什么是 HeNe 激光测振仪？
HeNe 激光测振仪是一种用于检测振动的非接触式测量设备。其测量原理基于多普勒效应：将激光束照射到振动表面，反射光的频移与该表面的振动速度成正比。
HeNe 是 氦氖的缩写，是一种可产生可见红光波段光线的气体激光器。Optomet HeNe 激光测振仪采用 632,8 nm 波长，其光线肉眼可见，并具备适用于某些特定测量任务的物理特性。
较短的波长可实现约 3 µm 的超小光斑，是微结构测量的理想选择。此外，632,8 nm 的光几乎不会被水吸收，因此能够透过液体进行测量。低于 1 mW 的激光功率可最大限度地降低敏感部件承受的热负荷。
主要技术参数：
| 数值 | |
|---|---|
| 测量激光波长 | 632,8 nm（可见红光） |
| 指示激光 | 无需配备（测量激光可见） |
| 测量激光等级 | 2 类，< 1 mW |
选择 SWIR 还是 HeNe？
SWIR (1550 nm) 是大多数应用的标准选择 ——尤其适合深色表面、纤维复合材料以及远距离测量。此外，SWIR 还可提供显著更高的信噪比。
HeNe (632,8 nm) 适用于透过水进行测量或透过其他液体进行测量，因为 SWIR 辐射会被这些介质强烈吸收。
HeNe 激光测振仪的典型应用领域
HeNe 激光具有水中吸收率低、光斑尺寸小、激光功率低等物理特性，因此适用于特定的测量任务。
透过水及其他液体进行测量
1550 nm 的 SWIR 辐射会被水强烈吸收，而 632,8 nm 的 HeNe 激光则能以较低衰减穿透水介质。
因此，可以对水下物体进行振动测量，也可透过液体进行测量，例如用于医疗技术、生物学或水声学领域。
MEMS 与微结构
测量悬臂梁、谐振器或微镜等 MEMS 结构 (Micro-Electro-Mechanical Systems) 时，小光斑至关重要。
HeNe 激光的光斑尺寸可达到 3 µm。低激光功率可最大限度地降低热负荷，因为对于敏感的微结构，即使轻微升温也可能导致变形。
两种激光技术各有所长，具体选择取决于实际应用。下表概述了二者的主要区别。
对比：HeNe 与 SWIR 激光测振仪
 |  | |
|---|---|---|
| 波长 | 632,8 nm（可见红光） | 1550 nm（不可见光） |
| 激光等级 | 2 类，< 1 mW | 1 类，< 10 mW |
| 是否需要佩戴防护眼镜 | 否 | 否 |
| 背向散射特性 | 适用于金属和反光表面 | 在深色、哑光和纤维增强表面上表现更佳 |
| 背向散射特性 | 在难测表面上的性能受限 | 在黑色、哑光和纤维增强表面上具有更佳的背向散射效果 |
| 表面预处理 | 视表面情况，可能需要使用回归反射膜或反光喷剂 | 通常无需处理 |
| 透过液体测量 | 可以 – 在 632,8 nm 下吸收率较低 | 不可以 – 在 1550 nm 下吸收率较高 |
| 高温表面测量 | 受限 – 热辐射可能造成干扰 | 可以 – 不受热辐射影响 |
| 远距离测量 | 受限 | 可以 – 测量距离可超过 300 m（例如桥梁、转子、建筑立面） |
| 频率带宽 | 直流 – 25 MHz | DC – 50 MHz（SMART Series） |
| 最大振动速度 | 最高 10 m/s | 最高 50 m/s（SMART Series） |
| 激光光源寿命 | 有限 – HeNe 激光管会老化（约 10.000 h） | 长 – 无需定期更换 |
| 光斑尺寸（采用相同光学系统时） | 波长较短，光斑更小（缩小至 1/2–1/2,5） | 波长较长，光斑更大 |
| Optomet 产品 | Vector Series、HeNe 扫描式测振仪 | SMART Series、Nova Series、Fiber Series |
配备 HeNe 激光器的 Optomet 激光测振仪
Optomet 提供 HeNe 激光测振仪，适用于需要可见激光束或超小光斑直径的应用。这些产品隶属于 CLASSIC Series。
Vector Series
Vector Series 是 Optomet 面向 HeNe 单点激光测振应用推出的产品系列。凭借相对较短的波长（632,8 nm），激光束可聚焦至极小的光斑直径。Vector Series 能够对从微观到宏观尺度的物体进行非接触式振动测量。
| 说明 | |
|---|---|
| Vector标准版 | 配备可见 HeNe 激光器的单点测振仪，适用于透过液体以及在反射表面上进行测量 |
| Vector微光学 | 专为超小型物体测量而设计的系统，激光光斑约为 3 µm，并集成 4K 相机 |
| HeNe 扫描式测振仪 | 配备 HeNe 激光器的扫描系统，用于对小型物体和电路板进行全场振动分析 |
FAQ: HeNe 激光测振仪
何时应使用 HeNe 激光测振仪？
HeNe 激光测振仪主要适用于以下两类应用：
- 透过液体进行测量： 632,8 nm 波长在水中的吸收率较低；相比之下，SWIR 辐射（1550 nm）会被水强烈吸收。
- 微结构测量： 较短的波长可形成更小的激光光斑，非常适合电子元器件、MEMS 或电路板测量。
HeNe 激光测振仪对人眼安全吗？
是的。Optomet 的 HeNe 激光测振仪输出功率低于 1 mW，属于 2 类激光产品。正常操作时无需佩戴护目镜，短时间暴露时，人体自然的眨眼反射可保护眼睛。
HeNe 测振仪的激光光斑能有多小？
由于波长较短，在采用相同光学系统时，HeNe 系统的光斑直径比 SWIR 系统小 2 至 2.5 倍。例如，在 500 mm 距离下使用 100 mm 光学系统时，HeNe 的光斑直径约为 30 µm，而 SWIR 为 89 µm。使用 Vector Micro-Optics，可实现约 3 µm 的光斑尺寸。
HeNe 激光管的使用寿命有多长？
HeNe 激光管的典型使用寿命约为 10,000 小时。超过这一时间后，激光功率会下降，需要更换激光管。相比之下，SWIR 激光二极管通常可在设备的整个使用寿命内持续工作，无需更换。
HeNe 测振仪可达到多大的频率带宽和振动速度？
Vector Series 的频率带宽为 DC 至 25 MHz，振动速度最高可达 10 m/s。相比之下，采用 SWIR 技术的 SMART系列 可实现 DC 至 50 MHz 的频率带宽，振动速度最高可达 50 m/s。
HeNe 激光器有哪些局限性？
HeNe 激光测振仪并不适用于所有应用。主要局限性包括：
- 深色或哑光表面： 在此类表面上，HeNe 系统提供的信号弱于 SWIR 系统。通常需要使用逆反射膜或逆反射喷剂对表面进行预处理。
- 高温表面： 可见光波段的热辐射可能会干扰测量信号。
- 远距离测量： 由于激光功率较低 (< 1 mW)，HeNe 系统不太适合远距离测量。
哪些 Optomet 产品采用 HeNe 激光器？
HeNe 与 SWIR，哪种技术更好？
两者并无绝对优劣，具体选择取决于应用：
- HeNe (632.8 nm)： 隔水测量、微结构测量、小光斑直径
- SWIR (1550 nm)： 深色/哑光表面、高温物体、远距离测量、更高的信噪比
对于大多数工业应用，SWIR 是标准选择；而针对特定需求，HeNe 则是专业化的替代方案。