【Polytec】雷射都卜勒測振技術於極端高溫環境中應用 發佈日期 2026-05-27
溫度高達 3000 °C 以上白熾表面的振動分析
QTec® 技術 ─ 革命性的雜訊抑制技術
Polytec 專利的 QTec® 技術，可有效降低技術表面振動量測中的雜訊，進而獲得最高品質的量測訊號。QTec® 測振儀採用創新的多通道干涉儀(multi-channel interferometer)與 diversity reception 技術，能將不同觀測角度中最佳的量測訊號重新整合成一致性的結果。此技術可大幅降低暗斑(dark speckle)與訊號中斷(signal dropout)發生的機率。
極端高溫下振動分析的挑戰
對極高溫元件進行非接觸式振動量測，是現代測試與量測技術中的重大挑戰。
特別是在以下領域：
• 航太產業
• 發電系統
• 材料研究
元件通常需承受極端熱負載，而傳統接觸式振動感測器不僅容易失效，也可能因質量附載效應(mass loading)而改變結構本身的振動特性。採用外差干涉(heterodyne interferometry)與 QTec® 技術的雷射都卜勒測振技術(Laser Doppler Vibrometry, LDV)則提供了獨特解決方案：
• 可於超過 1000 °C 的白熱表面上進行精確振動量測
• 完全非接觸
• 不影響被測物結構
• 適用於極端高溫環境
高溫量測架構示例
以鹵素燈泡(halogen bulb)燈絲為例，可清楚展現 Polytec 測振儀於極端高溫下的性能。
圖 1： 被測鹵素燈泡的燈絲。每個繞組設有一個量測點。
在額定電壓下：
• 燈絲溫度可達 2700 °C～3000 °C
• 即使在強烈白熾發光狀態下
• 仍可輕鬆完成振動量測
量測系統組成
使用設備：
• VibroScan Xtra QTec® 掃描式測振儀
→ 用於全場振動分析(full-field vibration analysis)
• Close-up Unit 特寫鏡頭模組
→ 用於小型結構細部量測
• 疊層式壓電激振器(stacked piezo excitation)
→ 由內建訊號產生器驅動
• 非接觸式雷射對焦
→ 聚焦於高溫發光燈絲
圖 2： 搭配近接單元的 VibroScan Xtra QTec 對準燈泡。
圖 3： 電流緩慢增加時的振動儀相機影像。
量測結果與溫度效應
隨著溫度上升，可觀察到明顯的材料特性變化：0 至 11 的曲線對應逐漸升高的溫度。可以清楚看到，共振頻率向低頻方向偏移，且阻尼（以波峰高度與寬度的比例表示）增加。這可歸因於燈絲因高溫而軟化的材料特性。
1. 共振頻率下降
共振頻率逐漸往低頻方向偏移。
2. 阻尼增加
可由共振峰值(resonance peak)高度與寬度比例變化觀察。
3. 材料熱軟化
高溫造成材料變軟，使機械特性產生改變。
圖 4： 頻譜隨表面溫度升高而產生的變化。
圖 5： 通電發光狀態下的典型振動頻譜。
圖 6： 放大至 2 到 2.5 kHz 範圍內量測到的頻率頻譜。
透過 QTec® 掃描式測振儀，即使在超高溫表面，也能穩定且可靠地分析這些溫度相關特性。
總結
結合 QTec® 技術的雷射都卜勒振動儀，正逐漸成為極端熱條件下振動量測的標準方法。此項非接觸且無侵入性的量測技術，可對表面溫度超過 3000°C 的樣品進行精密分析，為高溫材料研究、渦輪機技術與品質保證領域開闢了新的可能性。
技術應用窗口：Dr Leo Wu. leo.wu@cadmen.com |
