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激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

日期: 2024-12-22
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来自 泓川科技
发表于: 2024-12-22
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激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

在旋转机械的运行过程中,振动情况直接关乎其性能与安全。激光测振动传感器凭借其独特优势,成为该领域不可或缺的检测利器。它采用非接触式测量,有效避免了对旋转机械的物理干扰,确保测量的精准性。其高精度的特性,能够捕捉到极其微小的振动变化,为故障诊断提供可靠依据。广泛的应用范围涵盖了电机、风机、轴承等各类旋转机械,在能源、化工、机械制造等众多行业都发挥着关键作用。通过实时监测振动数据,可及时发现潜在问题,预防设备故障,保障生产的连续性与稳定性,大大降低维修成本与停机风险。

工作原理:激光与振动的深度互动

激光测振技术:旋转机械检测的核心手段


激光测振动传感器基于激光多普勒效应工作。当激光照射到旋转机械的振动表面时,由于物体表面的振动,反射光的频率会发生多普勒频移。设激光源发射的激光频率为,物体表面振动速度为,激光波长为,则多普勒频移可由公式计算得出。通过精确测量多普勒频移,就能得到物体表面的振动速度,进而获取振动信息。
与传统测量原理相比,激光多普勒测振具有显著优势。传统的接触式测量方法,如压电式传感器,需要与被测物体直接接触,这不仅会对旋转机械的运行产生一定干扰,还可能因安装问题影响测量精度,而且在高速旋转或微小振动测量时,接触式传感器的响应速度和精度受限。而激光测振传感器采用非接触式测量,避免了对旋转机械的物理干扰,可实现高精度、宽频带的测量,适用于各种复杂工况下的旋转机械振动测量。

实验设置:精准测量的基石


(一)微型激光多普勒测振仪

在本次实验中,微型激光多普勒测振仪无疑处于核心地位。它以高度集成化硅光芯片为依托,具备非接触式测量的显著优势,能够在不干扰旋转机械正常运行的前提下,精准获取振动数据。其同步测量功能可实现多维度数据的同时采集,为全面分析旋转机械的振动特性提供了可能。高达 5M 的采样率以及卓越的非凡低频测试能力,使其在测量精度和频率范围上表现出色,无论是微小振动的捕捉还是低频信号的检测,都能游刃有余。内置的信号运算处理能力,可对采集到的数据进行实时处理与初步分析,数字输出和模拟信号输出的双重模式,既方便与现代数字化设备连接,也能与传统测量系统兼容,极大地拓展了其应用场景。例如,在某航空发动机叶片振动测试中,该测振仪能够精确测量叶片在高速旋转时的微小振动,其测量精度达到了纳米级别,为航空发动机的研发与性能优化提供了关键数据支持。

(二)某型号大型电机主轴

实验所采用的某型号大型电机主轴,是旋转机械的典型代表。电机主轴在旋转过程中的振动情况,直接反映了电机的运行状态与性能优劣。其转速、负载等运行参数的变化,会引发不同程度和特征的振动。通过对该电机主轴的测试,能够深入探究旋转机械在复杂工况下的振动规律,为同类设备的故障诊断、性能评估以及优化设计提供极具价值的参考依据。以某工业生产线上的大型电机主轴为例,其长时间高速运转,容易出现因轴承磨损、不平衡等问题导致的振动异常。对其进行振动测试,有助于及时发现潜在故障,避免生产事故的发生,保障生产线的稳定运行。

(三)信号在线监测及分析软件

信号在线监测及分析软件在整个实验过程中发挥着不可或缺的作用。它能够对微型激光多普勒测振仪采集到的原始信号进行实时采集、处理与分析,并以直观的可视化方式呈现结果。软件具备强大的功能,可对信号进行时域分析,如绘制振动波形,清晰展示振动幅度随时间的变化规律;进行频域分析,通过频谱图呈现振动频率成分及其幅值分布,从而精准确定振动的主要频率成分。在数据处理方面,软件可对采集到的数据进行滤波、降噪等操作,有效提高数据的质量与可靠性。同时,它还能对分析结果进行存储与管理,方便后续查询与对比。例如,在某风力发电机主轴振动监测项目中,该软件实时监测主轴振动信号,通过频域分析及时发现了因叶片共振引起的异常频率成分,为调整叶片角度、消除共振隐患提供了依据,确保了风力发电机的安全稳定运行。

