Non-contact vibration measurement of a drill using an Optomet single-point laser vibrometer.

シングルポイントレーザ振動計.

  • 非接触測定: 測定対象に影響を与えないため、繊細な試験体、高温の試験体、動いている試験体に最適です。
  • 高分解能: 50 Femtometer(原子直径の約1/2000)という極微小な振動まで検出
  • 広い測定範囲: 周波数範囲はDC~50 MHz、振動速度は最大50 m/sに対応し、微細構造から大型物体まで測定できます。
  • 容易なシステム統合: Ethernet(1–10 Gbit/s)、アナログ出力(±2 V)、またはオープンなデジタルインターフェースを介してデータを転送できます。
  • 柔軟なシステム構成: ラボ、産業、研究用途に対応する、測定ヘッド一体型または光ファイバー接続型モデルをご用意しています。

Single-Point Laservibrometer(シングルポイントレーザ振動計)は、単一の測定点における振動を非接触かつ確実に測定します。広い周波数範囲にわたり、速度、変位、加速度を高分解能で取得し、同一の測定点で1次元または3次元の測定が可能です。測定点を正確に捉えた振動解析が求められる研究、開発、産業分野の品質検査に欠かせない技術です。

Single-Point測定の流れ

Single-Point測定では、レーザー光を表面上の所定位置に照射します。内蔵干渉計で、対象物の動きによって生じる反射光のドップラーシフトを解析し、対象物の速度、変位、加速度を高精度に算出します。測定は完全非接触で、対象物に影響を与えません。

標準的な測定フロー:接続から解析まで

  1. 準備と接続

    この振動計に電源を供給して接続します。PCとはEthernet経由で接続できます。この場合、機器はIPアドレスを介してOptometソフトウェアで認識されます。また、測定信号をアナログ出力から独自のデータ収集システムへ直接入力することも可能です。

  2. 位置合わせとフォーカス調整

    緑色のパイロットレーザーが測定箇所を示します。位置合わせ後、設定された作動距離に自動でフォーカスを調整します。これにより、安定した後方散乱信号が得られます。

  3. 測定と解析

    信号を確認した後、測定レンジとフィルターを選択します。振動信号は、DC~50 MHzの周波数範囲にわたり、最大312 MSamples/sで収録されます。速度、変位、加速度はリアルタイムで可視化されます。

約5分で測定準備完了

電源投入後、自動フォーカス調整を行うことで、接続から初回測定まで数分以内にシステムの準備が整います。

  • 速度、変位、加速度をリアルタイムで測定・表示
  • 時間領域と周波数領域
  • 最大振幅を表示する自動ピーク検出機能
  • 測定データの記録とエクスポート
  • 周波数範囲 DC~50 MHz
  • 回転・移動物体
  • 最大50 m/sの振動速度を測定
  • 最高変位分解能:0.05 pm
  • 作動距離を0.006 m~300 mの範囲で変更可能

1D Single-Point、3D Single-Point、Multi-Pointの比較

Single-Point振動計は、測定用途に応じて、1か所、3方向、または複数箇所の振動を同時に測定します。 

最適な方式は測定目的によって異なります。単一箇所の振動を高精度に解析するのか、3つの空間方向の動きを測定するのか、あるいは複数箇所の挙動を同時に調べるのかに応じて選択します。

1D Single-Point測定

1D振動計は、1つの空間軸、すなわちレーザー光軸方向の振動を測定します。
この方式は、個々の部品の特性評価、モーダル解析、生産工程での品質検査など、特定箇所の単点測定に最適です。

完全非接触で測定するため、繊細な構造物や非常に高速で動く構造物でも、測定対象に影響を与えません。

代表的な用途として、建造物や橋梁の構造解析、その回転工具や駆動装置の検査(ドリルや軸受など)、生産ラインにおける品質保証 また、スピーカー、センサー、マイク部品の振動音響解析.

3D Single-Point測定

3D振動計は、3本のレーザー光を1つのシステムに統合し、測定点の動きを全空間方向(x、y、z)で測定します。
これにより、完全な振動ベクトルを求め、複雑な動きを高精度に解析できます。

代表的な用途は研究開発分野にあり、例えばエンジン試験環境における高温部品やアクセスが困難な部品の測定が挙げられます。こうした環境では、接触式の取り付けや高温のため、従来の3軸加速度センサーを使用できません。 

このような場合、3D振動計なら、光学方式ならではの利点をすべて備えた非接触測定が可能です。

Multi-Point測定

マルチポイント測定は同時または順次に実行できます。SMART Multi-Fiberは最大4点を同時かつ同期して取得します。複数の同期SMART機器を組み合わせることで、同時取得点を8、12、16点以上へモジュール式に拡張でき、動的プロセスの位相精度を保った解析に最適です。

