Schwingungsmessung per Dopplereffekt

Polytec stellt Laservibrometersystem für den Industrieeinsatz vor

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Das Herz pumpt, Flügel vibrieren, Laute werden erzeugt und empfangen – das Leben ist ohne Schwingungen kaum denkbar. Um in Natur und Technik die Vielfalt dynamischer und akustischer Phänomene rückwirkungsfrei zu untersuchen, nutzt die Laservibrometrie den Doppler-Effekt zur optischen Schwingungsmessung. Polytec stellt dazu eine Lösung für den Industrieeinsatz vor.

Martin Beck, strategisches Produktmarketing Optische Messsysteme, Polytec GmbH, Waldbronn

Inhaltsverzeichnis

1. Das optimale dynamische Verhalten
2. Flexibilität für ein breites Einsatzspektrum
3. Performance und Vielseitigkeit

Als Doppler-Effekt bezeichnet man die Veränderung von Frequenz bzw. Wellenlänge bei Licht, die bei einer Relativbewegung zwischen Lichtquelle und Empfänger auftritt. Bei der Laservibrometrie ist dieser Effekt gleich zweimal zu beobachten, sowohl beim ausgesendeten Laserstrahl, der auf ein schwingendes Objekt trifft, als auch bei der rückgestreuten Laserwelle, die dann im Messgerät hochpräzise mit der ursprünglichen Welle (Referenzlicht) verglichen wird. Bestens bekannt ist das Phänomen aus der Alltagsakustik, beispielsweise von vorbeifahrenden Einsatzwagen von Polizei oder Rettungsdienst. Diese Frequenzverschiebung der Welle, auch Doppler-Frequenz genannt, macht sich die Laservibrometrie zunutze, um berührungslos und aus optimalem Messabstand Objekte auf Schwingung, Akustik und Dynamik zu untersuchen.

Das optimale dynamische Verhalten

Entwickler von neuen Technologien und Produkten stehen oftmals vor Herausforderungen hinsichtlich Schwingung, Dynamik oder Akustik. Denn das optimale dynamische Verhalten ist der Schlüssel für die Qualität, Funktionalität oder Langlebigkeit vieler technischer Systeme. Zur effizienten Charakterisierung des Schwingverhaltens werden deshalb in der industriellen Forschung und Entwicklung die leistungsfähigen Vibrometer von Polytec zur Untersuchung unterschiedlichster Objekte und Phänomene eingesetzt. Die Bandbreite reicht von Flugzeugteilen, Autokarosserien, Antriebssystemen über Feinmechanik, Medizin- und Ultraschalltechnik bis hin zu Mikrosystemen. Die Herausforderungen sind dabei vielseitig: Vibrometer meistern anspruchsvolle Messungen auf glühend heißen Objekten, prüfen zuverlässig die Qualität im Takt der Produktionslinie oder untersuchen mit hoher Messempfindlichkeit kleine, komplexe und filigrane Strukturen.
Mit dem VibroFlex bietet Polytec nun ein flexibles Laservibrometersystem, das für nahezu jede schwingungsmesstechnische Fragestellung in F&E und industrieller Produktion eine Antwort hat. Die flexiblen Messköpfe werden mit anwendungsspezifischem Zubehör zu Spezialisten: wechselbare Long- oder Short-Range-Objektive, faseroptische Sonden sowie Kompaktmessköpfe mit integrierter HD-Kamera und Mikroskopobjektive mit Beleuchtung. Damit können Schwingungen auf Mikrosensoren genauso einwandfrei gemessen werden wie auf makroskopischen industriellen Prüflingen. VibroFlex detektiert in einem Messsystem sowohl kleinste Schwingungsamplituden im Subpikometer-Bereich, als auch hochdynamische, transiente Prozesse mit bis zu 30 m/s schnellen Bewegungen. Die Frequenzbandbreite umfasst einen Bereich von quasi-statischen Zuständen bis hin zu Bewegungen mit 24 MHz Schwingfrequenz.

