Міністерство науки і освіти України
Національний авіаційний університет
Інститут електроніки та систем управління
Лазерні вимірювачі вібрації
Група 408 ФЕЛ
Шабля Олеся Леонідівна
В
Лазерний віброметр підвищеної чутливості
В
Лазерна Віброметри - сучасний, якісно новий рівень вимірювання параметрів механічних коливань об'єктів. Унікальні фізичні особливості лазерних методів визначають багато їх гідності. Це можливість дистанційного безконтактного вимірювання вібрації і відсутність впливу на резонансні властивості об'єктів, у тому числі мікроскопічних розмірів; можливість вимірювань без попередньої підготовки поверхні об'єкту і оперативне вимір вібрацій в різних точках об'єкта в небезпечній для персоналу зоні (хімічно агресивною, з високою температурою, радіацією і т.д.).
ФГУП "ННІП" Кварц "розробив перший вітчизняний портативний лазерний віброметр підвищеної чутливості. У 2007 році після проведення державних випробувань прилад включений до Державного реєстру засобів вимірювань Російської Федерації.
Лазерний віброметр призначений в першу чергу для дистанційного вимірювання віброшвидкості досліджуваного об'єкта або його частини в межах від 0,01 до 50 мм/с на віброчастотах від 80 Гц до 11 кГц з можливістю розширення діапазону віброчастот в бік низьких частот до 10 Гц. Вимірювальна дистанція від лазерного віброметра до випробуваного об'єкта становить від 1,5 до 10 м і більше. Напруга живлення віброметра - 12 В постійного струму від переносний акумуляторної батареї або від джерела живлення, що підключається до мережі змінного струму 220 В (50 Гц). Споживана потужність - 15-20 Вт (залежно від режиму роботи). p> Принцип роботи лазерного віброметра заснований на доплеровском зсуві частоти оптичного (Лазерного) випромінювання, відбитого від рухомого об'єкту. У цьому випадку застосовують метод оптичного гетеродінірованія відбитого від об'єкта слабкого оптичного сигналу на основі двопроменевий інтерференційної оптичної схеми з подальшим формуванням квадратурних компонент електричного сигналу фотодетекторами балансного типу. Мікропроцесори, входять до складу лазерного віброметра, виробляють цифрову обробку та аналіз вібраційних сигналів. Результати у вигляді спектрограм або осцилограм відображаються на екрані зовнішнього комп'ютера, підключеного через канали RS-232 або USB, роз'єми яких розміщені на панелі управління приладу. Вимірювання параметрів сигналу проводиться за допомогою рухомого маркера на екрані дисплея.
В
До складу портативного лазерного віброметра входить кишеньковий персональний комп'ютер (КПК). Він в графічному вигляді відображає результати вимірювань на дисплеї; керування режимами роботи лазерного віброметра через віртуальну панель управління, в тому числі режимами обробки сигналу і відображення його в тимчасовій (осцилограф) або в частотній (аналізатор спектру) областях; вибирає межі амплітудних вимірів і тривалості розгорнення в режимі осцилографа, а також частотну смугу огляду в режимі аналізатора спектру і число усереднень реалізацій спектрів від 1 до 256; виконує функцію установки лінійного або логарифмічного масштабів в режимі аналізатора спектра і в режимі запису результатів вимірювань на флеш-карту в форматі, обраному оператором і з можливістю подальшого відтворення на іншому комп'ютері. Розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє управляти всіма перерахованими функціями і режимами за допомогою стандартних комп'ютерів по каналах RS-232 або USB, що дає можливість включати лазерний віброметр в автоматизовані вимірювальні системи. До складу лазерного віброметра входять оптична система, формує квадратурні складові доплерівського сигналу, і електронна система (рис.1).
Оптична схема лазерного віброметра
В основі оптичної схеми віброметра лежить класична схема інтерферометра Майкельсона. Базові структурні елементи оптичної системи віброметра (рис.2): лазерний джерело монохроматичного випромінювання; телескопічна система, що виконує функції приймально-передавальної "оптичної антени "; оптична система сполучення хвильових фронтів сигнальної та опорної хвилі типу "котяче око"; фотоприймальні модулі балансного типу; оптичний дільник-змішувач для формування та просторового суміщення опорного і сигнального лазерних пучків.
Складність і особливості схеми обумовлені технічним призначенням віброметра і пов'язані зі значним (на 5-7 порядків) ослабленням прийнятої світловий потужності лазерного пучка, що направляється на об'єкт, а також зі спектр-структурою розподілу інтенсивності хвильового фронту дифузно відбитого випромінювання лазера.
Лазерний пучок з лінійною поляризацією від модифікованого лазера ГН-2П (О» = 0,63 мкм) поворотними призмами 2 і 3 направляється на поляризующий дільник 4, де розділяється на два пучки рівній потужності: сигнальний ...