测试步骤:步步为营的精准测量


(一)设备安装与调试

在安装微型激光多普勒测振仪时,需充分考量多方面因素,以确保测量的精准性与可靠性。安装位置的选择尤为关键,应优先选取能最大程度反映旋转机械振动特性的部位,通常为靠近轴承座或轴颈处。这是因为这些区域对振动较为敏感,能够更精准地捕捉到设备运行中的振动变化。在安装过程中,要全力保证传感器与被测物体表面垂直,且二者之间的距离在仪器规定的有效测量范围内。例如,在某机床主轴振动测试中,将传感器安装在距主轴轴颈 10 厘米处,且确保其与轴颈表面垂直,测量结果显示该位置能够有效反映主轴的振动情况,为后续的故障诊断与性能优化提供了可靠依据。
安装完成后,调试工作同样不容忽视。需对传感器的各项参数进行细致校准,如激光功率、频率等,以保障其处于最佳工作状态。同时,要对信号采集系统进行严格测试,检查信号传输是否稳定、无干扰,确保采集到的数据真实可靠。例如,在调试某激光测振仪时,发现激光功率略低于标准值,经调整后,测量精度显著提高,信号传输也更加稳定,有效避免了数据丢失与误差的产生。

(二)数据采集

数据采集参数的设定直接关乎测量结果的准确性与有效性。采样频率作为关键参数之一,应依据旋转机械的转速与振动频率范围进行科学设定。一般而言,采样频率需高于振动信号最高频率的 2 倍以上,以满足奈奎斯特采样定理,确保能够完整地捕捉到振动信号的细节变化。例如,对于一台转速为 1000rpm(约 16.7Hz)的电机,其振动频率通常在 0 - 100Hz 之间,此时可将采样频率设置为 200Hz 以上,如 250Hz,这样就能精准地采集到电机运行过程中的振动数据。

采集时间的确定则应以能够准确反映旋转机械的运行状态为原则,需综合考虑设备的启动、稳定运行及停止等各个阶段。在数据采集过程中,要对数据质量进行实时监控,密切关注是否存在噪声干扰、信号丢失等异常情况。一旦发现问题,应立即采取相应措施加以解决,如调整测量环境、检查设备连接等。例如,在采集某风机的振动数据时,发现采集到的数据存在明显的噪声干扰,经检查发现是附近有其他大型设备运行产生的电磁干扰所致。通过采取屏蔽措施,有效降低了噪声干扰,确保了采集到的数据质量可靠。

激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

(三)数据分析与处理

采集到的原始振动数据往往包含大量复杂信息,需要借助有效的数据分析与处理方法,提取出能够准确反映旋转机械振动特征的关键信息。频谱分析是一种广泛应用且极为有效的方法,它能够将时域信号转换为频域信号,从而清晰地展现出振动信号的频率成分及其幅值分布。通过频谱分析,可以精准确定旋转机械振动的主要频率成分,进而为深入分析振动产生的原因提供有力依据。例如,对某大型电机的振动数据进行频谱分析后,发现存在一个明显的峰值频率为 50Hz,经进一步排查,确定是由于电机供电电源的频率波动导致电机振动异常。

在进行频谱分析时,常用的算法公式包括快速傅里叶变换(FFT)。设采集到的时域信号为 ,采样频率为 ,采样点数为 ,则经过 FFT 变换后的频域信号 可通过以下公式计算:

