單點(diǎn)激光測(cè)振儀
在一些特殊情況下，比如測(cè)試物體不能直接觸及，或者傳統(tǒng)的接觸式傳感器（加速度傳感器）不能派上用場(chǎng)時(shí)，非接觸式振動(dòng)測(cè)量就顯得尤其至關(guān)重要。下列情況：
- 測(cè)試件本身很輕 （壓電傳感器，喇叭薄膜）
- 測(cè)試物件處于高溫
- 測(cè)試物件在旋轉(zhuǎn)
- 操作者為了節(jié)省時(shí)間，不想把時(shí)間浪費(fèi)在加速度傳感器粘貼上。
Julight公司為不需接觸被測(cè)件表面的遠(yuǎn)距離振動(dòng)測(cè)量提供了兩個(gè)系列產(chǎn)品。
一．.激光測(cè)振儀
1.1 單點(diǎn)激光測(cè)振儀
單點(diǎn)激光測(cè)振儀
1.2原理
Julight 公司的激光測(cè)振儀是基于新穎的自混頻干涉結(jié)構(gòu)而成的，可以對(duì)粗糙發(fā)散的表面（比如未拋光的金屬，塑料，橡皮，紙質(zhì)，纖維等）進(jìn)行極易而精確的非接觸振動(dòng)測(cè)量。激光測(cè)振儀提供模擬的電信號(hào)輸出，這些電信號(hào)就是在某一頻率的目標(biāo)位移的復(fù)制品（ 1mv/um響應(yīng)率，對(duì)應(yīng) 1mm/V）。頻率范圍從DC到50KHZ,甚至到10MHZ ,最小的可測(cè)位移為0.4nm (1HZ噪聲寬帶)，的振動(dòng)幅值（峰峰值）可以大于20mm,的速率可以使40 m/s .工作距離從1米到20米，甚至到100米可選 。
Julight公司的單點(diǎn)激光測(cè)振儀的的特點(diǎn)：
-就是具有非常小和耐用性設(shè)計(jì)的光學(xué)頭
-標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)頭，帶斑點(diǎn)追蹤功能（大?。?05mm x 60mm x 40mm)，有定焦和自動(dòng)對(duì)焦兩個(gè)版本。
-可選的超小的光學(xué)頭，不帶斑點(diǎn)追蹤和自動(dòng)對(duì)焦功能（大?。洪L(zhǎng)50 mm,直徑 15mm）
-為增加光學(xué)靈敏度，在每個(gè)光學(xué)鏡頭外置波長(zhǎng)相位濾波器
-處理干涉信號(hào)的簡(jiǎn)單二有效的電子系統(tǒng)可以做得和精致，一臺(tái) VSM400(或 VSM4000)儀器能夠支持4個(gè)光學(xué)頭（也就是說4個(gè)獨(dú)立的光學(xué)通道），因此，這樣的話，就可以進(jìn)行同時(shí)測(cè)量不同點(diǎn)的振動(dòng)，而無需使用掃描系統(tǒng)來完成。
-可以同時(shí)輸出位移，速度和加速度
單點(diǎn)激光測(cè)振儀選型表
描 述 | VSM1000 | VSM4000 （可拓展型） | VSM1000LL10m | VSM1000-EXT | VSM1000LL10m-EXT |
量 程 (峰-峰) | 10mm | 10mm | 10mm | 10mm （0-50KHZ） 4um (20KHZ-35MHZ) | 10mm （0-50KHZ） 4um (20KHZ-35MHZ) |
速度范圍 | ±2 m/s | ±2 m/s | ±2 m/s | ±40 m/s | ±40 m/s |
輸出的型號(hào)類型 | · 位移 / 速度/加速度(模擬量BNC輸出) · 跟蹤信號(hào)(3.5mm jack): · ±12V電壓輸出 | · 位移 /速度/加速度(模擬量BNC輸出) · 跟蹤信號(hào)(3.5mm jack): · ±12V電壓輸出 | · 位移 / 速度/加速度(模擬量BNC輸出) · 跟蹤信號(hào)(3.5mm jack): · ±12V電壓輸出 | · 位移 / 速度/加速度(模擬量BNC輸出) · 跟蹤信號(hào)(3.5mm jack): · ±12V電壓輸出 | · 位移 / 速度/加速度(模擬量BNC輸出) · 跟蹤信號(hào)(3.5mm jack): · ±12V電壓輸出 |
位移量程分檔數(shù) | 26 檔和無級(jí)別全自動(dòng)分檔 | 26 檔和無級(jí)別全自動(dòng)分檔 | 26 檔和無級(jí)別全自動(dòng)分檔 | 26 檔和無級(jí)別全自動(dòng)分檔 | 26 檔和無級(jí)別全自動(dòng)分檔 |
