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レーザ干渉変位計システム
LV-2100A

製品写真(レーザ干渉変位計システム LV-2100)

従来の振動変位の検出は、加速度(m/s2)あるいは速度(m/s)から変位への変換が中心でした。しかし MEMS(Micro Electro Mechanical System)や圧電素子応用のアクチュエータなどは、矩形駆動や DC オフセットで挙動するものが多く、従来の加速度センサやレーザドップラ振動計での積分処理による変位換算では正しい変位計測ができませんでした。

レーザ干渉変位計 LV-2100A は、無負荷・非接触で MEMS や圧電素子の微小・高速振動変位を 1 MHz サンプリング、0.155 nm の高変位分解能で、DC から直接検出可能です。レーザスポット径は最小 φ1.5 μm と高空間分解能。
ディジタル変位出力は振幅レンジ依存の分解能低下がありません(アナログ出力と比較して)。

オプションの変位解析ソフトウェア(LV-0930)をはじめ、FFT アナライザや『Oscope/Oscope Professional』時系列解析ツール等の豊富なハード・ソフト群がより効果的な計測・解析をサポートします。

特長

変位分解能 0.155 nm
振動周波数が高くなると、変位も小さくなり、従来のレーザ変位計では計測が困難でした。LV- 2100A は 0.155 nm の分解能で変位を検出可能です。


最大 1 MHz の高速サンプリング

LV-2100A は 1 MHz の高速サンプリングで振動変位を検出します。0.155 nm 分解能の性能で、一般機械振動からMEMS や圧電素子まで広い測定対象の振動変位の検出が可能です。


データはアナログ&デジタル出力
LV-2100A は検出したデータをアナログ電圧とデジタルデータの両方で出力できます。アナログ変位出力は DC ~ 100 kHz、デジタル変位出力は USB 2.0 で PC に高速転送されます。デジタルデータは伝送誤差やインピーダンスの影響を受けず、直ぐに PC 上でデータ処理を行えます。

 

CCD カメラで微小物体も簡単検出

LV-2100A はオプションのビデオ観察ユニット(LV-0180)を装着する事でレーザ光の同軸位置で照射位置を確認しながら作業できます。これにより、レーザ光を正確に小型部品や微小部位に位置決め照射可能です。またオプションの対物レンズ(LV-0155)を装着する事で、観察倍率アップとレーザスポットを φ3 μm 迄絞る事が出来ます。

 

豊富なデータ解析ツール、ハード&ソフト

LV-2100A は変位データを全てデジタルデータで出力できます。LV-2100A で検出した振動変位データをオプションの変位解析ソフトウェア(LV-0930)を使用して、大きな変位からそこに重畳する微小変位まで計測することができます。また、変位データから速度、加速度に変換しての解析も可能です。さらに、時系列解析ツールオプション『Oscope2』により、FFT 解析や速度、加速度変換など多彩な解析が可能です。FFT アナライザと組み合わせることで、振動変位波形のデジタル処理や周波数解析まで豊富で多機能なソフトウェアが微小な変位の可視化や信号の抽出まで可能にします。

※デジタルデータを PC で受信するには変位解析ソフトウェア『LV-0930』が必要です。
※Oscope2 へは CSV 形式でのインポートに なります。

アプリケーション例

超音波機器・素子の変位計測

LV-2100A は、速度(m/s)や加速度(m/s2)の積分処理でしか得られなかった変位(m)を直接計測可能です。1 MHz の高速サンプリングと 0.155 nm の変位分解能で高周波・微小振幅の高速振動を変位波形で直接検出・観測ができます。

アプリケーションイラスト(超音波機器・素子の変位計測システム構成)

画面データ(超音波機器・素子の変位計測)
画面データ(超音波機器・素子の変位計測)

60 kHz で振動する超音波ツールの変位波形 (右データは左データの部分拡大)

 