激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

结果分析:数据背后的机械秘密

激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

(一)频谱分析

频谱分析在旋转机械振动研究中具有极为重要的地位。通过对采集到的振动信号进行频谱分析,能够将时域信号转换为频域信号,从而清晰地呈现出信号的频率成分及其幅值分布情况。这有助于深入探究振动的内在本质,精准识别振动的来源与特征。
在本次实验中,经频谱分析后发现该电机主轴跳动主要成分的频率为 9.88Hz 和 49.95Hz。其中,9.88Hz 的频率可能对应着电机主轴的旋转频率,这表明主轴在旋转过程中存在一定程度的周期性振动。而 49.95Hz 的频率则可能与电机的某些内部结构特性相关,例如电机的绕组分布、铁芯结构等因素引发的振动。这些特定频率的出现,为进一步分析电机主轴的运行状态提供了关键线索。例如,若 9.88Hz 频率成分的幅值过大,可能暗示着主轴存在不平衡现象,这会导致电机在运行过程中产生较大的振动和噪声,降低电机的效率和使用寿命。此时,需要对主轴进行动平衡校正,以消除或减小这种不平衡带来的不良影响。而 49.95Hz 频率成分的异常变化,则可能预示着电机内部结构存在松动、磨损或其他故障隐患,需要进一步深入检查和维修。
为了更直观地展示频谱分析的结果,以下是一个简单的频谱图示例(此处仅为示意,实际频谱图会根据具体数据绘制):
频率(Hz)
幅值(dB)
9.88
30
49.95
15
从这个示例频谱图中可以看出,9.88Hz 频率处的幅值相对较高,表明该频率成分在振动信号中占据主导地位,对电机主轴的振动影响较大。

(二)跳动量计算

主轴跳动量是衡量电机主轴运行稳定性的重要指标。它的计算基于测量数据与相关公式,对于准确评估电机性能具有关键意义。

根据相关理论,主轴跳动量的计算可采用特定的公式。设激光测振仪测量得到的位移信号为 ,则跳动量 可通过以下公式计算:

激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

其中, 为测量时间, 为位移信号 在测量时间 内的平均值。
在本次实验中,已知该电机主轴的跳动量分别为 47.95um 和 7.235um。其中,47.95um 的较大跳动量可能会对电机的性能产生多方面的影响。例如,它会使电机在运行过程中产生较大的机械应力,加速轴承、轴颈等部件的磨损,缩短这些部件的使用寿命。同时,较大的跳动量还会导致电机的振动加剧,从而影响电机的输出稳定性,使电机的转速波动增大,降低电机的工作效率。此外,振动还可能引发电机的电磁噪声增加,对周围环境产生噪声污染,并且在一些对振动要求较高的应用场景中,如精密加工设备、光学仪器等,会严重影响设备的加工精度和测量准确性。
而 7.235um 的跳动量相对较小,但也不容忽视。虽然它对电机性能的影响相对较弱,但在长期运行过程中,仍可能逐渐累积,导致电机性能逐渐下降。因此,对于这一跳动量,也需要持续关注并进行定期监测,以便及时发现潜在问题并采取相应措施。

应用实例:多领域的成功实践


(一)某高校教学用主轴跳动实验实例

在高校的机械工程相关专业教学中,主轴跳动实验是一项重要的实践教学内容。传统的测量方法往往存在精度不高、操作复杂等问题,而微型激光多普勒测振仪的应用为教学带来了显著的提升。
在某高校的实验中,学生们使用微型激光多普勒测振仪对机床主轴的跳动进行测量。通过精确设置测量参数,如采样频率为 500Hz,采集时间为 30 秒,成功获取了主轴在不同转速下的振动数据。经分析发现,在主轴转速为 1000rpm 时,跳动量为 20.5um,且主要频率成分集中在 8.5Hz 和 45.2Hz。
这一实验结果不仅让学生们直观地了解了主轴的振动特性,还通过对比理论计算与实际测量结果,加深了对机械振动理论的理解。例如,在学习机械动力学课程时,学生可以根据测量得到的主轴振动数据,分析其与理论模型的差异,从而更好地掌握机械系统的振动规律。同时,该实验还培养了学生的实践操作能力和数据分析能力,为他们今后从事机械工程相关领域的工作或研究奠定了坚实的基础。

