用于 x、y 和 z 方向振动测量的 3D 激光测振仪.

用于空间振型的 3D 扫描

三台同步扫描测振仪从不同方向同时测量每个指定的表面点。SMART Lab 据此计算 x、y 和 z，随后移动至下一个测量点。这样便可对弯曲和扭转分量以及面内和面外运动进行空间定位，并与仿真数据进行比较。

典型应用：

• 运行振动分析 (ODS) 和 NVH： 分析空间振型、局部振动峰值，以及耦合的弯曲、扭转、面内和面外分量。
• 实验模态分析 (EMA)： 基于测得的激励确定固有频率、阻尼和三维振型。
• FEM 相关性分析、模型验证和模型更新： 在同一坐标系中、对应节点处比较测量数据与仿真数据。随后可利用测量数据调整材料参数、连接方式、支承和边界条件。
• 评估改进措施： 通过对比测量验证几何结构变更、阻尼措施或边界条件改变的效果。

前提条件： 扫描期间，振动必须保持稳态或可重复。参考信号可确保依次测量的各点保持正确的相位关系。

用于连续 3D 测量的 3D-Single-Point

在整个测量过程中，三束激光始终对准同一点。每个测量方向采集沿其激光轴的运动分量。硬件持续将三个测量信号转换为 x、y 和 z，并通过数字和模拟输出端同步提供各分量。

典型应用：

• 瞬态和不可重复过程： 采集冲击、切换、启动或衰减过程中的完整三维运动历程。
• 过程监测： 分析加工过程中的运动方向，例如用于研究颤振或不稳定的过程状态。
• 小型轻量部件： 测量MEMS、印刷电路板、电子元件和薄壁结构；若使用三轴传感器，其质量会对测量结果产生影响。
• 传感器和执行器测试： 非接触式分析小型传感器、加速度计、执行器或换能器的三轴运动。
• 高温或敏感表面： 当因温度、材料特性或表面敏感性而不适合安装传感器时，进行三轴测量。

前提条件： 三束激光均须与测量点保持无遮挡的视线。

适用范围说明： 该方法可提供单点的完整运动历程，但无法获得面状振型。

1D激光测振仪测量什么？

1D 激光测振仪测量沿其激光轴线方向的振动速度或位移。因此，它能够采集一个运动分量，但无法获得 x、y 和 z 方向上的完整运动方向。

1D 扫描式测振仪可在表面上的多个点自动重复进行该测量。由此形成空间密集的测量网格，但在每个点仍仅采集一个方向分量。

何时 1D 振动测量已足够？

当相关运动主要沿已知方向发生时，适合采用 1D 测量。典型示例是薄型车身板件的振动分析。其弯曲振动通常主要垂直于局部表面，即 Out-of-plane 方向。当板件的瞄准方向与激光束近似垂直时，1D 扫描式测振仪可在多个点采集主要运动分量，并呈现其空间分布。

如需进一步分析切向运动、耦合的弯曲与扭转分量，或 x、y 和 z 方向上的完整运动，则建议采用 3D 测量。

测量角度为何重要

当激光束垂直入射于平面表面时，它只采集垂直于表面的运动分量，即 Out-of-plane 分量。若以倾斜角度瞄准表面，Out-of-plane 和 In-plane 运动的分量都会进入同一测量信号。单台激光器无法将这些分量彼此分离。

对于曲面，测量角度会因测点而异。因此，若要明确区分 x、y 和 z 方向上的运动，则需要多个测量方向。

如何确定 x、y 和 z

进行 3D 测量时，三束激光从不同测量方向同时采集同一表面点。由于激光器的空间取向已知且经过校准，三个测量信号可转换为 x、y 和 z 分量。

这样即可分别分析 In-plane 和 Out-of-plane 运动，或径向、切向及轴向振动分量。在 3D 扫描中，此测量会自动在表面所有定义的点上重复执行。

1D 和 3D 概览

• 1D-Single-Point： 在一个固定测点测量一个方向分量。
• 1D-Scanning： 在多个依次测量的点上测量一个方向分量。
• 3D-Single-Point： 在一个固定测点同时连续测量 x、y 和 z。
• 3D-Scanning： 在每个测点同时测量 x、y 和 z；逐点采集表面数据。
• 关键在于： 更多测点可提高空间分辨率。只有增加测量方向，才能将运动分离为 x、y 和 z 分量。

用于 3D 振动测量的 Optomet 系统

Optomet 通过 SMART 系列系统实现这两种测量方法。SMART 3D-Scan 可在定义的部件表面范围内采集 x、y 和 z 分量。SMART 3D-Fiber 则在固定测点持续测量这三个分量。两套系统均采用非接触式测量，并可集成至 SMART Lab 或现有测量链路中。

SMART 3D-Scan：自动采集三维振型

SMART 3D-Scan 结合三台同步的 SMART Scan+ 测振仪。在每个定义的测点，三台设备从不同方向同时采集同一表面点。SMART Lab 据此计算 x、y 和 z 分量，并随后定位至下一个测点。由此可自动采集整个定义的测量区域。

• 结果： 具有空间分辨率的振型，并分别提供 x、y 和 z 分量。结合测得的激励，还可通过实验模态分析确定三维固有振型。
• 完整工作流程： 导入 CAD 或 FEM 模型、定义测点、校准系统、启动扫描并分析结果——所有步骤均在同一个 SMART-Lab 项目中完成。
• 模块化架构： 每台 SMART Scan+ 也可独立用作完整的 1D 扫描式测振仪。现有系统可扩展为 3D 系统或更大规模的同步测量装置。
• 典型任务： 运行振动分析、实验模态分析、NVH、FEM 相关性分析、模型验证和 Model Updating。

查看 SMART 3D-Scan | SMART 3D-Scan 数据表 (PDF)

SMART 3D-Fiber：在单点连续测量 x、y 和 z

使用 SMART 3D-Fiber 时，三束激光在整个测量过程中始终对准同一表面点。设备硬件将三个测量信号持续转换为 x、y 和 z 分量，并在数字和模拟输出端同步提供这些分量。由此可捕获该点完整的三维运动过程。

• 时间特性： 适用于连续、快速变化、一次性及不可重复的过程。
• 典型任务： 过程监测、小型轻量部件的测试、印刷电路板和电子测试，以及传感器、执行器和换能器的检测。
• 集成： 与 SMART Lab 配合使用，或将同步的 x、y 和 z 信号输出至外部数据采集系统。
• 对准： 内置摄像头可辅助将三束激光对准同一点。三束激光均需要与测量点之间保持无遮挡的视线。

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