Qu'est-ce que la vibrométrie laser ? Mesure optique sans contact • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors. Qu'est-ce que la vibrométrie laser ? Mesure optique sans contact • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors.

Qu'est-ce que la vibrométrie laser ? Mesure optique sans contact

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Comprendre la vibrométrie laser

Définition : Qu'est-ce que la vibrométrie laser ?

Vibrométrie laser est une technique optique sans contact pour mesurer vibration vitesse et déplacement En utilisant le décalage Doppler de la lumière laser réfléchie par des surfaces vibrantes. Un vibromètre laser Doppler (LDV) dirige un faisceau laser vers le point de mesure et, à mesure que la surface se déplace, la fréquence de la lumière réfléchie se décale proportionnellement à la vitesse superficielle. En détectant ce décalage de fréquence par interférométrie, le LDV mesure les vibrations sans contact physique, charge massique ni préparation de surface, au-delà de l'accessibilité optique.

La vibrométrie laser permet des mesures impossibles ou peu pratiques avec des capteurs de contact : composants rotatifs, structures légères (où la masse du capteur affecte les résultats), emplacements inaccessibles, surfaces chaudes et relevés spatiaux rapides sur de vastes zones. Bien que coûteux, les vibromètres laser constituent des outils de recherche et de dépannage précieux pour les applications avancées. analyse modale et des applications spécialisées.

Principe de fonctionnement

Effet Doppler laser

  1. Émission laser : Faisceau laser cohérent (généralement laser rouge He-Ne, 633 nm)
  2. Séparation du faisceau : Divisé en faisceau de mesure (vers la cible) et faisceau de référence
  3. Réflexion: Le faisceau de mesure est réfléchi par la surface vibrante
  4. Décalage Doppler : Fréquence de la lumière réfléchie décalée par la vitesse de surface
  5. Ingérence: Faisceau réfléchi recombiné avec le faisceau de référence
  6. Détection: Fréquence de battement due aux interférences = décalage Doppler
  7. Démodulation : Fréquence Doppler proportionnelle à la vitesse de surface

Paramètres mesurés

  • Primaire: Vitesse (directement à partir du décalage Doppler)
  • Intégration: Déplacement (vitesse intégrée)
  • Différenciation: Accélération (différencier la vitesse)
  • Gamme de fréquences : DC à 1,5 MHz (selon le modèle)
  • Plage d'amplitude : nm à mm (plage dynamique extrêmement large)

Avantages

Sans contact

  • Aucun effet de charge de masse du capteur
  • Idéal pour les structures légères
  • Mesure les surfaces rotatives (lames, arbres)
  • Pas de temps d'installation ni d'adhésif

Accessibilité

  • Mesure les points inaccessibles aux capteurs de contact
  • Mesure à distance (à quelques mètres)
  • Surfaces chaudes, chambres à vide, zones dangereuses
  • Par des fenêtres ou des ports optiques

Résolution spatiale

  • Numérisez rapidement les surfaces
  • Des centaines de points de mesure en quelques minutes
  • Les formes de déviation opérationnelles sont facilement capturées
  • Systèmes de vibrométrie 3D disponibles

Large bande passante

  • Réponse CC (déplacement réel)
  • À des fréquences très élevées (MHz possibles)
  • Un seul instrument couvre toute la gamme

Limites

Coût élevé

  • Systèmes LDV : $20 000-200 000+
  • Pas rentable pour la surveillance de routine
  • Justifié pour des applications et des recherches spécialisées

Ligne de vue requise

  • Doit avoir un chemin optique vers le point de mesure
  • Des obstacles empêchent la mesure
  • Équipement fermé problématique

Exigences de surface

  • La cible doit réfléchir la lumière laser
  • Les surfaces brillantes peuvent nécessiter un traitement (ruban rétroréfléchissant, revêtement en poudre)
  • Matériaux transparents difficiles

sensibilité environnementale

  • Les courants d'air affectent le faisceau
  • La poussière et le brouillard d'huile diffusent la lumière
  • La vibration du LDV lui-même affecte la mesure
  • Les gradients de température provoquent une déviation du faisceau

Applications

Mesure des composants rotatifs

  • Vibration des pales des turbines, ventilateurs et compresseurs
  • Fréquence et déflexion des lames individuelles
  • Vibrations de torsion des arbres
  • Vibration des dents d'engrenage

Essais de structures légères

  • Cartes électroniques, dispositifs MEMS
  • Panneaux minces et membranes
  • Où la masse du capteur affecterait les résultats

Analyse modale

  • Mesures de la forme de déflexion opérationnelle (ODS)
  • Détermination de la forme du mode
  • Relevés spatiaux rapides (centaines de points)
  • Affichages animés de mouvements structurels

Environnements spéciaux

  • Température élevée (à distance)
  • Chambres à vide (à travers des fenêtres)
  • Salles blanches (pas de contamination par les capteurs)
  • Zones dangereuses (mesure à distance de sécurité)

Types de vibromètres laser

LDV à point unique

  • Mesure un seul emplacement à la fois
  • Numérisation manuelle ou motorisée
  • Le plus courant et le plus économique

Numérisation LDV

  • Le système de miroir balaie rapidement le laser sur la surface
  • Mesure séquentielle de plusieurs points
  • Mesures ODS automatisées

LDV 3D

  • Trois faisceaux laser sous différents angles
  • Résout les vibrations en composantes X, Y, Z
  • Caractérisation complète du mouvement 3D
  • Plus cher

LDV rotationnel

  • Spécialisé pour la mesure de surfaces rotatives
  • Suivi d'un point spécifique lors de la rotation
  • Mesure des vibrations de torsion

Meilleures pratiques de mesure

Installation

  • Montage rigide du LDV (trépied ou pied)
  • Alignement perpendiculaire à la surface (mesure du mouvement vers/loin du LDV)
  • Distance optimale (généralement 0,3 à 5 mètres)
  • Minimiser les perturbations environnementales

Surface cible

  • Surface propre et optiquement réfléchissante idéale
  • Le ruban rétroréfléchissant améliore le signal pour les surfaces difficiles
  • Évitez les reflets spéculaires (de type miroir)
  • Revêtement de surface léger si nécessaire

Comparaison avec les capteurs de contact

Fonctionnalité Capteurs de contact Vibrométrie laser
Chargement de masse Peut affecter les résultats Zéro (sans contact)
Installation Montage requis Pointer et mesurer
Surfaces rotatives Difficile/impossible Direct
Coût Faible ($100-5000) Élevé ($20k-200k+)
Surveillance de routine Idéal Pas pratique
Recherche/Spécial Limité Excellent

La vibrométrie laser offre des capacités uniques de mesure des vibrations sans contact, rendant impossibles les mesures avec des capteurs à contact traditionnels. Bien que leur coût et leur complexité limitent leur utilisation courante, les vibromètres laser constituent des outils précieux pour la recherche et le dépannage spécialisé, notamment pour l'analyse des composants rotatifs, les tests de structures légères et les relevés rapides de vibrations spatiales dans les applications de diagnostic de machines avancées et de dynamique des structures.

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