SWIR-лазерные виброметры

SWIR-лазерные виброметры работают с невидимым инфракрасным светом на длине волны 1550 nm. Они обеспечивают высокое отношение сигнал/шум и позволяют выполнять надёжные измерения на тёмных, шероховатых или сильно поглощающих материалах.

Измерение без подготовки поверхности: Надёжный сбор данных даже на тёмных, матовых или армированных волокном поверхностях — без светоотражающей плёнки или отражающих спреев.
Широкий диапазон измерений: Полоса частот от DC до 50 MHz и скорости вибрации до 50 m/s.
Безопасность для глаз без защитных очков: Класс лазера 1 с выходной мощностью ниже 10 mW — особые меры безопасности не требуются.
Гибкие рабочие расстояния: От нескольких миллиметров до более чем 300 m — подходит для микроструктур и измерений на больших расстояниях.
Длительный срок службы: SWIR-лазерные диоды не требуют регулярной замены — в отличие от HeNe-трубок с ограниченным сроком эксплуатации.

SWIR расшифровывается как Short-Wave Infrared и обозначает коротковолновую инфракрасную область электромагнитного спектра. SWIR-лазерные виброметры Optomet работают на длине волны 1550 nm — невидимой для человеческого глаза, но с физическими свойствами, которые дают преимущества при измерении вибрации.

С выходной мощностью ниже 10 mW измерительный SWIR-лазер относится к классу лазеров 1 и поэтому безопасен для глаз. Защитные очки при обычной эксплуатации не требуются. Поскольку лазерный луч невидим, системы Optomet используют видимый зелёный пилотный лазер (510–530 nm, класс 2) для наведения на точку измерения. В качестве альтернативы пятно SWIR можно сделать видимым с помощью ИК-детекторной карты.

Основные технические данные:

Параметр	Значение
Длина волны измерительного лазера	1550 nm (невидимый)
Длина волны пилотного лазера	510–530 nm (зелёный, видимый)
Класс измерительного лазера	Класс 1, < 10 mW
Класс пилотного лазера	Класс 2, < 1 mW

Выбор длины волны лазера напрямую влияет на качество измерения. SWIR-лазеры на 1550 nm обладают рядом физических преимуществ по сравнению с видимыми HeNe-лазерами (632,8 nm), которые имеют практическое значение в реальных приложениях.

При одинаковом классе лазера на 1550 nm доступно больше лазерной мощности, чем на 632,8 nm. SWIR-системы работают с мощностью до 10 mW (класс 1), тогда как HeNe-системы ограничены значением ниже 1 mW (класс 2). Более высокий энергетический бюджет улучшает отношение сигнал/шум, особенно на слабо отражающих поверхностях и на больших расстояниях измерения.

SWIR-детекторы практически нечувствительны к тепловому излучению в средневолновом инфракрасном диапазоне. Измерения на горячих поверхностях — таких как лопатки турбин или компоненты в процессе эксплуатации — не подвержены влиянию теплового излучения.

SWIR-лазерные диоды имеют значительно более длительный срок службы, чем HeNe-газовые лазеры. В то время как HeNe-трубки нуждаются в замене примерно через 10 000 часов работы, SWIR-диоды обычно работают в течение всего срока службы устройства без замены.

Многие технически значимые материалы отражают свет более равномерно в диапазоне SWIR, чем в видимом спектре. Тёмные пластмассы, матовые покрытия или армированные волокном композитные материалы дают более стабильный обратно рассеянный сигнал на 1550 nm. Это снижает количество пропаданий сигнала и позволяет проводить измерения без подготовки поверхности — светоотражающая плёнка или отражающие спреи не требуются.

SWIR или HeNe?

SWIR (1550 nm) — стандартный выбор для большинства приложений — особенно для тёмных поверхностей, армированных волокном композитных материалов и больших расстояний измерения.

→ Optomet SMART Series

HeNe (632,8 nm) подходит для измерений через воду или другие жидкости, поскольку излучение SWIR сильно поглощается в этих средах.