CLASSIC Fiber-Multiplexソリューションは複数点を順次測定します。内蔵ファイバースイッチは最大4つの測定ヘッドに対応し、外部ファイバースイッチで用途に応じたチャンネルを追加できます。測定ヘッドを固定したまま順番に振動計へ切り替えるため、同時測定が不要な場合に経済的で再現性の高いソリューションです。

Single-Point振動計とScanning振動計の比較

一点式レーザ振動計システム。Single-Point振動計非接触振動測定用レーザードップラー振動計。Scanning振動計
測定原理レーザー軸に沿った所定の1点で振動を測定します。表面を自動スキャンして多数の点を測定し、包括的な振動分布を可視化します。
位置変更別の点を測定する場合は位置変更が必要です。複数のSingle-Point振動計または光ファイバー式測定ヘッドを使用する方法もあります。位置変更は不要です。内蔵ミラーでレーザー光を偏向し、測定面上を自動走査します。
空間情報1D情報(1軸方向の速度、変位、加速度)システム構成に応じた2Dまたは3Dの面情報
代表的な用途機械、工具、橋梁の単一点測定、および品質管理における部品の単一点測定複雑なコンポーネントの面振動解析、モーダル解析、構造解析

Optometのシングルポイント振動計:製品概要

Optometは、さまざまな要件に対応するシングルポイント・レーザードップラー振動計を2つの製品ラインで提供しています。

シリーズのレーザードップラ振動計CLASSICシリーズのレーザー振動計は、明快なシステム構成と容易な設定を特長とする堅牢なシステムで、研究室や産業分野における標準的な測定に最適です。一方、SMARTシリーズでは、このコンセプトを発展させ、システム通信を完全に統合しています。複数の機器を直接接続して高精度に同期し、柔軟なモジュール式測定システムとして組み合わせることができます。さらに、データ収集機能もシステムに内蔵されており、リアルタイムでデータを取得できます。

Optomet SMART Single+ レーザードップラー振動計の製品タイル。

SMART Single+

データ収集機能と信号発生器を内蔵し、高精度かつ簡単な単一点測定を実現するオールインワン・レーザ振動計。
レーザードップラー振動計 Optomet Vector の製品タイル。

CLASSIC Vector

CLASSICシリーズの手頃な価格のエントリーモデルで、精密な単一ポイント振動測定に最適です。
Optomet Vector Micro-Opticsの製品タイル。

CLASSIC Vector-Micro-Optic

電子機器開発における微小な対象物の測定に最適な、顕微鏡光学を備えた単一ポイント振動計。
レーザードップラー振動計 Optomet NOVA の製品タイル。

CLASSIC Nova

あらゆる種類の振動を捉え、表面の影響を受けにくい堅牢な単点振動計。
レーザードップラー振動計 Optomet NOVA Xtra の製品カード。

CLASSIC Nova-Xtra

Novaシリーズの単一ポイント振動計は、特に高い性能と信頼性が求められる用途に最適です。
Optomet Fiber-Autofocusの製品タイル。

CLASSIC Fiber

光ファイバー接続の測定ヘッドを備えた単一ポイント振動計で、アクセスが困難な測定ポイントにも柔軟かつ移動可能に配置できます。
Optomet Fiber Micro-Manipulatorの製品タイル。

CLASSIC Fiber-Micro-Manipulator

ファイバービブロメータは、マイクロマニピュレータと可視ターゲットレーザーを備え、最小の測定点への精密な位置合わせを実現します。

SMART Multi-FiberとCLASSICシリーズのMulti-Fiberソリューションの主な違いは、データ収集方式にあります。 SMART Multi-Fiberでは、複数の測定点を 同時に 取得します。これは、すべてのチャンネルが自動同期される共通の時間軸で動作するためです。一方、CLASSIC Fiber-Seriesでは 逐次的に取得します。測定点は順番に切り替えられ、通常の切り替え時間は約20 msです。

研究・産業分野における幅広い用途

シングルポイントレーザ振動計は、製品開発から量産検査まで、振動を高精度かつ非接触で測定するために幅広い分野で活用されています。
さまざまな構造物や材料を測定でき、研究、開発、品質保証に役立つ信頼性の高いデータを提供します。

主な用途:

  • End-of-Line検査設備 製造および品質保証向け
  • 自動測定タスク デジタルまたはアナログインターフェース接続による
  • 長距離測定 橋梁、建築物、産業設備を対象とした測定(例:Nova Xtraでは最大300 m)
  • 機械部品の振動解析 共振やアンバランスの検出
  • 構造解析 薄肉部品、板金、プレートを対象とした
  • 微細構造解析 MEMS部品(Micro-Electro-Mechanical Systems)を対象とした
  • 音響解析 スピーカー振動板、マイクロフォン、センサーを対象とした

FAQ: Single-Point レーザードップラー振動計

一点式レーザ振動計は、ほかのタイプの振動計と何が違うのでしょうか?

