Czujniki drgań o dużym zasięgu.
Czujniki drgań o dużym zasięgu stosuje się, gdy bezpośrednia instalacja czujnika nie jest możliwa — na przykład ze względu na dużą odległość, wymogi bezpieczeństwa lub ograniczony dostęp fizyczny. W takich przypadkach bezkontaktowy pomiar drgań umożliwia niezawodne pozyskiwanie danych z odległości od kilku do nawet kilkuset metrów.
Typowe zastosowania obejmują sytuacje wymagające bezpiecznego prowadzenia pomiarów na odległość: duże obiekty infrastrukturalne, strefy zamknięte lub pracujące maszyny, których nie można wyposażyć w czujniki.
Pomiar drgań przy dużych odległościach pomiarowych
Pomiar drgań z dużych odległości polega na rejestrowaniu drgań mechanicznych obiektów znajdujących się daleko od samego systemu pomiarowego. Choć termin ten często kojarzy się z klasycznymi czujnikami kontaktowymi, podstawowy wymóg – pomiar drgań z dużej odległości – coraz częściej przemawia za zastosowaniem technologii bezkontaktowych.
Konwencjonalne czujniki drgań, takie jak akcelerometry, tensometry czy czujniki prędkości, wymagają bezpośredniego fizycznego zamocowania w punkcie pomiarowym. Mimo że dostarczają wiarygodnych danych, ich zastosowanie zależy od bezpośredniego dostępu do konstrukcji. Przy odległościach rzędu kilkudziesięciu lub kilkuset metrów właśnie ten wymóg staje się czynnikiem ograniczającym.
Bezkontaktowe systemy pomiarowe – w szczególności systemy laserowe – eliminują to ograniczenie: wiązka laserowa jest kierowana na powierzchnię obiektu, a drgania są rejestrowane optycznie, bez kontaktu z konstrukcją. Umożliwia to pomiary z odległości, przy których zastosowanie konwencjonalnych czujników byłoby niepraktyczne lub niemożliwe.
Czujnik kontaktowy
- Wymaga fizycznego zamocowania
- Połączenie kablowe z systemem akwizycji danych (DAQ)
- Dodaje masę do konstrukcji
- Wymaga dostępu do punktu montażu
Bezkontaktowo (laser)
- Brak konieczności montażu – wiązka laserowa zastępuje czujnik
- Brak okablowania prowadzącego do punktu pomiarowego
- Brak wpływu dodatkowej masy
- Pomiar z bezpiecznej odległości
Wibrometria laserowa Dopplera do pomiarów z dużych odległości
Wibrometria laserowa Dopplera (LDV) to optyczna, bezkontaktowa metoda pomiarowa umożliwiająca rejestrowanie drgań powierzchni z odległości od kilku milimetrów do kilkuset metrów.
Wibrometr laserowy Dopplera kieruje wiązkę laserową na powierzchnię badanego obiektu. Gdy powierzchnia drga – czyli porusza się w kierunku urządzenia lub oddala się od niego – częstotliwość odbitego światła zmienia się proporcjonalnie do prędkości powierzchni. Jest to efekt Dopplera zastosowany do światła.
Wibrometr rejestruje tę zmianę częstotliwości metodą interferometryczną i przekształca ją w sygnały prędkości, przemieszczenia i przyspieszenia. Pomiar jest całkowicie optyczny: na konstrukcji nie montuje się żadnego czujnika ani nie prowadzi przewodów do punktu pomiarowego, dzięki czemu charakterystyka drgań obiektu pozostaje całkowicie niezmieniona.
Nowoczesne wibrometry laserowe pracujące w zakresie krótkofalowej podczerwieni (SWIR) przy 1550 nm umożliwiają pomiary z odległości ponad 300 m.
