Разумевање ласерске виброметрије
Дефиниција: Шта је ласерска виброметрија?
Ласерска виброметрија је бесконтактна оптичка техника за мерење вибрација брзина и померање користећи Доплеров помак ласерске светлости рефлектоване од вибрирајућих површина. Ласерски Доплеров виброметар (LDV) усмерава ласерски зрак на тачку мерења, и како се површина креће, фреквенција рефлектоване светлости се помера пропорционално брзини површине. Детекцијом овог померања фреквенције интерферометријски, LDV мери вибрације без икаквог физичког контакта, масеног оптерећења или припреме површине изван оптичке приступачности.
Ласерска виброметрија омогућава мерења која су немогућа или непрактична са контактним сензорима: ротирајуће компоненте, лагане структуре (где маса сензора утиче на резултате), неприступачне локације, вруће површине и брза просторна истраживања на великим површинама. Иако скупи, ласерски виброметри су непроцењиви алати за истраживање и решавање проблема за напредне... модална анализа и специјализоване апликације.
Принцип рада
Ласерски Доплеров ефекат
- Ласерска емисија: Кохерентни ласерски сноп (типично He-Ne црвени ласер, 633 nm)
- Раздвајање снопа: Подељен на мерни сноп (до циља) и референтни сноп
- Рефлексија: Мерни сноп се рефлектује од вибрирајуће површине
- Доплеров помак: Фреквенција рефлектоване светлости померена брзином површине
- Сметње: Рефлектовани сноп рекомбинован са референтним снопом
- Детекција: Фреквенција откуцаја од интерференције = Доплеров помак
- Демодулација: Доплерова фреквенција пропорционална брзини површине
Измерени параметри
- Примарно: Брзина (директно из Доплеровог померања)
- Интеграција: Померање (интегрисана брзина)
- Диференцијација: Убрзање (диференцијална брзина)
- Фреквентни опсег: DC до 1,5 MHz (у зависности од модела)
- Распон амплитуде: nm до mm (изузетно широк динамички опсег)
Предности
Бесконтактно
- Нема ефеката оптерећења сензора масом
- Идеално за лагане конструкције
- Мери ротирајуће површине (лопатице, вратила)
- Без времена за инсталацију или лепка
Приступачност
- Мери тачке недоступне контактним сензорима
- Даљинско мерење (у неколико метара)
- Вруће површине, вакуумске коморе, опасна подручја
- Кроз прозоре или оптичке портове
Просторна резолуција
- Брзо скенирајте преко површина
- Стотине мерних тачака за неколико минута
- Облици радног отклона се лако бележе
- Доступни 3Д виброметријски системи
Широк пропусни опсег
- Одзив једносмерне струје (стварно померање)
- До веома високих фреквенција (могуће MHz)
- Један инструмент обухвата цео опсег
Ограничења
Висока цена
- LDV системи: $20.000-200.000+
- Није исплативо за рутинско праћење
- Оправдано за специјализоване примене и истраживања
Потребна је линија вида
- Мора имати оптички пут до тачке мерења
- Препреке спречавају мерење
- Проблем са затвореном опремом
Захтеви за површину
- Мета мора да рефлектује ласерску светлост
- Сјајне површине могу захтевати третман (ретрорефлектујућа трака, прашкасти премаз)
- Тешко је користити транспарентне материјале
Осетљивост животне средине
- Ваздушне струје утичу на сноп
- Прашина, уљна магла распршују светлост
- Вибрација самог ЛДВ-а утиче на мерење
- Температурни градијенти узрокују лутање снопа
Апликације
Мерење ротирајућих компоненти
- Вибрације лопатица у турбинама, вентилаторима, компресорима
- Фреквенција и отклон појединачних лопатица
- Торзионе вибрације вратила
- Вибрација зубаца зупчаника
Тестирање лаких конструкција
- Електронске плоче, MEMS уређаји
- Танке плоче и мембране
- Где би маса сензора утицала на резултате
Модална анализа
- Мерења облика радног отклона (ODS)
- Одређивање облика мода
- Брза просторна истраживања (стотине тачака)
- Анимирани прикази структурног кретања
Посебна окружења
- Висока температура (из даљине)
- Вакуумске коморе (кроз прозоре)
- Чисте собе (без контаминације од сензора)
- Опасна подручја (мерење са безбедне удаљености)
Врсте ласерских виброметара
Једнотачковни ЛДВ
- Мери једну локацију истовремено
- Ручно или моторизовано скенирање
- Најчешћи и економичнији
Скенирање ЛДВ-а
- Систем огледала брзо скенира ласер по површини
- Секвенцијално мерење многих тачака
- Аутоматизована мерења оштећења озона
3Д ЛДВ
- Три ласерска зрака из различитих углова
- Разлаже вибрације на X, Y и Z компоненте
- Комплетна 3Д карактеризација покрета
- Најскупље
Ротациони ЛДВ
- Специјализовано за мерење ротирајућих површина
- Прати одређену тачку при ротацији
- Мерење торзионих вибрација
Најбоље праксе мерења
Подешавање
- Крута монтажа ЛДВ-а (статив или постоље)
- Нормално поравнање са површином (мерити кретање ка/од ЛДВ)
- Оптимална удаљеност (обично 0,3-5 метара)
- Минимизирајте поремећаје у окружењу
Циљна површина
- Најбоље чиста, оптички рефлектујућа површина
- Ретрорефлектујућа трака појачава сигнал на тешким површинама
- Избегавајте спекуларни (огледалски) одраз
- Лагани површински премаз ако је потребно
Поређење са контактним сензорима
| Карактеристика | Контактни сензори | Ласерска виброметрија |
|---|---|---|
| Масовно учитавање | Може утицати на резултате | Нула (бесконтактно) |
| Инсталација | Потребна је монтажа | Покажи и измери |
| Ротирајуће површине | Тешко/немогуће | Једноставно |
| Цена | Ниско ($100-5000) | Висока ($20k-200k+) |
| Рутинско праћење | Идеално | Није практично |
| Истраживање/Специјално | Ограничено | Одлично |
Ласерска виброметрија пружа јединствене могућности бесконтактног мерења вибрација, омогућавајући мерења немогућа традиционалним контактним сензорима. Иако трошкови и сложеност ограничавају рутинску употребу, ласерски виброметри су непроцењиви алати за истраживање и специјализовано решавање проблема за анализу ротирајућих компоненти, испитивање лаких конструкција и брза просторна истраживања вибрација у напредној дијагностици машина и применама структурне динамике.
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 