Optische Schwingungsmessung hat aufgrund ihrer Vorteile ein breites Anwendungsfeld: von kleinsten Strukturen, die mit Mikroskop-Objektiven untersucht werden, bis hin zu Motoren oder Maschinen, die aus sicherer Entfernung vermessen werden. Hochauflösende Laser-Doppler-Vibrometer detektieren dabei kleinste Bewegungen im Sub-pm-Bereich bei Geschwindigkeiten bis 30m/s. Eine gezielte Schwingungsanregung schafft definierte Messbedingungen.
Messsystem passend zur Aufgabe konfigurieren
Für dieses breite Einsatzspektrum bietet sich ein skalierbarer, modularer Aufbau von Hard- und Software an. Polytec verfolgt diesen Ansatz mit der Weiterentwicklung des VibroFlex-Systems und dem Connect+ Frontend. Als konfigurierbare Zentraleinheit lässt es sich mit einem für die jeweilige Anwendung geeigneten Messkopf und weiteren Zubehörkomponenten kombinieren. Je nach Aufgabe kann der Messaufbau beispielsweise um Kamera und Schwingungsanregung ergänzt werden. Die Rohdaten des Messkopfs werden im Frontend decodiert und aufbereitet. Über die Zentraleinheit lassen sich sämtliche Funktionen des Laservibrometers direkt am Gerät oder ferngesteuert einstellen, ohne den Messkopf zu berühren. Gerade bei empfindlichen Messaufbauten bleibt dessen Position damit unverändert.
Vibrometer-Zentrale für viele Anwendungen
Moderne Lasermesstechnik kann Schwingungen im Sub-pm-Bereich sowohl an kleinen als auch an großen Objekten aus nächster Nähe oder über Entfernungen von mehr als 500m erfassen. Bei solch unterschiedlichen Messaufgaben sind die Auswahl des passenden Messkopfs und das Zusammenspiel der Hardware entscheidend. Für schwer zugängliche Messstellen kommen beispielsweise Vibrometer mit Faseroptik infrage. Andere Messköpfe sind auf große Entfernungen von mehreren hundert Metern ausgelegt oder arbeiten mit bestimmten Laserwellenlängen, etwa für Messungen an Objekten im Wasser. Hierfür eignen sich beispielsweise Helium-Neon-Laser mit 633nm. Kurzwelliges Infrarotlicht (SWIR) bei 1.550nm wiederum ermöglicht eine hohe Empfindlichkeit auf üblichen technischen Oberflächen und bei großen Arbeitsabständen. Auch ölige, glänzende oder dunkle Oberflächen stellen besondere Anforderungen an den Messkopf, um einen ausreichenden Signal-Rausch-Abstand zu erreichen.
Die Trennung von Messkopf und Frontend ermöglicht es, beide Komponenten passend zur Aufgabe zu kombinieren und bei Bedarf die Daten mehrerer Messköpfe zusammenzuführen. Das modulare Schwingungsmesssystem unterstützt dabei das Zusammenspiel von der synchronen Signalaufnahme bis zur Auswertung für unterschiedliche Vibrometer-Aufgaben.
Signalverarbeitung im Frontend
Im Zentrum steht das Connect+ Frontend mit FPGA-basierter Signalverarbeitung. Es ermöglicht die synchrone Messwerterfassung von Schwingweg, Schwinggeschwindigkeit und Beschleunigung sowie die Signalkonditionierung. Hinzu kommen Schnittstellen für die digitale und analoge Datenübertragung sowie Tracking-Filter für Messungen unter schwierigen Bedingungen. Unterstützt werden auch die QTec-Messköpfe der VibroFlex-Familie mit Mehrkanal-Interferometrie, die eine robuste Signalerfassung auf anspruchsvollen Oberflächen ermöglicht. Ein 7″-Farb-Touchdisplay erlaubt die Bedienung direkt am Gerät. So müssen weder der positionierte Sensor noch das Messobjekt berührt werden.
