O que é vibrometria a laser? Medição óptica sem contato • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é vibrometria a laser? Medição óptica sem contato • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é vibrometria a laser? Medição óptica sem contato.

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Entendendo a Vibrometria a Laser

Definição: O que é vibrometria a laser?

vibrometria a laser é uma técnica óptica sem contato para medição vibração velocidade e deslocamento Utilizando o efeito Doppler da luz laser refletida por superfícies vibrantes, um vibrometro laser Doppler (LDV) direciona um feixe de laser para o ponto de medição. Conforme a superfície se move, a frequência da luz refletida se altera proporcionalmente à velocidade da superfície. Ao detectar essa alteração de frequência por interferometria, o LDV mede a vibração sem qualquer contato físico, carga de massa ou preparação da superfície além do alcance óptico.

A vibrometria a laser permite medições impossíveis ou impraticáveis com sensores de contato: componentes rotativos, estruturas leves (onde a massa do sensor afeta os resultados), locais inacessíveis, superfícies quentes e levantamentos espaciais rápidos em grandes áreas. Embora dispendiosos, os vibrômetros a laser são ferramentas de pesquisa e resolução de problemas inestimáveis para aplicações avançadas. análise modal e aplicações especializadas.

Princípio de operação

Efeito Doppler a laser

  1. Emissão de laser: Feixe de laser coerente (normalmente laser He-Ne vermelho, 633 nm)
  2. Divisão do feixe: Dividido em feixe de medição (para o alvo) e feixe de referência.
  3. Reflexão: O feixe de medição reflete na superfície vibrante.
  4. Desvio Doppler: A frequência da luz refletida é alterada pela velocidade da superfície.
  5. Interferência: Feixe refletido recombinado com feixe de referência
  6. Detecção: Frequência de batimento devido à interferência = efeito Doppler
  7. Desmodulação: A frequência Doppler é proporcional à velocidade na superfície.

Parâmetros medidos

  • Primário: Velocidade (diretamente a partir do efeito Doppler)
  • Integração: Deslocamento (velocidade integral)
  • Diferenciação: Aceleração (diferenciar velocidade)
  • Faixa de frequência: CC a 1,5 MHz (dependendo do modelo)
  • Faixa de amplitude: nm a mm (faixa dinâmica extremamente ampla)

Vantagens

Sem contato

  • Sem efeitos de carga de massa do sensor
  • Ideal para estruturas leves.
  • Mede superfícies rotativas (lâminas, eixos)
  • Sem tempo de instalação ou adesivo.

Acessibilidade

  • Mede pontos inacessíveis aos sensores de contato.
  • Medição remota (a metros de distância)
  • Superfícies quentes, câmaras de vácuo, áreas perigosas
  • Através de janelas ou portas ópticas

Resolução espacial

  • Escaneie superfícies rapidamente
  • Centenas de pontos de medição em minutos
  • Formas de deflexão operacional facilmente capturadas
  • Sistemas de vibrometria 3D disponíveis

Ampla largura de banda

  • Resposta CC (deslocamento real)
  • Até frequências muito altas (MHz possíveis)
  • Um único instrumento abrange toda a gama.

Limitações

Alto custo

  • Sistemas LDV: $20.000-200.000+
  • Não é economicamente viável para monitoramento de rotina.
  • Justificado para aplicações especializadas e pesquisa

É necessária linha de visão direta.

  • Deve haver um caminho óptico até o ponto de medição.
  • Obstruções impedem a medição
  • Equipamentos fechados problemáticos

Requisitos de superfície

  • O alvo deve refletir a luz do laser.
  • Superfícies brilhantes podem exigir tratamento (fita retrorrefletiva, pintura eletrostática a pó).
  • Materiais transparentes são difíceis de encontrar.

Sensibilidade Ambiental

  • As correntes de ar afetam o feixe
  • Poeira e névoa de óleo dispersam a luz.
  • A vibração do próprio LDV afeta a medição.
  • Gradientes de temperatura causam oscilação do feixe

Aplicações

Medição de componentes rotativos

  • Vibração das pás em turbinas, ventiladores e compressores.
  • Frequência e deflexão individuais das lâminas
  • Vibração torsional de eixos
  • vibração dos dentes da engrenagem

Testes de estruturas leves

  • Placas eletrônicas, dispositivos MEMS
  • Painéis e membranas finas
  • Onde a massa do sensor afetaria os resultados

Análise Modal

  • Medições de formato de deflexão operacional (ODS)
  • Determinação do modo de vibração
  • Levantamentos espaciais rápidos (centenas de pontos)
  • Exibições animadas de movimento estrutural

Ambientes Especiais

  • Alta temperatura (vista à distância)
  • Câmaras de vácuo (através de janelas)
  • Salas limpas (sem contaminação por sensores)
  • Áreas perigosas (medição a partir de uma distância segura)

Tipos de vibrômetros a laser

LDV de ponto único

  • Mede um único local por vez.
  • Varredura manual ou motorizada
  • Mais comum e econômico

Varredura LDV

  • O sistema de espelhos escaneia rapidamente o laser sobre a superfície.
  • Medição sequencial de muitos pontos
  • Medições automatizadas de ODS

LDV 3D

  • Três feixes de laser de ângulos diferentes
  • Decompõe a vibração em componentes X, Y e Z.
  • Caracterização completa do movimento 3D
  • Mais caro

LDV rotacional

  • Especializada para medir superfícies rotativas
  • Rastreia um ponto específico na rotação.
  • Medição de vibração torsional

Melhores práticas de medição

Configurar

  • Montagem rígida do LDV (tripé ou suporte)
  • Alinhamento perpendicular à superfície (medir o movimento em direção ao LDV ou em sentido oposto).
  • Distância ideal (normalmente de 0,3 a 5 metros)
  • Minimizar os impactos ambientais

Superfície alvo

  • Superfície limpa e opticamente refletora é a melhor opção.
  • Fita retrorrefletiva melhora o sinal em superfícies difíceis.
  • Evite reflexos especulares (semelhantes aos de um espelho).
  • Revestimento superficial leve, se necessário.

Comparação com sensores de contato

Recurso Sensores de contato Vibrometria a laser
Carregamento em massa Pode afetar os resultados Zero (sem contato)
Instalação Montagem necessária Aponte e meça
Superfícies rotativas Difícil/impossível Direto
Custo Baixo ($100-5000) Alto ($20k-200k+)
Monitoramento de rotina Ideal Não é prático
Pesquisa/Especial Limitado Excelente

A vibrometria a laser oferece capacidades únicas de medição de vibração sem contato, possibilitando medições impossíveis com sensores de contato tradicionais. Embora o custo e a complexidade limitem o uso rotineiro, os vibrômetros a laser são ferramentas inestimáveis para pesquisa e solução de problemas especializados em análise de componentes rotativos, testes de estruturas leves e levantamentos rápidos de vibração espacial em diagnósticos avançados de máquinas e aplicações de dinâmica estrutural.

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Categorias: GlossárioMedição
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