Одноточечные лазерные виброметры

Одноточечные лазерные виброметры надёжно и бесконтактно измеряют вибрации в одной точке измерения. Они регистрируют скорость, перемещение и ускорение с высоким разрешением в широком частотном диапазоне и позволяют выполнять как одномерные, так и трёхмерные измерения в одной и той же точке. Эта технология незаменима в научных исследованиях, разработках и промышленном контроле качества всякий раз, когда требуется точный поточечный анализ вибрации.

  • Бесконтактное измерение: Объект испытания остаётся незатронутым — идеально для чувствительных, горячих или движущихся образцов.
  • Высокое разрешение: Обнаружение чрезвычайно малых вибраций вплоть до 50 фемтометров (≈ 1/2000 диаметра атома)
  • Широкий диапазон измерений: Частоты от DC до 50 MHz и скорости вибрации до 50 m/s — подходят как для микроструктур, так и для крупных объектов.
  • Простая интеграция: Передача данных через Ethernet (1–10 Gbit/s), аналоговые выходы (±2 V) или открытые цифровые интерфейсы.
  • Гибкая архитектура системы: Модели с интегрированными или волоконно-связанными измерительными головками для лабораторных, промышленных и исследовательских условий.
Single-point Laser Doppler Vibrometer with connected fiber head mounted on an adjustable stand, linked to a processing unit; a monitor in the background displays a frequency spectrum.
Single-point Laser Doppler Vibrometer shown from the front and rear; front side with optical unit, rear side with display and connectors.
Single-point Laser Doppler Vibrometer performing vibration measurement on a bridge structure; a person monitors the measurement data on a laptop.

Процесс одноточечного измерения

При одноточечном измерении лазерный луч направляется в определённую позицию на поверхности. Доплеровский сдвиг отражённого света, вызванный движением, оценивается в интегрированном интерферометре, чтобы точно определить скорость, перемещение и ускорение объекта — полностью бесконтактно и без влияния на объект.

Типичный рабочий процесс измерения: от настройки до анализа

Single-point Laser Doppler Vibrometer shown from the front and rear; optical unit on the front side, display and connectors on the back.

Шаг 1: Подготовка и подключение
Включается виброметр, после чего выполняется подключение. Соединение может быть установлено через Ethernet с ПК. В этом случае устройство определяется по своему IP-адресу в программном обеспечении Optomet. В качестве альтернативы измерительные сигналы могут подаваться напрямую в вашу собственную систему сбора данных через аналоговый выход.


Measurement object with visible green pilot laser used for alignment of the single-point Laser Doppler Vibrometer.

Шаг 2: Юстировка и фокусировка
Зелёный пилотный лазер указывает точку измерения. После юстировки система автоматически фокусируется на заданное рабочее расстояние. Это обеспечивает стабильный сигнал обратного рассеяния.


Single-point Laser Doppler Vibrometer in a desktop measurement setup; a person monitors the data in the software.

Шаг 3: Измерение и анализ
После проверки сигнала выбираются диапазон измерения и фильтры. Сигналы вибрации регистрируются с частотой до 312 MSamples/s в частотном диапазоне от DC до 50 MHz. Скорость, перемещение и ускорение визуализируются в реальном времени.

Готовность к измерению примерно за 5 минут

После включения и автоматической фокусировки система готова к работе всего за несколько минут — от подключения до первого измерения.

  • Измерение и отображение скорости, перемещения и ускорения в реальном времени
  • Анализ во временной и частотной области
  • Автоматический поиск пиков для отображения максимальных амплитуд
  • Запись и экспорт измеренных данных
  • Частотный диапазон DC–50 MHz
  • Подходит для вращающихся и движущихся объектов
  • Измерение вибраций до 50 m/s
  • Наилучшее разрешение по перемещению: 0,05 pm
  • Переменные рабочие расстояния от 0,006 m до 300 m

Сравнение одноточечных 1D, одноточечных 3D и многоточечных измерений

В зависимости от измерительной задачи одноточечные виброметры регистрируют вибрации в одном направлении, в трёх направлениях или одновременно в нескольких позициях.

Выбор варианта зависит от цели измерения: требуется ли точно проанализировать отдельную вибрацию, определить движение в трёх пространственных направлениях или одновременно исследовать поведение нескольких точек.

Одноточечные измерения 1D

Single-point Laser Doppler Vibrometer measuring a rotating drill; the laser beam is aligned with the tool surface.

Виброметры 1D регистрируют вибрации вдоль одной пространственной оси, то есть в направлении лазерного луча.
Этот вариант идеально подходит для целенаправленных одноточечных измерений — например, для характеризации отдельных компонентов, выполнения модального анализа или проведения контроля качества в производственных условиях.