→ Optomet Vector Series (HeNe)

Свойства SWIR-лазеров — высокая стабильность сигнала, безопасность для глаз и нечувствительность к тепловому излучению — делают их пригодными для целого ряда сложных измерительных задач.

Турбины и высокотемпературные компоненты

Измерения вибрации на компонентах в процессе эксплуатации или под тепловой нагрузкой. SWIR-лазер не подвержен влиянию теплового излучения и обеспечивает стабильные сигналы даже при повышенных температурах поверхности.

Армированные волокном структуры (CFRP/GFRP)

В аэрокосмической инженерии и облегчённых конструкциях широко используются углепластики и стеклопластики. SWIR-лазеры обеспечивают стабильный обратно рассеянный сигнал на этих материалах — даже без подготовки поверхности.

Биологические поверхности

В научных исследованиях SWIR-виброметры также используются для анализа вибрации на биологических тканях, где особенно важны безопасность для глаз и щадящее бесконтактное измерение.

Тёмные и поглощающие пластмассы

В автомобильной отрасли часто используются чёрные или тёмные пластмассы — например, в приборных панелях, дверных обшивках или бамперах. Эти материалы слабо отражают видимый свет, что может приводить к потере сигнала при использовании HeNe-систем.

Тёмные и поглощающие пластмассы

Для таких приложений, как мониторинг мостов, анализ вибрации зданий или измерения на лопастях роторов, SWIR-системы обеспечивают рабочие расстояния более 300 m. Nova Xtra достигает расстояний измерения до 300 m.

Измерительный SWIR-лазер на 1550 nm не виден человеческому глазу. Для наведения на точку измерения виброметры Optomet используют зелёный пилотный лазер (510–530 nm), который проходит коаксиально с измерительным лучом. В качестве альтернативы пятно SWIR можно сделать видимым с помощью ИК-детекторной карты.

SWIR-лазер безопасен для глаз: с выходной мощностью ниже 10 mW он относится к классу лазеров 1.

Защитные очки не требуются. Инфракрасное излучение на 1550 nm дополнительно поглощается водянистыми средами глаза и не достигает сетчатки — в отличие от видимого света, который проникает вплоть до сетчатки.

IR-Detektor Karte macht einen Infrarot Laser sichtbar

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

«Уже более двух десятилетий Optomet является синонимом точного измерения вибрации. Наши лазерные виброметры предоставляют надёжные данные — от лабораторного анализа до промышленного контроля качества.»

Tobias Schröder (M.Sc. Mechanical Engineering)
Руководитель отдела продаж и маркетинга

Запросить консультацию

Сравнение: SWIR и HeNe лазерные виброметры

Обе лазерные технологии имеют своё обоснование — выбор зависит от приложения. В следующей таблице сравниваются ключевые различия.

	SWIR (1550 nm)	HeNe (632,8 nm)
Длина волны	1550 nm (невидимый)	632,8 nm (видимый, красный)
Класс лазера	Класс 1, < 10 mW	Класс 2, < 1 mW
Требуются защитные очки	Нет	Нет
Отношение сигнал/шум	Выше благодаря большей доступной мощности лазера	Ниже из-за ограниченной мощности
Подготовка поверхности	Как правило, не требуется	В зависимости от поверхности требуется светоотражающая плёнка или спрей
Измерение через воду	Нет — сильное поглощение на 1550 nm	Да — низкое поглощение на 632,8 nm
Измерение на горячих поверхностях	Да — нечувствителен к тепловому излучению	Ограниченно — тепловое излучение может создавать помехи
Большие расстояния измерения	Да — до более чем 300 m	Ограниченно
Срок службы источника лазера	Длительный — регулярная замена не требуется	Ограниченный — HeNe-трубка стареет
Размер пятна (при одинаковой оптике)	Больше из-за большей длины волны	Меньше из-за меньшей длины волны
Продукты Optomet	SMART Series, Nova Series, Fiber Series	Vector Series, HeNe сканирующие виброметры

Optomet использует технологию SWIR как стандарт для большинства виброметрических систем. Продукты разделены на две серии: модульную SMART Series и CLASSIC Series.

