Розуміння лазерної віброметрії

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,358.31

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$107.47

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$148.07

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,123.32

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.93

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.94

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,071.73

Визначення: Що таке лазерна віброметрія?

Лазерна віброметрія це безконтактний оптичний метод вимірювання вібрація швидкість і зміщення використовуючи доплерівський зсув лазерного світла, відбитого від вібруючих поверхонь. Лазерний доплерівський віброметр (LDV) спрямовує лазерний промінь у точку вимірювання, і в міру руху поверхні частота відбитого світла зміщується пропорційно швидкості поверхні. Виявляючи цей зсув частоти інтерферометрично, LDV вимірює вібрацію без будь-якого фізичного контакту, масового навантаження або підготовки поверхні, окрім оптичної доступності.

Лазерна віброметрія дозволяє проводити вимірювання, неможливі або недоцільні за допомогою контактних датчиків: обертові компоненти, легкі конструкції (де маса датчика впливає на результати), важкодоступні місця, гарячі поверхні та швидкі просторові дослідження на великих площах. Хоча лазерні віброметри дорогі, вони є безцінними інструментами для досліджень та усунення несправностей для передових... модальний аналіз та спеціалізовані програми.

Принцип дії

Лазерний ефект Доплера

1. Лазерне випромінювання: Когерентний лазерний промінь (зазвичай червоний He-Ne лазер, 633 нм)
2. Розщеплення променя: Поділяється на вимірювальний промінь (до цілі) та опорний промінь
3. Відображення: Вимірювальний промінь відбивається від вібруючої поверхні
4. Доплерівський зсув: Частота відбитого світла, зміщена швидкістю поверхні
5. Перешкоди: Відбитий промінь, рекомбінований з опорним променем
6. Виявлення: Частота биття від перешкоди = доплерівський зсув
7. Демодуляція: Доплерівська частота пропорційна швидкості поверхні

Вимірювані параметри

• Основний: Швидкість (безпосередньо з доплерівського зсуву)
• Інтеграція: Зміщення (інтегральна швидкість)
• Диференціація: Прискорення (диференціальна швидкість)
• Діапазон частот: від постійного струму до 1,5 МГц (залежно від моделі)
• Діапазон амплітуди: від нм до мм (надзвичайно широкий динамічний діапазон)

Переваги

Безконтактний

• Відсутність ефектів навантаження масою датчика
• Ідеально підходить для легких конструкцій
• Вимірює обертові поверхні (лопаті, вали)
• Без часу на встановлення та клею

Доступність

• Вимірює точки, недоступні для контактних датчиків
• Дистанційне вимірювання (у метрах)
• Гарячі поверхні, вакуумні камери, небезпечні зони
• Через вікна або оптичні порти

Просторова роздільна здатність

• Швидке сканування поверхонь
• Сотні точок вимірювання за лічені хвилини
• Легко фіксуються форми робочих відхилень
• Доступні 3D-віброметричні системи

Широка пропускна здатність

• Відгук на постійний струм (істинне зміщення)
• До дуже високих частот (можливо, МГц)
• Один інструмент охоплює весь діапазон

Обмеження

Висока вартість

• Системи LDV: $20 000–200 000+
• Не економічно вигідно для рутинного моніторингу
• Виправдано для спеціалізованих застосувань та досліджень

Потрібна пряма видимість

• Повинен бути оптичний шлях до точки вимірювання
• Перешкоди заважають вимірюванню
• Проблема із закритим обладнанням

Вимоги до поверхні

• Ціль повинна відбивати лазерне світло
• Блискучі поверхні можуть потребувати обробки (світловідбиваюча стрічка, порошкове фарбування)
• Прозорі матеріали складні

Чутливість до навколишнього середовища

• Повітряні потоки впливають на промінь
• Пил, масляний туман розсіюють світло
• Вібрація самого LDV впливає на вимірювання
• Температурні градієнти спричиняють блукання променя

Застосування

Вимірювання обертових компонентів

• Вібрація лопатей у турбінах, вентиляторах, компресорах
• Частота та відхилення окремої лопаті
• Крутільна коливання валів
• Вібрація зубів шестерні

Випробування легких конструкцій

• Електронні плати, пристрої MEMS
• Тонкі панелі та мембрани
• Де маса датчика може вплинути на результати

Модальний аналіз

• Вимірювання форми робочого відхилення (ODS)
• Визначення форми моди
• Швидкі просторові дослідження (сотні точок)
• Анімовані демонстрації структурного руху

Спеціальні середовища

• Висока температура (з відстані)
• Вакуумні камери (через вікна)
• Чисті приміщення (без забруднення від датчиків)
• Небезпечні зони (вимірювання з безпечної відстані)

Типи лазерних віброметрів

Одноточковий LDV

• Вимірює одне місце за раз
• Ручне або моторизоване сканування
• Найпоширеніший та економічний

Сканування LDV

• Дзеркальна система швидко сканує лазер по всій поверхні
• Послідовне вимірювання багатьох точок
• Автоматизовані вимірювання озонових розчинів (ОРС)

3D LDV

• Три лазерні промені з різних кутів
• Розділяє вібрацію на складові X, Y, Z
• Повна 3D-характеристика руху
• Найдорожчий

Ротаційний LDV

• Спеціалізований для вимірювання обертових поверхонь
• Відстежує певну точку обертання
• Вимірювання крутильних коливань

Найкращі практики вимірювання

Налаштування

• Жорстке кріплення LDV (штатив або підставка)
• Перпендикулярне вирівнювання до поверхні (вимірювання руху до/від LDV)
• Оптимальна відстань (зазвичай 0,3-5 метрів)
• Мінімізуйте порушення навколишнього середовища

Цільова поверхня

• Найкраще чиста, оптично відбивна поверхня
• Світловідбиваюча стрічка посилює сигнал на складних поверхнях
• Уникайте дзеркального (дзеркального) відбиття
• Легке поверхневе покриття, якщо потрібно

Порівняння з контактними датчиками

Функція	Контактні датчики	Лазерна віброметрія
Масове завантаження	Може вплинути на результати	Нульовий (безконтактний)
Встановлення	Потрібне кріплення	Вкажіть та виміряйте
Обертові поверхні	Важко/неможливо	Простота
Вартість	Низький ($100-5000)	Високий ($20 тис.-200 тис.+)
Рутинний моніторинг	Ідеальний	Непрактично
Дослідження/Спеціальні	Обмежена	Відмінно

Лазерна віброметрія забезпечує унікальні можливості безконтактного вимірювання вібрації, що дозволяє проводити вимірювання, неможливі за допомогою традиційних контактних датчиків. Хоча вартість та складність обмежують рутинне використання, лазерні віброметри є безцінними дослідницькими та спеціалізованими інструментами для усунення несправностей, наприклад, для аналізу обертових компонентів, випробування легких конструкцій та швидких просторових вібраційних досліджень у передовій діагностиці машин та застосуванні структурної динаміки.

---

← Назад до головного індексу