O que é Vibrometria a Laser? Medição Óptica Sem Contato • Balanceador portátil, analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, brocas em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é Vibrometria a Laser? Medição Óptica Sem Contato • Balanceador portátil, analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, brocas em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é Vibrometria a Laser? Medição Óptica Sem Contato

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Compreendendo 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 usando o desvio Doppler da luz laser refletida por superfícies vibratórias. Um vibrômetro Doppler a laser (LDV) direciona um feixe de laser para o ponto de medição e, à medida que a superfície se move, a frequência da luz refletida muda proporcionalmente à velocidade da superfície. Ao detectar esse desvio de frequência interferometricamente, o LDV mede a vibração sem qualquer contato físico, carga de massa ou preparação da superfície além da acessibilidade óptica.

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 caros, os vibrômetros a laser são ferramentas inestimáveis de pesquisa e solução de problemas para aplicações avançadas. análise modal e aplicações especializadas.

Princípio de operação

Efeito Laser Doppler

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

Parâmetros medidos

  • Primário: Velocidade (diretamente do desvio Doppler)
  • Integração: Deslocamento (velocidade integrada)
  • Diferenciação: Aceleração (diferenciar velocidade)
  • Faixa de frequência: DC para 1,5 MHz (dependendo do modelo)
  • Faixa de amplitude: nm para mm (faixa dinâmica extremamente ampla)

Vantagens

Sem contato

  • Nenhum efeito 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 (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
  • As formas de deflexão operacionais são facilmente capturadas
  • Sistemas de vibrometria 3D disponíveis

Ampla largura de banda

  • Resposta DC (deslocamento verdadeiro)
  • Para frequências muito altas (MHz possível)
  • Um único instrumento abrange toda a extensão

Limitações

Alto custo

  • Sistemas LDV: $20.000-200.000+
  • Não é rentável para monitoramento de rotina
  • Justificado para aplicações e pesquisas especializadas

Linha de visão necessária

  • Deve ter caminho óptico para 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, revestimento em pó)
  • Materiais transparentes difíceis

Sensibilidade Ambiental

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

Aplicações

Medição de componentes rotativos

  • Vibração de lâminas em turbinas, ventiladores, compressores
  • Frequência e deflexão da lâmina individual
  • Vibração torcional de eixos
  • Vibração dos dentes da engrenagem

Teste de estrutura leve

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

Análise Modal

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

Ambientes Especiais

  • Alta temperatura (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
  • Digitalização manual ou motorizada
  • Mais comum e econômico

Digitalização LDV

  • O sistema de espelho escaneia rapidamente a superfície com laser
  • Medição sequencial de muitos pontos
  • Medições automatizadas de ODS

LDV 3D

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

LDV rotacional

  • Especializado para medir superfícies rotativas
  • Rastreia um ponto específico na rotação
  • Medição de vibração torcional

Melhores práticas de medição

Configurar

  • Montagem rígida do LDV (tripé ou suporte)
  • Alinhamento perpendicular à superfície (medir o movimento em direção/afastando-se do LDV)
  • Distância ideal (normalmente 0,3-5 metros)
  • Minimizar perturbações ambientais

Superfície alvo

  • Superfície limpa e opticamente reflexiva é a melhor
  • A fita retrorrefletiva melhora o sinal para superfícies difíceis
  • Evite reflexão especular (semelhante a 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 Apontar e medir
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 recursos exclusivos de medição de vibração sem contato, permitindo medições impossíveis com sensores de contato tradicionais. Embora o custo e a complexidade limitem o uso rotineiro, os vibrômetros a laser são ferramentas inestimáveis de pesquisa e solução de problemas especializados para análise de componentes rotativos, ensaios de estruturas leves e levantamentos rápidos de vibração espacial em diagnósticos avançados de máquinas e aplicações de dinâmica estrutural.

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