Три проблемы, возникающие при измерении резонансной частоты пьезокерамики, кварцевых кристаллов и MEMS-резонаторов
Для малых и легких электронных компонентов сам метод измерения влияет на точность определения резонансной частоты.
Контактные методы смещают точку резонанса из-за весовой нагрузки
В контактных методах, где крепится акселерометр или щуп, масса самого датчика добавляется к объекту измерения, в результате чего собственная частота легких пьезоэлектрических элементов и MEMS-резонаторов смещается относительно истинного значения. Даже весовая нагрузка всего в несколько миллиграммов смещает резонансный пик в сторону более низкой частоты, что может привести к неверной проверке расчетных значений при разработке или неверной оценке годности при серийном производстве. Без бесконтактного метода измерения, не создающего нагрузки, невозможно корректно оценить резонансную частоту микро- и легких компонентов.
Лазерные допплеровские виброметры сложны в установке и настройке
Хотя лазерные допплеровские виброметры являются одним из вариантов для бесконтактного измерения вибрации, настройка оптической системы, принятие мер против спекл-эффекта и юстировка каждой точки измерения требуют специальных знаний и времени, что на практике затрудняет их установку на объекте и внедрение на линии серийного производства. Поскольку они обычно измеряют по одной точке за раз, они также непригодны для синхронной оценки нескольких точек. Если бремя установки и настройки велико, оценка резонанса начинает зависеть от конкретных специалистов.
Недостаточная частота выборки приводит к пропуску высокочастотных амплитуд
Для измерения объекта, вибрирующего на высокой частоте, частота выборки (частота дискретизации) должна как минимум в 10 раз превышать частоту вибрации. Если выборка происходит медленно, пиковое значение рассчитывается как меньшее, чем фактическая амплитуда, что приводит к неверному определению точки резонанса и разделению мод. Для правильного улавливания резонансного пика с помощью БПФ необходима высокоскоростная выборка, способная плотно регистрировать высокочастотную амплитуду в виде временного ряда, и при ее отсутствии воспроизводимость самой оценки ставится под угрозу.
Четыре шага для бесконтактного определения резонансной частоты
Собственная частота определяется путем возбуждения вибрации, высокоскоростного получения данных о перемещении и определения резонансного пика с помощью БПФ.
- 1 Возбуждение вибрации — ШАГ ①. К пьезоэлектрическим элементам и MEMS-резонаторам применяется качающаяся частота возбуждения или импульсное возбуждение для вызова механических колебаний. Поскольку это бесконтактное измерение, влияние на условия возбуждения может быть минимизировано.
- 2 Высокоскоростная выборка перемещения — ШАГ ②. Перемещение (амплитуда) вследствие вибрации регистрируется во временном ряду с частотой выборки до 392 кГц. Истинная вибрация фиксируется при нулевой весовой нагрузке.
- 3 Определение резонансного пика с помощью БПФ — ШАГ ③. Полученная форма волны перемещения подвергается частотному анализу (БПФ), и собственная частота определяется по резонансному пику, где амплитуда достигает максимума.
- 4 Синхронное измерение нескольких точек — ШАГ ④. Несколько точек регистрируются одновременно с синхронизированной выборкой до 12 головок, что может применяться для разделения моды вибрации и контроля резонанса на линиях серийного производства.
Сравнение методов измерения резонансной частоты
В зависимости от метода измерения существуют значительные различия в наличии весовой нагрузки, простоте внедрения и многоточечной синхронизации.
