非接触振動測定

さまざまな業界で使われているレーザドップラ振動計による非接触変位・振動測定

自然界やテクノロジーにおける振動現象を理解するには、理想的には測定物を傷つけることのない、非接触で、洗練された、柔軟な測定ツールが必要です。これに対し、非接触レーザドップラ振動計による振動測定が、最も高性能な方法であることが証明されています。

製造業の研究開発では、レーザドップラ振動計を使用して、自動車や航空機の車体、コンポーネント、エンジン、橋梁などの大型建造物から、MEMSなどの小型デバイス、ハードドライブコンポーネントに至るまで、さまざまなサイズの測定物が測定されています。機械工学、音響学、およびその他の多くの工学関連分野には、他にも数え切れないほどの研究アプリケーションがあります。熱く光る物体、回転面、高周波超音波ツール、複雑で繊細な構造物の測定も可能です。

ポリテックの非接触振動測定技術が、それぞれの業界で、どのように使用されているかご覧ください。

モーダル解析有限要素モデルの検証

小型軽量物の微細な振動を非接触で測定

小型軽量構造物の非接触特性評価。振動、音響、動的挙動の解析。生物・医療系の生体、エレクトロニクス部品、MEMSなどの小型で軽量な測定物も、質量負荷なくレーザで、非接触で測定できます。レーザドップラ振動計は、測定周波数帯域がDCからGHzまでと広く、振動モード・周波数応答を測定し、解析結果の検証ができます。共振周波数、インパルス応答、減衰特性を測定します。微細な振動も、ポリテックのレーザドップラ振動計なら測定できます！

Laser vibration measurement using laser Doppler interferometry in research and development

変位・振動を非接触で確実に測定する技術

心臓の鼓動、翼の振動、音の放射や検出など、振動は生活のさまざまな場面にあります。自然界や科学技術における振動のメカニズムを理解するためには、高精度で使い勝手が良い、非接触のレーザドップラ振動計が理想的です。ポリテックの製品ラインナップの中には、最新の QTec マルチパス干渉計の技術が搭載されたレーザドップラ振動計があり、生体表面や光の反射の弱い表面などに対しても、低ノイズで測定ができる製品があり、ポリテックのレーザドップラ振動計の活躍分野はますます拡大しています。

Laser vibration measurement, interferometer setup

Vibration measurement relies on evaluating the frequency shift from backscattered light

Basic principle of vibration measurement using laser Doppler interferometry

Laser vibration measurement, interferometer setup

Vibration measurement relies on evaluating the frequency shift from backscattered light

Basic principle of vibration measurement using laser Doppler interferometry

レーザによる非接触振動の測定原理

レーザドップラ振動計は、おもにレーザ安全クラス2の、目に安全なレーザ（例: λ = 633 nm、P < 1 mW）を光源として、レーザ干渉法の原理に基づいて振動を測定する測定機器です。振動測定ヘッドの内部では、光学ビームスプリッターによってレーザービームが参照ビームと測定ビームの2つの成分に分離されます。測定ビームは振動面のスポットに当たり、後方散乱光はドップラー効果により周波数がシフトします。この光は参照光と混ざり合い、ビート周波数が発生します。

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どのように振動速度は測定されるのか？

光強度の周波数変調は、振動速度に比例します。振動測定物がHeNeレーザの波長の半分（λ＝316nm）だけ動くたびに、光強度は明暗サイクルを繰り返します。光学ディテクタが、この光強度の変化を電子信号に変換します。この明暗サイクルの周波数fDは、次式のとおり測定物の速度vに比例します。
fD= 2 × v/ λ

非接触振動測定の利点に関するホワイトペーパー（英文）は、以下のアイコンをクリックしてダウンロードできます。

Advanced optical vibration measurement
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Vibration measurement results of a disc brake system visualized as a vibration form, used in design improvement for eliminating brake squeal and unwanted noise

Vibration measurement on airplane turbines and blisk designs reveal their typical vibration forms, optionally extended to dynamic stress and strain analysis

Vibration measurement through capped MEMS in final state in semiconductor manufacturing

Vibration measurement results of a disc brake system visualized as a vibration form, used in design improvement for eliminating brake squeal and unwanted noise

Vibration measurement on airplane turbines and blisk designs reveal their typical vibration forms, optionally extended to dynamic stress and strain analysis

Vibration measurement through capped MEMS in final state in semiconductor manufacturing

現在、ポリテックのレーザドップラ振動計による非接触振動測定では、変位復調時の振幅分解能が1ピコメートルをはるかに下回ることを実現しています（測定条件による）。よって、ポリテックのレーザドップラ振動計による非接触測定は、ほぼ無限の可能性を持っており、幅広いアプリケーションで利用されています。そのため、従来の非接触振動測定では測定できなかったアプリケーションにおいても、より高精度かつ効率的に振動測定データを取得することができるようになりました。

応用分野