单点激光振动计

单点激光振动计能够在单个测量点上可靠地进行非接触式振动测量。它们以高分辨率在宽频率范围内捕捉速度、位移和加速度,并可在同一点上进行一维或三维测量。无论何时需要精确的逐点振动分析,该技术在科研、研发以及工业质量保证中都是不可或缺的。

  • 非接触式测量:被测对象不受影响——非常适合敏感、高温或运动中的样品。
  • 高分辨率:可检测低至 50 飞米(≈ 原子直径的 1/2000)的极微小振动
  • 宽测量范围:频率从 DC 到 50 MHz,振动速度高达 50 m/s——既适用于微结构,也适用于大型对象。
  • 易于集成:通过以太网(1–10 Gbit/s)、模拟输出(±2 V)或开放式数字接口进行数据传输。
  • 灵活的系统架构:提供集成式或光纤耦合传感头的型号,适用于实验室、工业和科研环境。
Single-point Laser Doppler Vibrometer with connected fiber head mounted on an adjustable stand, linked to a processing unit; a monitor in the background displays a frequency spectrum.
Single-point Laser Doppler Vibrometer shown from the front and rear; front side with optical unit, rear side with display and connectors.
Single-point Laser Doppler Vibrometer performing vibration measurement on a bridge structure; a person monitors the measurement data on a laptop.

单点测量过程

在单点测量过程中,激光束被引导至表面上的某个特定位置。由运动引起的反射光多普勒频移在集成的干涉仪中被评估,以精确确定对象的速度、位移和加速度——完全非接触,且不影响对象本身。

典型测量流程:从设置到分析

Single-point Laser Doppler Vibrometer shown from the front and rear; optical unit on the front side, display and connectors on the back.

第 1 步:准备与连接
接通振动计电源后进行连接。可通过以太网连接至 PC。在这种情况下,设备会通过其 IP 地址在 Optomet 软件中被识别。或者,也可通过模拟输出将测量信号直接馈入您自己的数据采集系统。


Measurement object with visible green pilot laser used for alignment of the single-point Laser Doppler Vibrometer.

第 2 步:对准与聚焦
绿色引导激光指示测量点。对准后,系统会自动聚焦到设定的工作距离。这可确保稳定的背向散射信号。


Single-point Laser Doppler Vibrometer in a desktop measurement setup; a person monitors the data in the software.

第 3 步:测量与分析
检查信号后,选择测量范围和滤波器。振动信号以高达 312 MSamples/s 的速率在从 DC 到 50 MHz 的频率范围内被采集。速度、位移和加速度以实时方式可视化显示。

约 5 分钟即可开始测量

接通电源并自动聚焦后,系统在短短几分钟内即可投入使用——从连接到首次测量。

  • 实时测量并显示速度、位移和加速度
  • 时域和频域分析
  • 自动峰值查找功能,用于显示最大幅值
  • 测量数据的记录与导出
  • DC–50 MHz 频率范围
  • 适用于旋转和运动中的对象
  • 可测量高达 50 m/s 的振动
  • 最佳位移分辨率:0.05 pm
  • 0.006 m 至 300 m 之间的可变工作距离

1D 单点、3D 单点与多点对比

根据测量任务的不同,单点振动计可在一个方向、三个方向或同时在多个位置捕捉振动。

变型的选择取决于测量目标:是需要精确分析单一振动、确定三个空间方向上的运动,还是同时检查多个点的行为。

1D 单点测量

Single-point Laser Doppler Vibrometer measuring a rotating drill; the laser beam is aligned with the tool surface.

1D 振动计沿单一空间轴(即激光束方向)捕捉振动。
这种变型非常适合有针对性的单点测量——例如表征单个部件、进行模态分析或在生产环境中执行质量检测。

由于测量完全非接触,被测对象不受影响——即使对于敏感或高速运动的结构也是如此。

典型应用包括建筑物和桥梁的结构分析、对钻头和轴承等旋转工具或传动装置的检测生产线中的质量保证,以及扬声器、传感器或麦克风部件的振动声学分析

3D 单点测量

3D single-point measurement setup on a brake disc; the vibrometer captures vibration data from multiple directions.

3D 振动计在单个系统中组合了三束激光,可在所有空间方向(x、y、z)上测量测量点的运动。
这样可以确定完整的振动矢量,并精确分析复杂的运动模式。

典型应用见于科研与研发领域,例如在发动机测试环境中对高温或难以接近的部件进行测量,由于接触式安装要求或高温,传统的三轴加速度计无法使用。 

3D 振动计实现完全非接触式测量,在此类环境中提供光学方法的所有优势。

多点测量

Multi-point laser vibrometry setup on a turbine with multiple measurement stations and aligned laser beams.

