A lézeres vibrometria megértése
Definíció: Mi a lézeres vibrometria?
Lézeres vibrometria egy érintésmentes optikai mérési módszer rezgés sebesség és elmozdulás A rezgő felületekről visszaverődő lézerfény Doppler-eltolódását használva. A lézer Doppler vibrométer (LDV) egy lézersugarat irányít a mérési pontra, és a felület mozgásával a visszavert fény frekvenciája arányosan eltolódik a felületi sebességgel. Azáltal, hogy interferometrikusan érzékeli ezt a frekvenciaeltolódást, az LDV fizikai érintkezés, tömegterhelés vagy az optikai hozzáférhetőségen túli felület-előkészítés nélkül méri a rezgést.
A lézeres vibrációs mérések olyan méréseket tesznek lehetővé, amelyek lehetetlenek vagy nem praktikusak érintéses érzékelőkkel: forgó alkatrészek, könnyű szerkezetek (ahol az érzékelő tömege befolyásolja az eredményeket), nehezen hozzáférhető helyek, forró felületek és gyors térbeli felmérések nagy területeken. Bár drágák, a lézeres vibrációs mérők felbecsülhetetlen értékű kutatási és hibaelhárítási eszközök a fejlett... modális elemzés és speciális alkalmazások.
Működési elv
Lézer Doppler-effektus
- Lézerkibocsátás: Koherens lézersugár (jellemzően He-Ne vörös lézer, 633 nm)
- Sugárfelosztás: Mérőnyalábra (a célpont felé) és referencianyalábra osztva
- Visszaverődés: A mérősugár visszaverődik a rezgő felületről
- Doppler-eltolódás: A visszavert fény frekvenciája eltolódik a felületi sebességgel
- Interferencia: Visszavert sugár rekombinációja a referencia sugárral
- Érzékelés: Interferenciából származó ütési frekvencia = Doppler-eltolódás
- Demoduláció: Doppler-frekvencia arányos a felületi sebességgel
Mért paraméterek
- Elsődleges: Sebesség (közvetlenül a Doppler-eltolódásból)
- Integráció: Elmozdulás (integrált sebesség)
- Különbségtétel: Gyorsulás (differenciált sebesség)
- Frekvenciatartomány: DC-től 1,5 MHz-ig (modelltől függően)
- Amplitúdótartomány: nm-től mm-ig (rendkívül széles dinamikatartomány)
Előnyök
Érintésmentes
- Nincsenek érzékelő tömegterhelési hatások
- Ideális könnyűszerkezetekhez
- Forgó felületek (lapátok, tengelyek) mérése
- Nincs telepítési idő vagy ragasztó
Megközelíthetőség
- Érintéses érzékelők számára elérhetetlen pontokat mér
- Távoli mérés (méterekre)
- Forró felületek, vákuumkamrák, veszélyes területek
- Ablakokon vagy optikai portokon keresztül
Térbeli felbontás
- Gyorsan átvizsgálja a felületeket
- Több száz mérési pont percek alatt
- Könnyen rögzíthető működési elhajlási alakzatok
- 3D vibrációs rendszerek elérhetők
Széles sávszélesség
- DC válasz (valódi elmozdulás)
- Nagyon magas frekvenciákra (MHz is lehetséges)
- Egyetlen műszer lefedi a teljes tartományt
Korlátozások
Magas költség
- LDV rendszerek: $20 000–200 000+
- Nem költséghatékony a rutinszerű monitorozáshoz
- Speciális alkalmazásokhoz és kutatásokhoz indokolt
Rálátás szükséges
- Optikai útvonallal kell rendelkeznie a mérési ponthoz
- Az akadályok megakadályozzák a mérést
- Problémás a zárt berendezés
Felületi követelmények
- A célpontnak vissza kell vernie a lézerfényt
- A fényes felületek kezelést igényelhetnek (fényvisszaverő szalag, porfestés)
- Átlátszó anyagok nehezen
Környezeti érzékenység
- A légáramlatok befolyásolják a nyalábot
- Por, olajköd szórja a fényt
- Maga az LDV rezgése befolyásolja a mérést
- A hőmérsékleti gradiensek nyalábvándorlást okoznak
Alkalmazások
Forgó alkatrész mérése
- Lapátrezgés turbinákban, ventilátorokban, kompresszorokban
- Egyedi pengefrekvencia és elhajlás
- Tengelyek torziós rezgése
- Fogaskerék fogrezgés
Könnyűszerkezet-tesztelés
- Elektronikai kártyák, MEMS eszközök
- Vékony panelek és membránok
- Ahol az érzékelő tömege befolyásolná az eredményeket
Modális elemzés
- Üzemi elhajlási alak (ODS) mérések
- Mód alakjának meghatározása
- Gyors térbeli felmérések (több száz pont)
- A szerkezeti mozgás animált megjelenítése
Különleges környezetek
- Magas hőmérséklet (távolról)
- Vákuumkamrák (ablakokon keresztül)
- Tiszta helyiségek (nincs szennyeződés az érzékelőkből)
- Veszélyes területek (biztonságos távolságból történő mérés)
Lézeres vibrációs mérők típusai
Egypontos LDV
- Egyszerre egyetlen helyszínt mér
- Manuális vagy motoros szkennelés
- A leggyakoribb és leggazdaságosabb
LDV szkennelése
- Tükörrendszer gyorsan pásztázza a lézert a felületen
- Több pont egymást követő mérése
- Automatizált ODS-mérések
3D LDV
- Három lézersugár különböző szögekből
- A rezgést X, Y és Z komponensekre bontja
- Teljes 3D mozgásjellemzés
- Legdrágább
Rotációs LDV
- Forgó felületek mérésére specializálódott
- Követi a forgás egy adott pontját
- Torziós rezgésmérés
Mérési bevált gyakorlatok
Beállítás
- LDV merev rögzítése (állvány vagy állvány)
- Felületre merőleges igazítás (a felszín felé/től elmozdulás mérése)
- Optimális távolság (jellemzően 0,3-5 méter)
- Minimalizálja a környezeti zavarokat
Célfelület
- Tiszta, optikailag fényvisszaverő felület a legjobb
- A fényvisszaverő szalag javítja a jelzést a nehezen hozzáférhető felületeken
- Kerülje a tükörszerű visszaverődést
- Szükség esetén könnyű felületkezelés
Összehasonlítás az érintésérzékelőkkel
| Jellemző | Érintésérzékelők | Lézeres vibrometria |
|---|---|---|
| Tömeges berakodás | Befolyásolhatja az eredményeket | Nulla (érintésmentes) |
| Telepítés | Szerelés szükséges | Mutass és mérj |
| Forgó felületek | Nehéz/lehetetlen | Egyenes |
| Költség | Alacsony ($100-5000) | Magas ($20k-200k+) |
| Rutinszerű monitorozás | Ideál | Nem praktikus |
| Kutatás/Speciális | Korlátozott | Kiváló |
A lézeres vibrációs mérőeszközök egyedülálló, érintésmentes rezgésmérési képességeket kínálnak, lehetővé téve a hagyományos érintéses érzékelőkkel lehetetlen méréseket. Míg a költségek és a bonyolultság korlátozza a rutinszerű használatot, a lézeres vibrációs mérők felbecsülhetetlen értékű kutatási és speciális hibaelhárítási eszközök a forgó alkatrészek elemzéséhez, a könnyűszerkezetes szerkezetek teszteléséhez és a gyors térbeli rezgésfelméréshez a fejlett gépdiagnosztikában és a szerkezeti dinamikai alkalmazásokban.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 