HeNe-лазерные виброметры.
- Измерения через жидкости: Излучение с длиной волны 632,8 nm практически не поглощается водой — идеальный вариант для измерений через воду, биологические жидкости и прозрачные среды.
- Минимальные размеры пятна: HeNe-лазеры обеспечивают размер пятна около 3 µm — оптимальное решение для измерения вибраций микроструктур.
- Низкая тепловая нагрузка на компоненты: Низкая мощность лазера — менее 1 mW — сводит к минимуму нагрев объекта измерения, что особенно важно для чувствительных MEMS и термочувствительных структур.
Гелий-неоновые лазерные виброметры (HeNe) используют видимое красное лазерное излучение с длиной волны 632,8 nm. Они позволяют точно измерять вибрации через жидкости и обеспечивают особенно малый размер пятна для исследований микроструктур.
Что такое лазерный виброметр HeNe?
Лазерный виброметр HeNe — это бесконтактный измерительный прибор для регистрации вибраций. Принцип измерения основан на эффекте Доплера: лазерный луч направляется на вибрирующую поверхность, а сдвиг частоты отраженного света пропорционален скорости вибрации поверхности.
HeNe означает гелий-неон и обозначает газовый лазер, излучающий свет в видимом красном диапазоне спектра. Лазерные виброметры HeNe от Optomet работают на длине волны 632,8 nm, видимой человеческим глазом, и обладают физическими свойствами, которые обеспечивают преимущества при решении определенных измерительных задач.
Более короткая длина волны позволяет получить особенно малый размер пятна — около 3 µm, что оптимально для измерений на микроструктурах. Кроме того, свет с длиной волны 632,8 nm практически не поглощается водой, благодаря чему измерения можно проводить сквозь жидкости. Низкая мощность лазера — менее 1 mW — сводит к минимуму тепловую нагрузку на чувствительные компоненты.
Технические характеристики:
| Значение | |
|---|---|
| Длина волны измерительного лазера | 632,8 nm (видимый, красный) |
| Пилотный лазер | Не требуется (измерительный лазер видим) |
| Класс измерительного лазера | Класс 2, < 1 mW |
SWIR или HeNe?
SWIR (1550 nm) — стандартный выбор для большинства областей применения — особенно при работе с темными поверхностями, волокнистыми композитами и на больших расстояниях измерения. Кроме того, SWIR обеспечивает значительно более высокое отношение сигнал/шум.
HeNe (632,8 nm) подходит для измерений сквозь воду или другие жидкости, поскольку SWIR-излучение сильно ими поглощается.
Типичные области применения лазерного виброметра HeNe
Физические свойства лазеров HeNe — низкое поглощение в воде, малый размер пятна и невысокая мощность лазера — делают их подходящими для специализированных измерительных задач.
Измерения сквозь воду и другие жидкости
SWIR-излучение с длиной волны 1550 nm сильно поглощается водой. Лазеры HeNe с длиной волны 632,8 nm проходят через водные среды с низким затуханием.
Это позволяет измерять вибрации объектов, находящихся под водой, или проводить измерения сквозь жидкости — например, в медицинской технике, биологии или подводной акустике.
MEMS и микроструктуры
При измерениях на MEMS-структурах (Micro-Electro-Mechanical Systems), таких как кантилеверы, резонаторы или микрозеркала, решающее значение имеет малый размер пятна.
Лазеры HeNe обеспечивают размер пятна около 3 µm. Низкая мощность лазера сводит к минимуму тепловую нагрузку — в чувствительных микроструктурах даже незначительный нагрев может привести к деформации.
Обе лазерные технологии имеют свои преимущества — выбор зависит от области применения. В следующей таблице приведены основные различия.
Сравнение лазерных виброметров HeNe и SWIR
 |  | |
|---|---|---|
| Длина волны | 632,8 nm (видимый, красный) | 1550 nm (невидимый) |
| Класс лазера | Класс 2, < 1 mW | Класс 1, < 10 mW |
| Требуются защитные очки | Нет | Нет |
| Характеристики обратного рассеяния | На металлических и отражающих поверхностях | Лучше на тёмных, матовых и армированных волокном поверхностях |
| Характеристики обратного рассеяния | Ограничено на сложных поверхностях | Более эффективное обратное рассеяние на чёрных, матовых и армированных волокном поверхностях |
| Подготовка поверхности | В зависимости от поверхности требуется световозвращающая плёнка или спрей | Как правило, не требуется |
| Измерение через жидкости | Да — низкое поглощение при 632,8 nm | Нет — сильное поглощение при 1550 nm |
| Измерение на горячих поверхностях | Ограничено — тепловое излучение может создавать помехи | Да — нечувствительно к тепловому излучению |
| Большие расстояния измерения | Ограничено | Да — более 300 m (например, мосты, роторы, фасады) |
| Полоса частот | DC – 25 МГц | DC – 50 МГц (SMART Series) |
| Макс. виброскорость | До 10 m/s | До 50 m/s (SMART Series) |
| Срок службы лазерного источника | Ограниченный — трубка HeNe стареет (около 10.000 h) | Длительный — регулярная замена не требуется |
| Размер пятна (при одинаковой оптике) | Меньше благодаря более короткой длине волны (в 2–2,5 раза) | Больше из-за более длинной волны |
| Продукция Optomet | Vector Series, сканирующие HeNe-виброметры | Серии SMART, Nova и Fiber предлагают широкий выбор решений для измерения вибраций. |
Лазерные виброметры Optomet с HeNe-лазером
Optomet предлагает HeNe-лазерные виброметры для задач, где требуется видимый лазерный луч или особенно малый диаметр пятна. Эти приборы относятся к CLASSIC Series.