Flexibilität für ein breites Einsatzspektrum

Kern des neuen Schwingungsmesssystems ist das Front-End VibroFlex Connect, das mit allen VibroFlex-Messköpfen kompatibel ist. Neben dem Geschwindigkeitssignal sind zusätzlich ein Weg- oder Beschleunigungsausgang und vielfältige Optionen bei Frequenzbandbreite, Messbereichen und Filtern verfügbar. Das Trackingfilter gewährleistet verlässliche Messergebnisse selbst unter herausfordernden Bedingungen wie an öligen, nassen, glänzenden oder dunklen Oberflächen. Mit dem großen 7-Zoll-Farb-Touchscreen kann das Gerät einfach und intuitiv bedient werden und alle Einstellungen sind übersichtlich dargestellt. Die Bedienung aus der Ferne von ‧einem Computer, Tablet oder anderen Endgerät aus ist ebenso möglich und gibt dem Anwender Freiraum bei der Gestaltung des Messaufbaus, beispielsweise bei der Integration in Prüfstände, die während der Messung nicht mehr zugänglich sind. Für störungsfreie Messvorgänge bleibt der Messkopf dabei unbeeinflusst und un‧berührt. Mit der modernen VibroLink-Digitalschnittstelle werden Messdaten zur Analyse einfach und direkt auf den Computer übertragen.
Durch die Wahl des Messkopfs kann der Anwender sein VibroFlex-Vibrometersystem optimal an die jeweilige Messaufgabe anpassen: neben den universell einsetzbaren Labormessköpfen VibroFlex Neo und VibroFlex Xtra mit Autofokus, die auch bei größerem Messabstand eine hervorragende Signalqualität bieten, sind die fasergekoppelten Messköpfe VibroFlex Compact und VibroFlex Fiber besonders geeignet für beengte Verhältnisse und Spezialaufgaben, etwa die Messung der Relativbewegung zweier Punkte.
Der robuste Messkopf VibroFlex Neo erfüllt anspruchsvolle Messaufgaben bis ±12 m/s zuverlässig, auch für Messungen bei durchsichtigen Medien, wie beispielsweise Messungen durch Wasser oder Glas bei Klimakammertests. Mit seiner handlichen Größe und hohen Signalqualität, den wechselbaren Objektiven sowie der integrierten Auto- und Remotefokusfunktion hat er ein vielseitiges Einsatzspektrum – sowohl im Labor in der Forschung und Entwicklung als auch in der Qualitätskontrolle in der Produktion.

Performance und Vielseitigkeit

VibroFlex Xtra ermittelt hochaufgelöste Schwingungsmessdaten von jeder Oberfläche – selbst bei hohen Geschwindigkeiten bis 30 m/s und auf dunklen, biologischen, rotierenden oder bewegten Messobjekten, bei denen relativ wenig Licht in den Sensor zurückgestreut wird. Die Xtra-Lasertechnologie ist speziell für anspruchsvolle Messaufgaben geeignet, von zerstörungsfreier Prüfung und Schwingwegmessungen aus größerem Abstand über quasi-statischen Wegmessungen bis hin zur Regelung von Shakern. Mit der optionalen integrierten HD-Kamera kann der Anwender auch auf filigranen Objekten präzise positionieren. In Verbindung mit einem Mikroskopobjektiv und der zugehörigen Beleuchtungseinheit können so auch feinste Strukturen oder Mikrosysteme mit dem 1,5 µm kleinem Lasermesspunkt geprüft werden. Der Fasermesskopf VibroFlex-Fiber gelangt mit seinen nur 10 mm großen Mini-Faserköpfen selbst an sehr schwer zugängliche Messstellen. Mit seiner differentiellen Faseroptik misst er phasentreu und hochpräzise auch Relativbewegungen, etwa an Fügestellen. Das modulare Vibrometersystem passt sich den verschiedensten Messaufgaben in der Forschung und Entwicklung an. ge

www.polytec.de

Details zur Vibrometrie

http://hier.pro/SX7cs



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