Wibrometry laserowe SWIR

Wibrometry laserowe SWIR działają w oparciu o niewidzialne światło podczerwone o długości fali 1550 nm. Zapewniają wysoki stosunek sygnału do szumu i umożliwiają wiarygodne pomiary na ciemnych, chropowatych lub silnie pochłaniających materiałach.

Pomiar bez przygotowania powierzchni: Wiarygodna akwizycja nawet na ciemnych, matowych lub wzmacnianych włóknem powierzchniach – bez konieczności stosowania taśmy retroodblaskowej czy sprayów odblaskowych.
Szeroki zakres pomiarowy: Pasmo częstotliwości od DC do 50 MHz oraz prędkości drgań do 50 m/s.
Bezpieczny dla oczu bez okularów ochronnych: Klasa lasera 1 z mocą wyjściową poniżej 10 mW – brak konieczności stosowania specjalnych środków bezpieczeństwa.
Elastyczne odległości robocze: Od kilku milimetrów do ponad 300 m – odpowiednie do mikrostruktur oraz pomiarów na duże odległości.
Długa żywotność: Diody laserowe SWIR nie wymagają regularnej wymiany – w przeciwieństwie do rurek HeNe o ograniczonym czasie eksploatacji.

SWIR oznacza Short-Wave Infrared i odnosi się do zakresu bliskiej podczerwieni widma elektromagnetycznego. Wibrometry laserowe SWIR firmy Optomet działają przy długości fali 1550 nm – niewidzialnej dla ludzkiego oka, lecz o właściwościach fizycznych zapewniających korzyści w pomiarach drgań.

Przy mocy wyjściowej poniżej 10 mW laser pomiarowy SWIR jest sklasyfikowany jako klasa lasera 1, a zatem jest bezpieczny dla oczu. Podczas normalnej pracy okulary ochronne nie są wymagane. Ponieważ wiązka lasera jest niewidzialna, systemy Optomet wykorzystują widzialny zielony laser pilotujący (510–530 nm, klasa 2) do naprowadzania na punkt pomiarowy. Alternatywnie plamkę SWIR można uwidocznić za pomocą karty detektora IR.

Najważniejsze dane techniczne:

Parametr	Wartość
Długość fali lasera pomiarowego	1550 nm (niewidzialna)
Długość fali lasera pilotującego	510–530 nm (zielona, widzialna)
Klasa lasera pomiarowego	Klasa 1, < 10 mW
Klasa lasera pilotującego	Klasa 2, < 1 mW

Wybór długości fali lasera bezpośrednio wpływa na jakość pomiaru. Lasery SWIR o długości fali 1550 nm oferują kilka zalet fizycznych w porównaniu z widzialnymi laserami HeNe (632,8 nm), co ma praktyczne znaczenie w rzeczywistych zastosowaniach.

Przy tej samej klasie lasera przy długości fali 1550 nm dostępna jest większa moc lasera niż przy 632,8 nm. Systemy SWIR działają z mocą do 10 mW (klasa 1), podczas gdy systemy HeNe są ograniczone do poniżej 1 mW (klasa 2). Większy zapas mocy poprawia stosunek sygnału do szumu, zwłaszcza na słabo odbijających powierzchniach oraz przy dużych odległościach pomiarowych.

Detektory SWIR są w dużej mierze niewrażliwe na emisję cieplną w zakresie średniej podczerwieni. Pomiary na gorących powierzchniach – takich jak łopatki turbin czy podzespoły w trakcie pracy – nie są zakłócane przez promieniowanie cieplne.

Diody laserowe SWIR mają znacznie dłuższą żywotność niż gazowe lasery HeNe. Podczas gdy rurki HeNe muszą być wymieniane po około 10 000 godzin pracy, diody SWIR zazwyczaj działają przez cały okres eksploatacji urządzenia bez wymiany.

Wiele technicznie istotnych materiałów odbija światło bardziej równomiernie w zakresie SWIR niż w widmie widzialnym. Ciemne tworzywa sztuczne, matowe powłoki czy materiały kompozytowe wzmacniane włóknem zapewniają stabilniejszy sygnał wstecznego rozpraszania przy 1550 nm. Zmniejsza to zaniki sygnału i umożliwia pomiary bez przygotowania powierzchni – taśma retroodblaskowa czy spraye odblaskowe nie są wymagane.

SWIR czy HeNe?

SWIR (1550 nm) jest standardowym wyborem dla większości zastosowań – zwłaszcza dla ciemnych powierzchni, materiałów kompozytowych wzmacnianych włóknem oraz dużych odległości pomiarowych.

→ Optomet SMART Series

HeNe (632,8 nm) nadaje się do pomiarów przez wodę lub inne ciecze, ponieważ promieniowanie SWIR jest w tych ośrodkach silnie pochłaniane.

