Lāzera vibrometrijas izpratne
Definīcija: Kas ir lāzervibrometrija?
Lāzera vibrometrija ir bezkontakta optiskā mērīšanas metode vibrācija ātrums un pārvietojums izmantojot no vibrējošām virsmām atstarotās lāzera gaismas Doplera nobīdi. Lāzera Doplera vibrometrs (LDV) virza lāzera staru uz mērīšanas punktu, un, virsmai kustoties, atstarotās gaismas frekvence mainās proporcionāli virsmas ātrumam. Interferometriski nosakot šo frekvences nobīdi, LDV mēra vibrāciju bez jebkāda fiziska kontakta, masas slodzes vai virsmas sagatavošanas ārpus optiskās pieejamības.
Lāzera vibrometrija ļauj veikt mērījumus, kas nav iespējami vai ir nepraktiski ar kontakta sensoriem: rotējoši komponenti, vieglas konstrukcijas (kur sensora masa ietekmē rezultātus), nepieejamas vietas, karstas virsmas un ātras telpiskas apsekošanas lielās platībās. Lai gan dārgi, lāzera vibrometri ir nenovērtējami pētniecības un problēmu novēršanas rīki progresīviem pētījumiem. modālā analīze un specializētas lietojumprogrammas.
Darbības princips
Lāzera Doplera efekts
- Lāzera emisija: Koherents lāzera stars (parasti He-Ne sarkanais lāzers, 633 nm)
- Staru sadalīšana: Sadalīts mērījumu starā (uz mērķi) un atskaites starā
- Atspulgs: Mērīšanas stars atstarojas no vibrējošas virsmas
- Doplera nobīde: Atstarotās gaismas frekvence mainās atkarībā no virsmas ātruma
- Traucējumi: Atstarotais stars, kas rekombinēts ar atskaites staru
- Atklāšana: Sitienu frekvence no interferences = Doplera nobīde
- Demodulācija: Doplera frekvence proporcionāla virsmas ātrumam
Izmērītie parametri
- Primārais: Ātrums (tieši no Doplera nobīdes)
- Integrācija: Pārvietojums (integrētais ātrums)
- Diferenciācija: Paātrinājums (diferenciālais ātrums)
- Frekvenču diapazons: Līdzstrāva līdz 1,5 MHz (atkarībā no modeļa)
- Amplitūdas diapazons: no nm līdz mm (ļoti plašs dinamiskais diapazons)
Priekšrocības
Bezkontakta
- Nav sensora masas slodzes ietekmes
- Ideāli piemērots vieglām konstrukcijām
- Mēra rotējošas virsmas (asmeņus, vārpstas)
- Nav nepieciešams uzstādīšanas laiks vai līme
Pieejamība
- Mēra punktus, kas nav sasniedzami kontakta sensoriem
- Attālā mērīšana (metru attālumā)
- Karstas virsmas, vakuuma kameras, bīstamas zonas
- Caur logiem vai optiskajām pieslēgvietām
Telpiskā izšķirtspēja
- Ātri skenējiet virsmas
- Simtiem mērīšanas punktu dažu minūšu laikā
- Darbības novirzes formas ir viegli uztveramas
- Pieejamas 3D vibrometrijas sistēmas
Plaša joslas platums
- Līdzstrāvas reakcija (patiesā nobīde)
- Līdz ļoti augstām frekvencēm (iespējams, MHz)
- Viens instruments aptver visu diapazonu
Ierobežojumi
Augstas izmaksas
- Vieglo automašīnu sistēmas: $20 000–200 000+
- Nav izmaksu ziņā efektīvs ikdienas uzraudzībai
- Pamatots specializētiem lietojumiem un pētījumiem
Nepieciešama tieša redzamība
- Jābūt optiskajam ceļam līdz mērīšanas punktam
- Šķēršļi neļauj veikt mērījumus
- Slēgtā aprīkojuma problēmas
Virsmas prasības
- Mērķim ir jāatspoguļo lāzera gaisma
