VIBROMETRISCHE SCHWINGUNGSANALYSEN
DIE MESSMETHODE
Prinzipiell wird bei der vibrometrischen Schwingungsanalyse der Prüfling mittels eines Shakers oder eines piezoelektrischen Erregers zum Schwingen angeregt. Der Prüfling antwortet mit seinen Eigenfrequenzen bzw. bei gekoppelten Bauteilen mit Relativbewegungen.
Auf der Basis eines vordefinierten Messgitters scannt der Laser die Strukturoberfläche des Prüflings ab und misst am jeweiligen Messpunkt die Schwinggeschwindigkeit. Bei Schwingungsmaxima (Eigenfrequenzen oder Relativbewegungen) wird daraus softwareseitig die Schwingform berechnet. Ein Vorteil des Verfahrens ist die Animation der Schwingformen, die auf ein hinterlegtes Kamerabild projiziert werden und dadurch zum besseren Verständnis des Schwingverhaltens und der jeweiligen Struktur beitragen.
Aus den Schwingformen lassen sich gezielt Strukturmodifikationen zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens bzw. zur Verringerung von Relativbewegungen ableiten.
UNSER LEISTUNGSANGEBOT im Bereich SCHWINGUNGSANALYSEN
Flächenhafte Schwingungsanalysen der zu untersuchenden Bauteile
- Schwingformmessungen, Eigenfrequenzbestimmung, Transferfunktionen an optisch zugänglichen Baugruppen von Mikro bis Makro
- Steifigkeits- und Schwachstellenanalyse
- Aufzeigen von Relativbewegungen in der Baugruppe
Laserfocus
30 µm, d.h. ab einer Bauteilbreite von ca. 50 µm werden erfolgreich Messwerte generiert
bildgebend und transportabel
Messungen bei Ihnen vor Ort sind prinzipiell möglich
IHRE VORTEILE MIT AMITRONICS
Steigende Produktqualität
Die Qualität Ihrer Produkte steigt, denn schwingungsoptimierte Baugruppen zeichnen sich durch eine höhere Lebensdauer aus. Die Überprüfung und Bewertung erfolgt in Ihrem Beisein.
Gezielte Strukturänderungen
Sie verfolgen die Messungen in Ihrem Labor, können sofort Schlussfolgerungen aus den anschaulichen Ergebnisdarstellungen ziehen und kurzfristig gezielte Strukturänderungen in das aktuelle Messprogramm integrieren.
Zeitersparnis
Ein Versuchsträgertransport in ein externes Labor entfällt. Dies hat eine wesentliche Zeitersparnis bei der Lösung Ihrer Aufgabenstellungen zur Folge.
SCHWINGUNGEN ANALYSIEREN
Um schwingende Systeme aus Natur und Technik zu analysieren, sind hochpräzise, flexible und idealerweise rückwirkungsfreie Messwerkzeuge unverzichtbar. Die Laser-Scanning-Vibrometrie erfüllt diese Anforderungen in hervorragender Weise. In der industriellen Forschung und Entwicklung kommen Vibrometer vielfältig zum Einsatz. Sie dienen dazu, die dynamischen und akustischen Eigenschaften von Objekten unterschiedlichster Größe zu untersuchen. Dies reicht von der Schwingungsanalyse großer Flugzeugteile, Produktionsanlagen, Fahrzeugkarossen und Gebäuden bis hin zu winzigen mikroelektronischen Komponenten.
Die Anwendungsbereiche erstrecken sich über zahlreiche Disziplinen des Maschinenbaus sowie anderer Ingenieurwissenschaften und Wissenschaftszweige. Diese hochentwickelte Messtechnik ermöglicht es, auch unter extremen Bedingungen zu arbeiten, sei es an heißen Objekten oder an rotierenden Bauteilen. Selbst in der Produktionslinie und bei schwingenden Ultraschallwerkzeugen kann sie eingesetzt werden. Darüber hinaus bietet die Laser-Scanning-Vibrometrie die Möglichkeit, komplexe und empfindliche Strukturen umfassend zu erfassen, wahlweise sogar in Form von dreidimensionalen Schwingformen.
Schwingungsmessung
Erfassen von Schwingungsdaten zur Analyse des Verhaltens von Strukturen oder Maschinen.
Frequenzspektrum
Spektralanalyse – Darstellung der Schwingungsamplitude über der Frequenz (dominierende bzw. weniger ausgeprägte Frequenzen werden sichtbar).
Fehlerdiagnose
Identifizierung von Problemen, wie Unwuchten oder Materialermüdungen durch die Analyse der Schwingungssignale.
EigenfrequenzEN und die Identifizierung von Resonanzfrequenzen
Eigenfrequenzen sind die natürlichen Schwingungsfrequenzen eines mechanischen Systems. Sie hängen von den Eigenschaften des Systems, wie z.B. seiner Masse, Steifigkeit und Dämpfung ab. Das Wissen über die Eigenfrequenzen ist entscheidend, um zu verstehen, wie ein System schwingt und wie es auf externe Kräfte oder Anregungen reagiert.
