¿Qué es la vibrometría láser? Medición óptica sin contacto • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es la vibrometría láser? Medición óptica sin contacto • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, mulcheras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es la vibrometría láser? Medición óptica sin contacto

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Comprensión de la vibrometría láser

Definición: ¿Qué es la vibrometría láser?

vibrometría láser es una técnica óptica sin contacto para medir vibración velocidad y desplazamiento Utilizando el efecto Doppler de la luz láser reflejada por superficies vibrantes, un vibrometro láser Doppler (LDV) dirige un haz láser al punto de medición. A medida que la superficie se mueve, la frecuencia de la luz reflejada varía proporcionalmente a la velocidad de la superficie. Al detectar este cambio de frecuencia interferométricamente, el LDV mide la vibración sin contacto físico, carga de masa ni preparación de la superficie más allá de la accesibilidad óptica.

La vibrometría láser permite realizar mediciones imposibles o poco prácticas con sensores de contacto: componentes giratorios, estructuras ligeras (donde la masa del sensor afecta a los resultados), ubicaciones inaccesibles, superficies calientes y levantamientos espaciales rápidos en grandes áreas. Si bien son costosos, los vibrometros láser son herramientas invaluables para la investigación y la resolución de problemas en aplicaciones avanzadas. análisis modal y aplicaciones especializadas.

Principio de funcionamiento

Efecto Doppler láser

  1. Emisión láser: Haz láser coherente (típicamente láser rojo He-Ne, 633 nm)
  2. División del haz: Dividido en haz de medición (hacia el objetivo) y haz de referencia
  3. Reflexión: El haz de medición se refleja en la superficie vibrante
  4. Desplazamiento Doppler: Frecuencia de la luz reflejada desplazada por la velocidad de la superficie
  5. Interferencia: Haz reflejado recombinado con haz de referencia
  6. Detección: Frecuencia de batido debida a interferencias = desplazamiento Doppler
  7. Demodulación: La frecuencia Doppler es proporcional a la velocidad superficial.

Parámetros medidos

  • Primario: Velocidad (directamente a partir del desplazamiento Doppler)
  • Integración: Desplazamiento (integrar velocidad)
  • Diferenciación: Aceleración (diferenciar la velocidad)
  • Rango de frecuencia: CC a 1,5 MHz (dependiendo del modelo)
  • Rango de amplitud: nm a mm (rango dinámico extremadamente amplio)

Ventajas

Sin contacto

  • Sin efectos de carga de masa del sensor
  • Ideal para estructuras ligeras
  • Mide superficies giratorias (álabes, ejes).
  • Sin tiempo de instalación ni adhesivo

Accesibilidad

  • Mide puntos inaccesibles a los sensores de contacto.
  • Medición remota (a metros de distancia)
  • Superficies calientes, cámaras de vacío, zonas peligrosas
  • A través de ventanas o puertos ópticos

Resolución espacial

  • Escaneo rápido de superficies
  • Cientos de puntos de medición en minutos
  • Las formas de deflexión operativas se capturan fácilmente
  • Sistemas de vibrometría 3D disponibles

Ancho de banda amplio

  • Respuesta de CC (desplazamiento real)
  • A frecuencias muy altas (MHz posible)
  • Un solo instrumento abarca todo el rango

Limitaciones

Alto costo

  • Sistemas LDV: $20.000-200.000+
  • No es rentable para el monitoreo rutinario.
  • Justificado para aplicaciones e investigaciones especializadas

Se requiere línea de visión

  • Debe existir una trayectoria óptica hasta el punto de medición.
  • Las obstrucciones impiden la medición.
  • Equipo cerrado problemático

Requisitos de superficie

  • El objetivo debe reflejar la luz láser.
  • Las superficies brillantes pueden requerir tratamiento (cinta retrorreflectante, recubrimiento en polvo).
  • Los materiales transparentes son difíciles de usar.

Sensibilidad ambiental

  • Las corrientes de aire afectan al haz
  • El polvo y la neblina de aceite dispersan la luz.
  • La vibración del propio LDV afecta a la medición.
  • Los gradientes de temperatura provocan la fluctuación del haz.

Aplicaciones

Medición de componentes rotativos

  • Vibración de las palas en turbinas, ventiladores y compresores
  • Frecuencia y deflexión de cada pala
  • Vibración torsional de ejes
  • Vibración de los dientes del engranaje

Pruebas de estructuras ligeras

  • Placas electrónicas, dispositivos MEMS
  • Paneles y membranas delgadas
  • Donde la masa del sensor afectaría los resultados

Análisis modal

  • Mediciones de la forma de deflexión operativa (ODS)
  • Determinación de la forma modal
  • Levantamientos espaciales rápidos (cientos de puntos)
  • Representaciones animadas del movimiento estructural

Entornos especiales

  • Temperatura alta (desde la distancia)
  • cámaras de vacío (a través de ventanas)
  • Salas blancas (sin contaminación por sensores)
  • Zonas peligrosas (medición desde una distancia segura)

Tipos de vibrometros láser

LDV de un solo punto

  • Mide un solo lugar a la vez.
  • escaneo manual o motorizado
  • Más común y económico

Escaneo LDV

  • El sistema de espejos escanea rápidamente el láser sobre la superficie.
  • Medición secuencial de muchos puntos
  • Mediciones automatizadas de SAO

LDV 3D

  • Tres haces láser desde diferentes ángulos
  • Descompone la vibración en sus componentes X, Y, Z.
  • Caracterización completa del movimiento 3D
  • El más caro

LDV rotacional

  • Especializado para medir superficies giratorias
  • Sigue un punto específico en la rotación
  • Medición de vibración torsional

Mejores prácticas de medición

Configuración

  • Montaje rígido del LDV (trípode o soporte)
  • Alineación perpendicular a la superficie (medir el movimiento hacia/desde el LDV)
  • Distancia óptima (normalmente de 0,3 a 5 metros)
  • Minimizar las perturbaciones ambientales

Superficie objetivo

  • Superficie limpia y ópticamente reflectante, la mejor
  • La cinta retrorreflectante mejora la señal en superficies difíciles
  • Evite la reflexión especular (tipo espejo).
  • Recubrimiento superficial ligero si es necesario

Comparación con sensores de contacto

Característica Sensores de contacto Vibrometría láser
Carga de masa Puede afectar los resultados Cero (sin contacto)
Instalación Requiere montaje Señalar y medir
Superficies giratorias Difícil/imposible Directo
Costo Bajo ($100-5000) Alto ($20k-200k+)
Monitoreo de rutina Ideal No es práctico
Investigación/Especial Limitado Excelente

La vibrometría láser ofrece capacidades únicas de medición de vibraciones sin contacto, permitiendo mediciones imposibles con los sensores de contacto tradicionales. Si bien el costo y la complejidad limitan su uso rutinario, los vibrometros láser son herramientas invaluables para la investigación y la resolución de problemas especializados en el análisis de componentes rotativos, pruebas de estructuras ligeras y estudios rápidos de vibraciones espaciales en aplicaciones avanzadas de diagnóstico de maquinaria y dinámica estructural.

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