- Spīdīgām virsmām var būt nepieciešama apstrāde (atstarojoša lente, pulverkrāsošana)
- Grūti caurspīdīgi materiāli
Vides jutīgums
- Gaisa plūsmas ietekmē staru kūli
- Putekļi, eļļas migla izkliedē gaismu
- Pašas LDV vibrācijas ietekmē mērījumus
- Temperatūras gradienti izraisa staru kūļa klejošanu
Pieteikumi
Rotējošo komponentu mērīšana
- Lāpstiņu vibrācija turbīnās, ventilatoros, kompresoros
- Individuāla lāpstiņas frekvence un novirze
- Vārpstas vērpes vibrācija
- Zobrata zobu vibrācija
Vieglu konstrukciju testēšana
- Elektronikas plates, MEMS ierīces
- Plāni paneļi un membrānas
- Kur sensora masa ietekmētu rezultātus
Modālā analīze
- Darbības novirzes formas (ODS) mērījumi
- Režīma formas noteikšana
- Ātras telpiskās apsekošanas (simtiem punktu)
- Animēti strukturālās kustības attēlojumi
Īpašas vides
- Augsta temperatūra (no attāluma)
- Vakuuma kameras (caur logiem)
- Tīras telpas (bez sensoru radīta piesārņojuma)
- Bīstamas zonas (mērīšana no droša attāluma)
Lāzera vibrometru veidi
Vienpunkta LDV
- Mēra vienu atrašanās vietu vienlaikus
- Manuāla vai motorizēta skenēšana
- Visizplatītākais un ekonomiskākais
LDV skenēšana
- Spoguļu sistēma ātri skenē lāzeru pāri virsmai
- Daudzu punktu secīga mērīšana
- Automatizēti ODS mērījumi
3D LDV
- Trīs lāzera stari no dažādiem leņķiem
- Sadala vibrāciju X, Y, Z komponentēs
- Pilnīga 3D kustības raksturošana
- Visdārgākais
Rotācijas LDV
- Specializēts rotējošu virsmu mērīšanai
- Izseko noteiktu punktu rotācijas laikā
- Vērpes vibrācijas mērīšana
Mērīšanas paraugprakse
Iestatīšana
- Stingra LDV montāža (trejkājis vai statīvs)
- Perpendikulāra izlīdzināšana virsmai (izmērīt kustību LDV virzienā/prom no tās)
- Optimālais attālums (parasti 0,3–5 metri)
- Samaziniet vides traucējumus
Mērķa virsma
- Vislabāk tīra, optiski atstarojoša virsma
- Atstarojošā lente uzlabo signālu uz sarežģītām virsmām
- Izvairieties no spoguļatstarojuma
- Viegla virsmas pārklāšana, ja nepieciešams
Salīdzinājums ar kontakta sensoriem
| Funkcija | Kontakta sensori | Lāzera vibrometrija |
|---|---|---|
| Masas iekraušana | Var ietekmēt rezultātus | Nulle (bezkontakta) |
| Uzstādīšana | Nepieciešama montāža | Norādiet un izmēriet |
| Rotējošas virsmas | Grūti/neiespējami | Vienkārši |
| Izmaksas | Zems ($100–5000) | Augsts ($20k-200k+) |
| Regulāra uzraudzība | Ideāls | Nav praktiski |
| Pētniecība/Īpašais | Ierobežots | Lieliski |
Lāzera vibrometrija nodrošina unikālas bezkontakta vibrācijas mērīšanas iespējas, padarot mērījumus neiespējamus ar tradicionālajiem kontakta sensoriem. Lai gan izmaksas un sarežģītība ierobežo ikdienas lietošanu, lāzera vibrometri ir nenovērtējami pētniecības un specializēti problēmu novēršanas rīki rotējošu komponentu analīzei, vieglo konstrukciju testēšanai un ātrai telpisko vibrāciju apsekošanai progresīvā mašīnu diagnostikā un konstrukciju dinamikas pielietojumos.
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 