(二)某家电企业电机轴承振动测试实例

在家电行业中,电机的性能和可靠性直接影响产品的质量和用户体验。某知名家电企业为了提升产品质量,对其生产的电机轴承进行了振动测试,采用了微型激光多普勒测振仪。
在测试过程中,针对不同型号的电机轴承,分别设置了相应的测量参数。对于转速较高的空调压缩机电机轴承,采样频率设置为 1kHz,采集时间为 60 秒;对于转速相对较低的风扇电机轴承,采样频率为 500Hz,采集时间为 45 秒。测试结果显示,部分空调压缩机电机轴承在运行过程中出现了异常振动,其跳动量达到了 35.6um,主要频率成分在 12.8Hz 和 55.3Hz,经分析是由于轴承内部的滚珠磨损导致。
通过对测试结果的深入分析,企业能够及时发现电机轴承存在的潜在问题,并采取相应的改进措施,如优化轴承结构设计、提高加工精度、改进润滑方式等。这不仅有效提高了产品的质量和可靠性,降低了产品的故障率和售后维修成本,还增强了企业在家电市场的竞争力。据统计,该企业在应用激光测振技术进行电机轴承振动测试后,产品的故障率降低了 25%。售后维修成本减少了 30%,为企业带来了显著的经济效益。

(三)基于微型激光多普勒测振仪的某电机厂主轴振动跳动量测试实例

在电机生产制造过程中,主轴的振动情况是衡量电机质量的关键指标之一。某电机厂为了确保产品质量,提高生产效率,引入了微型激光多普勒测振仪对主轴振动跳动量进行测试。
在实际生产线上,该电机厂对不同批次、不同规格的电机主轴进行了批量测试。例如,对于一款功率为 5kW 的电机主轴,在转速为 1500rpm 时,通过测振仪测量得到其跳动量为 18.3um,主要频率成分包括 7.5Hz 和 38.9Hz。根据测试结果,企业对生产工艺进行了优化调整,如加强了主轴的加工精度控制、提高了装配质量等。
经过一段时间的改进后,再次进行测试发现,主轴的跳动量明显减小,平均降低了 30% 左右,且电机的运行稳定性和可靠性得到了显著提高。这不仅减少了因主轴振动问题导致的产品次品率,提高了产品的合格率和优质品率,还缩短了产品的生产周期,提高了生产效率。同时,由于产品质量的提升,企业在市场上的声誉和品牌形象得到了进一步巩固,为企业赢得了更多的市场份额和客户订单,带来了可观的经济效益。

技术优势与局限性:全面认识激光测振

激光测振技术:旋转机械检测的核心手段

(一)技术优势

激光测振动传感器具有诸多显著优势,使其在旋转机械测试领域脱颖而出。
其超高的精度堪称一大亮点,能够精准地测量到极其微小的振动幅度,甚至可达到纳米级别。这对于那些对振动要求极为苛刻的高精度设备,如精密加工机床、光学仪器等,意义非凡。在半导体制造过程中,芯片加工设备的振动幅度必须被严格控制在极小范围内,激光测振传感器能够提供精确到纳米级的振动测量数据,确保芯片加工的精度与质量。
非接触式测量方式是其另一大重要优势。这种方式避免了传统接触式测量可能对被测物体造成的附加质量影响以及物理损伤。在测量脆弱的航空航天部件,如轻质复合材料叶片时,不会因接触而改变叶片的振动特性,从而保证了测量结果的真实性与可靠性。对于高速旋转的机械部件,如涡轮发动机转子,非接触测量也消除了因接触带来的摩擦和磨损风险,提高了测量的安全性和稳定性。
激光测振传感器还拥有宽频带响应的特性,能够覆盖从低频到高频的广泛振动频率范围。无论是大型机械的低频振动,还是小型高速设备的高频振动,它都能准确捕捉并分析。在风力发电机的测试中,既能检测到叶片旋转产生的低频振动,也能监测到齿轮箱等部件高速运转时的高频振动,为全面评估风力发电机的运行状态提供了丰富的数据支持。
此外,传感器具备快速的数据采集与处理能力,可实时输出振动信号,便于及时掌握旋转机械的运行状况,实现对设备状态的实时监测与故障预警。在工业生产线上,一旦设备出现异常振动,激光测振传感器能够迅速察觉并发出警报,帮助工作人员及时采取措施,避免设备进一步损坏,减少生产损失。其良好的方向性和抗干扰性能,使得在复杂的工业环境中,仍能准确地测量目标物体的振动,不易受到外界环境因素的干扰,确保了测量数据的稳定性和可靠性。