Typowe zastosowania pomiaru drgań z dużych odległości
- Duże odległości pomiarowe, na przykład w przypadku dużych obiektów, takich jak mosty, budynki lub konstrukcje nośne
- Ograniczony dostęp fizyczny do badanego obiektu ze względu na jego rozmiar, geometrię lub warunki eksploatacyjne
- Środowiska o podwyższonym ryzyku, w tym strefy zagrożone wybuchem, strefy wysokiego napięcia lub obszary o podwyższonej temperaturze
- Gorące, ruchome lub pracujące konstrukcje, takie jak gorące rurociągi lub maszyny wirujące
- Chropowate lub zanieczyszczone powierzchnie, na których niezawodny montaż czujnika nie jest możliwy, na przykład w górnictwie lub w przypadku ciężkich maszyn
- Obiekty, na których nie wolno instalować aparatury pomiarowej, na przykład obiekty zabytkowe lub chronione, w przypadku których wymagany jest pomiar nieinwazyjny
Dlaczego konwencjonalne czujniki drgań osiągają granice swoich możliwości
Kontaktowe czujniki drgań są powszechnie stosowane w wielu środowiskach pomiarowych. Jednak w zastosowaniach wymagających dużych odległości pomiarowych wiążą się z praktycznymi ograniczeniami:
- Nakłady związane z okablowaniem i instalacją: Każdy czujnik kontaktowy wymaga przewodów sygnałowych, zasilania, a często także dodatkowego układu kondycjonowania sygnału. Przy dużych odległościach okablowanie staje się istotnym czynnikiem kosztowym i logistycznym.
- Zmiana położenia i ponowna konfiguracja układu: Jeśli na dużej konstrukcji wymaganych jest wiele punktów pomiarowych, każdy z nich wymaga osobnej instalacji czujnika. Zmiana jego położenia oznacza konieczność ponownego przeprowadzenia całego procesu montażu i kalibracji.
- Złożona diagnostyka usterek: Jeśli jakość sygnału ulegnie pogorszeniu lub jeden z kanałów przestanie działać, ustalenie przyczyny w przypadku długich tras kablowych z wieloma punktami połączeń jest czasochłonne. Źródłem problemu może być czujnik, kabel, złącze lub sam sposób montażu.
- Wymagania dotyczące dostępu i bezpieczeństwa: Montaż czujników na mostach, wieżach lub wieżowcach wymaga fizycznego dostępu — często z wykorzystaniem rusztowań, sprzętu wspinaczkowego lub podnośników koszowych. W pobliżu instalacji wysokiego napięcia lub w strefach zamkniętych bezpieczny montaż czujników może być wręcz niemożliwy.
Rozwiązania Optomet do pomiaru drgań z dużej odległości
Optomet projektuje i produkuje wibrometry laserowe Dopplera do bezkontaktowych pomiarów drgań. Oferta obejmuje systemy jednopunktowe, skanujące i wielokanałowe przeznaczone do badań naukowych, prac rozwojowych oraz testów przemysłowych.
Do pomiaru drgań z dużej odległości Optomet oferuje w ramach serii CLASSIC Nova specjalną konfigurację systemu — Nova-Xtra.
Nova-Xtra: wibrometr laserowy do pomiarów z dużej odległości
Optomet Nova-Xtra stanowi rozszerzenie serii Nova i został opracowany do pomiarów drgań z odległości przekraczającej 300 m. Wykorzystuje niewidzialny laser SWIR (1550 nm), który zapewnia lepsze rozpraszanie wsteczne na ciemnych i chropowatych powierzchniach oraz ogranicza wpływ światła otoczenia.
Najważniejsze cechy:
- Odległość robocza od 2,49 m do ponad 300 m
- Pasmo częstotliwości od DC do 25 MHz
- Mierzone wielkości: prędkość, przemieszczenie i przyspieszenie
- Układ optyczny o dużej aperturze zapewniający skuteczniejsze odbieranie sygnału przy dużym zasięgu
- Opcjonalna kamera SWIR do wizualizacji plamki lasera w podczerwieni
- 3× wyjścia analogowe i interfejs cyfrowy (1 Gbit Ethernet)
Nova-Xtra jest przeznaczony do analizy drgań i dynamiki konstrukcji mostów, wież, wieżowców oraz dużych instalacji przemysłowych — wszędzie tam, gdzie niezbędne są pomiary bezkontaktowe z dużej odległości.
Pomiar drgań w badaniach, rozwoju i przemyśle – Optomet oferuje rozwiązanie dopasowane do Państwa wymagań.
Kontakt