速度最小分辨率 | 4 納米/秒/H z帶寬 | 4 納米/秒/H z帶寬 | 4 納米/秒/H z帶寬 | 4 納米/秒/H z帶寬 | 4 納米/秒/H z帶寬 |
位移分辨率 | 40 pm | 40 pm | 40 pm | 40 pm | 40 pm |
校準(zhǔn)精度 | 1% | 1% | 1% | 1%（0-50KHZ） 5%(20KHZ-10MHZ) | 1%（0-50KHZ） 5%(20KHZ-10MHZ) |
工作距離 | 0.1-5m | 0.1-5m | 0.1-10m | 0.1-5m | 0.1-10m |
光斑尺寸 | 100 mm | 100 mm | 100 mm | 100 mm | 100 mm |
測(cè)量表面 | 散射和背反射 | 散射和背反射 | 散射和背反射 | 散射和背反射 | 散射和背反射 |
調(diào)焦方式 | 固定焦距，全自動(dòng)調(diào)焦和軟件調(diào)焦三種模式 | 固定焦距，全自動(dòng)調(diào)焦和軟件調(diào)焦三種模式 | 固定焦距，全自動(dòng)調(diào)焦和軟件調(diào)焦三種模式 | 固定焦距，全自動(dòng)調(diào)焦和軟件調(diào)焦三種模式 | 固定焦距，全自動(dòng)調(diào)焦和軟件調(diào)焦三種模式 |
激光功率和波長(zhǎng) | · Pout < 1 mW @ 650 nm (平行光) · Pout < 15 mW @ 1310nm (聚焦光) | · Pout < 1 mW @ 650 nm (平行光) · Pout < 15 mW @ 1310nm (聚焦光) | · Pout < 1 mW @ 650 nm (平行光) · Pout < 15 mW @ 1310nm (聚焦光) | · Pout < 1 mW @ 650 nm (平行光) · Pout < 15 mW @ 1310nm (聚焦光) | · Pout < 1 mW @ 650 nm (平行光) · Pout < 15 mW @ 1310nm (聚焦光) |
激光等級(jí) | · Class 2 @ 650 nm (visible) | · Class 2 (visible) @ 650 nm | · Class 2 @ 650 nm (visible) | · Class 2 @ 650 nm (visible) | · Class 2 @ 650 nm (visible) · Class 1M @ 1310 nm (invisible) |
激光頭尺寸 | 50 mm x 70 mm x 105 mm | 50 mm x 70 mm x 105 mm | 50 mm x 70 mm x 105 mm | 50 mm x 70 mm x 105 mm | 50 mm x 70 mm x 105 mm |
控制解調(diào)單元尺寸 | 12.5 cm x 15.5 cm x 29.6 cm | 24.6 cm x 15.5 cm x 29.6 cm | 12.5 cm x 15.5 cm x 29.6 cm | 12.5 cm x 15.5 cm x 29.6 cm | 12.5 cm x 15.5 cm x 29.6 cm |
信號(hào)電纜 | 2.5 m (5 m 可選) | 2.5 m (5 m 可選) | 2.5 m (5 m 可選) | 2.5 m (5 m 可選) | 2.5 m (5 m 可選) |
通訊端口 | 以太網(wǎng)口 | 以太網(wǎng)口 | 以太網(wǎng)口 | 以太網(wǎng)口 | 以太網(wǎng)口 |
供電 | · 110-120 VAC / 60 Hz · 220-240 VAC / 50 Hz | · 110-120 VAC / 60 Hz · 220-240 VAC / 50 Hz | · 110-120 VAC / 60 Hz · 220-240 VAC / 50 Hz | · 110-120 VAC / 60 Hz · 220-240 VAC / 50 Hz | · 110-120 VAC / 60 Hz · 220-240 VAC / 50 Hz |
耗電 | < 5 W | < 5 W /每通道 ( 20 W) | < 5 W | < 5 W | < 5 W |