Поскольку измерение полностью бесконтактно, объект испытания остаётся незатронутым — даже для чувствительных или очень быстро движущихся структур.

Типичные применения включают структурный анализ зданий и мостов, контроль вращающихся инструментов или приводов, таких как свёрла и подшипники, обеспечение качества на производственных линиях и виброакустический анализ громкоговорителей, датчиков или компонентов микрофонов.

Одноточечные измерения 3D

3D single-point measurement setup on a brake disc; the vibrometer captures vibration data from multiple directions.

Виброметры 3D объединяют три лазерных луча в одной системе и измеряют движение точки измерения во всех пространственных направлениях (x, y, z).
Это позволяет определять полные векторы вибрации и точно анализировать сложные картины движения.

Типичные применения встречаются в научных исследованиях и разработках, например при измерениях на горячих или труднодоступных компонентах в условиях испытаний двигателей, где обычные трёхосевые акселерометры не могут использоваться из-за требований к контактному монтажу или высоких температур. 

Виброметры 3D обеспечивают полностью бесконтактные измерения, предлагая в таких условиях все преимущества оптических методов.

Многоточечные измерения

Multi-point laser vibrometry setup on a turbine with multiple measurement stations and aligned laser beams.

Многоточечные измерения могут быть реализованы различными способами:

В серии SMART синхронизация полностью интегрирована: несколько одноточечных виброметров SMART напрямую обмениваются данными друг с другом и цифровым образом синхронизируются через Ethernet. При необходимости временная база также может поддерживаться GPS, что позволяет точно согласовывать измерения даже в разных местах.

Кроме того, доступны многоволоконные системы. К ним относятся SMART Multi-Fiber, а также серия Fiber в продуктовой линейке CLASSIC. Обе позволяют подключать несколько волоконно-связанных измерительных головок к одному устройству и особенно хорошо подходят для применений, где необходимо параллельно регистрировать несколько точек измерения.

Это позволяет точно анализировать сложное поведение движения, например при промышленном контроле качества или в научных исследованиях.

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

«Уже более двух десятилетий Optomet олицетворяет точное измерение вибрации. Наши одноточечные лазерные виброметры предоставляют надёжные данные — от лабораторного анализа до промышленного контроля качества.»

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

Сравнение: одноточечные и сканирующие виброметры

Single-point laser vibrometer
Одноточечный виброметр
Scanning laser vibrometer
Сканирующий виброметр
Принцип измеренияИзмеряет вибрацию в определённой точке вдоль оси лазера.Автоматически сканирует поверхность и измеряет во многих точках, создавая полную карту вибрации.
ПеремещениеТребуется, когда необходимо измерить другую точку. В качестве альтернативы возможно использование нескольких одноточечных виброметров или волоконных измерительных головок.Не требуется — лазерный луч отклоняется с помощью интегрированного зеркала и автоматически направляется по измеряемой области.
Пространственная информацияИнформация 1D (скорость, перемещение, ускорение вдоль одной оси)Информация о поверхности 2D или 3D в зависимости от конфигурации системы
Типичные примененияОдноточечные измерения на машинах, инструментах, мостах или компонентах при контроле качестваПолнополевой анализ вибрации, модальный анализ и структурное исследование сложных компонентов

Обзор одноточечных виброметров Optomet

Optomet предлагает одноточечные лазерные виброметры в двух продуктовых линейках, каждая из которых отвечает различным требованиям.

Лазерные виброметры серии CLASSIC олицетворяют надёжные системы с чёткой структурой и простой конфигурацией — идеальны для устоявшихся измерительных задач в лабораториях и промышленных условиях. Серия SMART расширяет этот подход полностью интегрированной системной коммуникацией: несколько устройств можно напрямую соединять, точно синхронизировать и гибко комбинировать в модульные измерительные конфигурации. Кроме того, сбор данных уже интегрирован в систему и работает в реальном времени.

Optomet Nova Laser Doppler Vibrometer from the Classic Series shown from the front on a neutral surface.

Nova (серия Classic)

Серия CLASSIC Nova — это цифровой лазерный доплеровский виброметр (LDV) со свободным лучом и источником лазерного излучения SWIR (1550 nm).

Он сочетает высокую стабильность сигнала с надёжной конструкцией и особенно хорошо подходит для измерений на тёмных, шероховатых или горячих поверхностях.

Узнать больше о серии Nova | Техническое описание серии Nova (PDF)

Optomet Nova-Xtra Laser Doppler Vibrometer performing a measurement on a bridge structure; a person monitors the data on a laptop.

Nova-Xtra (серия Classic)

CLASSIC Nova-Xtra расширяет серию Nova системой, предназначенной для измерений на больших расстояниях до 300 m.

