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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.

Effet Doppler-Fizeau
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.

Composition d'un vibromètre laser à effet Doppler
 
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.


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