(二)局限性

尽管激光测振动传感器具有众多优势,但在实际应用中,也面临着一些局限性。
在复杂环境下,如存在强电磁干扰、高温、高湿度、高粉尘等恶劣条件时,激光测振传感器的性能可能会受到影响。在钢铁厂的高温轧钢车间,高温和强粉尘环境可能导致激光的传播受到干扰,使测量精度下降。在这种情况下,需要采取特殊的防护措施或对测量环境进行优化,以确保传感器的正常工作。
对于某些特殊材料或表面特性的物体,激光的反射特性可能不理想,从而影响测量效果。例如,对于表面粗糙度极高、颜色极深或对激光有强烈吸收特性的材料,激光的反射信号可能会很微弱,导致难以准确测量振动参数。在测量黑色橡胶材质的减震部件时,可能会因激光反射率低而出现测量困难的情况,此时可能需要对物体表面进行特殊处理或更换测量方法。
激光测振传感器的成本相对较高,无论是设备的采购成本,还是后期的维护与校准成本,都可能成为一些用户在选择时的考虑因素。对于一些预算有限的小型企业或对成本较为敏感的项目,高昂的价格可能会限制其广泛应用。而且,激光测振技术相对复杂,对操作人员的专业知识和技能要求较高,需要经过专门的培训才能熟练掌握和操作仪器,这也在一定程度上限制了其普及程度。

结语与展望:激光测振的未来之路


激光测振动传感器在旋转机械测试中具有至关重要的地位和广泛的应用价值。通过本文的详细阐述,我们深入了解了其工作原理、实验设置、测试步骤、结果分析以及应用实例等方面的内容。在旋转机械的运行过程中,激光测振技术能够精准地监测振动情况,为设备的故障诊断、性能评估和优化设计提供了可靠的依据,有效保障了生产的连续性、稳定性和安全性,降低了维修成本和停机风险。
然而,我们也清楚地认识到激光测振技术仍存在一些局限性。在复杂环境下,如强电磁干扰、高温、高湿度、高粉尘等恶劣条件中,传感器的性能会受到影响;对于某些特殊材料或表面特性的物体,激光的反射特性不理想,可能导致测量效果不佳;此外,较高的成本以及对操作人员专业知识和技能的高要求,也在一定程度上限制了其广泛应用。
展望未来,随着科技的不断进步与创新,激光测振技术有望取得新的突破与发展。在技术研发方面,科研人员将持续努力,致力于提高传感器的性能,增强其在复杂环境下的适应能力,优化激光与不同材料表面的相互作用,以提升测量的准确性和可靠性。同时,降低成本、简化操作将成为重要的研究方向,这将有助于推动激光测振技术在更广泛领域的普及与应用。例如,通过采用新型材料和制造工艺,有望降低传感器的制造成本;开发更加智能化、自动化的测量系统,降低对操作人员专业技能的要求,使更多企业和用户能够受益于这项技术。
在应用拓展方面,激光测振技术将在更多新兴领域发挥重要作用。如在新能源汽车、智能制造、生物医学工程等领域,随着设备的智能化和高精度化需求不断增加,激光测振技术将为这些领域的设备研发、生产制造和运行监测提供强有力的支持。在新能源汽车中,可用于电机、电池等关键部件的振动监测,优化其性能和寿命;在智能制造领域,能够实现对生产线上各种设备的实时状态监测和故障预警,提高生产效率和产品质量;在生物医学工程中,可应用于生物医学仪器的振动检测,以及对人体生理振动的研究等。
激光测振技术在旋转机械测试领域已经取得了显著的成果,未来其发展前景广阔。我们期待随着技术的不断完善与创新,激光测振技术能够在更多领域大放异彩,为推动各行业的技术进步和发展做出更大的贡献。


