниско ($100-5000) Високо ($20k-200k+)
Рутинно наблюдение Идеален Не е практично
Изследвания/Специални Ограничено Отлично

Лазерната виброметрия предоставя уникални възможности за безконтактно измерване на вибрации, позволяващи измервания, невъзможни с традиционните контактни сензори. Въпреки че цената и сложността ограничават рутинната употреба, лазерните виброметри са безценни инструменти за изследване и специализирано отстраняване на неизправности при анализ на въртящи се компоненти, тестване на леки конструкции и бързи пространствени вибрационни изследвания в приложенията за диагностика на усъвършенствани машини и структурна динамика.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp