लेज़र वाइब्रोमेट्री को समझना
परिभाषा: लेज़र वाइब्रोमेट्री क्या है?
लेजर वाइब्रोमेट्री मापने के लिए एक गैर-संपर्क ऑप्टिकल तकनीक है कंपन वेग and विस्थापन कंपन करने वाली सतहों से परावर्तित लेज़र प्रकाश के डॉप्लर विस्थापन का उपयोग करते हुए। एक लेज़र डॉप्लर वाइब्रोमीटर (LDV) माप बिंदु पर एक लेज़र किरण निर्देशित करता है, और जैसे-जैसे सतह गति करती है, परावर्तित प्रकाश की आवृत्ति सतह के वेग के अनुपात में परिवर्तित होती है। इस आवृत्ति विस्थापन का इंटरफेरोमेट्रिक रूप से पता लगाकर, LDV बिना किसी भौतिक संपर्क, द्रव्यमान भार, या प्रकाशीय पहुँच से परे सतह की तैयारी के कंपन को मापता है।.
लेज़र वाइब्रोमेट्री उन मापों को संभव बनाती है जो संपर्क सेंसरों से असंभव या अव्यावहारिक होते हैं: घूमते हुए घटक, हल्की संरचनाएँ (जहाँ सेंसर का द्रव्यमान परिणामों को प्रभावित करता है), दुर्गम स्थान, गर्म सतहें, और बड़े क्षेत्रों में तेज़ स्थानिक सर्वेक्षण। हालाँकि महंगे हैं, लेज़र वाइब्रोमीटर उन्नत उपकरणों के लिए अमूल्य अनुसंधान और समस्या निवारण उपकरण हैं। मोडल विश्लेषण और विशेष अनुप्रयोगों.
संचालन सिद्धांत
लेजर डॉपलर प्रभाव
- लेज़र उत्सर्जन: सुसंगत लेजर किरण (आमतौर पर He-Ne लाल लेजर, 633 एनएम)
- बीम विभाजन: मापन किरण (लक्ष्य के लिए) और संदर्भ किरण में विभाजित
- प्रतिबिंब: मापन किरण कंपन सतह से परावर्तित होती है
- डॉपलर शिफ्ट: सतह वेग द्वारा स्थानांतरित परावर्तित प्रकाश आवृत्ति
- दखल अंदाजी: परावर्तित किरण को संदर्भ किरण के साथ पुनर्संयोजित किया गया
- पता लगाना: व्यतिकरण से धड़कन आवृत्ति = डॉप्लर शिफ्ट
- डिमॉड्यूलेशन: डॉपलर आवृत्ति सतह वेग के समानुपाती होती है
मापे गए पैरामीटर
- प्राथमिक: वेग (सीधे डॉप्लर शिफ्ट से)
- एकीकरण: विस्थापन (एकीकृत वेग)
- विभेदीकरण: त्वरण (विभेदित वेग)
- आवृति सीमा: डीसी से 1.5 मेगाहर्ट्ज (मॉडल पर निर्भर करता है)
- आयाम रेंज: एनएम से मिमी (अत्यंत विस्तृत गतिशील रेंज)
लाभ
गैर-संपर्क
- कोई सेंसर मास लोडिंग प्रभाव नहीं
- हल्के वजन वाली संरचनाओं के लिए आदर्श
- घूर्णन सतहों (ब्लेड, शाफ्ट) को मापता है
- कोई स्थापना समय या चिपकने वाला नहीं
सरल उपयोग
- संपर्क सेंसरों के लिए दुर्गम बिंदुओं को मापता है
- दूरस्थ माप (मीटर दूर)
- गर्म सतहें, निर्वात कक्ष, खतरनाक क्षेत्र
- खिड़कियों या ऑप्टिकल पोर्ट के माध्यम से
स्थानिक संकल्प
- सतहों पर तेजी से स्कैन करें
- मिनटों में सैकड़ों माप बिंदु
- ऑपरेटिंग विक्षेपण आकृतियों को आसानी से कैप्चर किया गया
- 3D वाइब्रोमेट्री प्रणालियाँ उपलब्ध हैं
विस्तृत बैंडविड्थ
- डीसी प्रतिक्रिया (सच्चा विस्थापन)
- बहुत उच्च आवृत्तियों तक (MHz संभव)
- एकल उपकरण संपूर्ण रेंज में फैला हुआ है
सीमाएँ
उच्च लागत
- एलडीवी सिस्टम: $20,000-200,000+
- नियमित निगरानी के लिए लागत प्रभावी नहीं
- विशेष अनुप्रयोगों और अनुसंधान के लिए उचित
दृष्टि रेखा आवश्यक
- माप बिंदु तक ऑप्टिकल पथ होना चाहिए
- मापन में बाधाएँ
- संलग्न उपकरण समस्याग्रस्त
सतह की आवश्यकताएं
- लक्ष्य को लेज़र प्रकाश को परावर्तित करना चाहिए
