ლაზერული ვიბრომეტრიის გაგება
განმარტება: რა არის ლაზერული ვიბრომეტრია?
ლაზერული ვიბრომეტრია არის უკონტაქტო ოპტიკური ტექნიკა გაზომვისთვის ვიბრაცია სიჩქარე and გადაადგილება ვიბრირებადი ზედაპირებიდან არეკლილი ლაზერული სინათლის დოპლერის წანაცვლების გამოყენებით. ლაზერული დოპლერის ვიბრომეტრი (LDV) ლაზერის სხივს მიმართავს გაზომვის წერტილში და ზედაპირის მოძრაობისას, არეკლილი სინათლის სიხშირე ზედაპირის სიჩქარის პროპორციულად იცვლება. ამ სიხშირის წანაცვლების ინტერფერომეტრიულად აღმოჩენით, LDV ზომავს ვიბრაციას ფიზიკური კონტაქტის, მასის დატვირთვის ან ზედაპირის მომზადების გარეშე, ოპტიკური წვდომის მიღმა.
ლაზერული ვიბრომეტრია შესაძლებელს ხდის კონტაქტური სენსორებით შეუძლებელ ან არაპრაქტიკულ გაზომვებს: მბრუნავი კომპონენტები, მსუბუქი სტრუქტურები (სადაც სენსორის მასა გავლენას ახდენს შედეგებზე), მიუწვდომელი ადგილები, ცხელი ზედაპირები და სწრაფი სივრცითი კვლევები დიდ ფართობებზე. მიუხედავად სიძვირისა, ლაზერული ვიბრომეტრები ფასდაუდებელი კვლევისა და პრობლემების მოგვარების ინსტრუმენტებია მოწინავე ტექნოლოგიებისთვის. მოდალური ანალიზი და სპეციალიზებული აპლიკაციები.
ოპერაციული პრინციპი
ლაზერული დოპლერის ეფექტი
- ლაზერული გამოსხივება: კოჰერენტული ლაზერული სხივი (როგორც წესი, He-Ne წითელი ლაზერი, 633 ნმ)
- სხივის გაყოფა: იყოფა საზომ სხივად (სამიზნემდე) და საცნობარო სხივად
- ანარეკლი: საზომი სხივი აირეკლება ვიბრაციული ზედაპირიდან
- დოპლერის ცვლა: არეკლილი სინათლის სიხშირე გადაადგილებულია ზედაპირული სიჩქარით
- ჩარევა: არეკლილი სხივი ხელახლა შერწყმულია საცნობარო სხივთან
- აღმოჩენა: ჩარევის შედეგად მიღებული დარტყმის სიხშირე = დოპლერის ცვლა
- დემოდულაცია: დოპლერის სიხშირე პროპორციულია ზედაპირული სიჩქარისა
გაზომილი პარამეტრები
- ძირითადი: სიჩქარე (პირდაპირ დოპლერის წანაცვლებიდან)
- ინტეგრაცია: გადაადგილება (ინტეგრაციის სიჩქარე)
- დიფერენციაცია: აჩქარება (დიფერენცირებული სიჩქარე)
- სიხშირის დიაპაზონი: DC-დან 1.5 MHz-მდე (მოდელის მიხედვით)
- ამპლიტუდის დიაპაზონი: ნმ-დან მმ-მდე (უკიდურესად ფართო დინამიური დიაპაზონი)
უპირატესობები
უკონტაქტო
- სენსორის მასის დატვირთვის ეფექტები არ არსებობს
- იდეალურია მსუბუქი სტრუქტურებისთვის
- ზომავს მბრუნავ ზედაპირებს (პირები, ლილვები)
- არ აქვს ინსტალაციის დრო ან წებოვანი ნივთიერება
ხელმისაწვდომობა
- ზომავს წერტილებს, რომლებიც მიუწვდომელია კონტაქტური სენსორებისთვის
- დისტანციური გაზომვა (მეტრების დაშორებით)
- ცხელი ზედაპირები, ვაკუუმური კამერები, სახიფათო ადგილები
- ფანჯრების ან ოპტიკური პორტების მეშვეობით
სივრცითი გარჩევადობა
- სწრაფად სკანირეთ ზედაპირები
- ასობით საზომი წერტილი წუთებში
- ოპერაციული გადახრის ფორმები ადვილად აღსაქმელია
- ხელმისაწვდომია 3D ვიბრომეტრიის სისტემები
ფართო გამტარუნარიანობა
- DC რეაქცია (ნამდვილი გადაადგილება)
- ძალიან მაღალ სიხშირეებზე (შესაძლოა MHz)
- ერთი ინსტრუმენტი მთელ დიაპაზონს მოიცავს
შეზღუდვები
მაღალი ღირებულება
- დაბალი გამტარობის დინების სისტემები: $20,000-200,000+
- რუტინული მონიტორინგისთვის ეკონომიურად მომგებიანი არ არის
- გამართლებულია სპეციალიზებული აპლიკაციებისა და კვლევისთვის
საჭიროა ხედვის ხაზი
- უნდა ჰქონდეს ოპტიკური გზა გაზომვის წერტილამდე
- დაბრკოლებები ხელს უშლის გაზომვას
- დახურული აღჭურვილობის პრობლემა
ზედაპირის მოთხოვნები
- სამიზნემ უნდა ასახოს ლაზერული სინათლე
