乐器的声音优化

声学和超声波

激光多普勒测振仪是声学和超声波领域具有挑战性的工作不可或缺的工具。它们直接在声源处将振动可视化:在膜或任何其他移动表面上。非接触式测量原理精确,高度线性,不受环境影响。

Optomet激光测振仪在在扬声器系统开发、乐器制造、超声波传感器、麦克风、手机和超声波探头的开发方面,以及消费品、大件家电、汽车和飞机部件的声学设计或FEM模型验证方面都证明了价值。

乐器的声音优化

Optomet公司的激光测振仪可以帮助乐器制造商在音质、耐用性和设计特性方面优化乐器。

使用传统的接触式传感器几乎不可能对乐器弦进行检查,因为这些传感器很难连接到乐器弦上。另一方面,加速计等传感器的质量负载会使测量对象的动态响应失真。类似的问题也出现在吉他和弦乐乐器的音箱以及钢琴和大型钢琴的音板上。

Optomet激光多普勒测振仪使仪器制造商在乐器开发过程中能够系统地、无接触地对振动幅度、共振频率、阻尼进行测试以及对材料选择进行研究。

共振体的振动分析可对乐器音箱表面的振动可视化。振动模式或隐藏的声音可以在频谱中清楚地识别和分类。这使我们能够清楚地分析吉他、小提琴、钢琴、鼓和许多其他乐器的独特声音。

进一步的质量评估和声音特性描述是振动传播的时间表示。这种方法清楚地确定了波在共振体上传播的时间过程。

 

 

模式分析樂器

干涉声场测量

声波在介质(如空气)中的传播会导致介质密度随空间和时间的波动。由于介质密度的变化而导致的折射率变化,也时光速产生了变化,这种由于声波引起的密度变化可通过激光多普勒测振仪可视化。

可以做个实验,激光束穿过待测声场的激光束可以扫描静态白色表面,并检测反射信号。与典型的振动应用相比,干涉测量的相位差异不是由于反射表面的运动造成的,而是由于从测振仪到反射面再到测量装置的传输时间的变化,这个变化是由密度波动引起的。
由于折射率的波动,激光束从激光多普勒测振仪 (LDV) 到被测声场后面的反射面,并返回测振仪的传输时间不等。例如,白色墙可以用作反射面。这种传输时间的变化会导致测振仪检测到相位变化。
通过这种方式可使声波引起的密度和压力波动通过我们的optoSCAN软件可视化。应用实例为研制超声波换能器和扬声器过程中的声场测量。利用层析方法还可以重建声场的三维几何结构。

 

示例:超声波换能器

超声波换能器通常用于无损检测过程或超声波信号发生器。 图片显示了发散超声换能器的声场,该声场是用Optomet的激光扫描振动计测得的。

 

干涉声场测量

超声波焊接

超声波焊接是借助频率为20 kHz及以上的机械振动将热塑性塑料和金属材料连接起来的过程。 振幅通常在2位数µm范围内。 由于相对较高的频率而导致的每秒几米的振动速度,确保了输入到焊缝中必要的能量。

使用测量量程高达25 m/s的Optomet单点及扫描激光测振仪可以详细了解复杂的焊接过程及进行进一步的优化。扫描激光振动仪可以例如测量和可视化超声波发生器的工作工作模态。

激光测振仪可以帮助您开发高效的超声处理工具,验证有限元模型,确定仿真参数,协调超声焊极和换能器。

32位数字信号输出使得最小的振动可见,即使叠加到更大幅度的振动上。

短波红外(SWIR)激光源的使用寿命长,这使得Optomet的测振仪也非常适合用于在线测试和质量控制,以及对供应商提供的压电陶瓷进行进货检查。

高信号水平的Optomet的短波红外(SWIR)测振系统免去了任何为提高表面反射率而进行的表面处理。

 

应用示例: 超声探头的改进

Optomet扫描激光多普勒振动计可测量超声波发生器的整个表面并显示振状。 在超声波发生器的边缘可能会产生对焊接结果有重大影响的高振幅有害模式。

利用振动测量技术可以有效地查明这些问题的原因和根源。有限元模型的验证允许在合理的基础上对超声波工艺和设备进行系统的改进。

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