Vibrometer

Datei:OM Rollup Vibrometry 2008 DE.jpg

Funktionsprinzip eines Laser-Doppler-Vibrometers

Ein Vibrometer (Kurzform für Laser-Doppler-Vibrometer) ist ein Messgerät zur Quantifizierung mechanischer Schwingungen. Es kann zur Messung von Schwingungsfrequenz und -amplitude verwendet werden.

Vibrometer enthalten einen Laser, der auf die zu messende Oberfläche fokussiert wird. Aufgrund des Doppler-Effekts verschiebt sich bei einer Bewegung der zu messenden Oberfläche die Frequenz des zurückgestreuten Laserlichts. Diese Frequenzverschiebung wird im Vibrometer mittels eines Interferometers ausgewertet und als Spannungssignal oder digitaler Datenstrom ausgegeben. Ein Scanning-Vibrometer erlaubt eine flächenhafte Messung von Schwingungen.

Anwendung

Vibrometer werden in einer Vielzahl von wissenschaftlichen, industriellen und medizinischen Bereichen eingesetzt. Hier einige Beispiele:

Luft- und Raumfahrt – Vibrometer werden als Werkzeuge zur zerstörungsfreien Überprüfung von Flugzeugkomponenten eingesetzt.<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref>
Akustik – Vibrometer sind Standard-Werkzeuge für das Design von Lautsprechern. Darüber hinaus wurden sie schon verwendet, um das Schwingverhalten von Musikinstrumenten zu erfassen.<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref>
Architektur – Vibrometer werden verwendet, um das Schwingverhalten von Gebäuden und Brücken (Brückeninstandhaltung) zu erfassen.<ref>Horst Falkner: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Monitoring im Bauwesen. (Memento des Vorlage:IconExternal vom 31. Juli 2013 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.bvpi.de (PDF; 1,1 MB) In: Der Prüfingenieur. Jg. 2004, Heft 4, S. 41.</ref><ref>Uwe Friebe, Gert Gommola: 90 Jahre Brückenmesswesen bei der Eisenbahn in Deutschland. In: Messtechnik im Bauwesen. Ernst & Sohn Special 2013, S. 36.</ref>
Automobilbau – Vermessung der Schwingungsmoden einzelner Komponenten oder ganzer Fahrzeuge.<ref name="Jr.Sharpe2008">Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung, S. 834</ref>
Schallschnellenmessung: Eine Schallschnelle bringt eine dünne Folie in Schwingung. Diese Schwingung der Folie wird mit einem Laser-Doppler-Vibrometer gemessen und daraus der Schalldruck ermittelt.<ref></ref>
Biologie – Vibrometer wurden zum Beispiel für die Untersuchung des Trommelfells im Ohr<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref> oder für die Visualisierung der Kommunikation von Insekten eingesetzt.<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref>
Kalibrierung – Da Vibrometer im Verhältnis zur Wellenlänge des Lichts kalibriert werden, setzt man sie ein, um andere Messinstrumente zu kalibrieren.<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref>
Festplatten – Vibrometer wurden bereits für die Untersuchung von Festplatten, besonders in der Positionierung des Lesekopfes, eingesetzt.<ref name="MamunGuo2007">Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref>
Finden von Landminen – Vibrometer haben gezeigt, dass sie vergrabene Landminen erkennen können. Eine Geräuschquelle, beispielsweise ein Lautsprecher, regen den Boden zum minimalen Schwingen an. Diese Schwingungen werden vom Vibrometer erfasst. Der Boden über einer vergrabenen Landmine zeigt ein anderes Schwingverhalten als Boden ohne Landmine. Minenerkennung mit einstrahligen Vibrometern,<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref> einer Anordnung von Vibrometern,<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref> und mehrstrahligen Vibrometern<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung2 Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung</ref> wurde bereits erfolgreich durchgeführt.
Sicherheit – Auf Grund ihrer Eigenschaft der berührungslosen Schwingungsmessung eignen sich Vibrometer auch zur Erfassung von Stimmen über große Entfernungen. Mit Hilfe eines visuellen Sensors (Kamera) wird das Vibrometer auf eine Schall-reflektierende Oberfläche in der Nähe des Ziels gerichtet, um die akustischen Signale aufzufangen.<ref name="Li2001">Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref>
Materialforschung - Durch Ihre berührungslose Messmethodik erlauben Laser Vibrometer, insbesondere Scanning Laser Vibrometer, die Untersuchung von Materialoberflächen. Dies erlaubt das Auffinden von Fehlstellen in Kristallgittern oder ähnlichen Materialien aufgrund des unterschiedlichen Streuverhaltens von Schwingungen an diesen Stellen.<ref>Materialforschung - NDT zerstörungsfrei messen. Abgerufen am 29. August 2019. </ref>

Ältere Messgeräte

Vor Einführung der elektrooptischen Schwingungs-Messtechnik wurde ab ca. 1894 der Pallograph zur Messung von Schwingungen eingesetzt.<ref>Berling: Schiffsschwingungen, ihre Ursachen und Kritik der Mittel zu ihrer Verminderung, Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 1899, Seite 981</ref><ref>Lexikon der gesamten Technik

Herausgegeben von Otto Lueger

2. Auflage 1904–1920</ref> Dieser von O. Schlick erfundene Apparat misst die waagerechten und senkrechten Komponenten von Schiffsschwingungen und zeichnet diese selbsttätig auf. Um die Transversalschwingungen getrennt von den Torsionsschwingungen zu messen, bediente man sich unterschiedlicher Aufstellorte im Schiff.<ref>Schlick, Otto, Ueber die Mittel zur Beseitigung der Vibrationen von Dampfern, Hamburg 1894</ref>

Einzelnachweise