Vector Series
Vector Series — линейка Optomet для одноточечной лазерной виброметрии на базе HeNe. Благодаря сравнительно короткой длине волны (632,8 nm) лазерный луч можно сфокусировать в пятно очень малого диаметра. Vector Series позволяет бесконтактно измерять вибрации объектов как микроскопических, так и макроскопических размеров.
| Описание | |
|---|---|
| Vector Standard | Одноточечный виброметр с видимым HeNe-лазером для измерений через жидкости и на отражающих поверхностях |
| Vector Micro-Optics | Специализированная система для измерений на объектах минимального размера с лазерным пятном около 3 µm и встроенной 4K-камерой |
| Сканирующие HeNe-виброметры | Сканирующая система с HeNe-лазером для полнопольного анализа вибраций небольших объектов и печатных плат |
FAQ: Лазерный виброметр HeNe
В каких случаях следует использовать HeNe-лазерный виброметр?
HeNe-лазерные виброметры оптимальны для двух основных областей применения:
- Измерения через жидкости: При 632,8 nm поглощение в воде невелико. В отличие от этого, SWIR-излучение (1550 nm) поглощается очень интенсивно.
- Измерения на микроструктурах: Более короткая длина волны позволяет получить лазерное пятно меньшего размера — идеальное решение для электронных компонентов, MEMS и печатных плат.
Безопасен ли HeNe-лазерный виброметр для глаз?
Да. HeNe-лазерные виброметры Optomet имеют выходную мощность менее 1 mW и относятся к классу лазерной безопасности 2. При штатной эксплуатации защитные очки не требуются. При кратковременном воздействии естественный мигательный рефлекс обеспечивает защиту глаз.
Насколько мало лазерное пятно HeNe-виброметра?
Благодаря более короткой длине волны диаметр пятна у HeNe-систем в 2–2,5 раза меньше, чем у SWIR-систем с аналогичной оптикой. Например, около 30 µm у HeNe по сравнению с 89 µm у SWIR (при расстоянии 500 mm и использовании 100-mm оптики). С Vector Micro-Optics можно получить пятно размером около 3 µm.
Каков срок службы HeNe-лазерной трубки?
Типичный срок службы HeNe-лазерных трубок составляет около 10 000 часов работы. По истечении этого срока мощность лазера снижается, и трубку необходимо заменить. В отличие от них, SWIR-лазерные диоды, как правило, не требуют замены в течение всего срока службы прибора.
Каковы частотный диапазон и максимальная скорость измерения HeNe-виброметров?
Vector Series обеспечивает частотный диапазон от DC до 25 MHz и измеряет виброскорость до 10 m/s. Для сравнения: SWIR-системы серии SMART Series обеспечивают частотный диапазон от DC до 50 MHz и измеряют виброскорость до 50 m/s.
Какие ограничения есть у HeNe-лазера?
HeNe-лазерные виброметры подходят не для всех задач. Основные ограничения:
- Темные или матовые поверхности: В таких случаях системы HeNe обеспечивают более слабый сигнал, чем системы SWIR. Зачастую требуется предварительная подготовка поверхности с помощью световозвращающей пленки или спрея.
- Горячие поверхности: Тепловое излучение в видимом диапазоне может создавать помехи для измерительного сигнала.
- Большие расстояния измерения: Из-за меньшей мощности лазера (< 1 mW) системы HeNe хуже подходят для измерений на больших расстояниях.
В каких продуктах Optomet используется HeNe-лазер?
Серия серия Vector и сканирующий HeNe-виброметр. Серия Vector включает Vector Standard для широкого спектра задач и Vector Micro-Optics для измерений на мельчайших структурах с лазерным пятном размером около 3 µm.
HeNe или SWIR — какая технология лучше?
Ни одна из них не является однозначно лучшей — выбор зависит от задачи:
- HeNe (632,8 нм): измерения через воду, микроструктуры, малый диаметр пятна
- SWIR (1550 нм): темные/матовые поверхности, горячие объекты, большие расстояния измерения, более высокое отношение сигнал/шум
Для большинства промышленных применений стандартным выбором является SWIR. HeNe — специализированная альтернатива для особых требований.
Измерение вибраций в науке, разработках и промышленности — Optomet предложит решение, соответствующее вашим задачам.
Контакты