→ Optomet Vector Series (HeNe)

Właściwości laserów SWIR – wysoka stabilność sygnału, bezpieczeństwo dla oczu oraz niewrażliwość na promieniowanie cieplne – sprawiają, że nadają się one do szeregu wymagających zadań pomiarowych.

Turbiny i podzespoły wysokotemperaturowe

Pomiary drgań na podzespołach w trakcie pracy lub pod obciążeniem cieplnym. Laser SWIR nie jest zakłócany przez promieniowanie cieplne i zapewnia stabilne sygnały nawet przy podwyższonych temperaturach powierzchni.

Struktury wzmacniane włóknem (CFRP/GFRP)

W inżynierii lotniczej i kosmicznej oraz w konstrukcjach lekkich powszechnie stosuje się tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem węglowym i szklanym. Lasery SWIR zapewniają na tych materiałach stabilny sygnał wstecznego rozpraszania – nawet bez przygotowania powierzchni.

Powierzchnie biologiczne

W badaniach wibrometry SWIR są również wykorzystywane do analizy drgań tkanek biologicznych, gdzie szczególnie ważne są bezpieczeństwo dla oczu oraz delikatny, bezdotykowy pomiar.

Ciemne i pochłaniające tworzywa sztuczne

W sektorze motoryzacyjnym często stosuje się czarne lub ciemne tworzywa sztuczne – na przykład w deskach rozdzielczych, panelach drzwi czy zderzakach. Materiały te tylko słabo odbijają światło widzialne, co przy zastosowaniu systemów HeNe może prowadzić do utraty sygnału.

Ciemne i pochłaniające tworzywa sztuczne

W zastosowaniach takich jak monitoring mostów, analiza drgań budynków czy pomiary łopat wirników systemy SWIR umożliwiają odległości robocze przekraczające 300 m. Nova Xtra osiąga odległości pomiarowe do 300 m.

Laser pomiarowy SWIR o długości fali 1550 nm jest niewidzialny dla ludzkiego oka. Do naprowadzania na punkt pomiarowy wibrometry Optomet wykorzystują zielony laser pilotujący (510–530 nm) przebiegający współosiowo z wiązką pomiarową. Alternatywnie plamkę SWIR można uwidocznić za pomocą karty detektora IR.

Laser SWIR jest bezpieczny dla oczu: przy mocy wyjściowej poniżej 10 mW jest sklasyfikowany jako klasa lasera 1.

Okulary ochronne nie są wymagane. Promieniowanie podczerwone o długości fali 1550 nm jest dodatkowo pochłaniane przez ośrodki wodne oka i nie dociera do siatkówki – w przeciwieństwie do światła widzialnego, które przenika aż do siatkówki.

IR-Detektor Karte macht einen Infrarot Laser sichtbar

Portrait of Tobias Schröder, Head of Sales & Marketing at Optomet

„Od ponad dwóch dekad Optomet jest synonimem precyzyjnego pomiaru drgań. Nasze wibrometry laserowe dostarczają wiarygodne dane – od analizy laboratoryjnej po przemysłową kontrolę jakości.”

Tobias Schröder (M.Sc. Mechanical Engineering)
Head of Sales & Marketing

Zamów konsultację

Porównanie: wibrometry laserowe SWIR i HeNe

Obie technologie laserowe mają swoje uzasadnienie – wybór zależy od zastosowania. Poniższa tabela porównuje kluczowe różnice.

	SWIR (1550 nm)	HeNe (632,8 nm)
Długość fali	1550 nm (niewidzialna)	632,8 nm (widzialna, czerwona)
Klasa lasera	Klasa 1, < 10 mW	Klasa 2, < 1 mW
Wymagane okulary ochronne	Nie	Nie
Stosunek sygnału do szumu	Wyższy dzięki większej dostępnej mocy lasera	Niższy z powodu ograniczonej mocy
Przygotowanie powierzchni	Zazwyczaj niewymagane	W zależności od powierzchni wymagana taśma retroodblaskowa lub spray
Pomiar przez wodę	Nie – silne pochłanianie przy 1550 nm	Tak – niskie pochłanianie przy 632,8 nm
Pomiar na gorących powierzchniach	Tak – niewrażliwy na promieniowanie cieplne	Ograniczony – emisja cieplna może zakłócać
Duże odległości pomiarowe	Tak – do ponad 300 m	Ograniczone
Żywotność źródła lasera	Długa – brak konieczności regularnej wymiany	Ograniczona – rurka HeNe starzeje się
Rozmiar plamki (przy identycznej optyce)	Większy z powodu dłuższej długości fali	Mniejszy z powodu krótszej długości fali
Produkty Optomet	SMART Series, Nova Series, Fiber Series	Vector Series, skanujące wibrometry HeNe

Optomet stosuje technologię SWIR jako standard dla większości systemów wibrometrycznych. Produkty dzielą się na dwie serie: modułową SMART Series oraz CLASSIC Series.