多点测量可通过不同方式实现:

SMART 系列中,同步功能已完全集成:多台 SMART 单点振动计直接相互通信,并通过以太网进行数字同步。如有需要,时基还可由 GPS 支持,从而即使在不同地点之间也能实现测量的精确对齐。

此外,还提供多光纤系统。其中包括 SMART Multi-Fiber 以及 CLASSIC 产品线中的 Fiber 系列。两者都允许将多个光纤耦合传感头连接到单台设备,特别适合需要并行捕捉多个测量点的应用。

这样可以精确分析复杂的运动行为,例如在工业质量控制或科研中。

Portrait of Tobias Schröder, Head of Sales & Marketing at Optomet

“二十多年来,Optomet 始终代表着精确的振动测量。我们的单点激光振动计提供可靠的数据——从实验室分析到工业质量控制。”

Tobias Schröder (M.Sc. Mechanical Engineering)
销售与市场部主管

对比:单点振动计与扫描振动计

Single-point laser vibrometer
单点振动计
Scanning laser vibrometer
扫描振动计
测量原理沿激光轴在某个特定点上测量振动。自动扫描表面并在多个点上测量,以生成完整的振动图谱。
重新定位当需要测量不同的点时需要重新定位。或者也可通过使用多台单点振动计或光纤传感头来实现。无需——激光束通过集成的反射镜偏转,并自动在测量区域上引导。
空间信息1D 信息(沿单一轴的速度、位移、加速度)2D 或 3D 表面信息,取决于系统配置
典型应用在质量检测中对机器、工具、桥梁或部件进行单点测量全场振动分析、模态分析以及对复杂部件的结构研究

Optomet 单点振动计一览

Optomet 提供两个产品线的单点激光振动计,分别满足不同的需求。

CLASSIC 系列激光振动计代表着结构清晰、配置简便的坚固系统——非常适合实验室和工业环境中既定的测量任务。SMART 系列以完全集成的系统通信扩展了这一理念:多台设备可直接连接、精确同步,并灵活组合成模块化测量装置。此外,数据采集已集成到系统中并实时运行。

Optomet Nova Laser Doppler Vibrometer from the Classic Series shown from the front on a neutral surface.

Nova(CLASSIC 系列)

CLASSIC Nova 系列是一款采用 SWIR 激光源(1550 nm)的数字自由光束激光多普勒振动计(LDV)。

它将高信号稳定性与坚固的设计相结合,特别适合对深色、粗糙或高温表面进行测量。

了解有关 Nova 系列的更多信息 | Nova 系列数据表(PDF)

Optomet Nova-Xtra Laser Doppler Vibrometer performing a measurement on a bridge structure; a person monitors the data on a laptop.

Nova-Xtra(CLASSIC 系列)

CLASSIC Nova-Xtra 以专为高达 300 m 的远距离测量而设计的系统扩展了 Nova 系列。

这款自由光束 SWIR 激光振动计适用于必须在远距离或难以接近的结构上测量振动的应用——例如土木工程、航空航天或大型设施检测。

了解有关 Nova-Xtra 的更多信息 | Nova-Xtra 数据表(PDF)

SMART Single+ device shown from the front and rear; optical unit at the front, display and connectors at the back.

SMART Single+

SMART Single+ 遵循 SMART 系列“设备即实验室”的理念,将振动计、数据采集和信号发生集成于单台设备中。所有基本的测量、参考和分析功能均已集成,包括连接附加传感器并直接可视化信号的能力。

该系统模块化且可扩展:可直接连接其他 SMART 设备,并以共享时基自动同步。这样可实现灵活的多点装置,并保持一致的测量数据,既适合在实验室也适合在工业环境中高效使用。

了解有关 SMART Single+ 的更多信息 | SMART Single+ 数据表(PDF)

SMART Multi-Fiber system with four connected fiber-optic measurement heads shown in a typical multi-point configuration.

SMART Multi-Fiber

SMART Multi-Fiber 可使用单台设备在多达四个点上同时进行同步振动测量。借助光纤传感头,即使是难以接近的区域也能可靠地捕捉。

该系统将模块化灵活性与精确的数据采集相结合,并完全集成到 SMART 系列中。

了解有关 SMART Multi-Fiber 的更多信息 | SMART Multi-Fiber 数据表(PDF)

Fiber-optic measurement heads from the Classic Series combined with a free-beam Laser Doppler Vibrometer; setup for single-point measurements.

Fiber(CLASSIC 系列)

CLASSIC Fiber 系列基于 Nova 系列的技术,并以紧凑的光纤耦合传感头加以扩展,从而实现最大的灵活性。这些系统可在多个光纤头上进行精确的顺序单点测量。

可选连接各种光纤头,每种光纤头都针对不同的测量距离和表面特性进行了优化。

了解有关 Fiber 系列的更多信息 | Fiber 系列数据表(PDF)

SMART 3D-Fiber system with fiber-coupled measurement head and main unit; measurement setup for three-dimensional vibration analysis.

