Лазерийн виброметрийг ойлгох
Лазерийн виброметр хэмжихийн тулд харилцан үйлчлэлгүй оптик арга юм чичиргээ хурд ба шилжилт хөдөлж буй гадаргуугаас ойсон лазерын гэрлийн Доплерийн шилжилтээс. Лазерын Доплерийн чичиргээний хэмжигч (LDV) нь зорилтот объектод туяа чиглүүлдэг; гадаргуу хөдөлж байхад ойсон гэрлийн давтамж нь гадаргуугийн хурдтай яг пропорциональ шилждэг. Энэ багаж нь тухайн давтамжийн шилжилтийг интерферометрийн аргаар илрүүлж, хурдны дохио болгон буцаан хувиргадаг — бүгд объектийг хүрэхгүйгээр, масс нэмэхгүйгээр, оптик хандах боломжтой болгохоос өөр гадаргууг бэлтгэх шаардлагагүйгээр.
Хүрэлцэхгүй чөлөөт байдал нь суурилуулсан мэдрэгчээр хийхэд хэцүү эсвэл бүр боломжгүй хэмжилтүүдийг нээдэг акселерометр: эргэлдэх эд ангиуд, мэдрэгчийн өөрийн масс нь үр дүнг гажуудуулахад хангалттай хөнгөн бүтцүүд, тоног төхөөрөмжийн гүн дотор нуугдсан цэгүүд, халуун гадаргуу, мөн том хавтан дээрх зуугаад цэгийг хурдан хуулбарлах ажиллагаа. LDV-үүд нь үнэтэй багаж боловч нарийн төвөгтэй модаль шинжилгээ мөн тусгай алдаа засварын ажилд тэдгээр нь тэнцэхүйцгүй.
1. Ажиллах зарчим
Энэ арга нь оптик Доплерийн үзэгдэл дээр суурилдаг — ойртож буй сирены дууны өнгийг өндөрсгөдөг ижил шилжилт, гэрэлд хэрэглэгдэж, интерференцээр хэмжигддэг.
Лазерын Доплерийн гинж
- Лазерын цацраг: когерент туяа, уламжлалт байдлаар 633 nm (харагдах улаан) дээрх гели-неоны лазерээс.
- Туяа хуваах: туяа нь зорилтот объектод чиглэсэн хэмжилтийн туяа болон дотоод эталон туяа болон хуваагдана.
- Тусгал: хэмжилтийн туяа нь чичирч буй гадаргуугаас ойно.
- Доплерийн шилжилт: ойсон гэрлийн давтамж нь гадаргуугийн агшин зуурын хурдаар шилждэг.
- Интерференц: буцаж ирсэн туяа нь эталон туяатай дахин нэгдэнэ.
- Илрүүлэлт: энэ интерференцээс үүссэн цохилтын давтамж нь Доплерийн шилжилттэй тэнцүү байна.
- Демодуляци: Доплерийн давтамж нь гадаргуугийн хөдөлгөөнтэй пропорциональ хурд болгон задлагдана.
Юу хэмждэг вэ
- Үндсэн гаралт — хурд, Доплерийн шилжилтээс шууд авдаг.
- Шилжилт, хурдыг интегралчлах интегралчлах замаар.
- Хурдатгал, хурдыг хурдыг дифференциалчлах замаар — хувиргалт хурдатгал урьдчилсан боловсруулалтын энгийн алхам юм.
- Давтамжийн муж: DC-ээс загвараас хамаарч ойролцоогоор 1.5 MHz хүртэл — ихэнх хүрэлцэх мэдрэгчдийн хүрээлэхээс хол.
- Давхцын хүрээ: нанометрээс миллиметр хүртэл, гайхалтай өргөн динамик хүрээ.
2. Давуу талууд
Ашиг тус бүгд нэг баримтаас урган гардаг — юу ч ажиллах хэсэгтэй хүрэлцдэггүй.
- Үнэхээр хүрэлцэхгүй: масс ачаалалгүй, хөнгөн бүтцүүдэд тохиромжтой, лавууд болон голууд зэрэг эргэлдэх гадаргууг хэмжих чадвартай, суурилуулалтын хугацаа эсвэл наалдамхай бодис шаарддаггүй.