Этот лазерный виброметр SWIR со свободным лучом предназначен для применений, где вибрации должны измеряться на удалённых или труднодоступных структурах — например, в строительстве, аэрокосмической отрасли или при инспекциях крупных объектов.

Узнать больше о Nova-Xtra | Техническое описание Nova-Xtra (PDF)

SMART Single+ device shown from the front and rear; optical unit at the front, display and connectors at the back.

SMART Single+

SMART Single+ объединяет виброметр, сбор данных и генерацию сигналов в одном устройстве, следуя принципу «лаборатория в устройстве» серии SMART. Все основные функции измерения, опорного сигнала и анализа интегрированы, включая возможность подключения дополнительных датчиков и непосредственной визуализации сигналов.

Система модульна и расширяема: дополнительные устройства SMART могут быть напрямую связаны и автоматически синхронизироваться с общей временной базой. Это позволяет создавать гибкие многоточечные конфигурации с согласованными измерительными данными, подходящие для эффективного использования как в лабораториях, так и в промышленных условиях.

Узнать больше о SMART Single+ | Техническое описание SMART Single+ (PDF)

SMART Multi-Fiber system with four connected fiber-optic measurement heads shown in a typical multi-point configuration.

SMART Multi-Fiber

SMART Multi-Fiber обеспечивает одновременные синхронизированные измерения вибрации в четырёх точках с помощью одного устройства. С волоконно-оптическими измерительными головками можно надёжно регистрировать даже труднодоступные участки.

Система сочетает модульную гибкость с точным сбором данных и полностью интегрирована в серию SMART.

Узнать больше о SMART Multi-Fiber | Техническое описание SMART Multi-Fiber (PDF)

Fiber-optic measurement heads from the Classic Series combined with a free-beam Laser Doppler Vibrometer; setup for single-point measurements.

Fiber (серия Classic)

Серия CLASSIC Fiber основана на технологии серии Nova и расширяет её компактными волоконно-связанными измерительными головками для максимальной гибкости. Системы позволяют выполнять точные последовательные одноточечные измерения через несколько волоконных головок.

Опционально можно подключать различные волоконные головки, каждая из которых оптимизирована для разных расстояний измерения и характеристик поверхности.

Узнать больше о серии Fiber | Техническое описание серии Fiber (PDF)

SMART 3D-Fiber system with fiber-coupled measurement head and main unit; measurement setup for three-dimensional vibration analysis.

SMART 3D-Fiber

SMART 3D-Fiber сочетает волоконно-связанную измерительную технологию с трёхмерным анализом вибрации. Три лазерных луча одновременно регистрируют движение одной точки измерения во всех пространственных направлениях — идеально для применений, где необходимо исследовать направленные зависимости или сложные картины деформации.

Система использует модульную архитектуру серии SMART и может гибко синхронизироваться с дополнительными устройствами.

Узнать больше о SMART 3D-Fiber | Техническое описание SMART 3D-Fiber (PDF)

Ключевое различие между SMART Multi-Fiber и многоволоконным решением серии CLASSIC заключается в методе сбора данных. С SMART Multi-Fiber несколько точек измерения регистрируются одновременно, поскольку все каналы работают на общей, автоматически синхронизированной временной базе. В серии CLASSIC Fiber сбор данных выполняется последовательно; точки измерения переключаются одна за другой, обычно со временем переключения около 20 ms.

Разнообразные применения в науке и промышленности

Одноточечные лазерные виброметры применяются в широком спектре задач для точного и бесконтактного измерения вибраций — от разработки продукции до испытаний на конце линии.
Они позволяют выполнять измерения на разнообразных структурах и материалах и предоставляют надёжные данные для научных исследований, разработок и обеспечения качества.

Типичные применения:

  • Испытательные стенды на конце линии в производстве и обеспечении качества
  • Автоматизированные измерительные задачи с интеграцией цифрового или аналогового интерфейса
  • Измерения на больших расстояниях на мостах, зданиях или промышленных сооружениях (например, до 300 m с Nova Xtra)
  • Анализ вибрации компонентов машин для выявления резонансов и дисбалансов
  • Структурные исследования тонкостенных компонентов, листов или пластин
  • Анализ микроструктур на компонентах MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)
  • Акустические исследования мембран громкоговорителей, микрофонов и датчиков

FAQ: Одноточечные лазерные виброметры

Здесь вы найдёте ответы на часто задаваемые вопросы о функционировании, применении и интеграции одноточечных лазерных виброметров.

Одноточечный лазерный виброметр измеряет скорость вибрации, перемещение или ускорение в одной определённой точке. В отличие от него, сканирующие или 3D виброметры регистрируют вибрации в нескольких точках или одновременно в нескольких пространственных направлениях.