Resonanzerscheinungen treten auf, wenn eine externe Anregungsfrequenz in die Nähe einer Eigenfrequenz kommt bzw. dem Wert der Eigenfrequenz entspricht. In solchen Fällen kann das System große Amplituden erreichen, da es die Energie aus der Anregung aufnimmt. Dies kann neben unerwünschten Vibrationen und strukturellen Schäden zu katastrophalen Ereignissen führen (Versagen der Struktur). Die Unterscheidung der Frequenzlagen zwischen Eigenfrequenzen und Anregungsfrequenzen ist extrem wichtig, um mögliche Resonanzprobleme frühzeitig zu identifizieren und zu verhindern, indem man die Anregungsfrequenzen von den Eigenfrequenzen des Systems separiert oder Dämpfungselemente hinzufügt, um die Resonanzen zu reduzieren. Damit diese Aufgabe auf eine äußerst effiziente Art und Weise bewältigt werden kann, nutzt die AMITRONICS die vibrometrische Schwingungsanalyse.
Laser-Vibrometrie
Präzise Schwingungsanalyse mit Laser-Vibrometrie
Die Laser-Vibrometrie, auch als Laser-Scanning-Vibrometrie oder Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV) bekannt, ist eine hochpräzise Messtechnik zur Erfassung von Schwingungen und Vibrationen in Objekten. Dabei wird ein Laserstrahl auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts gerichtet. Die zurückgestreute Lichtfrequenz wird gemessen und durch den Dopplereffekt in Schwingungsinformationen umgewandelt. Diese Methode ermöglicht die nicht-invasive Erfassung von Schwingungen, ohne das Objekt physisch zu berühren. Die Laser-Vibrometrie wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, wie der Analyse von Strukturdynamik, der Qualitätssicherung von Produkten und der Schwingungsdiagnose von Maschinen und Anlagen.
Berührungslose Messtechnik
Da die Laser-Scanning-Vibrometrie ohne physischen Kontakt mit dem Messobjekt arbeitet, wird die Messung nicht durch die Masse oder Steifigkeit von Sensoren beeinträchtigt. Das interessierende Objekt muss allerdings optisch zugänglich sein.
Hohe räumliche Auflösung
Die LSV ermöglicht die Erfassung von Vibrationen mit hoher räumlicher Auflösung, was bedeutet, dass feine Details der Schwingungen auf der Oberfläche eines Objekts genau gemessen werden können.
Echtzeitmessungen
Quantitative Ergebnisse
Die Laser-Scanning-Vibrometrie liefert quantitative Ergebnisse, die numerisch interpretiert werden können. Dies ermöglicht eine präzise Charakterisierung der vorherrschenden Schwingungen.
FAQ
Was ist eine vibrometrische Schwingungsanalyse?
Die vibrometrische Schwingungsanalyse ist eine Methode zur Messung und Analyse von Schwingungen in unterschiedlich großen Strukturen. Dabei handelt es sich um eine berührungslose, laseroptische Schwingungsmessung, die die exakte Schwingungsausbreitung (Amplitude, Frequenz und Phasenlage) auf einer Oberfläche ermittelt.
Warum ist eine vibrometrische Schwingungsanalyse wichtig?
Eine vibrometrische Schwingungsanalyse ist wichtig, um das dynamische Verhalten von Strukturen oder Maschinen zu untersuchen. Sie ermöglicht die Diagnose von Vibrationen, die auf Unregelmäßigkeiten, Verschleiß, Unwuchten oder andere Probleme hinweisen können. Durch die Analyse der Schwingungen können Maßnahmen zur Optimierung der Leistung, Reduzierung von Vibrationen und Verlängerung der Lebensdauer ergriffen werden.
Wie wird eine vibrometrische Schwingungsanalyse durchgeführt?
Die Laser Scanning Vibrometrie (LSV) ist ein berührungslos arbeitendes Lasermessverfahren. Der Laserstrahl folgt einem vordefinierten Messgitter, das auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objektes projiziert wird. Ein Photodetektor, erfasst die Intensität des reflektierten Laserstrahls. Das elektrische Signal enthält Informationen über die Parameter Amplitude, Frequenz und Phasenverschiebung.
Wo wird die vibrometrische Schwingungsanalyse angewendet?
Das Funktionsprinzip der Vibrometrie ermöglicht es, Schwingungen berührungslos und mit hoher Präzision zu messen. Diese Technik wird in verschiedenen Bereichen der Qualitätskontrolle, der Strukturanalyse und der Schadensdiagnose von unterschiedlich großen Bauteilen (ab 50 µm Strukturgröße von elektronischen Baugruppen bis hin zu Maschinenkomponenten) eingesetzt, um die Leistung und Integrität von Systemen und Strukturen zu überwachen und zu bewerten.
Welche Vorteile bietet die vibrometrische Schwingungsanalyse?
Die Laser Scanning Vibrometrie (LSV) ist bekannt für ihre hohe Genauigkeit bei der Erfassung von Schwingungen. Diese Technik ermöglicht die berührungslose, hochauflösende out-of-plane Messung von Oberflächenbewegungen durch Analyse der Intensität des rückgestreuten Laserlichts.
Es ist jedoch zu beachten, dass die Messgenauigkeit von verschiedenen Faktoren wie der Qualität des verwendeten LSV-Systems, der Kalibrierung und den Umgebungsbedingungen abhängt. Bei sorgfältiger Anwendung und Kalibrierung ist die Laser Scanning Vibrometrie jedoch eine genaue und leistungsfähige Methode zur Schwingungsanalyse.
