Infrarot (Scanning) Vibrometer für die Schwingungsmessung

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Infrarot Vibrometer: Unser bewährtes Tool für Messdienstleistungen

Finida Messtechnik bietet Ihnen professionelle Schwingungsmessungen per Dienstleistung an. Gemeinsam mit Ihnen identifizieren wir, welche Sensorik für Ihre Aufgabenstellung aus technischer, applikativen und wirtschaftlicher Sicht einzusetzen ist.

Eine unserer Kernkompetenzen ist die Durchführung von Auftragsmessungen mit hochpräzisen Infrarot Einpunktvibrometer und Infrarot Scanning-Vibrometer. Diese optische Schwingungsmesstechnik bringt für Anwendungen wie Betriebsschwingungsanalyse (z.B. Maschinenschwingungen), experimentelle Modalanalyse, aber auch für die Untersuchung von dynamischen Vorgängen interessante Vorteile mit sich. Ob diese Vorteile auch bei Ihrer Messaufgabe genutzt werden können, wird in einem ersten Beratungsgespräch analysiert. Nutzen Sie dieses Angebot!

Was sind Infrarot Vibrometer?

Infrarot Laser Vibrometer sind hochwertige optische Messsysteme, mit denen berührungslos Schwingungen und Vibrationen von einzelnen Punkten bis hin zu gesamten Oberflächen komplexer Prüflinge erfasst werden können. Herkömmliche Laser Vibrometer verwenden als Lichtquelle eine Helium-Neon (HeNe) Laserröhre mit einer Wellenlänge von 633 nm. Infrarot Laser Vibrometer nutzen eine Short Wavelength Infrared (SWIR) IR-Quelle mit einer Wellenlänge von 1550 nm und einer höheren optischen Ausgangsleistung.

Grundlegend unterscheidet man zwischen Infrarot Einpunkt Vibrometer und Infrarot Scanning Vibrometer. Infrarot Einpunkt Vibrometer werden für die Messung einzelner Messpunkte eingesetzt. Die Ausrichtung des Laserstrahls erfolgt dabei manuell. Hierzu wird der auf einem stabilen Stativ montierte Einpunkt-Vibrometer durch Bewegen der Stativ-Achsen in Position gebracht. Die Handhabung und Bedienung ist einfach und intuitiv: man misst dort, wo der Laser hinleuchtet.

Infrarot Scanning Vibrometer sind eine Weiterentwicklung der Einpunktvibrometer. Dabei wird der Laserstrahl mittels eingebauter Scanner-Spiegel umgelenkt und positioniert. Die Ansteuerung und Ausrichtung der Scanner-Spiegel erfolgt über die dazugehörige Software. Eine Kamera projiziert das Messobjekt auf den Monitor. In der Scanning Software geschieht die Definition der zu vermessenden Punkte durch Anklicken mit der Maus. Es können auch ganze Flächen (Rechtecke, Polygone, Freiformen, Linien) aufgezogen werden, die anschließend automatisch mit Messpunkten befüllt werden. Die eigentliche Messung aller Punkte verläuft vollautomatisch. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt in Spektren (Amplitude über Frequenz) und Zeitschriebe (Amplitude über Zeit). Schwingformen werden animiert und zeigen Amplitudenspitzen und -senken in gängiger Falschfarbendarstellung. Infrarot Scanning Vibrometer eignen sich besonders für Betriebsschwingungsanalyse, experimentelle Modalanalyse, Schwachstellenanalyse, Trouble-Shooting und für die Optimierung von Lebensdauer und Akustik. Finida Messtechnik bietet Ihnen solche Messungen per Dienstleistung an. Schauen Sie sich gerne unsere messtechnischen Möglichkeiten und Messdienstleistungen an.

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Wie funktionieren Infrarot Vibrometer?

Die Schwingungsmessung selbst erfolgt dabei über einen Infrarot Laser. Der Laserpunkt wird auf das Messobjekt ausgerichtet. Das von der Messoberfläche zurückgestreute Laserlicht wird abhängig von der Schwinggeschwindigkeit des Messpunkts in der Frequenz verschoben. Diese Frequenzverschiebung resultiert aus dem Laser-Doppler-Effekt, weswegen die Messsysteme auch Laser Doppler Vibrometer genannt werden. Die Frequenzverschiebung ist direkt proportional zur Schwinggeschwindigkeit des Messpunktes.

Das infrarote Laserlicht wird von der Empfangsoptik des Vibrometer-Messkopfs aufgenommen und dem Detektor zugeführt. Dort findet die Wandlung in ein elektrisches Signal statt. Die nachfolgende Elektronik extrahiert aus dem Signal die Doppler-Frequenzverschiebung und wandelt diese in ein spannungsproportionales Signal, welches z.B. an BNC-Buchsen in den dynamischen Größen Beschleunigung, Geschwindigkeit und Weg ausgegeben werden kann. Alternativ können die Daten als Datenstrom per Ethernet-Kabel von einer Software abgeholt werden.

Anders als bei Helium-Neon Laser Vibrometer arbeiten Infrarot Vibrometer mit einer nicht sichtbaren Laserquelle. Der eingesetzte IR-Laser mit 1550 nm Wellenlänge ist für das menschliche Auge nicht zu erkennen. Der Messtechniker muss jedoch nicht auf ein visuelles Feedback zur aktuellen Messposition des Mess-Lasers verzichten. Ein grüner Pilot-Laser (auch Targeting Laser genannt) ist koaxial zum infraroten Mess-Laser ausgerichtet und zeigt dem Anwender den aktuellen Messpunkt an.

Unterschiede zwischen Infrarot Vibrometer und Helium Neon Vibrometer

Helium Neon Laser Vibrometer und Infrarot Vibrometer machen grundsätzlich das gleiche: sie messen beide hochpräzise und genau die Schwingungen und Vibrationen. Durch das optische und somit berührungslose Messverfahren wird das Messobjekt in seinem Schwingungsverhalten nicht verfälscht.

Wie sich die beiden Laserquellen in der Praxis unterscheiden, zeigt nachfolgende Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile:

Vorteile der Infrarot Vibrometrie:

  • Hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis dank höherer optischer Ausgangsleistung
  • Laserschutzklasse analog zu einem handelsüblichen Laserpointer (Laserschutzklasse 2)
  • Sehr gutes Messsignal auf allen technischen Oberflächen
  • Arbeitsabstand frei wählbar
  • Messungen aus sicherer Entfernung möglich
  • Höhere Messbereiche
  • Keine Oberflächenbehandlung von dunklen und rauen Oberflächen entfällt
  • Hervorragende Auflösung von bis zu wenigen Femtometern
  • Auch als 3d Scanning Vibrometer verfügbar zur berührungslosen Messung der Schwingungsantworten in alle drei Raumrichten (out-of-plane und in-plane)

Nachteile der Infrarot Vibrometrie:

  • Nicht geeignet für Messungen von Prüflingen im Wasserbad verwendet werden, da Wasser den Infrarotlaser absorbiert
  • Höhere Anschaffungskosten gegenüber Helium Neon Laservibrometer

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