LaserDopplerVibrometrie

Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV) ist eine berührungslose Messmethode zur Ermittlung von Schwingungen und Bewegungen von Oberflächen. Das Messprinzip basiert auf der Doppler-Verschiebung des von einem Laserstrahl zurückgestreuten Lichts. Ein Messstrahl trifft die Oberfläche und wird dort von einer Referenzstrahlung in einem Interferometer kombiniert. Die resultierende Frequenzverschiebung trägt direkt die Geschwindigkeitskomponente der Messfläche senkrecht zum Strahl ab.

Bei der LDV unterscheidet man in der Regel homodyne- und heterodyne-Systeme. Im heterodynen Aufbau wird der Referenzpfad um eine konstante Frequenz verschoben, wodurch das Messsignal besser gemustert und leichter zu analysieren ist. Die Doppler-Frequenzverschiebung Δf ist proportional zur Auslenkungsgeschwindigkeit der Oberfläche und ungefähr Δf = 2v/λ, wobei v die Komponentengeschwindigkeit in Richtung des Strahls und λ die Wellenlänge des Lasers ist. Aus Δf oder aus integrierter Geschwindigkeit lassen sich Geschwindigkeit oder Verschiebung der Oberfläche bestimmen. Scanning- oder Multi-Point-LDV ergänzt das Messprinzip durch räumliche Abtastung zur Erstellung kartografischer vibrometrischer Karten.

Aufbau und Messmodi: Typische Komponenten sind Laser, Interferometer, Messkopf mit Optik, Detektor und Auswerteelektronik. LDV wird häufig als Einzelpunktmessung, Scanning-LDV oder vibrometrische Kartierung eingesetzt. Anwendungen finden sich in der Mechanik, Fahrzeugtechnik, Elektronik, Materialprüfung, Mikrostrukturobservation und der Modalanalyse von Bauteilen.

Vorteile sind geringe Beeinflussung durch Anregungen, hohe Empfindlichkeit und schnelle, nicht destruktive Messungen. Einschränkungen ergeben sich aus dem Oberflächenreflexionsgrad, Sichtlinie, Umgebungshelligkeit und Kalibrieraufwand. Die Methode hat sich seit den 1960er-Jahren etabliert und wird heute als Standardwerkzeug zur Schwingungsanalyse verwendet.