Принцип измерения
Серия LK-G5000 (Лазерная триангуляция / Бесконтактное измерение перемещения)
Получение перемещения (амплитуды) в виде временного ряда
Лазерный допплеровский виброметр
Скорость (эффект Допплера)
Контактный акселерометр
Ускорение (контактный метод)
Вихретоковый датчик перемещения
Перемещение (близость / вихревые токи)
Бесконтактность / Наличие весовой нагрузки
Серия LK-G5000 (Лазерная триангуляция / Бесконтактное измерение перемещения)
◎ Бесконтактно, нулевая весовая нагрузка
Лазерный допплеровский виброметр
○ Бесконтактно
Контактный акселерометр
× Контактный метод, смещение точки резонанса из-за весовой нагрузки
Вихретоковый датчик перемещения
△ Бесконтактный, но требуется малое расстояние
Получение высокочастотной амплитуды во временном ряду
Серия LK-G5000 (Лазерная триангуляция / Бесконтактное измерение перемещения)
◎ Получение данных с частотой до 392 кГц
Лазерный допплеровский виброметр
○ Поддерживает высокочастотные измерения
Контактный акселерометр
△ Требуется обработка методом интегрирования
Вихретоковый датчик перемещения
△ Зависит от модели
Простота установки и настройки
Серия LK-G5000 (Лазерная триангуляция / Бесконтактное измерение перемещения)
◎ Легко устанавливается как датчик перемещения
Лазерный допплеровский виброметр
× Требуется оптическая юстировка и меры против спекл-эффекта
Контактный акселерометр
△ Требуются усилия на проводку и крепление
Вихретоковый датчик перемещения
△ Ограничения по материалу объекта
Многоточечное синхронное измерение
Серия LK-G5000 (Лазерная триангуляция / Бесконтактное измерение перемещения)
◎ Синхронизация до 12 головок
Лазерный допплеровский виброметр
× Измерения обычно ограничены одной точкой за раз
Контактный акселерометр
△ Требуется многоканальная проводка
Вихретоковый датчик перемещения
△ Зависит от модели
Адаптация к условиям поверхности и материалам
Серия LK-G5000 (Лазерная триангуляция / Бесконтактное измерение перемещения)
◎ Автоматическое управление интенсивностью света с помощью ABLE II
Лазерный допплеровский виброметр
△ Зависит от спекл-эффекта и состояния поверхности
Контактный акселерометр
◯ Работает с любым материалом
Вихретоковый датчик перемещения
× Только проводники
Причины выбрать серию LK-G5000
Серия LK-G5000 представляет собой бесконтактный лазерный триангуляционный датчик перемещения, который регистрирует высокочастотную амплитуду во временном ряду с частотой 392 кГц без создания весовой нагрузки, позволяя определять резонансные пики с помощью БПФ. Не полагаясь на сложные в настройке лазерные допплеровские виброметры или контактные датчики, резонансные точки которых смещаются из-за весовой нагрузки, прибор легко и стабильно определяет резонансные частоты пьезоэлектрических элементов и MEMS-резонаторов.
Серия LK-G5000, поддерживающая бесконтактное измерение резонансных частот
Триангуляционный лазерный датчик перемещения. Он регистрирует амплитуду во временном ряду с помощью высокоскоростной выборки и определяет собственные частоты с помощью БПФ.
Поддержка бесконтактного измерения резонансных частот пьезоэлектрических элементов и MEMS-резонаторов — Серия LK-G5000
Сверхвысокоскоростной и высокоточный лазерный датчик перемещения
Серия LK-G5000 представляет собой лазерный датчик перемещения, использующий надежный и проверенный метод триангуляции для измерения смещения (амплитуды) без касания объекта. Благодаря сверхвысокоскоростной дискретизации до 392 кГц он фиксирует амплитуду в виде временного ряда без потери данных даже для целей, вибрирующих на высоких скоростях. Путем выполнения FFT-анализа полученной формы волны смещения собственная частота может быть определена бесконтактным способом по резонансным пикам пьезоэлектрических элементов и MEMS-резонаторов. Поскольку массовая нагрузка не прикладывается, можно оценивать даже легкие и мелкие электронные компоненты без нарушения их собственных колебаний. Функция автоматического управления интенсивностью света ABLE II отслеживает состояние поверхности объекта, обеспечивая стабильное измерение даже на глянцевых или миниатюрных деталях. Подключив модуль расширения головки к основному контроллеру, система поддерживает синхронизированную дискретизацию до 12 головок, что позволяет применять ее для многоточечной оценки режимов вибрации и проверки резонанса на линиях массового производства.