Одноточечные системы идеальны, когда необходимо детально исследовать конкретную точку измерения — например, для анализа резонанса, испытаний материалов или функциональной проверки отдельных компонентов.

Лазерные виброметрыSMART Scan+ | SMART 3D-Scan | SMART 3D-Fiber

Одноточечный виброметр применяется, когда отдельные структуры или компоненты необходимо исследовать с высокой точностью. Это особенно актуально в обеспечении качества, научных исследованиях или на испытательных стендах, где требуются целенаправленные точечные измерения.

Типичные применения включают анализ вибрации компонентов машин, материалов, медицинских устройств, строительных сооружений или компонентов MEMS.

Виброметр направляет лазерный луч на поверхность объекта испытания. По частотному сдвигу отражённого света, вызванному вибрацией (эффект Доплера), система вычисляет движение точки измерения.

Этот метод полностью бесконтактен и не требует физического крепления датчиков к объекту.

Поскольку система измеряет без физического контакта, она не влияет на массу объекта испытания. Это обеспечивает неискажённые, точные измерительные данные — даже для чувствительных, горячих или движущихся компонентов.

Кроме того, отсутствуют затраты на установку, как при использовании обычных датчиков, а измерения можно выполнять быстро и с высокой повторяемостью.

Да. Благодаря ручному или автоматизированному позиционированию виброметр может выполнять измерения последовательно в разных точках. В сочетании с несколькими устройствами или волоконно-связанными измерительными головками (например, SMART Multi-Fiber) несколько точек также могут регистрироваться одновременно.

Это позволяет гибко адаптировать систему к конкретной измерительной задаче.

Одноточечные виброметры предлагают цифровые и аналоговые интерфейсы, такие как Ethernet, USB или BNC, что позволяет напрямую интегрировать их в испытательные стенды, измерительные системы или автоматизированные производственные процессы.

Входы и выходы триггера позволяют беспрепятственно интегрировать системы в существующие испытательные стенды и автоматизированные рабочие процессы.

В принципе, измерения можно проводить практически на любой поверхности — включая тёмные, шероховатые или блестящие материалы. Технология лазера SWIR (1550 nm), используемая в системах Optomet, обеспечивает стабильное качество сигнала даже на сложных поверхностях.

Возможное расстояние измерения зависит от типа системы. Стандартные устройства серии SMART и серии CLASSIC охватывают расстояния от нескольких миллиметров до нескольких метров.

Специализированные модели, такие как CLASSIC Nova-Xtra, позволяют выполнять измерения на расстояниях до 300 m — например, для структурных испытаний или наружных инспекций.

Серия CLASSIC предлагает надёжные, чётко структурированные системы, предназначенные для устоявшихся измерительных задач в лабораторных и промышленных условиях. Сбор данных является цифровым, но рассчитан на работу с одним устройством или последовательные многоточечные измерения — в многоволоконных конфигурациях точки измерения переключаются одна за другой.

Серия SMART расширяет эту концепцию полностью интегрированной системной архитектурой. Несколько устройств можно напрямую связывать и автоматически синхронизировать, что позволяет регистрировать многоточечные измерения одновременно. Конфигурации можно гибко расширять и объединять в модульные измерительные системы, включая общую временную базу и интегрированные функции анализа.

Обе серии основаны на одних и тех же оптических принципах измерения, но различаются системной архитектурой, расширяемостью и способом реализации многоточечных измерений.

Системы Optomet управляются с помощью SMART Lab (серия SMART) или OptoGUI (серия CLASSIC). Оба приложения обеспечивают дистанционное управление, сбор данных и анализ измерительных данных в реальном времени.

Данные могут дополнительно обрабатываться через открытые интерфейсы (например, MATLAB, LabVIEW или Python) или интегрироваться в существующие системы.

Связанные термины и знания

Источники лазерного излучения
Основы типов лазеров, используемых в виброметрии — Helium-Neon, SWIR и волоконно-связанные системы.

Лазерная доплеровская виброметрия
Структура, принцип работы и области применения лазерной доплеровской виброметрии.

Измерение вибрации
Методы, измерительная установка и оценка данных о вибрации в науке и промышленности.

Эффект Доплера
Физический принцип лазерной доплеровской виброметрии — основа для точного измерения скорости.

Обработка сигналов
Анализ данных о вибрации с помощью FFT, оценки в частотной области и обработки в реальном времени.

Загрузки

Брошюра серии SMART (pdf)

Лазерная виброметрия становится SMART
Одна система, безграничные возможности

Скачать брошюру

Брошюра серии CLASSIC (pdf)

ЛАЗЕРНАЯ ВИБРОМЕТРИЯ
Бесконтактно. Точно. Инновационно.

Скачать брошюру

Измерение вибрации в науке, разработках и промышленности — Optomet предлагает подходящее решение для вашего применения.