Memahami Laser Vibrometry
Definisi: Apakah itu Laser Vibrometry?
vibrometri laser ialah teknik optik bukan sentuhan untuk mengukur getaran halaju and anjakan menggunakan anjakan Doppler cahaya laser yang dipantulkan daripada permukaan yang bergetar. Vibrometer Doppler laser (LDV) mengarahkan pancaran laser pada titik pengukuran, dan apabila permukaan bergerak, frekuensi cahaya yang dipantulkan beralih secara berkadar dengan halaju permukaan. Dengan mengesan anjakan frekuensi ini secara interferometrik, LDV mengukur getaran tanpa sebarang sentuhan fizikal, pemuatan jisim atau penyediaan permukaan melebihi kebolehcapaian optik.
Vibrometry laser mendayakan pengukuran yang mustahil atau tidak praktikal dengan penderia sentuhan: komponen berputar, struktur ringan (di mana jisim penderia menjejaskan hasil), lokasi yang tidak boleh diakses, permukaan panas dan tinjauan spatial pantas merentas kawasan yang luas. Walaupun mahal, vibrometer laser adalah alat penyelidikan dan penyelesaian masalah yang tidak ternilai untuk lanjutan analisis modal dan aplikasi khusus.
Prinsip Operasi
Kesan Doppler Laser
- Pelepasan Laser: Pancaran laser koheren (biasanya laser merah He-Ne, 633 nm)
- Pemisahan Rasuk: Terbahagi kepada rasuk ukuran (untuk sasaran) dan rasuk rujukan
- Refleksi: Rasuk ukuran memantul dari permukaan yang bergetar
- Anjakan Doppler: Kekerapan cahaya pantulan dianjak mengikut halaju permukaan
- Gangguan: Rasuk pantulan digabungkan semula dengan rasuk rujukan
- Pengesanan: Kekerapan pukulan daripada gangguan = Anjakan Doppler
- Demodulasi: Kekerapan Doppler berkadar dengan halaju permukaan
Parameter yang Diukur
- utama: Halaju (terus dari anjakan Doppler)
- Integrasi: Anjakan (sepadukan halaju)
- Pembezaan: Pecutan (bezakan halaju)
- Julat Kekerapan: DC hingga 1.5 MHz (bergantung pada model)
- Julat Amplitud: nm hingga mm (julat dinamik yang sangat luas)
Kelebihan
Bukan Kenalan
- Tiada kesan pemuatan jisim sensor
- Sesuai untuk struktur ringan
- Mengukur permukaan berputar (bilah, aci)
- Tiada masa pemasangan atau pelekat
Kebolehcapaian
- Mengukur titik yang tidak boleh diakses oleh penderia kenalan
- Pengukuran jauh (meter jauhnya)
- Permukaan panas, ruang vakum, kawasan berbahaya
- Melalui tingkap atau port optik
Resolusi Spatial
- Imbas merentasi permukaan dengan pantas
- Beratus-ratus titik pengukuran dalam beberapa minit
- Bentuk pesongan operasi mudah ditangkap
- Sistem vibrometri 3D tersedia
Lebar Jalur Lebar
- Tindak balas DC (anjakan sebenar)
- Kepada frekuensi yang sangat tinggi (MHz mungkin)
- Instrumen tunggal merangkumi keseluruhan julat
Had
Kos Tinggi
- Sistem LDV: $20,000-200,000+
- Tidak kos efektif untuk pemantauan rutin
- Diwajarkan untuk aplikasi dan penyelidikan khusus
Garis Penglihatan Diperlukan
- Mesti mempunyai laluan optik ke titik pengukuran
- Halangan menghalang pengukuran
- Peralatan tertutup bermasalah
Keperluan Permukaan
- Sasaran mesti memantulkan cahaya laser
- Permukaan berkilat mungkin memerlukan rawatan (pita reflektif, salutan serbuk)
- Bahan lutsinar sukar
Kepekaan Persekitaran
- Arus udara menjejaskan rasuk
- Debu, kabus minyak menyerakkan cahaya
- Getaran LDV itu sendiri mempengaruhi pengukuran
- Kecerunan suhu menyebabkan rasuk bersiar-siar
Aplikasi
Pengukuran Komponen Berputar
- Getaran bilah dalam turbin, kipas, pemampat
- Kekerapan dan pesongan bilah individu
- Getaran kilasan aci
- Getaran gigi gear
Ujian Struktur Ringan
- Papan elektronik, peranti MEMS
- Panel dan membran nipis
- Di mana jisim sensor akan menjejaskan keputusan
Analisis Modal
- Pengukuran bentuk pesongan operasi (ODS).
- Penentuan bentuk mod
- Tinjauan spatial pantas (ratusan mata)
- Paparan animasi gerakan struktur
Persekitaran Khas
- Suhu tinggi (dari jarak jauh)
- Bilik vakum (melalui tingkap)
- Bilik bersih (tiada pencemaran daripada penderia)
- Kawasan berbahaya (ukuran dari jarak selamat)
Jenis-jenis Laser Vibrometer
LDV Titik Tunggal
- Mengukur lokasi tunggal pada satu masa
- Pengimbasan manual atau bermotor
- Paling biasa dan menjimatkan
Mengimbas LDV
- Sistem cermin mengimbas laser merentasi permukaan dengan pantas
- Pengukuran berurutan bagi banyak titik
- Pengukuran ODS automatik
LDV 3D
- Tiga pancaran laser dari sudut yang berbeza
- Menyelesaikan getaran ke dalam komponen X, Y, Z
- Lengkapkan pencirian gerakan 3D
- Paling mahal
LDV bergilir
- Khusus untuk mengukur permukaan berputar
- Menjejaki titik tertentu pada putaran
- Pengukuran getaran kilasan
Amalan Terbaik Pengukuran
Persediaan
- Pemasangan tegar LDV (tripod atau dirian)
- Penjajaran serenjang ke permukaan (ukur gerakan ke arah/menjauhi LDV)
- Jarak optimum (biasanya 0.3-5 meter)
- Kurangkan gangguan alam sekitar
Permukaan Sasaran
- Bersih, permukaan reflektif optik terbaik
- Pita retroreflective meningkatkan isyarat untuk permukaan yang sukar
- Elakkan pantulan spekular (seperti cermin).
- Salutan permukaan ringan jika perlu
Perbandingan dengan Sensor Kenalan
| Ciri | Penderia Kenalan | Vibrometry Laser |
|---|---|---|
| Pemuatan Massa | Boleh menjejaskan keputusan | Sifar (bukan kenalan) |
| Pemasangan | Pemasangan diperlukan | Tunjuk dan ukur |
| Permukaan Berputar | Sukar/mustahil | Terus terang |
| kos | Rendah ($100-5000) | Tinggi ($20k-200k+) |
| Pemantauan Rutin | Ideal | Tidak praktikal |
| Penyelidikan/Khas | Terhad | Cemerlang |
Vibrometry laser menyediakan keupayaan pengukuran getaran bukan sentuhan unik yang membolehkan pengukuran mustahil dengan penderia sentuhan tradisional. Walaupun kos dan kerumitan mengehadkan penggunaan rutin, vibrometer laser ialah penyelidikan yang tidak ternilai dan alat penyelesaian masalah khusus untuk analisis komponen berputar, ujian struktur ringan dan tinjauan getaran spatial yang pantas dalam diagnostik jentera canggih dan aplikasi dinamik struktur.
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 