SMART Series ma budowę modułową i oferuje systemy do szerokiego zakresu zadań pomiarowych – od pomiarów jednopunktowych po pełnopolową analizę 3D. Wszystkie produkty SMART działają z laserami SWIR (1550 nm).

Dowiedz się więcej o SMART Series

Produkt	Opis
SMART Single+	Wibrometr jednopunktowy do precyzyjnych pomiarów w stałym punkcie pomiarowym
SMART Scan+	Wibrometr skanujący do pełnopolowej analizy drgań
SMART 3D-Scan	Trzy zsynchronizowane skanery do trójwymiarowej akwizycji drgań
SMART Full Body	Wiele połączonych w sieć skanerów do dużych obiektów, takich jak pojazdy czy struktury lotnicze
SMART DAQ	System akwizycji danych do jednoczesnych pomiarów w wielu punktach
SMART Multi-Fiber	System światłowodowy z wieloma głowicami czujnikowymi do pomiarów równoległych
SMART 3D-Fiber	System światłowodowy do trójwymiarowego pomiaru jednopunktowego w trudno dostępnych miejscach

CLASSIC Series obejmuje samodzielne systemy wibrometryczne do określonych zastosowań. Również tutaj technologia SWIR stosowana jest jako standard.

Dowiedz się więcej o CLASSIC Series

Produkt	Opis
Nova Series	Wibrometr jednopunktowy do pomiarów na ciemnych, chropowatych lub biologicznych powierzchniach
Nova Xtra	Wibrometr dalekiego zasięgu do odległości pomiarowych przekraczających 300 m
Fiber Series	Światłowodowy wibrometr jednopunktowy do ciasnych lub trudno dostępnych miejsc pomiarowych
Fiber Multiplex	System światłowodowy z przełączalnymi głowicami czujnikowymi do wielu punktów pomiarowych
Scanning Vibrometer	System skanujący do pełnopolowej analizy drgań

W tej sekcji znajdziesz odpowiedzi na często zadawane pytania dotyczące wibrometrów laserowych SWIR – w tym dotyczące bezpieczeństwa dla oczu, długości fali, żywotności, ograniczeń oraz konserwacji.

Tak. Laser pomiarowy SWIR działa z mocą wyjściową poniżej 10 mW i jest sklasyfikowany jako klasa lasera 1. Podczas normalnej pracy okulary ochronne nie są wymagane. Promieniowanie podczerwone o długości fali 1550 nm jest pochłaniane przez płyny oka i nie dociera do siatkówki.

Wibrometry SWIR firmy Optomet działają przy długości fali 1550 nm w zakresie bliskiej podczerwieni. Laser pomiarowy jest niewidzialny; do naprowadzania stosuje się widzialny zielony laser pilotujący (510–530 nm).

Zazwyczaj nie. Diody laserowe SWIR mają długą żywotność i zazwyczaj działają przez cały okres eksploatacji urządzenia bez wymiany. Dla porównania rurki HeNe muszą być wymieniane po około 10 000 godzin pracy.

Niemal wszystkie. Cała SMART Series oraz większość produktów CLASSIC Series (Nova, Fiber, skanujące wibrometry) działają standardowo z laserami SWIR o długości fali 1550 nm. Jedynym wyjątkiem jest Vector Series, która wykorzystuje widzialny laser HeNe (632,8 nm) – odpowiedni do pomiarów przez wodę lub na mikrostrukturach o małej średnicy plamki.

Lasery SWIR nie nadają się do wszystkich zastosowań. Najważniejsze ograniczenia:

Pomiar przez wodę: Promieniowanie SWIR jest silnie pochłaniane przez wodę. Do pomiarów przez ciecze lepiej nadaje się laser HeNe (632,8 nm).
Rozmiar plamki: Przy identycznej optyce laser SWIR wytwarza większą plamkę niż laser HeNe – np. 89 µm wobec 30 µm przy odległości 500 mm (optyka 100 mm).

Diody laserowe SWIR nie wymagają regularnej wymiany i wiążą się z mniejszym nakładem konserwacyjnym. Gazowe lasery HeNe podlegają naturalnemu starzeniu – rurka musi być wymieniona po około 10 000 godzin pracy.

Źródła laserowe
Podstawy typów laserów stosowanych w wibrometrii – hel-neon, SWIR oraz systemy sprzężone światłowodowo.

Wibrometria laserowa Dopplera
Budowa, zasada działania oraz obszary zastosowań wibrometrii laserowej Dopplera.

Pomiar drgań
Metody, układ pomiarowy oraz ocena danych drganiowych w badaniach i przemyśle.

Efekt Dopplera
Zasada fizyczna wibrometrii laserowej Dopplera – podstawa precyzyjnego pomiaru prędkości.

Przetwarzanie sygnału
Analiza danych drganiowych z wykorzystaniem FFT, oceny w dziedzinie częstotliwości oraz przetwarzania w czasie rzeczywistym.