- Хангалттай хүрэх боломж: хүрэлцэх мэдрэгч хүрч чадахгүй цэгүүдэд хүрдэг — метрийн зайгаас, цонх эсвэл оптик нүхээр, мөн халуун гадаргуу, вакуум камер эсвэл аюултай бүсүүд рүү хэмжилт хийдэг.
- Орон зайн нарийвчлал: сканнер систем нь гадаргууг хурдан хуулбарлаж, хэдэн минутанд зуугаад цэгийг барьдаг, энэ нь ажлын деформацийн хэлбэрүүдийг мөн бүрэн хэлбэрийн горим хялбархан авах боломжийг олгодог; 3D системүүд үүнийг бүрэн орон зайн хөдөлгөөнд хүртэл тэлдэг.
- Өргөн давтамжийн хүрээ: үнэнч DC хариу үйлдэл (үнэнч шилжилт) мегагерц давтамж хүртэл, бүгд нэг багажаас.
3. Хязгаарлалтууд
Эдгээр чадварууд нь LDV-ийг мэргэжлийн зүйл болгон, өдөр тутмын хэрэгсэл биш болгодог бодит хязгаарлалтуудтай хамт ирдэг.
- Өндөр зардал: системүүд нь ойролцоогоор $20,000-аас $200,000-аас давж, энэ нь тэдгээрийг энгийн хяналтаас хасаж, судалгаа болон өндөр үнэтэй асуудлуудад зориулдаг.
- Шууд харах зам шаардлагатай: зорилтот объектод саадгүй оптик зам зайлшгүй шаардлагатай; саад болон бүрэн хаалттай тоног төхөөрөмжүүд энэ аргыг үгүйсгэдэг.
- Гадаргуугийн шаардлага: зорилтот объект нь лазерыг ашигтайгаар ойлуулах ёстой. Тусгай толины гадаргуу нь илрүүлэгчийг хоосолж болзошгүй бөгөөд буцаан ойлуулах лент эсвэл хөнгөн тоосонцор бүрхүүл шаардагдаж, тунгалаг материалуудад хэцүү.
- Орчны мэдрэмтгий байдал: агаарын урсгал, тоос, тосны манан нь туяаг сарниулж, температурын градиентүүд нь хазайлгаж, LDV-ийн өөрийн чичиргээ нь уншилтыг гажуудуулдаг — иймд хөшүүн, тусгаарлагдсан суурилуулалт зайлшгүй шаардлагатай.
4. Хэрэглээ
Лазерийн виброметр хэмжилт нь контакт мэдрэгчид ажиллах боломжгүй газар төвлөрдөг.
- Эргэдэг эд ангиуд: турбин, сэнс, компрессорын лопаткийн чичиргээ; тусдаа лопаткийн давтамж болон хазайлт; мушгих чичиргээ голын; мөн хөшүүргийн шүдний чичиргээ. Энэ нь зөвхөн эргэдэг лопатканд зориулсан арга барилуудтай нөхөлдөж ажилладаг. хүрээний үзүүрийн цаг хугацаа.
- Хөнгөн бүтэц: электрон хавтангууд болон MEMS төхөөрөмжүүд, нимгэн хавтангууд болон мембранууд — суурилуулсан мэдрэгчийн масс хэмжигдэж буй хөдөлгөөнийг өөрчилж болох газар бүхэлдээ.
- Горимын шинжилгээ: ажлын хазайлтын хэлбэр болон горимын хэлбэрийг тодорхойлох, зуугаад цэгийн хурдан орон зайн судалгаа, бүтцийн бодит хэлбэр өөрчлөгдөх байдлыг хөдөлгөөнт дүрслэлээр харуулах.
- Тусгай орчин: аюулгүй зайнаас хэмжигдсэн өндөр температуртай гадаргуу, вакуум камер болон цэвэр өрөө (мэдрэгч бохирдохгүй), алсаас судлагдсан аюултай бүсүүд.
5. Лазерийн виброметрийн төрлүүд
Энэ бүлэг нь нэг тогтмол туяанаас эхлэн бүтэн гурван хэмжээст систем хүртэл хамрагдаж, боломжийг зардалтай солилцдог.
- Нэг цэгт LDV: нэг зэрэг нэг байршлыг хэмждэг, гараар эсвэл мотороор скан хийдэг; хамгийн түгээмэл, хямд төрөл.
- Скан хийдэг LDV: чиглүүлэгч толь нь туяаг гадаргуу дээгүүр гулсуулж, автоматаар ODS ажил хийхийн тулд олон цэгийг дарааллаар хэмждэг.
