Wibrometry laserowe HeNe.
- Pomiary przez ciecze: Fala o długości 632,8 nm jest pochłaniana przez wodę jedynie w minimalnym stopniu — idealnie sprawdza się podczas pomiarów przez wodę, płyny biologiczne lub ośrodki przezroczyste.
- Najmniejsze rozmiary plamki: Lasery HeNe pozwalają uzyskać plamkę o rozmiarze rzędu 3 µm — optymalną do pomiarów drgań mikrostruktur.
- Niewielkie obciążenie termiczne elementu: Niska moc lasera, poniżej 1 mW, minimalizuje pochłanianie ciepła przez mierzony obiekt — co jest korzystne w przypadku delikatnych układów MEMS i struktur wrażliwych termicznie.
Wibrometry z laserem helowo-neonowym (HeNe) wykorzystują widzialne czerwone światło laserowe o długości fali 632,8 nm. Umożliwiają precyzyjne pomiary drgań przez ciecze i pozwalają uzyskać wyjątkowo małe rozmiary plamki do zastosowań związanych z mikrostrukturami.
Czym jest wibrometr laserowy HeNe?
Wibrometr laserowy HeNe to bezkontaktowe urządzenie pomiarowe służące do wykrywania drgań. Zasada pomiaru opiera się na efekcie Dopplera: wiązka laserowa jest kierowana na drgającą powierzchnię, a przesunięcie częstotliwości odbitego światła jest proporcjonalne do prędkości drgań tej powierzchni.
HeNe oznacza hel-neon i oznacza laser gazowy emitujący światło w widzialnym czerwonym zakresie widma. Wibrometry laserowe HeNe firmy Optomet pracują z falą o długości 632,8 nm, widoczną dla ludzkiego oka i mającą właściwości fizyczne korzystne w określonych zadaniach pomiarowych.
Krótsza długość fali pozwala uzyskać wyjątkowo małą plamkę o średnicy rzędu 3 µm – optymalną do pomiarów mikrostruktur. Ponadto światło o długości fali 632,8 nm jest pochłaniane przez wodę tylko w niewielkim stopniu, co umożliwia prowadzenie pomiarów przez ciecze. Niska moc lasera, poniżej 1 mW, minimalizuje obciążenie cieplne wrażliwych elementów.
Kluczowe dane techniczne:
| Wartość | |
|---|---|
| Długość fali lasera pomiarowego | 632,8 nm (światło widzialne, czerwone) |
| Laser pilotujący | Niewymagany (laser pomiarowy jest widoczny) |
| Klasa lasera pomiarowego | Klasa 2, < 1 mW |
SWIR czy HeNe?
SWIR (1550 nm) to standardowy wybór w większości zastosowań – zwłaszcza w przypadku ciemnych powierzchni, kompozytów włóknistych i dużych odległości pomiarowych. Ponadto SWIR zapewnia znacznie wyższy stosunek sygnału do szumu.
HeNe (632,8 nm) nadaje się do pomiarów przez wodę lub inne ciecze, ponieważ promieniowanie SWIR jest w nich silnie pochłaniane.
Typowe zastosowania wibrometru laserowego HeNe
Właściwości fizyczne laserów HeNe – niski poziom absorpcji w wodzie, mała średnica plamki i niska moc lasera – sprawiają, że nadają się one do konkretnych zadań pomiarowych.
Pomiary przez wodę i inne ciecze
Promieniowanie SWIR o długości fali 1550 nm jest silnie pochłaniane przez wodę. Lasery HeNe o długości fali 632,8 nm przenikają przez media wodne przy niewielkim tłumieniu.
Umożliwia to pomiary drgań obiektów znajdujących się pod wodą lub prowadzenie pomiarów przez ciecze – na przykład w technice medycznej, biologii lub akustyce podwodnej.
MEMS i mikrostruktury
W pomiarach struktur MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), takich jak mikrowsporniki, rezonatory czy mikrolustra, kluczowe znaczenie ma mała średnica plamki.