パルス駆動圧電素子の変位計測

LV-2100A は、DC からの変位計測が可能です。パルス(矩形)波形で駆動される圧電素子やフィルムなどは速度(m/s)や加速度 (m/s2)の積分処理では計測困難でした。 LV-2100A は一定時間変位を維持して変位を繰り返す対象の計測も観測可能です。

アプリケーションイラスト(パルス駆動圧電素子の変位計測システム構成)


画面データ(パルス駆動圧電素子の変位計測)

 

オフセットを含む振動の同時計測

LV-2100A は直線変位を伴いながらの振動変位を観測可能です。アクチュエータやシリンダの飛び出し量、圧電素子、リレー(電磁継電器)など、伸長や移動変位と停止時に発生する過渡振動変位を同時に捕らえる事ができます。伸長やオフセット量が多くても、デジタル出力なら 0.155 nm の分解能で振動変位の観測ができます。

アプリケーションイラスト(オフセットを含む振動の同時計測システム構成)


画面データ(オフセットを含む振動の同時計測)

 

MEMS ・マイクロマシンの微小変位計測

LV-2100A は、レーザ光を微小スポットにして MEMS やマイクロマシンなど微小構造物の振動変位の計測が可能です。オプションの対物レンズ(LV-0155)や顕微鏡ユニット(LV-0148)など光学機器を使い、目的の微小部位にレーザ光を照射して無負荷・非接触で変位計測ができます。

アプリケーションイラスト(MEMS ・マイクロマシンの微小変位計測システム構成)


顕微鏡ユニット下の微小構造物

 

システム構成例

イラスト(システム構成例)


概略仕様

センサユニット
検波復調方式 光ヘトロダイン検波による変位復調
光源 He-Ne レーザ(波長 632.8 nm)
射出光出力 1 mW 以下(クラス2 JISC6802 FDA 規格適合)
焦点距離 100 mm ~ ∞
測定範囲 反射テープ(LV-0012)使用:± 10 mm
コーナーキューブ使用:±5 m
レーザスポット径 焦点距離 100 mm で φ20 μm 以下
レンズ部 設定可能範囲内で任意に手動による設定が可能
表示器 ●干渉レベル表示:10 セグメント LED バ−
●検出 ERROR 表示:赤色LED点灯
センサ主固定穴 M8×1(ヘリサート補強)
補助固定穴 M4×2(ヘリサート補強)
信号ケーブル 長さ3m
(ケーブル屈曲半径:50 mm 以下、ケーブル外皮::難燃性UL 認定材 PVC 黒色)
質量 500 g(ケーブルを含まず)

変位変換ユニット
アナログ出力 アナログ出力 ±10V (入力インピーダンス 100 kΩ 以上にて)
遮断周波数 DC:DC ~ 100 kHz (fc = −3 dB)
AC:0.3 Hz~ 100 kHz (fc = −3 dB)
直線性 ±0.1%/F.S
アナログリップル 2 mVp‒p 以下
出力インピーダンス 50Ω(最低入力インピーダンス 100 kΩ 以上)
出力端子 BNC(CO2型)
アナログ変位レンジ 最大計測速度 5.0 m/s(全レンジ)
レンジ表示 選択レンジを7セグメントLEDで表示
設定レンジ
レンジ 最大測定範囲 アナログ最小分解能 ディジタル分解能
0.1 mV ±1 μm 0.15 nm 0.155 nm
1 μm/V ±10 μm 0.3 nm
5 μm/V ±50 μm 1.5 nm
10 μm/V ±100 μm 3 nm
100 μm/V ±1 mm 30 nm
2 mm/V ±20 mm 618 nm
0.1 m/v ±1.0 m 30 μm
0.5 m/v ±5.0 m 154 μm
1 m/V ±10 m 309 mm
レンジオーバー表示