- चमकदार सतहों को उपचार की आवश्यकता हो सकती है (रेट्रोरिफ्लेक्टिव टेप, पाउडर कोटिंग)
- पारदर्शी सामग्री कठिन
पर्यावरणीय संवेदनशीलता
- वायु धाराएँ किरण को प्रभावित करती हैं
- धूल, तेल की धुंध प्रकाश को बिखेरती है
- एलडीवी का कंपन स्वयं माप को प्रभावित करता है
- तापमान प्रवणता किरण भटकाव का कारण बनती है
अनुप्रयोग
घूर्णन घटक माप
- टर्बाइनों, पंखों, कम्प्रेसरों में ब्लेड कंपन
- व्यक्तिगत ब्लेड आवृत्ति और विक्षेपण
- शाफ्टों का मरोड़ कंपन
- गियर दांत कंपन
हल्के ढांचे का परीक्षण
- इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड, MEMS उपकरण
- पतले पैनल और झिल्ली
- सेंसर द्रव्यमान परिणामों को कहाँ प्रभावित करेगा
मॉडल विश्लेषण
- परिचालन विक्षेपण आकार (ODS) माप
- मोड आकार निर्धारण
- तीव्र स्थानिक सर्वेक्षण (सैकड़ों बिंदु)
- संरचनात्मक गति के एनिमेटेड प्रदर्शन
विशेष वातावरण
- उच्च तापमान (दूरी से)
- निर्वात कक्ष (खिड़कियों के माध्यम से)
- स्वच्छ कमरे (सेंसर से कोई संदूषण नहीं)
- खतरनाक क्षेत्र (सुरक्षित दूरी से माप)
लेज़र वाइब्रोमीटर के प्रकार
एकल-बिंदु LDV
- एक समय में एक ही स्थान को मापता है
- मैनुअल या मोटर चालित स्कैनिंग
- सबसे आम और किफायती
स्कैनिंग एलडीवी
- दर्पण प्रणाली सतह पर तेजी से लेजर स्कैन करती है
- कई बिंदुओं का अनुक्रमिक माप
- स्वचालित ODS माप
3डी एलडीवी
- विभिन्न कोणों से तीन लेज़र किरणें
- कंपन को X, Y, Z घटकों में विभाजित करता है
- पूर्ण 3D गति लक्षण वर्णन
- सबसे महंगी
घूर्णी एलडीवी
- घूर्णन सतहों को मापने के लिए विशेष
- घूर्णन पर विशिष्ट बिंदु को ट्रैक करता है
- मरोड़ कंपन माप
मापन के सर्वोत्तम अभ्यास
स्थापित करना
- एलडीवी (ट्राइपॉड या स्टैंड) की कठोर माउंटिंग
- सतह के लंबवत संरेखण (LDV की ओर/दूर गति को मापें)
- इष्टतम दूरी (आमतौर पर 0.3-5 मीटर)
- पर्यावरणीय गड़बड़ी को न्यूनतम करें
लक्ष्य सतह
- स्वच्छ, प्रकाशिक रूप से परावर्तक सतह सर्वोत्तम
- रेट्रोरिफ्लेक्टिव टेप कठिन सतहों के लिए सिग्नल को बढ़ाता है
- स्पेक्युलर (दर्पण जैसा) प्रतिबिंब से बचें
- यदि आवश्यक हो तो हल्की सतह कोटिंग
संपर्क सेंसर के साथ तुलना
| विशेषता | संपर्क सेंसर | लेजर वाइब्रोमेट्री |
|---|---|---|
| बड़े पैमाने पर लोडिंग | परिणामों को प्रभावित कर सकता है | शून्य (गैर-संपर्क) |
| इंस्टालेशन | माउंटिंग आवश्यक | बिंदु और माप |
| घूर्णनशील सतहें | कठिन/असंभव | सीधा |
| लागत | कम ($100-5000) | उच्च ($20k-200k+) |
| नियमित निगरानी | आदर्श | व्यावहारिक नहीं |
| अनुसंधान/विशेष | सीमित | उत्कृष्ट |
लेज़र वाइब्रोमेट्री अद्वितीय गैर-संपर्क कंपन मापन क्षमताएँ प्रदान करती है जो पारंपरिक संपर्क सेंसरों से असंभव मापन को संभव बनाती हैं। हालाँकि लागत और जटिलता नियमित उपयोग को सीमित करती है, लेज़र वाइब्रोमीटर उन्नत मशीनरी निदान और संरचनात्मक गतिकी अनुप्रयोगों में घूर्णन घटक विश्लेषण, हल्के संरचना परीक्षण, और तीव्र स्थानिक कंपन सर्वेक्षण के लिए अमूल्य अनुसंधान और विशिष्ट समस्या निवारण उपकरण हैं।.