- მბზინავ ზედაპირებს შეიძლება დასჭირდეთ დამუშავება (რეტროამრეკლავი ლენტი, ფხვნილის საფარი)
- გამჭვირვალე მასალები რთულია
გარემოსდაცვითი მგრძნობელობა
- ჰაერის ნაკადები გავლენას ახდენს სხივზე
- მტვერი, ზეთის ნისლი აფანატებს სინათლეს
- LDV-ის ვიბრაცია თავად გავლენას ახდენს გაზომვაზე
- ტემპერატურის გრადიენტები იწვევს სხივის რხევას
აპლიკაციები
მბრუნავი კომპონენტის გაზომვა
- ტურბინების, ვენტილატორების, კომპრესორების პირების ვიბრაცია
- ინდივიდუალური პირების სიხშირე და გადახრა
- ლილვების ბრუნვითი ვიბრაცია
- გადაცემათა კოლოფის კბილის ვიბრაცია
მსუბუქი კონსტრუქციის ტესტირება
- ელექტრონული დაფები, MEMS მოწყობილობები
- თხელი პანელები და მემბრანები
- სად შეიძლება სენსორის მასა გავლენას იქონიოს შედეგებზე
მოდალური ანალიზი
- ოპერაციული გადახრის ფორმის (ODS) გაზომვები
- რეჟიმის ფორმის განსაზღვრა
- სწრაფი სივრცითი კვლევები (ასობით წერტილი)
- სტრუქტურული მოძრაობის ანიმაციური ჩვენებები
სპეციალური გარემო
- მაღალი ტემპერატურა (შორიდან)
- ვაკუუმური კამერები (ფანჯრების გავლით)
- სუფთა ოთახები (სენსორებისგან დაბინძურების გარეშე)
- სახიფათო ადგილები (გაზომვა უსაფრთხო მანძილიდან)
ლაზერული ვიბრომეტრების ტიპები
ერთპუნქტიანი LDV
- ერთდროულად ერთ ადგილმდებარეობას ზომავს
- ხელით ან მოტორიზებული სკანირება
- ყველაზე გავრცელებული და ეკონომიური
LDV-ის სკანირება
- სარკისებური სისტემა სწრაფად ასკანირებს ლაზერს ზედაპირზე
- მრავალი წერტილის თანმიმდევრული გაზომვა
- ავტომატური ODS გაზომვები
3D LDV
- სამი ლაზერული სხივი სხვადასხვა კუთხიდან
- ვიბრაციას ყოფს X, Y, Z კომპონენტებად
- სრული 3D მოძრაობის დახასიათება
- ყველაზე ძვირადღირებული
ბრუნვითი LDV
- სპეციალიზირებულია მბრუნავი ზედაპირების გაზომვისთვის
- ბრუნვის კონკრეტულ წერტილს აკონტროლებს
- ბრუნვითი ვიბრაციის გაზომვა
გაზომვის საუკეთესო პრაქტიკები
დაყენება
- LDV-ის მყარი მონტაჟი (შტატივი ან სადგამი)
- ზედაპირთან პერპენდიკულარული გასწორება (LDV-ის მიმართულებით/მიმართულებით მოძრაობის გაზომვა)
- ოპტიმალური მანძილი (როგორც წესი, 0.3-5 მეტრი)
- გარემოზე ზემოქმედების მინიმუმამდე დაყვანა
სამიზნე ზედაპირი
- საუკეთესოდ სუფთა, ოპტიკურად ამრეკლავი ზედაპირი
- რეტრორეფლექტორული ლენტი აძლიერებს სიგნალს რთულ ზედაპირებზე
- მოერიდეთ სპეკულარულ (სარკის მსგავს) ანარეკლს
- საჭიროების შემთხვევაში, ზედაპირის მსუბუქი საფარი
შედარება კონტაქტურ სენსორებთან
| ფუნქცია | საკონტაქტო სენსორები | ლაზერული ვიბრომეტრია |
|---|---|---|
| მასობრივი დატვირთვა | შეიძლება შედეგებზე გავლენა მოახდინოს | ნული (უკონტაქტო) |
| ინსტალაცია | საჭიროა მონტაჟი | წერტილი და გაზომვა |
| მბრუნავი ზედაპირები | რთული/შეუძლებელი | პირდაპირი |
| ღირებულება | დაბალი ($100-5000) | მაღალი ($20k-200k+) |
| რუტინული მონიტორინგი | იდეალური | არაპრაქტიკული |
| კვლევა/სპეციალური | შეზღუდული | შესანიშნავი |
ლაზერული ვიბრომეტრია უზრუნველყოფს უნიკალურ უკონტაქტო ვიბრაციის გაზომვის შესაძლებლობებს, რაც საშუალებას იძლევა ტრადიციული კონტაქტური სენსორებით გაზომვები შეუძლებელი გახდეს. მიუხედავად იმისა, რომ ღირებულება და სირთულე ზღუდავს რუტინულ გამოყენებას, ლაზერული ვიბრომეტრები ფასდაუდებელი კვლევისა და სპეციალიზებული პრობლემების მოგვარების ინსტრუმენტებია მბრუნავი კომპონენტების ანალიზისთვის, მსუბუქი სტრუქტურის ტესტირებისთვის და სწრაფი სივრცითი ვიბრაციის კვლევებისთვის მოწინავე მანქანების დიაგნოსტიკასა და სტრუქტურული დინამიკის აპლიკაციებში.