各レンジ 100% 以上で赤色 LED 点灯

リセット表示 変位ゼロリセット操作・入力時に緑色 LED 点灯
サンプリング周波数 アナログ出力:1 MHz 固定
ディジタル出力:変位解析ソフトウェア(LV-0930)にて可変可能
(1 MHz、500 kHz、200 kHz、100 kHz、50 kHz、20 kHz、10 kHz、5 kHz、2 kHz、1 kHz、500 Hz、200 Hz、100 Hz、50 Hz、20 Hz、10 Hz、5 Hz、2 Hz、1 Hz、0.5 Hz)
ディジタル出力 USB Ver. 2.0 (Full Speed)
コネクタタイプ:ミニBタイプ
EXT信号入力

変位ゼロリセット信号入力/ TRIG 信号入力
コネクタタイプ:R03-R5F

  • 外部リセット信号:無電圧a接点信号入力/closeにてRESET動作

  • TRIG信号:TTL(+5V信号) ※LV-0930使用時使用可能

ピンアサイン

A 外部リセット信号入力
B 外部リセット信号COM
C TRIG信号入力
D TRIG信号COM
E --
SYNCHRONOUS 信号入出力

同期用コネクタ(2 台接続時)

  • RESET 信号

  • CLK 信号

  • TRIG 信号

レーザユニット
検出器感度切替 スライドスイッチ3段階切替
モニター出力
※干渉レベルを電圧出力
アナログ出力:0 ~ 10 V
出力インピーダンス:50 Ω 以下
出力端子:BNC(CO2型)
表示器 ●干渉レベル表示:20 セグメント LED バ−
●レーザ状態表示::レーザ放射時に緑色LED 点灯
●ERROR 表示:計測エラー時に赤色LED点灯
収納 センサ収納可能、ケーブル背面巻取り可能
セーフティロック レーザ光の光路を遮断(短絡時レーザ放射)、無電圧 1a 接点入力
使用電源 AC 100 ~ 240 V 50/60 Hz
消費電力 70 VA 以下
動作温度範囲 −5 ~ +40℃
使用湿度範囲 30 ~ 80 %RH(ただし結露しない事)
保存温度範囲 −10 ~ +50℃
質量 本体:12 kg(センサを含む)
外形寸法 393(W)×222(D)×135(H)mm

適合規格
本器は以下の規格にしたがって設計、検査されています。
「JIS C 6802(レーザ製品の放射安全基準)」
「IEC60825-1:2007」「FDA(CDRH)」
「CEマーキング(低電圧指令:EN61010-1)
(EMC指令:EN61326-1:2013)」 「FCC(Part 15B)」「CANADA EMI規制(ICES-003)」


オプション

微小物体観測システム(受注生産)

計測部位を TV モニターで拡大し、微小物体へのレーザ照射や位置決めを可能にします。微小物体や微小部位計測で、レーザ光の位置決めを簡単に行う事ができます。

 

製品写真(微小物体観測システム)

※受注生産、別途お見積り

仕様

●ビームスポット径:約 3 μm
ワーキングディスタンス:約 40 mm(LV-0155 装着時)
●ビデオ出力 : 1.0 Vp-p(NTSC)

組み合わせ例

●レーザ干渉変位計:LV-2100A
●ビデオ観察ユニット:LV-0180 (受注生産)
●対物レンズ:LV-0151A (受注生産)(必要に応じて使用)

【モニター】15 型 TV(4:3 対角線 380 mm) ファイバー冷光源にて照明

モニター画面データ(幅50μmのスリット)

幅 50 μm のスリット
(画像中央)

モニター画面データ(φ50μmのピンホール)

φ = 50 μm のピンホール
(画像中央)

LV-0930 変位解析ソフトウェア

変位解析ソフトウエア(LV-0930)を用いると、USB 出力より変位計測データを読み込み、動作や位置決め計測を解析する事ができます。LV-2100A で取得した変位波形データを、速度(m/s)、加速度(m/s2)に簡単に変換し、元データと変換波形の同時比較や波形データの移動平均、CSV データへのエクスポートなど、対象の動特性解析をスピーディーに行えます。

