Датчики вибрации для удаленного мониторинга

Дальнодействующие датчики вибрации используются в тех случаях, когда прямая установка датчика невозможна — из-за больших расстояний, ограничений по безопасности или ограниченного физического доступа. В таких ситуациях бесконтактное измерение вибрации позволяет надежно собирать данные с расстояния от нескольких метров до сотен метров.

Типичные области применения определяются условиями, требующими безопасной и удаленной схемы измерения: крупные объекты инфраструктуры, зоны с ограниченным доступом или работающее оборудование, на которое невозможно установить измерительные приборы.

Обратитесь к специалисту Узнать больше

Что такое датчик вибрации для дальних расстояний?

Дальнодействующий датчик вибрации — это измерительная система, предназначенная для регистрации механических колебаний на объектах, расположенных на значительном расстоянии от самого датчика. Хотя этот термин часто ассоциируется с традиционными контактными датчиками, основное требование — измерение вибраций на значительном расстоянии — все чаще указывает на необходимость использования бесконтактных технологий.

Обычные датчики вибрации, такие как акселерометры, тензодатчики или датчики скорости, требуют непосредственного физического крепления в точке измерения. Хотя они обеспечивают надежные данные, их применение зависит от непосредственного доступа к конструкции. При расстояниях в десятки или сотни метров это требование становится ограничивающим фактором.

Бесконтактные датчики вибрации, в частности лазерные системы, устраняют это ограничение: они направляют лазерный луч на поверхность объекта и оптически регистрируют вибрацию, не касаясь конструкции. Это позволяет проводить измерения на расстояниях, которые являются нецелесообразными или невозможными для традиционных датчиков.

Контактный датчик

  • Требуется физическое подключение
  • Кабельное подключение к DAQ
  • Увеличивает массу конструкции
  • Требуется доступ к месту крепления

Бесконтактный (лазерный)

  • Не требует монтажа – лазерный луч заменяет датчик
  • Отсутствие кабельной разводки к точке измерения
  • Нулевое влияние массы
  • Измерение с безопасного расстояния

Лазерная допплеровская виброметрия для измерений на больших расстояниях

Лазерная допплеровская виброметрия (LDV) — это оптический бесконтактный метод измерения, позволяющий регистрировать колебания поверхности на расстоянии от нескольких миллиметров до нескольких сотен метров.

Лазерный допплеровский виброметр направляет лазерный луч на поверхность исследуемого объекта. Когда поверхность вибрирует, то есть приближается к прибору или удаляется от него, частота отраженного света изменяется пропорционально скорости движения поверхности. Это и есть допплеровский эффект, примененный к свету.

Виброметр регистрирует это смещение частоты с помощью интерферометра и преобразует его в сигналы скорости, смещения и ускорения. Измерение является полностью оптическим: на конструкции не устанавливаются датчики, к точке измерения не прокладываются кабели, а вибрационные характеристики объекта остаются абсолютно неизменными.

Почему LDV подходит для больших расстояний

Лазерный луч распространяется со скоростью света, не имеет массы и может достигать любой поверхности, находящейся в поле зрения. Достижимое расстояние действия зависит от оптической конструкции прибора — размера апертуры, мощности лазера и способности фокусировки — а также от свойств поверхности цели.

Современные лазерные виброметры, работающие в диапазоне коротковолнового инфракрасного излучения (SWIR) на длине волны 1550 нм, обеспечивают дальность измерения более 300 м.

Типичные области применения для измерения вибрации на больших расстояниях

  • Большие расстояния измерения, например, на крупных сооружениях, таких как мосты, здания или опорные конструкции
  • Ограниченный физический доступ к объекту измерения из-за его размеров, геометрии или эксплуатационных ограничений
  • Условия, критичные с точки зрения безопасности, включая взрывоопасные среды, зоны высокого напряжения или зоны с повышенной температурой
  • Горячие, движущиеся или работающие конструкции, такие как горячие трубопроводы или вращающееся оборудование
  • Неровные или загрязненные поверхности, на которых невозможно надежно закрепить датчики, например в горнодобывающей промышленности или на тяжелой технике
  • Объекты, на которых нельзя устанавливать измерительные приборы, например исторические или охраняемые здания, где требуется неинвазивное измерение

Почему традиционные датчики вибрации достигают пределов своих возможностей

Контактные датчики вибрации широко используются во многих измерительных системах. Однако при применении на больших расстояниях они сталкиваются с практическими ограничениями:

  • Работы по прокладке кабелей и установке: каждый контактный датчик требует сигнальных кабелей, источника питания и зачастую дополнительного оборудования для обработки сигналов. На больших расстояниях прокладка кабелей становится значительным фактором затрат и логистики.
  • Перемещение и повторная настройка: когда на большой конструкции требуется несколько точек измерения, для каждой точки необходимо устанавливать отдельный датчик. Перемещение означает повторное выполнение всего процесса монтажа и калибровки.
  • Сложность устранения неисправностей: если качество сигнала ухудшается или происходит сбой канала, выявление причины в длинном кабельном тракте с множеством точек соединения занимает много времени. Источником ошибки может быть датчик, кабель, разъем или сама монтажная конструкция.
  • Ограничения, связанные с доступом и безопасностью: Установка датчиков на мостах, башнях или высотных зданиях требует физического доступа — часто с использованием строительных лесов, альпинистского снаряжения или подъемных платформ. Вблизи высоковольтного оборудования или в зонах с ограниченным доступом безопасная установка датчиков может оказаться вообще невозможной.

Решения Optomet для измерения вибрации на больших расстояниях

Компания Optomet разрабатывает и производит лазерные допплеровские виброметры для бесконтактного измерения вибрации. Ассортимент продукции включает одноточечные, сканирующие и многоканальные системы, предназначенные для использования в научных исследованиях, разработках и промышленных испытаниях.

Для измерения вибрации на большом расстоянии компания Optomet предлагает специальную конфигурацию системы в рамках серии CLASSIC Nova — Nova-Xtra.

Nova-Xtra: лазерный виброметр для измерения на больших расстояниях

Optomet Nova-Xtra представляет собой расширение линейки Nova, разработанное для измерения вибрации на расстоянии более 300 м. Устройство работает с невидимым лазером в ближнем инфракрасном диапазоне (1550 нм), что обеспечивает улучшенное обратное рассеяние на темных и шероховатых поверхностях и снижает чувствительность к освещению окружающей среды.

Основные характеристики:

  • Рабочее расстояние от 2,49 м до более 300 м
  • Частотный диапазон от постоянного тока до 25 МГц
  • Измеряемые величины: скорость, смещение и ускорение
  • Передняя оптика с большой апертурой для усиления сбора сигнала на большом расстоянии
  • Дополнительная камера SWIR для визуализации инфракрасного лазерного пятна
  • 3 аналоговых выхода и цифровой интерфейс (1 Гбит Ethernet)

Nova-Xtra предназначена для анализа структурных колебаний мостов, башен, высотных зданий и крупных промышленных объектов — везде, где требуется бесконтактное измерение на большом расстоянии.

Узнайте больше о Nova-Xtra →

Получите консультацию специалиста по вашему заданию

Каждая задача измерения уникальна. Расстояние до измеряемого объекта, материал поверхности, диапазон частот и условия окружающей среды — все эти факторы влияют на выбор прибора и его конфигурацию. Мы поможем вам определить оптимальную конфигурацию для вашего конкретного применения.

Обратитесь к нашим специалистам