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    2022 - 12 - 03
    无论是半导体加工过程中还是锂电池制造过程中总是伴随着腐蚀,高温振动等恶劣环境,为了保证生产的高效稳定,无锡泓川科技推出了多种具有不同钢铁不锈钢金属外壳的激光位移传感器,具有高防护性,可以从容的面对各种复杂的环境。在生产过程中总是在恶劣的环境中进行。在当今的环境中,自动化解决方案有时会暴露在非常困难的生产条件下。而且还必须具有可靠的功能,这对传感器技术来说是一个挑战。无锡泓川科技有限公司广泛的测试程序,确保了我们的激光位移传感器能够承受恶劣的环境要求。例如在电子行业中电子产品在我们日常生活中扮演着重要的角色。无论是在电动巴士和汽车的电池中,还是在太阳能发电模块中。自动化生产在电子工业的许多领域都是非常复杂的。真空和高温环境是随处可见的。使用的化学物质具有腐蚀性。这不仅影响生产条件和机器在许多应用领域,传感器解决方案也面临着新的挑战。那么能满足这些挑战的出色的激光位移传感器是什么样的呢?在某些情况他必须能抗抵抗至少70度到100度的高温。或者他必须能承受真空环境并且具有腐蚀性,化学物质的过程中也能抗拒。他应该有特别耐用的材料制成如不锈钢甚至特氟龙材料。无锡泓川科技有限公司提供范围广泛的激光位移传感器和激光位移传感器技术,尤其适用于恶劣环境。
  • 5
    2024 - 01 - 21
    摘要:本文将详细阐述高精度激光测距传感器在锂电池极片厚度测量中的应用情况。我们使用的激光测距传感器能够准确测量涂层厚度在1-10μm之间的极片,而且其精度能达到0.15μm。并且,通过特殊的同步计算过程和测厚技术,我们成功解决了由于极片在制造过程中的起伏变动带来的测量误差。我们的传感器还具有定制化的宽光斑特性,能够应对涂层厚度不均匀的情况,从而得到极片全表面的平均值。1. 导言锂电池在移动设备、电动汽车等领域的应用日益广泛,其中极片的涂层厚度对电池性能影响显著。传统的接触式和机械式测量方法经常无法满足需求,而我们的高精度激光测距传感器正好拥有非接触测量和高精度测量的优势。2. 测量系统与技术我们使用的是一种高精度激光测距传感器,它可以准确测量出微米级别的厚度,并且精度能够达到0.15μm。我们通过使用专业的同步运算程序和射测厚技术,成功地解决了由于极片在制造过程中的起伏变动带来的测量误差问题。此外,该传感器还具有定制化的宽光斑特性,能够应对涂层厚度不均匀的情况,从而得到极片全表面的平均值。3. 实验结果与效果分析多次实验结果证明,我们使用的激光测距传感器在锂电池极片厚度测量中展现出了可靠性和准确性。实验结果显示,该传感器能够稳定地测量出微米级别的涂层厚度。通过专业的同步运算程序和射测厚技术,我们成功地解决了测量误差问题。定制化的宽光斑特性使得传感器可以应对涂层厚度不均匀的情况,从而...
  • 6
    2023 - 09 - 30
    一、介绍在许多须要进行精确检查的工业生产领域,视觉系统的高度定位已成为一项关键技术。尤其在物料变化情况复杂或需要精确测量的应用场景中,如何通过视觉系统稳定地执行Z轴方向定位是个重要议题。而在这方面,高精度激光测距传感器无疑可以提供解决方法。二、解决方案1、测量初始化首先提供一个安全并且可控的环境以保证传感器的测量工作。将目标工件放在固定的位置上,并确保其稳固不动来为测量过程提供准确的基础。2、高精度激光测距传感器启动测量启动高精度激光测距传感器对目标进行测量。传感器会发出一束红外激光,该激光会瞄准工件并反射回传感器,创建出一个明确的测量路径。传感器具有强大的抗干扰能力,即使目标工件材质变化,也能够维持稳定的测量结果。3、数据处理与分析接下来进入数据处理阶段。传感器会捕捉反射回来的激光,然后利用内部的光学组件和测量算法进行数据分析,计算出其对应的Z轴坐标值。4、结果反馈与定位最后,我们将测量结果(即Z轴的坐标值)传递给工业相机,一旦接收到数据,相机就能在Z轴上进行精确的位置定位。在这个过程中,即使工件移动或者改变位置,我们的系统也能实时根据新的测量结果进行调整,保证视觉系统始终在正确的位置对工件进行检测。5、持续追踪与更新系统会持续监测工件的位置,并根据需要实时更新Z轴的高度信息。这样,在整个生产过程中,无论工件如何变化或移动,我们的视觉系统都能进行稳定、准确的检测。三、行业应用1....
