レーザドップラ振動計:精密振動計測

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レーザドップラ振動計は、機械振動を非接触で計測する高精度な計測装置です。レーザドップラ振動計 (LDV) を用いることで、物体の振動の周波数と振幅を高精度に計測できます。この技術は、科学、工業、医療などさまざまな用途で活用されており、振動計測技術の新たなスタンダードを確立しています

レーザードップラー振動計の仕組み

レーザドップラ振動計は、ドップラー効果の原理に基づいています。レーザービームを測定対象面に集光します。表面が動くと、反射されたレーザー光の周波数が変化する。この周波数シフトを干渉計で解析し、電圧信号またはデジタルデータストリームに変換します。

レーザドップラ振動計の中核となるのが干渉計で、光干渉を利用して表面の動きを計測します。測定ビームと参照ビームを重ね合わせます。測定対象物の動きにより、ディテクタ上に特徴的な明暗パターンが生成され、このパターンを用いて振動の速度と方向が決定されます。

レーザドップラ振動計の模式図: レーザビームが照射され、複数の光学部品によって導かれた後、最終的に振動する物体に照射される。ドップラー効果により変調された反射波がセンサで検出され、物体の振動が正確に計測されます。画像は、光学セットアップ全体とレーザービームの経路を示している。

レーザドップラ振動計の種類

シングルポイント振動計

シングルポイント振動計は、1 点の振動を計測する装置です。モーダル解析や品質保証など、シンプルで迅速な測定に最適です。例えばSMART Single+ は、コンパクトな設計と使いやすい操作性により、高精度かつ効率的な計測を可能にします。

スキャニング レーザドップラ振動計

スキャニング レーザドップラ振動計は、コンピュータ制御のミラーを使用して、レーザビームを測定対象物に照射します。これにより、複数のポイントを計測し、詳細な振動マップを作成することができます。レーザビームは、コンピュータで制御された 2 枚のミラーによって偏向されるため、広い範囲の振動を計測できます。

レーザドップラ振動計のメリット

 

非接触・無反応:物理的な接触を必要としない測定方法のため、測定対象物に影響を与えません。

高精度:レーザドップラ振動計は、フェムトメータから最大 6 GHz の超高周波まで、幅広い測定が可能です。

幅広い用途微細構造解析から、橋梁やビルなどの大型構造物のモニタリングまで。

堅牢性と適応性:最新の装置は、真空チャンバーや過酷な条件下など、さまざまな環境での使用に適しています。

 

産業、研究、医療のための用途別ソリューション

 

産業・自動車分野

産業および自動車業界では、生産プロセスの監視と最適化にレーザドップラ振動計が活用されています。レーザドップラ振動計は機械の振動を計測し、異常の早期発見を可能にすることで、高価な故障を未然に防ぎます。レーザドップラ振動計は、自動車部品の NVH (ノイズ、振動、ハーシュネス) 解析に不可欠であり、快適なドライビングと静粛性の向上に役立っています。

航空宇宙

航空宇宙産業では、航空機部品の非破壊検査が不可欠です。レーザドップラ振動計は、航空機や宇宙船の構造健全性と信頼性を保証するために使用されています。オプトメトリ SMART Scan+ シリーズは、モーダル解析や寿命推定に不可欠な、部品の精密な振動特性の計測に使用できます。

医療技術

医療技術分野では、レーザドップラ振動計が鼓膜などの生体構造を非接触で検査します。この技術は、医療機器の診断や検査、生体の非破壊分析に決定的なメリットをもたらします。

また、レーザドップラ振動計は、その他の分野においても、特有の問題を解決するソリューションです。

将来の展望とイノベーション

Optomet All-in-One の機能概要:振動計、リファレンス振動計、DAQ ボックス、4K ビデオカメラ、信号発生器、タブレット PC など、複数のコンポーネントが一体化されています。これらのコンポーネントにより、高精度な振動計測と解析のための包括的なソリューションを提供します。

最新のレーザドップラ振動計は、高度な技術を統合し、ラボ環境全体を 1 台のシステムに統合した、使いやすいコンパクトな装置です。これらのシステムは、革新的な干渉計設計により最高の精度と効率を実現し、お客様のご要望に合わせたカスタマイズも可能です。

レーザドップラ振動計の継続的な開発により、ノイズを排除し、光学感度を大幅に向上させることで、あらゆる表面でより正確な測定が可能になりました。オプトメトリのSMART シリーズなど、近年開発された振動計は、スマートな技術とカスタマイズ構成を可能にするモジュラーシステムを統合することで、振動計測技術に新たな基準を打ち立てました。

振動計測技術の完璧なパートナー

 

レーザドップラ振動計は、現代の振動計測技術に欠かせないツールです。非接触で高精度な計測が可能なため、多くの科学・産業用途で不可欠な計測器となっています。技術の進歩に伴い、レーザドップラ振動計は今後も計測技術の新たなスタンダードを確立し、その応用範囲を広げていくことでしょう。汎用性と高精度を備えたレーザドップラ振動計は、今後さまざまな産業分野でイノベーションを起こす重要なツールとなるでしょう。

基礎と測定技術に関するその他のトピック