Värähtelymittauksia laservibrometrillä

Translated title of the contribution: Vibration measurements with a laser vibrometer

Seppo Aatola, Hannu Heikkinen, Björn Hemming, Erkki Jantunen, Harri Jokinen, Antti Poikonen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Mekaanista värähtelyä eli tärinää mitataan yleisesti tutkittavaan kohteeseen kiinnitettävällä pietsosähköisellä kiihtyvyysanturilla. Anturin kiinnittäminen kohteeseen ei ole aina mahdollista tai vaatii kalliita ja aikaa vieviä erikoisjärjestelyjä mm. pyörivissä kohteissa. Mekaanista värähtelyä kosketuksettomasti mittaava Laser Doppler Vibrometri (LDV) mahdollistaa värähtelyn mittaamisen mm. suoraan pyörivästä työkalusta tai työkalun pitimestä, jolloin erilaisten rajapintojen ja mittauspisteen etäisyyden vaimentava vaikutus vähenee merkittävästi. Samalla vaimenee muista herätteistä, kuten karamoottorista, tulevan värähtelyn merkitys. Julkaisussa kerrotaan lyhyesti LDV:n toimintaperiaate ja sillä kuvaillaan tehtyjä värähtelymittauksia. LDV:n käyttökelpoisuutta ja suorituskykyä selvitettiin laboratoriomittauksin. Lisäksi kahden työstökoneen terän värähtelyä mitattiin työstön aikana tarkoituksena selvittää terän kulumisen vaikutus terän värähtelyyn. Työstönvalvonnalla on merkittävä vaikutus konepajan tuotantokapasiteettiin ja edelleen tuotantokustannuksiin. Valvonnalla voidaan pienentää merkittävästi suunnittelemattomia seisokkeja, jotka aiheutuvat työkalun kulumisesta ja murtumisesta, ja lisätä näin työstökoneen käytettävyyttä. Värähtelyn mittaaminen LDV:llä vaatii, että mittauskohteeseen suunnatusta lasersäteestä heijastuu riittävä määrä valoa takaisin LDV:hen. Lasersäteen takaisinheijastamiseen on saatavilla erikoisvalmisteista heijastinteippiä. Laboratorio olosuhteissa mittaukset onnistuivat tätä teippiä käyttäen 60 m etäisyydeltä. LDV mittaus on suhteellinen mittaus eli LDV:n itsensä värähtely lasersäteen suunnassa on samanarvoista kohteen värähtelyn kanssa. Mikäli LDV:n alusta värähtelee, LDV:n rungon värähtely lasersäteen suunnassa on mitattava, jotta sen vaikutus mittaustulokseen voitaisiin eliminoida. Mikäli kiinnostuksen kohteena ovat noin 10 Hz:ä suuremmat taajuudet, useimmiten riittää, että LDV eristetään värähtelevästä alustasta sopivilla vaimentimilla. Polttimon hehkulangan ominaistaajuudet pystyttiin mittaamaan LDV:llä. Onnistumisen edellytys oli, että hehkulanka asetettiin värähtelemään LDV:n mittaussuunnassa, jolloin hehkulanka pysyi LDV:n lasersäteen kohdalla. Lisäksi lasersäteen oikea tarkennus edellytti mittaussignaalin kuuntelua. Työstön värähtelymittauksissa lastuamisnesteen käyttö konventionaalisessa koneistuskeskuksessa aiheutti häiriöitä LDV:n toimintaan. Lastuamisneste roiskui lasersäteen kulkureitille aiheuttaen katkoksia mittaussignaaliin. Mittaussignaalin epäjatkuvuudesta ja heikosta laadusta johtuen LDV:llä ei kyetty tarkastelemaan työkalun kulumiseen liittyviä ilmiöitä sen yksityiskohtaisemmin kuin tavanomaisilla kiihtyvyysantureilla, jotka oli sijoitettu karan laakerin läheisyyteen. Suurnopeuskoneistuskeskuksella kuivasta jyrsinnästä tehdyistä mittauksista todettiin, että LDV pystyy mittaamaan työkalun värähtelyä paremmin kuin runkoon kiinnitetty kiihtyvyysanturi.
Translated title of the contributionVibration measurements with a laser vibrometer
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages65
ISBN (Print)951-38-4728-4
Publication statusPublished - 1994
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number1613
ISSN1235-0605

Keywords

  • vibrations
  • measurement
  • vibration meters
  • measuring
  • instruments
  • lasers
  • doppler effect
  • electric lamps
  • filaments
  • machining
  • tools
  • cutting tools

Fingerprint Dive into the research topics of 'Vibration measurements with a laser vibrometer'. Together they form a unique fingerprint.

  • Cite this

    Aatola, S., Heikkinen, H., Hemming, B., Jantunen, E., Jokinen, H., & Poikonen, A. (1994). Värähtelymittauksia laservibrometrillä. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1613