雷射振動

雷射振動即利用光學普遍的折射、反射效應，以感測器的雷射束作為發射光源，對振動著的被測體進行點測、線測（二維測量）或三維測量（輪廓測量），同時把收集的測量數據經過內置軟體的一系列算法處理，得出被測體振動的相關參數的方法。

基本介紹

• 中文名：雷射振動
• 簡介：折射、反射效應
• 詞性：名詞
• 學科：物理

雷射振動的類別

雷射都卜勒效應振動

都卜勒信號通常都是從被測物體的散射光中獲得的，信噪比低且包含有運動、速度、光源、接收器之間的角度因素，由於這些因素會引入較大的測量誤差，對振動特性的計算方法為信號中的每一個差拍波對應一個位移當量值，被測振幅的獲得是經過對相鄰兩個翻轉點之間的差拍波的個數進行計數而得到的。該方法的測量不需要干涉儀組件可精密裝配，雷射都卜勒效應測振具有被測速度矢量與都卜勒頻移呈線性關係，對於任何複雜的物體運動都適合研究的優點。因此雷射都卜勒是一種高精度動態測量方法，該方法的不利之處在於得不到小於當量值的位移測量解析度很低，雷射光柵都卜勒效應的微振動測量系統的提出改變了以上不足。

雷射散斑振動

雷射散斑振動測量是利用雷射的高相干性，當雷射照射到物體粗糙光學表面時，將產生散斑場，該散斑場是被測物體表面信息的載體記錄下該散斑場，並利用數字圖像處理技術，就能以干涉條紋的形式得出被測信息的等高線，通過條紋判斷便能得出振動物體的位移該方法。一般採用多幀干涉圖取平均的方法來減少環境擾動的影響，但並不能從根本上解決擾動問題，散斑干涉法適用於對頻率已知的振動信號進行測量，從而實現對物體振動特性的分析，該方法的不利之處是精度和測量套用範圍有限。

雷射三角振動

雷射三角測振是利用幾何光學成像原理，將雷射器發出的光經發射透鏡匯聚於被測物體表面，形成入射光點該光點通過接收透鏡匯聚於光電探測器上形成像點，使用對位置敏感的感測器就可接收到這一信息，具真尚有雷射位移感測器包括單點測振二維測振三維掃描等當入射光點與該光學結構產生相對入射光軸方向的振動或位移時，引起像光點在感光面上發生位移，從而引起光電探測器輸出電信號的變化，具真尚有感測器科研的多年研究成果，可證實根據電信號的變化量可求出像點唯一的變化量，即通過信號處理可得到被測目標位移或振動信號。該方法對於振動的測量是非接觸形式的。雷射三角測振法具有結構簡單發展比較成熟等優點，適用於工業現場安裝使用。

雷射振動系統

雷射振動系統一般具有數位化集成一體化結構高精度高回響高防護等級和可同步等高性能。工作溫度範圍寬，適用於工業環境高精度套用。在計算機上運行附帶的感測器軟體，提供簡單的數據讀取、顯示以及感測器參數設定功能提供了一個感測器開發庫，以DLL形式提供，封裝底層串口通訊協定細節，提供簡單易用的編程接口，便於開發人員快速進行套用軟體的開發。雷射振動系統主要組成包括：一維雷射位移感測器輸出電流信號,經過電流電壓轉換電路轉換為適當的小電壓信號。然後經過不同放大倍數的放大電路放大,進行AD轉換。單片機控制AD轉換,讀取各路轉換結果,並選擇理想放大倍數的轉換結果。當被測面的光學特性變化較大時,可以通過調節雷射器的輸出功率來得到合適的轉換結果。PC機與單片機實時通信,顯示測量結果以及傳送控制信號。

雷射振動的展望

雷射振動發展前景非常廣闊，對於雷射振動測量技術的研究工作也是研究人員為之做出不懈努力的工作方向，關於雷射振動測量的展望有如下幾個方面：

測量環境的改善

環境是影響系統實現納米精度的一方面問題，像空氣溫濕度的變化環境的振動和聲學擾動等都會影響測量精度，因此可以採用隔離措施和建立確保穩定環境溫度的恆溫室的方法來實現納米測量精度。

多技術測量

可以考慮採用光機電與計算機技術相結合的方式來進行高精度、實時動態測量、大系統的概念、模糊理論、人機工程學的概念、自適應原則、調頻技術、調製技術、反饋原理這一系列相關理論都廣泛的套用在現代測量儀器的設計中，促使測量與控制技術成為一個完整的有機整體，鑒於以上廣博知識，更需要多知識高技術人才團結協作完成由知識理論到儀器設計的實現。

科研創新

傳統的振動測量方法已經不適用於納米級振動測量的研究，要解決納米級振動測量需要尋求新的測量原理和方法，將微觀物理和量子物理的最新研究成果套用於測量系統中，以及對現有技術進行創新性套用是可行的，可以套用於生物醫學材料檢測、航空航天等領域。

雷射振動的意義

雷射振動與人類的生產生活是息息相關的，目前在材料探傷、機械系統的故障診斷、噪聲消除、結構件的動態特性分析及振動的有限元計算結果驗證等方面廣泛套用。此項測量技術方法促使人類的生產生活質量向著更好更完善的方向發展，隨著雷射振動測量技術的成熟與完善，高精度、高效率、低成本的測量方案必將實現並走向成熟。

雷射振動的優點

方法簡單；

精度高；

高壓、腐蝕無影響；

能在易燃易爆的環境下可靠運行；

抗電磁干擾；

動態範圍大；

非接觸式無損測量

雷射振動的典型套用

ZLDS100可以實現對電機的振動幅值、頻率測量。使用雷射進行非接觸式測量，記錄被測體在振動過程中的運動軌跡，並用最大值減去最小值得到振幅。當振幅超過界定值時，可通過軟體設定輸出報警信號。採樣頻率高，能精確還原被測體運動軌跡並通過圖像顯示出來。傳統振動測量儀都會收電機和機械振動帶來的影響，而ZLDS100測量系統使用各種濾波器，使測量結果更加穩定準確。

用普通振動儀就很難對所需要測量的齒輪進行準確定位和測量，而ZLDS100使用雷射射線方式，可以在很大距離範圍內測量處在各種位置齒輪，不受距離、空間、濕度的影響。測量的結果可以通過軟體數據處理，直接和振動烈度標準、頻率標準進行對比判讀，大大方便測量工作人員作業。和普通振動測量儀不同，ZLDS100不僅可以測量齒輪的振動程度和頻率，還可以測量作業中的齒輪的輪廓，從而檢測齒輪的損耗程度，對齒輪性能、安全進行評估，使用軟體算法對齒輪耗損程度作出智慧型判斷和報警輸出。檢測過程不需要拆卸、接觸等麻煩工序，大大方便機械檢驗工作，提高效率。使用ZLDS100所檢測出齒輪輪廓線，圖像還可以進行線上顯示並保存。