  • 7
    2024 - 12 - 11
    激光位移传感器作为一种高精度、非接触式的测量工具,在工业自动化、科研、医疗等多个领域发挥着重要作用。其制造过程涉及多个环节和专业技术,以下将详细介绍激光位移传感器的制造全过程及所使用的零部件。一、设计与研发激光位移传感器的制造首先始于设计与研发阶段。根据市场需求和技术趋势,设计团队会确定传感器的主要性能指标,如测量范围、精度、分辨率等。接着,选择合适的激光发射器和接收器,设计光学系统和信号处理电路。这一阶段的关键在于确保传感器能够满足预期的测量要求,并具备良好的稳定性和可靠性。二、原材料采购在设计完成后,进入原材料采购阶段。激光位移传感器的主要零部件包括:激光器:产生高方向性的激光束,用于照射被测物体。激光器的选择直接影响传感器的测量精度和稳定性。光电二极管或CCD/CMOS图像传感器:作为接收器,接收被测物体反射回来的激光,并将其转换为电信号。光学透镜组:包括发射透镜和接收透镜,用于调整激光束的形状和发散角,确保精确照射和接收反射光。电路板:搭载信号处理电路,对接收到的电信号进行处理和分析。外壳:保护传感器内部组件,并提供安装接口。三、加工与制造在原材料到位后,进入加工与制造阶段。这一阶段包括:零部件加工:对金属外壳进行切割、钻孔和打磨等处理,以满足设计要求。同时,对光学透镜进行精密加工,确保其光学性能。组件组装:将激光器、光电二极管、光学透镜组等零部件组装到电路板上,形成完整的...
  • 8
    2025 - 01 - 16
    四、彩色激光同轴位移计应用实例洞察4.1 镜面相关测量4.1.1 镜面的倾斜及运动检测在众多光学设备以及对镜面精度要求极高的工业场景中,准确检测镜面的倾斜及运动状态是确保设备正常运行和产品质量的关键环节。彩色激光同轴位移计 CL 系列在这一领域展现出了卓越的性能。该系列位移计主要基于同轴测量原理,其独特之处在于采用了彩色共焦方式。在工作时,设备发射出特定的光束,这些光束垂直照射到镜面上。由于镜面具有良好的反射特性,光束会被垂直反射回来。CL 系列位移计通过精确分析反射光的波长、强度以及相位等信息,能够精准计算出镜面的倾斜角度以及运动的位移变化。在实际应用场景中,以高端投影仪的镜头镜面检测为例。投影仪镜头镜面的微小倾斜或运动偏差都可能导致投影画面出现变形、模糊等问题,严重影响投影效果。使用 CL 系列彩色激光同轴位移计,在投影仪生产线上,对每一个镜头镜面进行实时检测。当镜面发生倾斜时,位移计能够迅速捕捉到反射光的变化,并通过内置的算法立即计算出倾斜角度。一旦检测到倾斜角度超出预设的标准范围,系统会及时发出警报,提示操作人员进行调整。对于镜头镜面在使用过程中的微小运动,该位移计同样能够敏锐感知,并将运动数据精确反馈给控制系统,以便对投影画面进行实时校正,确保投影质量始终保持在最佳状态。 4.1.2 MEMS 镜倾斜检测在微机电系统(MEMS)领域,MEMS 镜作为核心部件,其...
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利用对射超声波传感器监测工业生产中单双张重叠问题的技术应用案例 2025 - 02 - 01 一、背景与需求在印刷、包装、金属加工等行业中,材料(如纸张、薄膜、金属薄板等)通过传送带或滚筒输送时,常因机械振动、静电吸附或操作失误导致单张材料与双张材料重叠。若未及时检测,重叠材料可能造成设备卡顿、加工精度下降甚至产品报废。传统的检测方法(如光电传感器或机械触头)易受材料透明度、颜色或表面特性的干扰,而对射式超声波传感器凭借其非接触、高适应性及强抗干扰能力,成为解决此类问题的理想选择。