- 3D LDV: өөр өөр өнцгөөс ирэх гурван туяа нь хөдөлгөөнийг X, Y, Z бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задлан, бүрэн гурван хэмжээст шинж чанарыг тодорхойлдог — хамгийн үнэтэй сонголт.
- Эргэлтийн LDV: эргэдэг гадаргуу дээрх цэгийг дагахад тусгайлагдсан, зөвхөн эргэлтийн чичиргээ хэмжихэд зориулсан.
6. Хэмжилтийн шилдэг арга барил
LDV-ийн найдвартай өгөгдөл нь багаж хэрэгслийн хэрээр ч гэсэн тохируулганаас хамаардаг.
Тохиргоо: LDV-ийг гурван хөлтэй эсвэл тавиур дээр хөшүүнээр суурилуулж, гадаргуутай перпендикуляр байхаар тохируулж, хөдөлгөөнийг шууд руу болон холдох чиглэлд мэдрэх, хамгийн тохиромжтой зайгаар (ихэвчлэн 0.3–5 м) ажиллаж, туяаны замын эргэн тойронд агаарын урсгал, манан, гадны чичиргээг багасгах.
Зорилтот гадаргуу: цэвэр, тархалттай тусгалтай гадаргуу нь хамгийн сайн дохиог өгдөг; буцаан тусгах лент нь хэцүү эсвэл харанхуй зорилтуудыг аврах; тод толь шиг тусгалыг зайлсхийх ёстой учир энэ нь буцаж ирэх дохиог тэнхлэгээс холдуулдаг; гадаргуугийн нимгэн бүрхүүл нь тусгал муутай газарт тусалж болно.
7. Контакт мэдрэгчтэй харьцуулалт
Уламжлалт хувиргагчтай харьцуулахад LDV-ийн онцлог нь тодорхой болно: энэ нь контакт мэдрэгч хэцүү байдаг газар ялгарч, эсрэгээрээ ажилладаг.
| Онцлог | Контакт мэдрэгчид | Лазерийн виброметр |
|---|---|---|
| Жингийн ачаалал | Үр дүнд нөлөөлж болно | Тэг (харилцан үйлчлэлгүй) |
| Суурилуулалт | Суурилуулах шаардлагатай | Чиглүүлж хэмжих |
| Эргэдэг гадаргуу | Хэцүү эсвэл боломжгүй | Энгийн |
| Үнэ | Бага ($100–5,000) | Өндөр ($20k–200k+) |
| Уламжлалт хяналт | Идеал | Бодит биш |
| Судалгаа / тусгай | Хязгаарлагдмал | Маш сайн |
Ажлын байран дээрх тэнцвэржүүлэлт болон төлөвийн хяналтын өдөр тутмын бодит байдалд контакт мэдрэгч нь зардал, тэсвэрлэх чанар, хялбар байдалд ялгарсаар байна. Хөнгөн, хямд акселерометртэй Balanset-1A мэдэгдэж буй мэдрэмжтэй хурдатгал хэмжигчээр чичиргээг хэмждэг мэдрэмж фазын суурь утгыг оптик тахометр тусгалтай лентийн зурвасыг уншиж байгаа нь — ажиллаж буй үйлдвэрт интерферометрийн туяаг тохируулахын оронд өөрийн холхивч дээрээ роторыг тэнцвэржүүлэхэд хамаагүй практик зохион байгуулалт. Иймд лазерийн виброметр болон контакт хэмжилтийн багаж нь нөхөлдөж ажилладаг: LDV нь судалгааны тагт болон бодитой хүрэх боломжгүй хэмжилтэд, контакт анализатор нь үйлдвэрлэлийн талбайд зориулагдсан.
Лазерийн виброметр нь уламжлалт мэдрэгчид энгийнээр хүрч чадахгүй чичиргээнд хүрэх цорын ганц контактгүй хэмжилтийн боломжийг олгодог. Зардал болон нарийн төвөгтэй байдал нь судалгаа болон тусгай засварын ажилд хязгаарлагддаг ч эргэдэг эд ангийн шинжилгээ, хөнгөн бүтцийн туршилт, хурдан орон зайн судалгааны хувьд нарийн төвөгтэй машин техникийн диагностик болон бүтцийн динамикийн үнэтэй хэрэгсэл хэвээр байна.