SMART Series имеет модульную конструкцию и предлагает системы для широкого спектра измерительных задач — от одноточечных измерений до полнопольного 3D-анализа. Все продукты SMART работают с SWIR-лазерами (1550 nm).

Узнать больше о SMART Series

Продукт	Описание
SMART Single+	Одноточечный виброметр для точных измерений в фиксированной точке измерения
SMART Scan+	Сканирующий виброметр для полнопольного анализа вибрации
SMART 3D-Scan	Три синхронизированных сканера для трёхмерного сбора данных о вибрации
SMART Full Body	Несколько объединённых в сеть сканеров для крупных объектов, таких как транспортные средства или конструкции самолётов
SMART DAQ	Система сбора данных для одновременных измерений в нескольких точках
SMART Multi-Fiber	Волоконно-оптическая система с несколькими сенсорными головками для параллельных измерений
SMART 3D-Fiber	Волоконно-оптическая система для трёхмерного одноточечного измерения в труднодоступных местах

CLASSIC Series включает автономные виброметрические системы для специфических приложений. Здесь также технология SWIR используется как стандарт.

Узнать больше о CLASSIC Series

Продукт	Описание
Nova Series	Одноточечный виброметр для измерений на тёмных, шероховатых или биологических поверхностях
Nova Xtra	Виброметр для больших расстояний измерения более 300 m
Fiber Series	Волоконно-оптический одноточечный виброметр для стеснённых или труднодоступных мест измерения
Fiber Multiplex	Волоконно-оптическая система с переключаемыми сенсорными головками для нескольких точек измерения
Scanning Vibrometer	Сканирующая система для полнопольного анализа вибрации

В этом разделе вы найдёте ответы на часто задаваемые вопросы о SWIR-лазерных виброметрах — включая безопасность для глаз, длину волны, срок службы, ограничения и техническое обслуживание.

Да. Измерительный SWIR-лазер работает с выходной мощностью ниже 10 mW и относится к классу лазеров 1. Защитные очки при обычной эксплуатации не требуются. Инфракрасное излучение на 1550 nm поглощается жидкостями глаза и не достигает сетчатки.

SWIR-виброметры Optomet работают на длине волны 1550 nm в коротковолновом инфракрасном диапазоне. Измерительный лазер невидим; для наведения используется видимый зелёный пилотный лазер (510–530 nm).

Как правило, нет. SWIR-лазерные диоды имеют длительный срок службы и обычно работают в течение всего срока службы устройства без замены. В отличие от них, HeNe-трубки нуждаются в замене примерно через 10 000 часов работы.

Почти все. Вся SMART Series, а также большинство продуктов CLASSIC Series (Nova, Fiber, сканирующие виброметры) работают с SWIR-лазерами на 1550 nm в стандартной комплектации. Единственным исключением является Vector Series, в которой используется видимый HeNe-лазер (632,8 nm) — подходящий для измерений через воду или на микроструктурах с малым диаметром пятна.

SWIR-лазеры подходят не для всех приложений. Наиболее важные ограничения:

Измерение через воду: Излучение SWIR сильно поглощается водой. Для измерений через жидкости лучше подходит HeNe-лазер (632,8 nm).
Размер пятна: При одинаковой оптике SWIR-лазер создаёт большее пятно, чем HeNe-лазер — например, 89 µm против 30 µm на расстоянии 500 mm (оптика 100 mm).

SWIR-лазерные диоды не требуют регулярной замены и связаны с меньшими затратами на обслуживание. HeNe-газовые лазеры подвержены естественному старению — трубку необходимо заменять примерно через 10 000 часов работы.

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

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

Измерение вибрации
Методы, измерительная схема и оценка данных о вибрации в научных исследованиях 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.