二、对射超声波传感器的工作原理对射式超声波传感器由发射器和接收器组成,发射器发出高频声波(通常40kHz~200kHz),接收器检测穿透材料的声波信号。声波在穿透材料时会发生以下变化:信号衰减:单张材料厚度较薄,声波衰减较小;双张材料因厚度增加,声波能量被吸收或散射更多,接收端信号强度显著降低。飞行时间(ToF):声波穿透材料的传播时间与材料厚度正相关,双张材料会延长传播时间。通过分析接收信号的强度或传播时间差异,可精准判断材料是否为单张或双张。三、传感器选型与参数优势根据用户提供的传感器参数(HUA单双张检测系列),推荐以下型号及配置:推荐型号:HUA-18GM55-200-3E1(M18尺寸,3路PNP常开输出)关键参数:检测范围:发射器与接收器间距20-60mm,盲区7mm,适应厚度0.01mm~3mm的材料。输出类型:3路开关量输出(支持单双张状态分通道指示)。响应延时:10ms,匹配生产...
光谱共焦传感器在厚度测量中的应用研究报告(下) 2025 - 01 - 29 五、光谱共焦传感器测量厚度的局限性及解决措施5.1 局限性分析5.1.1 测量范围限制光谱共焦传感器的测量范围相对有限,一般在几毫米到几十毫米之间。这是由于其测量原理基于色散物镜对不同波长光的聚焦特性,测量范围主要取决于色散物镜的轴向色差范围以及光谱仪的工作波段。在实际应用中,对于一些大尺寸物体的厚度测量,如厚壁管材、大型板材等,可能需要多次测量拼接数据,增加了测量的复杂性和误差来源。例如,在测量厚度超过传感器量程的大型金属板材时,需要移动传感器进行多次测量,然后将测量数据进行拼接处理,但在拼接过程中可能会因测量位置的定位误差、测量角度的变化等因素导致测量结果的不准确。5.1.2 对被测物体表面状态的要求虽然光谱共焦传感器对多种材料具有良好的适用性,但被测物体表面的粗糙度、平整度等因素仍会对测量精度产生一定影响。当被测物体表面粗糙度较大时,表面的微观起伏会导致反射光的散射和漫反射增强,使得反射光的强度分布不均匀,从而影响光谱仪对反射光波长的准确检测,导致测量误差增大。对于表面平整度较差的物体,如存在明显翘曲或弯曲的板材,会使传感器与物体表面的距离在不同位置发生变化,超出传感器的测量精度范围,进而影响厚度测量的准确性。例如,在测量表面粗糙的橡胶板材时,由于橡胶表面的微观纹理和不规则性,测量精度会明显下降,难以达到对光滑表面测量时的高精度水平。5.1.3 成本相对较高光谱共焦传感器作为...
光谱共焦传感器在厚度测量中的应用研究报告(上) 2025 - 01 - 29 一、引言1.1 研究背景与意义在工业生产和科学研究中,精确测量物体厚度是保证产品质量、控制生产过程以及推动技术创新的关键环节。随着制造业向高精度、高性能方向发展,对厚度测量技术的精度、速度和适应性提出了更高要求。传统的厚度测量方法,如接触式测量(游标卡尺、千分尺等)不仅效率低下,还容易对被测物体表面造成损伤,且难以满足现代工业高速、在线测量的需求;一些非接触式测量方法,如激光三角法,在面对透明或反光表面时测量精度较低。光谱共焦传感器作为一种基于光学原理的高精度测量设备,近年来在厚度测量领域展现出独特优势。它利用光谱聚焦原理,通过发射宽光谱光并分析反射光的波长变化来精确计算物体表面位置信息,进而得到厚度值。该传感器具有纳米级测量精度、快速响应、广泛的适用性以及无接触测量等特点,能够有效解决传统测量方法的局限性,为玻璃、薄膜、半导体等行业的厚度测量提供了可靠的解决方案,在提升产品质量、优化生产流程、降低生产成本等方面发挥着重要作用。因此,深入研究光谱共焦传感器测量厚度的应用具有重要的现实意义和广阔的应用前景。1.2 研究目的与方法本研究旨在全面深入地了解光谱共焦传感器在测量厚度方面的性能、应用场景、优势以及面临的挑战,为其在工业生产和科研领域的进一步推广和优化应用提供理论支持和实践指导。具体而言,通过对光谱共焦传感器测量厚度的原理进行详细剖析,明确其测量的准确性和可靠性;分析不同行业中...
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