大测量距离下的振动测量
大测量距离振动测量用于检测与测量系统相距较远的对象所产生的机械振动。尽管这一概念通常与传统接触式传感器相关，但其核心需求——在较远距离下测量振动——正日益推动非接触式技术的应用。
加速度传感器、应变片或速度传感器等传统振动传感器需要直接安装在测点上。尽管它们能够提供可靠的数据，但其应用前提是可以直接接近被测结构。当测量距离达到数十米甚至数百米时，这一要求便成为主要限制因素。
非接触式测量系统——尤其是激光测量系统——克服了这一限制：将激光束照射到对象表面，即可在不接触结构的情况下通过光学方式检测振动。因此，即使在传统传感器难以或无法实施测量的距离下，也能完成振动测量。
接触式传感器
- 需要物理固定
- 需要通过电缆连接数据采集系统 (DAQ)
- 会给结构增加附加质量
- 需要能够接近安装点
非接触式（激光）
- 无需安装——以激光束取代传感器
- 无需布线至测点
- 无附加质量影响
- 在安全距离外进行测量
适用于大测量距离的激光多普勒测振技术
激光多普勒测振技术 (LDV) 是一种非接触式光学测量原理，可在数毫米至数百米的测量距离下检测表面振动。
激光多普勒测振仪将激光束照射到被测对象表面。当表面发生振动，即朝向或背离仪器运动时，反射光的频率会产生与表面速度成正比的偏移。这就是多普勒效应在光学测量中的应用。
测振仪通过干涉法检测这一频移，并将其转换为速度、位移和加速度信号。整个测量过程完全基于光学原理：无需在结构上安装传感器，无需布线至测点，也完全不会影响被测对象的振动特性。
现代激光测振仪采用 1550 nm 短波红外 (SWIR) 波段，测量距离可超过 300 m。
大测量距离振动测量的典型应用
- 大测量距离，例如桥梁、建筑物或承重结构等大型结构
- 物理接近条件受限，因尺寸、几何形状或运行条件而难以接近被测对象
- 安全风险较高的环境，包括爆炸危险区域、高压区域或高温区域
- 高温、运动中或正在运行的结构，例如高温管道或旋转机械
- 粗糙或受污染的表面，无法在此类表面上可靠安装传感器，例如采矿设备或重型机械的表面
- 不允许安装测量仪器的对象，例如需要进行无损、非侵入式测量的历史建筑或受保护建筑
传统振动传感器为何面临应用局限
接触式振动传感器已广泛应用于多种测量环境。然而，在大测量距离应用中，它们存在以下实际限制：
- 布线与安装工作量： 每个接触式传感器都需要信号电缆和电源，通常还需要额外的信号调理设备。在远距离测量中，布线会成为影响成本和实施安排的重要因素。
- 重新定位与重复安装： 当大型结构需要设置多个测点时，每个测点都需要单独安装传感器。每次更换位置，都意味着必须重新完成整个安装和校准流程。
- 复杂的故障排查： 当信号质量下降或某个通道发生故障时，如果线缆距离长且存在多个连接点，原因分析将十分耗时。故障源可能是传感器、线缆、接头，也可能是安装本身。
- 现场作业与安全要求： 在桥梁、塔架或高层建筑上安装传感器需要人员实际到达测点，通常还需使用脚手架、攀爬装备或高空作业平台。在高压设施附近或限制区域内，有时甚至无法安全安装传感器。
Optomet 远距离振动测量解决方案
Optomet 开发并制造用于非接触式振动测量的激光多普勒测振仪。产品范围涵盖单点、扫描式和多通道系统，适用于科研、研发和工业测试。
针对远距离振动测量，Optomet 在 CLASSIC Nova 系列中提供专用系统配置——Nova-Xtra。
Nova-Xtra：远距离激光测振仪
Optomet Nova-Xtra 是 Nova 系列的扩展型号，专为超过 300 m 测量距离的振动测量而开发。它采用不可见 SWIR 激光 (1550 nm)，在深色和粗糙表面上具有更优的背向散射性能，同时可降低对环境光的敏感度。
主要特点：
- 工作距离从 2.49 m 至超过 300 m
- 频率带宽从 DC 至 25 MHz
- 测量参数：速度、位移和加速度
- 大孔径前端光学系统，提升远距离信号采集能力
- 可选配 SWIR 相机，用于显示红外激光光斑
- 3× 模拟输出和数字接口 (1 Gbit Ethernet)
Nova-Xtra 专为桥梁、塔架、高层建筑及大型工业设施的结构动力学振动分析而设计，适用于所有需要从远距离进行非接触式测量的场景。