シングルポイント・レーザ振動計は、定義された1点の振動速度、変位、または加速度を測定します。スキャニング振動計は表面上の複数点を順番に測定します。3D振動計は1つの測定点の振動を3つの空間方向から同時に取得します。

一点式レーザ振動計はどのような場合に適していますか?

一点式振動計は、個々の構造物やコンポーネントを精密に調べる場合に使用されます。特に、特定箇所の測定が必要となる品質保証、研究、試験装置での測定に適しています。

代表的な用途には、次の対象物の振動解析があります:機械部品, 材料, 医療用コンポーネント, 建造物、またはMEMS部品。

一点測定はどのような仕組みですか?

振動計から試験体の表面にレーザ光を照射します。システムは、振動によって生じる反射光の周波数シフト(ドップラー効果)から測定点の動きを算出します。

この方法は非接触式であり、対象物に物理的に接触したり、センサーを取り付けたりする必要がありません。

一点式振動計による非接触測定には、どのような利点がありますか?

非接触で測定するため、試験体の質量に影響を与えません。そのため、繊細な部品、高温の部品、動いている部品でも、測定対象本来の挙動を正確に捉えることができます。

さらに、従来型センサーの取り付け作業が不要となり、迅速かつ再現性の高い測定が可能です。

一点式振動計で複数の位置を測定できますか?

はい。手動または自動で位置決めすることにより、振動計で複数のポイントを順次測定できます。複数の装置を組み合わせる場合、または光ファイバー結合式測定ヘッド(例:SMART Multi-Fiber)を使用する場合は、複数のポイントを同期して測定することも可能です。

これにより、個々の測定タスクに合わせてシステムを柔軟に構成できます。

一点式レーザー振動計は、試験設備や自動化されたセットアップにどのように統合できますか?

一点式振動計は、Ethernet、USB、BNCなどのデジタルおよびアナログインターフェースを備えています。そのため、試験設備、測定システム、自動化された製造プロセスに直接組み込むことができます。

トリガー入出力により、既存の試験設備や自動化プロセスへシームレスに統合できます。

測定対象物の表面にはどのような条件が求められますか?

基本的に、暗色、粗面、光沢のある素材を含め、ほぼあらゆる表面で測定できます。OptometシステムのSWIRレーザー技術(1550 nm)により、測定が難しい表面でも安定した信号品質を確保します。

一点式レーザー振動計では、どの程度の測定距離に対応できますか?

測定距離はシステムのタイプによって異なります。SMARTおよびCLASSICシリーズの標準モデルは、数ミリメートルから数メートルまでの距離に対応します。

特殊モデルのCLASSIC Nova-Xtraでは、最大300 m離れた場所からの測定が可能で、構造物の検査や屋外での構造試験などに適しています。

SMARTシリーズとCLASSICシリーズの違いは何ですか?

このCLASSICシリーズは、堅牢で分かりやすい構成を採用し、研究室や産業分野における標準的な測定タスクに適したシステムです。データ収集はデジタル方式ですが、単体装置または逐次的な多点測定を想定して設計されており、Multi-Fiber構成では測定ポイントを順次切り替えます。

このSMARTシリーズは、このコンセプトを完全統合型のシステム設計へと発展させています。複数の装置を直接接続して自動的に同期できるため、多点測定データを同時に取得できます。さらに、セットアップを柔軟に拡張して、共通の時間基準と統合解析機能を備えたモジュール式測定システムとして構成できます。

両シリーズは同じ光学測定原理に基づいていますが、システムアーキテクチャ、拡張性、および多点測定の実現方式が異なります。

データ収集と解析にはどのソフトウェアを使用しますか?

データ収集と解析には SMART Lab を使用します。測定プロセス全体の中核となるソフトウェアプラットフォームで、SMARTシリーズと組み合わせることで振動計チャンネル、リファレンスセンサー、DAQチャンネル、加振信号を精密に同期した一つの測定環境に統合します。装置、測定レンジ、フィルター、トリガー、信号処理を一元的に設定でき、多数のチャンネルを同時に取得してライブ表示し、時間領域と周波数領域で解析できます。

プラットフォームはモジュール式で、測定課題に応じて拡張します。単一の振動計からマルチポイント測定・3D測定、さらには大規模なFull-Body測定システムまで対応し、測定構成は保存・再現でき、いつでもSMART機器やセンサーを追加できます。

CLASSIC機器もSMART Labに統合できます。あるいは、すべてのCLASSIC機器向けの OptoGUI と、CLASSICスキャニング振動計向けの OptoSCAN をご利用いただけます。機器に最適化されたこの2つのプログラムは、わずかな手順で設定から測定結果まで導きます。

研究・開発・産業における振動計測 – Optometがお客様の要件に最適なソリューションをご提供します。

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