Посмотреть каталог
Нажмите здесь для получения информации об изделии серии LK-G5000
Получить подробные материалы по серии LK-G5000
Вы можете скачать бесплатный каталог, в котором обобщены технические характеристики совместимых головок, конфигурация системы и примеры измерений.
Посмотреть каталог
Вопросы, касающиеся бесконтактного измерения резонансных частот
Примеры использования при измерении резонанса и вибрации электронных компонентов
Они используются для бесконтактных измерений с использованием высокоскоростной дискретизации пьезоэлектрических элементов, ультразвуковых концентраторов, вибромоторов и других устройств.
Измерение резонанса и собственных колебаний пьезоэлектрических элементов
Благодаря высокоскоростной дискретизации до 392 кГц фиксируются даже те малейшие вибрации, которые невозможно было измерить традиционными методами, а амплитуда пьезоэлектрических элементов считывается во временном ряду без контакта. Резонансные пики определяются с помощью FFT-анализа.
Измерение резонансной амплитуды ультразвуковых концентраторов
Амплитуда ультразвукового концентратора, приводимого в движение резонансом, измеряется бесконтактно с помощью компактной головки. Он прост в установке, стабильно улавливает даже малейшие вибрации с высокоскоростной дискретизацией 392 кГц и используется для управления условиями настройки.
Измерение резонансной частоты вибромоторов
Малые вибрации небольших вибромоторов измеряются бесконтактно. Высокоскоростная дискретизация улавливает даже мелкие колебания, позволяя оценивать резонансную частоту и амплитуду без приложения массовой нагрузки.
Часто задаваемые вопросы о бесконтактном измерении резонансной частоты (серия LK-G5000)
Да, можно. Путем получения смещения (амплитуды) за счет вибрации во временном ряду с высокоскоростной дискретизацией с использованием серии LK-G5000 и выполнения FFT-анализа собственная частота может быть определена бесконтактно по резонансному пику. Поскольку массовая нагрузка не прикладывается, можно оценивать исходные значения даже для легких деталей.
Лазерные допплеровские виброметры требуют сложной юстировки оптики и средств борьбы со спеклами, а также обычно измеряют одну точку за раз. Серия LK-G5000 отличается тем, что ее просто внедрять и настраивать в качестве датчика перемещения, она поддерживает синхронизированные измерения до 12 головок и облегчает настройку оценки резонанса на объекте.
Для измерения объекта, вибрирующего на высокой скорости, требуется частота дискретизации не менее чем в 10 раз превышающая частоту вибрации. Серия LK-G5000 поддерживает сверхвысокоскоростную дискретизацию до 392 кГц, позволяя получать высокочастотные амплитуды без занижения пиковых значений.
При использовании контактных типов масса датчика добавляется к объекту измерения, что приводит к смещению точки резонансного сдвига легких резонаторов относительно их исходных значений. Поскольку серия LK-G5000 является бесконтактной и имеет нулевую массовую нагрузку, можно оценивать даже мелкие и легкие электронные компоненты в их исходном состоянии вибрации.
Да, можно. Подключив модуль расширения головки к основному контроллеру, можно осуществлять синхронизированную дискретизацию до 12 головок. Несколько точек могут быть получены одновременно для разделения режимов вибрации, либо это решение может быть развернуто для контроля резонанса на линиях массового производства.
Этот продукт представляет собой датчик перемещения, измеряющий механическую деформацию (перемещение/амплитуду). Он не поддерживает измерение электрического импеданса или эквивалентных схем, поскольку это относится к области сетевых анализаторов и аналогичных приборов. Пожалуйста, используйте его для задач наблюдения за механическим поведением резонанса без контакта.
Совместимые головки, конфигурацию системы и методы измерений можно уточнить в каталоге или через форму запроса.
- Сверхвысокоскоростной высокоточный лазерный датчик перемещения серии LK-G5000
Сверхвысокоскоростной высокоточный лазерный датчик перемещения
серия LK-G5000
