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Medición sin contacto de movimiento inducido por vibración
Los dispositivos electrónicos son normalmente pensados para estar sobre una mesa o montados de manera segura en una carcasa protectora, pero los dispositivos portátiles presentan un estándar totalmente diferente bajo el cual se debe fabricar la electrónica. Las cargas de choque y las vibraciones a las que deben sobrevivir los componentes electrónicos cuando se montan en un automóvil o en un bote pueden ser significativas. Los caminos suaves son fáciles, pero también necesitan soportar los peores caminos de tierra y los mares más brutales y estos dispositivos electrónicos deben ser construidos para soportar estas fuerzas sin fallas.
La electrónica en el vehículo está montada de manera segura al chasis del vehículo con diferentes tipos de aislamiento, aun así, estos componentes pueden soportar fuerzas de vibraciones más extremas que los ocupantes. Esto hace que el diseño de dispositivos sea un reto, especialmente para las estructuras automotrices pequeñas y delicadas.
A medida que la electrónica está más presente en nuestros vehículos, su durabilidad se vuelve aún más crítica. Los componentes grandes o pesados como capacitores, relevadores, inductores y bobinas, deben ser montados de manera segura para que no rompan sus montajes, ni se flexionen de modo que dañen sus conexiones eléctricas. Incluso al estar lo suficientemente bien montados, pueden flexionar una tarjeta de PC completa y provocar fallas en otros lugares cuando se encuentran con vibraciones inducidas por el vehículo. El análisis del movimiento en estos módulos se realiza mejor utilizando un método sin contacto, como un vibrómetro láser.
Para estudiar los movimientos en la electrónica automotriz, el Dr. Arvind Krishna de la empresa Delphi descubrió las ventajas del vibrómetro láser. Los vibrómetros láser Doppler, sólo requieren una línea de vista clara del objeto a medir, no requiere una ubicación para colocar el acelerómetro, la medición no se ve afectada por la forma o textura de la pieza, tiene una curva de respuesta plana, son altamente exactos; y debido a que tocan el componente sólo con un rayo de luz – no cambian la estructura de ninguna manera.
Capacitores
El Dr. Krishna mide componentes grandes en PCBs que plantean un problema potencial de durabilidad debido a la vibración para las aplicaciones de Delphi. Los capacitores, en especial, pueden experimentar fallas de durabilidad al ser expuestos a las vibraciones inducidas por el vehículo.
La carcasa debe asegurar al capacitor, las terminales no pueden romperse y el montaje no puede flexionar la tarjeta para que tampoco fallen los componentes a su alrededor. Incluso cuando esto se logra, los capacitores pueden fallar internamente. Esto hace que la selección y prueba de los capacitores sea aún más importante.
Sensores de presión
Otro dispositivo particularmente desafiante es un sensor de presión. Debido al pequeño tamaño del termistor (de 2 a 3 mm) y el cable conductor delgado, se requirió un láser para medir el movimiento sin tocar el dispositivo. La habilidad del vibrómetro láser para medir amplitudes pequeñas y grandes en un amplio intervalo de frecuencia proporcionó información sobre el movimiento de la punta a 775 Hz, 9 290 Hz y 1 879 Hz. Esto permite a los investigadores explorar nuevos diseños y nuevas capacidades de toda la estructura. Las mejoras que el Dr. Krishna pudo hacer en los dispositivos de Delphi estuvieron vinculadas directamente con la información obtenida con el vibrómetro láser.
Medir en partes independientemente de su material, construcción o tamaño permite a los investigadores identificar con exactitud la forma en que se mueve una parte y cuantificar las mejoras obtenidas con cada modificación.
El Dr. Arvind Krishna habla sobre el vibrómetro láser:
“La facilidad de uso, portabilidad y la exactitud han permitido que el vibrómetro láser de Polytec se convierta en una alternativa de prueba popular en el laboratorio comparado con los acelerómetros tradicionales. ¡Esperamos encontrar nuevas aplicaciones para los equipos láser en el futuro!”.
Respuesta de aceleración, PSD, capturada usando el vibrómetro Polytec en el cuerpo del condensador, empleando vibración aleatoria como excitación.
Señal clara que proporciona información sobre el movimiento de la punta, especialmente en la frecuencia 930 Hz.
Referencia: Polytec, Application Note. “Non-Contact Measurement of Vibration-induced Movement” [documento en línea: https://www.polytec.com/fileadmin/d/Vibrometrie/OM_AN_VIB-C-06_2013_06_E_PDF.pdf acceso: octubre de 2018].
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