遠(yuǎn)程遙控軟件 | 標(biāo)配 | 標(biāo)配 | 標(biāo)配 | 標(biāo)配 | 標(biāo)配 |
模擬濾波 | 模擬高通濾波 ：100 Hz( -3dB) ，roll-off 60 dB/dec ； | 模擬高通濾波 ：100 Hz( -3dB) ，roll-off 60 dB/dec ； | 模擬高通濾波 ：100 Hz( -3dB) ，roll-off 60 dB/dec ； | 模擬高通濾波 ：100 Hz( -3dB) ，roll-off 60 dB/dec ； | 模擬高通濾波 ：100 Hz( -3dB) ，roll-off 60 dB/dec ； |
激光頭重量 | 0.6 kg | 0.6 kg | 0.6 kg | 0.6 kg | 0.6 kg |
操作溫度范圍
| 激光頭: -20°C to +80°C 控制解調(diào)單元: | 激光頭: -20°C to +80°C 控制解調(diào)單元: | 激光頭: -20°C to +80°C 控制解調(diào)單元: | 激光頭: -20°C to +80°C 控制解調(diào)單元: | 激光頭: -20°C to +80°C 控制解調(diào)單元: |
濕度范圍 | 環(huán)境相對(duì)濕度范圍：20％～80％； | 環(huán)境相對(duì)濕度范圍：20％～80％； | 環(huán)境相對(duì)濕度范圍：20％～80％； | 環(huán)境相對(duì)濕度范圍：20％～80％； | 環(huán)境相對(duì)濕度范圍：20％～80％； |
1.311 單點(diǎn)激光測(cè)振儀選型說明：
1）VSM1000或VSM4000分別表示單模塊和可拓展模塊（可裝4個(gè)模塊），工作距離為5米的單點(diǎn)激光測(cè)振儀。工作距離為10米的或以上的，除了加LL以外，把距離數(shù)據(jù)加進(jìn)去。
2）VSM1000LL10m-UR-EXT35M-EXTRA-TEM-IP68表示單模塊，工作距離為10米,UR-量程為+-250mm，EXT35M-頻帶寬為35MHZ,EXTRA-帶攝像機(jī)和遙測(cè)儀器,TEM-耐高溫,IP68-防水型。
3）VSM4000LL10m-UR-EXT35M-EXTRA-TEM-IP68表示可拓展模塊，工作距離為10米, UR-量程為+-250mm，EXT35M-頻帶寬為35MHZ,EXTRA-帶攝像機(jī)和遙測(cè)儀器,TEM-耐高溫,IP68-防水型。
4）以上各型號(hào)的頻率帶寬是可以定制的，帶寬可到35MHZ。EXT表示頻率拓展到10MHZ,10MHZ以上，需要在EXT后面加上數(shù)字，如EXT20M,EXT35M。
5)以上型號(hào)可以加上防護(hù)罩，使得激光測(cè)振儀可以在真空環(huán)境里工作。
6)VSM4000-DAQ為內(nèi)置采集卡系列產(chǎn)品，直接連接電腦，可以顯示和分析測(cè)量結(jié)果。
1.3 單點(diǎn)掃描激光測(cè)振儀VSM1000L-EXT-SCAN
系統(tǒng)組成
新型便攜式激光掃描自混頻相干型測(cè)振儀VSM1000L-EXTSCAN。幫助操作人員在5米距離外對(duì)任何表面進(jìn)行非接觸式逐點(diǎn)振動(dòng)分析。該系統(tǒng)可由單人在野外環(huán)境下進(jìn)行搬運(yùn)、裝配和操作。VSM1000L-EXT-SCAN測(cè)振儀由激光探頭、電子控制器、筆記本電腦和一套可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何表面掃描和測(cè)量的綜合軟件包組成。該軟件包還包含了一個(gè)模態(tài)分析模塊。
VSM1000L-EXT-SCAN測(cè)振儀可在每個(gè)方向上+/-50度的掃描空間內(nèi)測(cè)量高達(dá)1000個(gè)點(diǎn)每軸。系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)：目標(biāo)柔性測(cè)量網(wǎng)格的生成、已編程網(wǎng)格的自動(dòng)化掃描、大量多種數(shù)據(jù)的分析和過濾選項(xiàng)、以及分析結(jié)果的3D動(dòng)畫和可視化顯示。
VSM1000-EXT-SCAN讓模態(tài)測(cè)試變得很簡(jiǎn)單