SMART 3D-Fiber

SMART 3D-Fiber 将光纤耦合测量技术与三维振动分析相结合。三束激光同时在所有空间方向上捕捉单个测量点的运动——非常适合需要研究方向依赖性或复杂变形模式的应用。

该系统采用 SMART 系列的模块化架构,并可与其他设备灵活同步。

了解有关 SMART 3D-Fiber 的更多信息 | SMART 3D-Fiber 数据表(PDF)

SMART Multi-Fiber 与 CLASSIC 系列多光纤解决方案之间的关键区别在于数据采集方式。使用 SMART Multi-Fiber 时,多个测量点被同时捕捉,因为所有通道都基于一个共享的、自动同步的时基运行。在 CLASSIC Fiber 系列中,数据采集以顺序方式进行;测量点逐个切换,切换时间通常约为 20 ms。

科研与工业中的多样化应用

单点激光振动计应用于各种各样的场合,以精确且非接触地测量振动——从产品研发到下线测试。
它们可对各种结构和材料进行测量,并为科研、研发和质量保证提供可靠的数据。

典型应用:

  • 生产和质量保证中的下线测试台
  • 通过数字或模拟接口集成的自动化测量任务
  • 对桥梁、建筑物或工业结构的远距离测量(例如使用 Nova Xtra 可达 300 m)
  • 对机器部件进行振动分析,以检测共振和不平衡
  • 对薄壁部件、板材或平板进行结构研究
  • 对 MEMS 部件(微机电系统)进行微结构分析
  • 对扬声器膜片、麦克风和传感器进行声学研究

常见问题:单点激光振动计

在此您将找到有关单点激光振动计的功能、应用和集成的常见问题解答。

单点激光振动计在单个特定点上测量振动速度、位移或加速度。相比之下,扫描式或 3D 振动计可在多个点上或同时在多个空间方向上捕捉振动。

当需要详细检查某个特定测量点时,单点系统是理想之选——例如用于共振分析、材料测试或单个部件的功能验证。

激光振动计SMART Scan+ | SMART 3D-Scan | SMART 3D-Fiber

当需要高精度检查单个结构或部件时,可使用单点振动计。这在质量保证、科研或测试台环境中尤为重要,因为这些场合需要有针对性的点测量。

典型应用包括对机器部件材料医疗设备土木结构或 MEMS 部件进行振动分析。

振动计将激光束引导至被测对象的表面。系统根据由振动引起的反射光频移(多普勒效应),计算测量点的运动。

该方法完全非接触,无需将传感器物理附着在对象上。

由于系统在没有物理接触的情况下进行测量,它不会影响被测对象的质量。这样即使对于敏感、高温或运动中的部件,也能获得未受改变的、准确的测量数据。

此外,无需像传统传感器那样进行安装工作,测量可快速进行并具有高重复性。

可以。通过手动或自动定位,振动计可在不同的点上顺序测量。结合多台设备或光纤耦合传感头(例如 SMART Multi-Fiber),还可同时捕捉多个点。

这使系统能够灵活地适应特定的测量任务。

单点振动计提供以太网、USB 或 BNC 等数字和模拟接口,可将它们直接集成到测试台、测量系统或自动化生产流程中。

触发输入和输出使系统能够无缝集成到现有的测试台和自动化工作流程中。

原则上,几乎可在任何表面上进行测量——包括深色、粗糙或光亮的材料。Optomet 系统所采用的 SWIR 激光技术(1550 nm)即使在具有挑战性的表面上也能确保稳定的信号质量。

可能的测量距离取决于系统类型。SMARTCLASSIC 系列的标准设备覆盖从几毫米到数米的距离。

诸如 CLASSIC Nova-Xtra 等专用型号可实现高达 300 m 距离的测量——例如用于结构测试或户外检测。

CLASSIC 系列提供坚固、结构清晰的系统,专为实验室和工业环境中既定的测量任务而设计。数据采集为数字方式,但适用于单设备运行或顺序多点测量——在多光纤配置中,测量点逐个切换。

SMART 系列以完全集成的系统架构扩展了这一理念。多台设备可直接连接并自动同步,从而能够同时捕捉多点测量。装置可灵活扩展并组合成模块化测量系统,包括共享时基和集成分析功能。

两个系列均基于相同的光学测量原理,但在系统架构、可扩展性以及多点测量的实现方式上有所不同。

Optomet 系统通过 SMART Lab(SMART 系列)或 OptoGUI(CLASSIC 系列)进行操作。这两款应用程序都提供远程控制、数据采集以及测量数据的实时分析。

数据可通过开放式接口(例如 MATLAB、LabVIEW 或 Python)进一步处理,或集成到现有系统中。

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一个系统,无限可能

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