Lasery HeNe umożliwiają uzyskanie plamki o średnicy rzędu 3 µm. Niska moc lasera minimalizuje obciążenie cieplne – w przypadku wrażliwych mikrostruktur nawet niewielki wzrost temperatury może prowadzić do odkształceń.
Obie technologie laserowe mają swoje zalety – wybór zależy od konkretnego zastosowania. Poniższa tabela przedstawia najważniejsze różnice.
Porównanie: wibrometry laserowe HeNe i SWIR
 |  | |
|---|---|---|
| Długość fali | 632,8 nm (światło widzialne, czerwone) | 1550 nm (światło niewidzialne) |
| Klasa lasera | Klasa 2, < 1 mW | Klasa 1, < 10 mW |
| Wymagane okulary ochronne | Nie | Nie |
| Charakterystyka rozpraszania wstecznego | Na powierzchniach metalicznych i odblaskowych | Lepsze na ciemnych, matowych i wzmacnianych włóknami powierzchniach |
| Charakterystyka rozpraszania wstecznego | Ograniczone na problematycznych powierzchniach | Lepsze rozpraszanie wsteczne na czarnych, matowych i wzmacnianych włóknami powierzchniach |
| Przygotowanie powierzchni | W zależności od powierzchni wymagana jest folia lub powłoka odblaskowa w aerozolu | Z reguły niewymagane |
| Pomiar przez ciecze | Tak – niska absorpcja przy 632,8 nm | Nie – wysoka absorpcja przy 1550 nm |
| Pomiar na gorących powierzchniach | Ograniczony – emisja cieplna może zakłócać pomiar | Tak – niewrażliwy na promieniowanie cieplne |
| Duże odległości pomiarowe | Ograniczone | Tak – ponad 300 m (np. mosty, wirniki, elewacje) |
| Pasmo częstotliwości | DC – 25 MHz | DC – 50 MHz (Seria SMART) |
| Maks. prędkość drgań | Do 10 m/s | Do 50 m/s (SMART Series) |
| Żywotność źródła laserowego | Ograniczona – lampa HeNe ulega starzeniu (ok. 10 000 h) | Długa – nie wymaga regularnej wymiany |
| Wielkość plamki (przy tej samej optyce) | Mniejsza dzięki krótszej długości fali (2–2,5 raza) | Większa ze względu na dłuższą długość fali |
| Produkty Optomet | Vector Series, skanujące wibrometry HeNe | Seria SMART, Seria Nova, Seria Fiber |
Wibrometry laserowe Optomet z laserem HeNe
Optomet oferuje wibrometry laserowe HeNe do zastosowań wymagających widzialnej wiązki laserowej lub wyjątkowo małej średnicy plamki. Produkty te należą do CLASSIC Series.
Vector Series
Vector Series to linia produktów Optomet do jednopunktowej wibrometrii laserowej wykorzystującej laser HeNe. Dzięki stosunkowo krótkiej długości fali (632,8 nm) wiązkę laserową można zogniskować do plamki o bardzo małej średnicy. Vector Series umożliwia bezkontaktowe pomiary drgań obiektów o rozmiarach od mikroskopowych po makroskopowe.
| Opis | |
|---|---|
| Vector Standard | Wibrometr jednopunktowy z widzialnym laserem HeNe do pomiarów przez ciecze i na powierzchniach odblaskowych |
| Vector Mikro-Optyka | Specjalistyczny system do pomiarów najmniejszych obiektów, z plamką lasera o rozmiarze ok. 3 µm i zintegrowaną kamerą 4K |
| Skanujący wibrometr HeNe | System skanujący z laserem HeNe do pełnopolowej analizy drgań małych obiektów i płytek drukowanych |
FAQ: Wibrometr laserowy HeNe
Kiedy warto zastosować wibrometr laserowy HeNe?
