Principe de la Vibromètrie Laser

Technologie du vibromètre laser à effet Doppler Les vibromètres laser à effet Doppler (LDV) sont des instruments très précis qui mesurent des vibrations à travers une large gamme d'amplitudes et de fréquences.
L'instrument incorpore un laser dont le faisceau est concentré sur l'objet à mesurer. Comme résultat de l'effet Doppler, tout mouvement de la surface de l'objet mesuré altère la fréquence du faisceau laser réfléchi. Cette variation de fréquence est évaluée avec un interféromètre qui utilise de l'électronique de traitement de signal avancé pour produire un signal en tension proportionnel.

L'effet Doppler

L'effet Doppler correspond à une variation de la fréquence perçue ou mesurée de n'importe quel type d'ondes pendant que la source et le récepteur se déplacent ensemble ou séparément, c'est-à-dire bougent l'un part par rapport à l'autre.
Si l'objet se déplace avec une vitesse 'v' de mesure en direction du vibromètre laser, le décalage de fréquence est égal à Fd = 2v / lambda.
Pour une longueur d'onde laser (lambda) de 633 nm (laser HeNe) et une vitesse de 10 m/s, cela se traduit par un décalage de fréquence d'environ 32 MHz.

Image Description

L'interféromètre

OptoMET utilise une technique d'interférométrie pour mesurer ce décalage de fréquence du faisceau réfléchit avec une très haute précision. Cela implique d'interférer le faisceau réfléchit avec une lumière depuis la même source laser qui a voyagé via un deuxième chemin (un faisceau de référence ainsi nommé). Très rapides, les photodétecteurs à faible bruit convertissent les variations de luminosité en signaux électriques.

Traitement du Signal

Bien que les signaux bruts ainsi obtenus contiennent déjà les informations sur le mouvement de l'objet mesuré, ils ont maintenant besoin d'être convertis par un démodulateur électronique en grandeurs de type déplacement, vitesse ou accélération pour l'utilisateur. Les convertisseurs fréquence analogique/tension sont utilisés dans de nombreux cas. Cependant, les propriétés de leurs composants électroniques ne sont pas idéales (bruit, distorsion, vieillissement, influence de la température, etc) et peuvent affecter la sensibilité, la linéarité et la stabilité du démodulateur. Au contraire, les démodulateurs avec traitement de signal numérique ne présentent pas ces inconvénients et offrent en plus une plus haute résolution et sensibilité. Ceci permet alors à l'utilisateur de détecter de très petites vibrations et mouvements. Les mises en application profitent également du faible niveau de bruit du traitement de signal numérique ce qui permet d'effectuer des mesures sur à peu près tous types de surface et à une grande distance de travail. Cependant, l'inconvénient de précédents démodulateurs numériques par rapport à leurs homologues analogiques concernait leur limitation à des vitesses relativement faibles et/ou certaines plages de fréquence en raison de la grande puissance de calcul nécessaire pour traiter les signaux en temps réels. Ce problème a été résolu grâce à la technologie ultraDSP développée par OptoMET. Elle combine des algorithmes efficaces à un matériel extrêmement puissant. Ainsi les vibromètres laser à effet Doppler d'OptoMET sont plus puissants que jamais et peuvent désormais couvrir presque toute la gamme des phénomènes vibratoires.

Principe de la vibrométie laser par semi conducteur

Depuis l'invention du laser, les instrumentations électro-optiques et les capteurs sans contact ont fait leur apparition sur les marchés mondiaux comme une alternative aux approches traditionnelles.
En fait, les sources laser fournissent un faisceau lumineux qui possède des propriétés spécifiques (cohérence spatiale et temporelle, petite divergence) qui rendent les techniques de détection laser très fiables, précises et adaptées aux mesures sans contact des vibrations, de la distance, de la vitesse et du déplacement.
Traditionnellement, les tests vibratoires sont effectués à l'aide d'accéléromètres. Un accéléromètre est un appareil électromécanique qui est basé sur un système masse-ressort et mesure les forces d'accélération. Les principaux problèmes des accéléromètres sont qu'ils sont des capteurs de contact qui doivent être collés sur la surface testée avec les conséquences négatives que la masse du capteur et des câbles électriques influence la mesure et modifie les fréquences de résonance de l'objet testé, et que les mesures dans des endroits difficilement accessibles, comme des cavités ou des trous, ne sont pas autorisées.

Contrairement aux accéléromètres, les techniques de détection optique permettent d'effectuer des mesures sans contact et non invasives sur des cibles et objets difficiles d'accès, ou trop petits ou trop chauds pour fixer un transducteur physique. De plus, les techniques de détection optique permettent la mesure des vibrations sans charge de masse, ce qui est particulièrement important pour la caractérisation de petits objets (par exemple, MEMS - Micro Electro-Mechanical Systems -…). De plus, des mesures dynamiques peuvent être effectuées avec une sensibilité et une résolution élevées.

La techniques de laser de télémétrie par semi conducteur est basée sur le principe suivant:

• Temps de propagation - Les informations de distance ou de position sont obtenues en mesurant le temps T nécessaire pour qu'une impulsion lumineuse se rende à la cible et revienne, avec T = 2L / c (où c est la vitesse de la lumière). La distance L peut être récupérée comme L = c * T / 2. Cette technique peut être appliquée avec des sources de lumière pulsée ou CW (onde continue).

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L'effet Doppler

L'interféromètre

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