了解激光测振法
激光测振法 是一种用于测量的非接触式光学技术。 振动 速度 和 位移 激光多普勒测振仪（LDV）是利用从运动表面反射回来的激光的多普勒频移原理进行测量的。激光多普勒测振仪（LDV）将光束对准目标；当表面移动时，反射光的频率与表面速度成精确比例变化。仪器通过干涉测量法检测到频率偏移，并将其转换为速度信号--所有这一切都无需接触物体，无需增加物体质量，也无需对物体表面进行光学处理以外的其他准备工作。.
这种免于接触的自由度使测量工作得以进行，而这些测量工作在安装式测量仪上很难进行，甚至根本无法进行。 加速度计LDV：旋转部件、轻到传感器自身质量会扭曲结果的结构、深埋在机器内部的点、热表面，以及在一个大面板上扫描数百个点的快速测量。LDV 是一种昂贵的仪器，但对于先进的 模态分析 和专门的故障排除，他们是无与伦比的。.
1. 工作原理
这种方法依靠的是光学多普勒效应--同样的偏移会提高警报器靠近时的音调，将其应用于光并通过干涉进行测量。.
激光多普勒链
- 激光发射： 相干光束，通常来自波长为 633 纳米（可见红色）的氦氖激光器。.
- 光束分裂： 光束分为瞄准目标的测量光束和内部参考光束。.
- 反射： 测量光束从振动表面反弹。.
- 多普勒频移 反射光的频率会因瞬时表面速度而偏移。.
- 干涉： 返回的光束与参考光束重新结合。.
- 检测： 干扰产生的拍频等于多普勒频移。.
- 解调： 多普勒频率被解码为与表面运动成比例的速度。.
测量内容
- 主要输出 - 速度、, 直接从多普勒频移中获得。.
- 位移、, 由 整合 速度。.
- 加速、, 由 区分 速度 - 转换为 加速度 是一个常规的后期处理步骤。.
- 频率范围： 根据型号的不同，频率范围从直流到 1.5 MHz 左右，远远超出了大多数接触式传感器的范围。.
- 振幅范围 从纳米到毫米，动态范围极广。.
2.优势
所有优点都源于一个事实--没有任何东西接触工件。.
- 真正的非接触式 无质量负荷，是轻型结构的理想选择，能够测量叶片和轴等旋转表面，并且无需安装时间或粘合剂。.
- 可访问性： 它能到达接触式传感器无法到达的地方--从几米远的地方、通过窗户或光学端口、热表面、真空室或危险区域进行测量。.
- 空间分辨率： 扫描系统能快速扫描表面，在几分钟内捕捉数百个点，这使得 运行挠度形状 和充分 模态振型 三维系统则将其扩展到全空间运动。.
- 带宽宽： 从真正的直流响应（真实位移）到百万赫兹频率，全部由一台仪器提供。.
3.局限性
这些功能也带来了实际的限制，使 LDV 成为一种专业工具，而非日常工具。.
- 成本高： 这些系统的价格从大约 $20,000 到远远超过 $200,000 不等，因此不能用于日常监测，只能用于研究和解决高价值问题。.
- 需要视线： 必须要有通向目标的畅通无阻的光路；障碍物和全封闭设备都会破坏这种方法。.
- 表面要求： 目标必须能有效反射激光。镜面光亮的表面会使探测器处于饥饿状态，可能需要 反光胶带 或轻质粉末涂层，而透明材料则很难做到这一点。.
- 环境敏感性： 气流、灰尘和油雾会使光束散射，温度梯度会使光束偏移，而 LDV 本身的任何振动都会破坏读数，因此必须采用坚固、隔离的安装方式。.
4. 应用
激光测振仪可集中解决接触式传感器无法解决的问题。.
- 旋转部件： 涡轮机、风机和压缩机的叶片振动；单个叶片的频率和偏转；; 扭转振动 以及齿轮齿振动。它是专用旋转叶片技术的补充，例如 刀尖定时.
- 轻型结构： 电子板和微机电系统（MEMS）设备、薄板和薄膜 - 安装传感器的任何地方 大量的 会改变被测量的运动本身。.
- 模态分析 操作-挠度-形状和模式-形状的确定、数百个点的快速空间测量，以及结构实际变形情况的动画显示。.
- 特殊环境： 从安全距离测量高温表面、真空室和无尘室（无传感器污染）以及远程勘测危险区域。.
5.激光测振仪的类型
从单根固定横梁到完整的三维系统，该系列产品在性能与成本之间进行了权衡。.
- 单点 LDV： 一次测量一个位置，手动或电机扫描；这是最常见、最经济的类型。.
- 扫描 LDV： 可转向镜将光束扫过表面，依次测量多个点，实现自动 ODS 工作。.
- 3D LDV： 三束不同角度的光束将运动分解为 X、Y 和 Z 三部分，以进行完整的三维表征--这也是最昂贵的选择。.
- 旋转式 LDV： 专门跟踪旋转表面上的一个点，用于扭转振动测量。.
6. 测量最佳实践
可靠的 LDV 数据既取决于设置，也取决于仪器。.
设置： 将 LDV 牢固安装在三脚架或支架上，使其垂直于表面，这样它就能感应到朝向或远离表面的直线运动，在最佳距离（通常为 0.3-5 米）内工作，并尽量减少光束路径周围的气流、雾气和杂散振动。.
目标表面： 干净的漫反射表面能提供最佳信号；反向反射胶带能挽救难以辨认或黑暗的目标；应避免镜面反射，因为它会使回波偏离轴线；在反射率较低的地方，轻薄的表面涂层会有所帮助。.
7.与接触式传感器的比较
与传统的传感器相比，LDV 的优势显而易见：它的长处正是接触式传感器所难以企及的，反之亦然。.
| 特征 | 接触式传感器 | 激光测振法 |
|---|---|---|
| 质量装载 | 可能会影响结果 | 零（非接触式） |
| 安装 | 需要安装 | 点和测量 |
| 旋转表面 | 困难或不可能 | 直截了当 |
| 成本 | 低 ($100-5,000) | 高 ($20k-200k+) |
| 常规监测 | 理想的 | 不切实际 |
| 研究/特别 | 有限的 | 出色的 |
对于日常的现场平衡和状态监测而言，接触式传感器在成本、坚固性和便利性方面仍然胜出一筹。便携式双通道分析仪，如 平衡仪-1a 使用坚固耐用、成本低廉的已知加速度计测量振动。 敏感度 并从一个 光学转速计 读取一条反射带--这比在工作设备中对准干涉光束更实用。因此，激光测振仪和接触式仪器是相辅相成的：LDV 用于研究工作台和真正难以接近的测量，接触式分析仪用于生产车间。.
激光测振仪具有独特的非接触式测量能力，能够测量传统传感器无法测量的振动。成本和复杂性使其只能用于研究和专业故障排除，但对于旋转部件分析、轻质结构测试和快速空间测量而言，它仍然是先进机械诊断和结构动力学领域的宝贵工具。.