與傳統(tǒng)多通道接觸式傳感器相比，VSM1000L-EXE-SCAN 的操作更直觀、更簡(jiǎn)單。啟動(dòng)系統(tǒng)獲取形貌數(shù)據(jù)、定義掃描網(wǎng)格-即可開始掃描測(cè)試。
交互式設(shè)置
通過導(dǎo)入CAE/FEM 文件或使用系統(tǒng)內(nèi)的形貌掃描單元來獲取被測(cè)物形貌數(shù)據(jù)。直接在視頻圖像上定義掃描區(qū)域，設(shè)置掃描點(diǎn)的密度、布點(diǎn)方式等。通過對(duì)話框一次性完成帶寬、分辨率、振動(dòng)激勵(lì)、通道等參數(shù)的設(shè)置。
快速掃描
整個(gè)掃描過程由系統(tǒng)自動(dòng)完成。掃描過程中，激光始終保持聚焦?fàn)顟B(tài)，信噪比始終保持，并實(shí)時(shí)顯示振動(dòng)信號(hào)及參考信號(hào)的時(shí)域和頻譜圖。在寬帶激勵(lì)時(shí)VSM1000L-EXE-SCAN完整記錄每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的頻譜信息及被測(cè)表面的振型。
VSM 軟件包提供給用戶大量的振動(dòng)信息：各部位的振動(dòng)狀態(tài)，振幅大小及頻率響應(yīng)，各階頻率振型，傳遞涵數(shù)等?？娠@示任意頻率下的頻譜圖，且能分析出共振點(diǎn)的位置，并將測(cè)量結(jié)果以圖表、圖形和動(dòng)畫的形式顯示出來。這些圖片和動(dòng)畫均可應(yīng)用于演講和報(bào)告，給人留下深刻印象。
掃描范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，掃描角度達(dá)50°x50°， 一次掃描完成從幾個(gè)厘米小器件到幾米大結(jié)構(gòu)的模態(tài)測(cè)量。始終是行業(yè)的掃描頭內(nèi)置240 倍變焦高清彩色攝像機(jī)（20 倍光學(xué)、12 倍數(shù)字），視頻圖像更清晰，可幫助用戶更精確布置掃描點(diǎn)，測(cè)量分辨率提高4 倍以上。
VSM1000L-EXT-SCAN 振動(dòng)計(jì)適用于多種需要進(jìn)行振動(dòng)光譜分析的領(lǐng)域，例如汽車中碟式剎車器、擋風(fēng)玻璃、發(fā)動(dòng)機(jī)和車體等部件的測(cè)量，發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片和機(jī)械結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，揚(yáng)聲器、樂器和噪聲源的定位和控制，軍事上的地雷探測(cè)、噪聲探測(cè)和飛機(jī)老化測(cè)試，以及、校正整形術(shù)和肌肉反應(yīng)之類醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等。
單點(diǎn)激光測(cè)振儀 說明如下表：
位移范圍 (峰值) | 43 mm(0-50KHZ), 4um(20KHZ-3MHZ) |
速度范圍 | 5微米/秒-0.5米/秒 -2米/秒（0-50KHZ） 40 米/秒(20KHZ-3MHZ) |
振動(dòng)頻率范圍 | 0.1HZ-3MHZ（10MHZ可選）） |
速度分辨率 | 1μm/s |
位移分辨率 | 0.2nm@500Hz |
工作距離 | 0.2米-5米 （20米，50米及100米可選） |
光學(xué) | 平行（不需對(duì)焦） |
目標(biāo)表面 | 散射或背部反射面 |
信號(hào)輸出 | 模擬速度，位移 和加速度 |
激光頭尺寸 | 5 厘米× 7厘米× 10.5厘米 |
電子控制器尺寸 | 12.5 × 15.5 × 29.6厘米 |
激光頭重量 | 4公斤 |
電子控制器重量 | 2公斤 |
低通濾波器 | 1,2,5,10,20千赫 |
輸出電壓（值） | + / - 10伏特 |
激光 | 1310納米，<15毫瓦，Class 1M和 |
掃描范圍 | 各軸+ / - 50度 |
信號(hào)電波尺寸 | 1毫米直徑 |
電力要求 | 電壓110V/220V |
更單點(diǎn)激光測(cè)振儀技術(shù)選型與技術(shù)細(xì)節(jié)。