Wibrometry laserowe HeNe są właściwym wyborem w dwóch głównych zastosowaniach:
- Pomiary przez ciecze: Przy 632,8 nm absorpcja w wodzie jest niewielka. Natomiast promieniowanie SWIR (1550 nm) jest silnie pochłaniane.
- Pomiary mikrostruktur: Krótsza długość fali pozwala uzyskać mniejszą plamkę lasera — idealną do pomiarów podzespołów elektronicznych, układów MEMS lub płytek drukowanych.
Czy wibrometr laserowy HeNe jest bezpieczny dla oczu?
Tak. Wibrometry laserowe HeNe firmy Optomet pracują z mocą wyjściową poniżej 1 mW i są sklasyfikowane jako lasery klasy 2. Podczas normalnej pracy okulary ochronne nie są wymagane. Naturalny odruch zamykania powiek chroni oko w przypadku krótkotrwałej ekspozycji.
Jak mała jest plamka lasera wibrometru HeNe?
Ze względu na krótszą długość fali średnica plamki w systemach HeNe jest od 2 do 2,5 razy mniejsza niż w systemach SWIR z taką samą optyką. Przykład: ok. 30 µm dla HeNe w porównaniu z 89 µm dla SWIR (przy odległości 500 mm i optyce 100 mm). Vector Micro-Optics pozwala uzyskać plamkę o rozmiarze ok. 3 µm.
Jaka jest żywotność lampy laserowej HeNe?
Typowa żywotność lamp laserowych HeNe wynosi ok. 10 000 godzin pracy. Po tym czasie moc lasera spada i konieczna jest wymiana lampy. Natomiast diody laserowe SWIR zazwyczaj działają przez cały okres eksploatacji urządzenia bez konieczności wymiany.
Jakie pasmo częstotliwości i prędkość drgań oferują wibrometry HeNe?
Vector Series oferuje pasmo częstotliwości od DC do 25 MHz i umożliwia pomiar prędkości drgań do 10 m/s. Dla porównania systemy SWIR z serii Seria SMART oferują pasmo od DC do 50 MHz i umożliwiają pomiar prędkości do 50 m/s.
Jakie ograniczenia ma laser HeNe?
Wibrometry laserowe HeNe nie nadają się do wszystkich zastosowań. Najważniejsze ograniczenia:
- Ciemne lub matowe powierzchnie: Systemy HeNe zapewniają w tym przypadku słabszy sygnał niż systemy SWIR. Często konieczne jest przygotowanie powierzchni za pomocą folii lub sprayu odblaskowego.
- Gorące powierzchnie: Emisja cieplna w zakresie światła widzialnego może zakłócać sygnał pomiarowy.
- Duże odległości pomiarowe: Ze względu na niższą moc lasera (< 1 mW) systemy HeNe są mniej odpowiednie do pomiarów z dużej odległości.
Które produkty Optomet wykorzystują laser HeNe?
Seria Vector oraz skanujący wibrometr HeNe. Seria Vector obejmuje Vector Standard do zastosowań ogólnych oraz Vector Mikro-Optyka do pomiarów najmniejszych struktur z plamką lasera o średnicy ok. 3 µm.
HeNe czy SWIR – która technologia jest lepsza?
Żadna z nich nie jest z zasady lepsza – wybór zależy od zastosowania:
- HeNe (632,8 nm): pomiary przez wodę, mikrostruktury, mała średnica plamki lasera
- SWIR (1550 nm): ciemne/matowe powierzchnie, gorące obiekty, duże odległości pomiarowe, wyższy stosunek sygnału do szumu
W przypadku większości zastosowań przemysłowych standardowym wyborem jest SWIR. HeNe stanowi specjalistyczną alternatywę przeznaczoną do szczególnych wymagań.
Pomiar drgań w badaniach, rozwoju i przemyśle – Optomet oferuje rozwiązanie dopasowane do Państwa wymagań.
Kontakt