レーザー振動測定法とは？非接触光学測定。ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。 レーザー振動測定法とは？非接触光学測定。ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用できます。

レーザー振動測定とは？非接触光学測定

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レーザー振動測定法の理解

定義: レーザー振動測定法とは何ですか?

レーザー振動測定 非接触光学測定技術である 振動 速度 そして 変位 振動面から反射されたレーザー光のドップラーシフトを利用します。レーザードップラー振動計（LDV）は、測定点にレーザー光を照射します。表面が移動すると、反射光の周波数は表面速度に比例して変化します。この周波数シフトを干渉計で検出することで、LDVは光学的なアクセス範囲を超える物理的な接触、質量負荷、表面処理を必要とせずに振動を測定します。.

レーザー振動計は、接触型センサーでは不可能または非現実的な測定を可能にします。例えば、回転部品、軽量構造（センサーの質量が結果に影響を与える）、アクセスできない場所、高温表面、そして広範囲にわたる迅速な空間調査などです。高価ではありますが、レーザー振動計は高度な研究やトラブルシューティングのための貴重なツールです。 モーダル解析 および特殊なアプリケーション。.

動作原理

レーザードップラー効果

  1. レーザー放射: コヒーレントレーザービーム（通常はHe-Ne赤色レーザー、633 nm）
  2. ビーム分割: 測定ビーム（ターゲットへ）と参照ビームに分割
  3. 反射： 測定ビームは振動面から反射する
  4. ドップラーシフト: 表面速度によってシフトする反射光周波数
  5. 干渉： 反射ビームを参照ビームと再結合
  6. 検出： 干渉によるビート周波数 = ドップラーシフト
  7. 復調： ドップラー周波数は表面速度に比例する

測定パラメータ

  • 主要な： 速度（ドップラーシフトから直接）
  • 統合： 変位（速度積分）
  • 差別化: 加速度（速度の微分）
  • 周波数範囲: DC～1.5 MHz（モデルによって異なります）
  • 振幅範囲: nmからmm（非常に広いダイナミックレンジ）

利点

非接触

  • センサー質量負荷の影響なし
  • 軽量構造に最適
  • 回転面（ブレード、シャフト）を測定
  • 取り付け時間や接着剤は不要

アクセシビリティ

  • 接触センサーではアクセスできないポイントを測定
  • 遠隔測定（メートル離れた場所）
  • 高温表面、真空チャンバー、危険区域
  • 窓や光ポートを通して

空間解像度

  • 表面を素早くスキャン
  • 数分で数百の測定ポイント
  • 動作たわみ形状を簡単に捉える
  • 3D振動測定システムが利用可能

広帯域幅

  • DC応答（真の変位）
  • 非常に高い周波数（MHzまで可能）
  • 1つの機器で全範囲をカバー

制限事項

高コスト

  • LDVシステム: $20,000-200,000以上
  • 定期的なモニタリングには費用対効果が低い
  • 特殊なアプリケーションや研究に適しています

視線が必要

  • 測定点への光路が必要
  • 障害物により測定が妨げられる
  • 密閉型機器に問題あり

表面要件

  • ターゲットはレーザー光を反射する必要がある
  • 光沢のある表面には処理が必要な場合があります（反射テープ、粉体塗装）
  • 透明素材は難しい

環境感受性

  • 空気の流れがビームに影響を与える
  • ほこり、オイルミストによる光の散乱
  • LDV自体の振動が測定に影響を与える
  • 温度勾配によりビームのふらつきが生じる

アプリケーション

回転部品の測定

  • タービン、ファン、コンプレッサーのブレード振動
  • 個々のブレードの周波数とたわみ
  • シャフトのねじり振動
  • ギア歯の振動

軽量構造試験

  • 電子基板、MEMSデバイス
  • 薄いパネルと膜
  • センサーの質量が結果に影響を与える箇所

モーダル解析

  • 動作たわみ形状（ODS）測定
  • モード形状の決定
  • 迅速な空間調査（数百地点）
  • 構造物の動きをアニメーションで表示

特殊な環境

  • 高温（遠くから）
  • 真空チャンバー（窓越しに）
  • クリーンルーム（センサーからの汚染なし）
  • 危険区域（安全距離からの測定）

レーザー振動計の種類

シングルポイントLDV

  • 一度に1つの場所を測定
  • 手動または電動スキャン
  • 最も一般的で経済的

スキャンLDV

  • ミラーシステムが表面全体にレーザーを高速スキャン
  • 多数の点の連続測定
  • 自動ODS測定

3D LDV

  • 異なる角度からの3つのレーザービーム
  • 振動をX、Y、Z成分に分解する
  • 完全な3Dモーション特性評価
  • 最も高価

回転LDV

  • 回転面の測定に特化
  • 回転時に特定のポイントを追跡します
  • ねじり振動測定

測定のベストプラクティス

設定

  • LDVの固定取り付け（三脚またはスタンド）
  • 表面に対する垂直方向の配置（LDVに向かう/離れる動きを測定）
  • 最適な距離（通常0.3～5メートル）
  • 環境への影響を最小限に抑える

ターゲット表面

  • きれいで光学的に反射する表面が最適
  • 反射テープは、困難な表面での信号を強化します
  • 鏡面反射を避ける
  • 必要に応じて軽い表面コーティング

接触センサーとの比較

特徴 接触センサー レーザー振動測定
質量負荷 結果に影響を与える可能性がある ゼロ（非接触）
インストール 取り付けが必要 ポイントと測定
回転面 困難/不可能 率直な
料金 低（$100-5000） 高（$20k-200k+）
定期モニタリング 理想的 実用的ではない
研究/特別 限定 素晴らしい

レーザー振動計は、従来の接触型センサーでは不可能だった測定を可能にする、独自の非接触振動測定機能を備えています。コストと複雑さが日常的な使用を制限している一方で、レーザー振動計は、回転部品の解析、軽量構造物の試験、高度な機械診断や構造力学アプリケーションにおける迅速な空間振動調査など、研究やトラブルシューティングに非常に役立つツールです。.

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