環境補正入力 温度、気圧、湿度、波長
時間計測 サンプリング周波数:1 MHz、500 kHz、200 kHz、100 kHz、50 kHz、20 kHz、10 kHz、5 kHz、2 kHz、1 kHz、500 Hz、200 Hz、100 Hz、50 Hz、20 Hz、10 Hz、5 Hz、2 Hz、1 Hz
点数最高:65535 点
解析機能 時間 - 変位、時間 - 速度、時間 - 加速度、±%グラフ、 ピッチング&ヨーイング、真直度、角度、差分計算 、移動平均、周波数解析、ディジタルフィルタによる波形処理可能
ISO230-2に準拠した位置決め精度試験
最大 4 ch まで同時サンプリング可能。
OS/CPU OS:Windows XP (SP2 以降), Windows Vista (SP1), Windows 7(32 ビット版のみ対応)

CPU:Intel Pentium 4/2 GHz 以上

ディスプレイ解像度 1024×768(XGA)以上
メモリー 512 MB 以上
ハードディスク 空き容量 500 MB 以上
インタフェース USB 2.0(Full Speed)
価格 (税込

本体及びオプション価格

型名 製品名 用途 価格(税込)
LV-2100A レーザ干渉変位計システム 検出センサ+本体ユニット
LV-0930 変位解析ソフトウェア 変位データの動特性解析が可能です。
LV-0801 コーナーキューブφ4mm 測定対象に取付け、レーザ光をセンサヘッドへ反射させます(質量0.2g 以下)。
LV-0802 コーナーキューブφ7mm 測定対象に取付け、レーザ光をセンサヘッドへ反射させます(質量 2 g 以下)。
LV-0151A 対物レンズ レーザスポットを約 3μm まで絞る事ができます。(測定距離 : 約 40 mm) ( 受注生産 )
LV-0180 ビデオ観察ユニット センサ部に装着する事で微小部位のレーザスポットを TV モニターで確認できます。 ( 受注生産 )
LV-0301 90度反射ミラー レーザ光を 90 度曲げ 360°回転する事ができます。隙間などにレーザ光を照射できます。
LV-0105 細型反射ミラー LV-0301 の先端より更に狭い 場所にレーザ光を誘導する 90 度反射ミラーです。LV-0301 の先端部のミラーと交換して使用します。(φ= 4 mm)
LV-0015 XY軸微動ステージ センサの精密な位置合わせが可能な XY 軸微動ステージです。
(ステージ面:60×60mm、移動量:±5mm)
LV-0016 Z軸微動ステージ センサの精密な上下位置合わせが可能なZ軸微動ステージです。
(ステージ面:60×60mm、移動量:0~10mm)
LV-0017A 大型三脚 定盤が無い場所でのセンサヘッド設置に使用します。
LV-0030 大型マグネットスタンド センサを設置するためのマグネットスタンドです。微動ステージ LV-0015/LV-0016 と組合わせて検出位置の微調整が可能です。
LV-0200 卓上型除振台 床から伝わって来る暗振動を低減して検出精度を向上させます。
- アクティブ除振台 定盤をアクティブ制御する事で 100 Hz まで無共振で除振を実現します。 (受注生産品 別途お見積り)
LV-0018A スチールプレート 三脚に装着する事でマグネットスタンドを三脚上で使用できます(水平使用)。
LV-0310 収納トランク LV-2100A の本体と大型マグネットスタンドなどのオプションを収納可能なトランクです。

高精度型干渉変位計(受注対応)

製品写真(高精度型干渉変位計(受注対応))

※価格、仕様についてはお問い合せ下さい。

高精度型干渉変位計は、より高安定に DC から変位計測可能なアプリケーションです。先端の光学系を交換する事で 5 m スパンの変位から微小物体の変位まで 1 MHz サンプリング、0.155 nm 分解能で計測する事が可能です。

製品写真(LV-0155対物レンズ、LV-0180ビデオ観察ユニット組み合せ)

LV-0155 対物レンズ、LV-0180ビデオ観察ユニット組み合せの微小物体検出構成

製品写真(可変焦点対物レンズ組み合せ)

可変焦点対物レンズ組み合せの構成


 

最終更新日:2017/10/10



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