Laserowe pomiary drgań w zastosowaniach przemysłowych

Urządzenia skanujące

Poza urządzeniami mierzącymi drgania w jednym punkcie na rynku dostępne są urządzenia skanujące. Pozwalają stosunkowo szybko wykonywać pomiary w obrębie wcześniej zdefiniowanej siatki punktów pomiarowych. Wibrometry skanujące, którego przykład pokazano na rys. 3. są urządzeniami stacjonarnymi składającymi się z głowicy interferometrecznej skanującej, a także jednostki centralnej odpowiedzialnej za prowadzenie pomiarów i sterowanie działaniem głowicy skanującej. W głowicy skanującej poza źródłem lasera i interferometrem zainstalowany jest system zwierciadeł odpowiadających za przekierowywanie wiązki we wcześniej zdefiniowane punkty.

Z głowicą zintegrowana jest również kamera video odpowiedzialna za dostarczanie obrazu badanego obiektu w obrębie, którym definiowana jest macierz punktów pomiarowych. Macierz morze liczyć 512×512 punktów a szybkość skanowania może wynosić do 50 punktów/s. W zależności od modelu wibrometr może mierzyć drgania w paśmie nawet do 20MHz. Maksymalna odległość pomiaru to nawet 300 m. Warto podkreślić fakt, że wibrometry laserowe posiadają bardzo duży zakres dynamiczny pomiaru. To pozwala przy bardzo małym poziomie szumów obserwować składowe drgań o bardzo małych i dużych amplitudach. Obsługa całego systemu pomiarowego odbywa się z poziomu oprogramowania zainstalowanego na komputerze zintegrowanym z jednostką sterującą. Wykorzystując trzy głowice skanujące a także rozbudowaną wersję kontrolera możliwe są pomiary drgań jednocześnie w 3 kierunkach. To pozwala na zrozumienie przestrzennego zachowania się struktur drgających. Na rys. 4. Przedstawiono przykład takiego systemu.

Zastosowanie wibrometrów laserowych

Dopplerowskie wibrometry laserowe pozwalają na bezkontaktowy pomiar przemieszczeń i prędkości drgań obiektów  w szerokim zakresie odległości. Stosowane są wszędzie tam, gdzie nie można zastosować techniki kontaktowych pomiaru drgań ze względu np. na

• bardzo wysoką temperaturę drgającej struktury,
• wysokie napięcie elektryczne,
• promieniowanie jonizujące,
• niebezpieczne substancje chemiczne,
• wysokie natężenie pola magnetycznego,
• ograniczenia techniczno – konstrukcyjne.

Czytaj też >> Nowe urządzenia, nowe możliwości

Głównym zastosowaniem wibrometrów laserowych a w szczególności wibrometrów skanujących są badania modalne mające na celu określanie częstotliwości drgań własnych i odpowiadające im postacie drgań. Badaniom poddaje się zarówno duże konstrukcje, jak mosty, budynki, samoloty, turbiny wiatrowe czy samochody, ale też i struktury lekkie, ultralekkie, miniaturowe a nawet mikro i nanostruktury np. czujniki MEMS. W przypadku pomiarów drgań i badań modalnych struktur lekkich stosowanie akcelerometrów, które wymagają kontaktu z badaną strukturą wprowadza zakłócenia dynamiczne a także termiczne, co można wyeliminować dzięki pomiarom laserowym. Na rysunku 5 przedstawiono przykładowy zrzut ekranu z oprogramowania wibrometru laserowego przedstawiający postać drgań własnych powierzchnia klosza lampy samochodowej.