Mesures acoustiques et ultrasonores précises avec des LDV
Mesures acoustiques et ultrasonores grâce à une technologie de mesure innovante et précise
Les vibromètres laser Doppler (LDV) sont des outils indispensables pour les applications exigeantes dans les domaines de l’acoustique et des ultrasons. Ils permettent de visualiser les vibrations directement à la source de l’émission sonore, sur une membrane ou toute autre surface en mouvement. Leur principe de mesure sans contact est précis, hautement linéaire et insensible aux influences environnementales.
Les vibromètres laser Optomet ont fait leurs preuves dans le développement de systèmes de haut-parleurs, la fabrication d’instruments de musique et la conception de capteurs ultrasonores, de microphones, de téléphones mobiles et de sonotrodes à ultrasons. Ils sont également utilisés pour la conception acoustique de produits de consommation, d’appareils électroménagers, de composants automobiles et aéronautiques, ainsi que pour la validation de modèles par éléments finis.
Optimisation acoustique des instruments de musique
Les vibromètres laser d’Optomet aident les fabricants d’instruments de musique à optimiser la qualité sonore, la durabilité et les caractéristiques de conception de leurs instruments.
L’étude des cordes d’instruments est pratiquement impossible avec des capteurs de contact conventionnels, car ceux-ci sont difficiles à fixer sur les cordes. De plus, la masse ajoutée par des capteurs tels que des accéléromètres fausserait le comportement dynamique de l’objet mesuré. Un problème similaire se pose pour les caisses de résonance des guitares et des instruments à cordes frottées, ainsi que pour les tables d’harmonie des pianos droits et à queue.
Les vibromètres laser Doppler d’Optomet permettent d’étudier systématiquement les amplitudes vibratoires, les fréquences de résonance, l’amortissement et l’incidence du choix des matériaux lors du développement d’instruments de musique, sans contact physique et donc sans altérer les propriétés de l’instrument.
L’analyse vibratoire des corps de résonance permet de détecter et de visualiser les vibrations de surface sur la caisse d’un instrument. Les modes vibratoires ou les sonorités cachées peuvent être clairement identifiés et classifiés dans le spectre de fréquences. Il est ainsi possible d’analyser avec précision la sonorité unique des guitares, violons, pianos, batteries et de nombreux autres instruments.
L’analyse vibratoire temporelle offre un moyen supplémentaire d’évaluer la qualité et de caractériser le son en déterminant précisément l’évolution dans le temps de la propagation des ondes à travers le corps de résonance.
Mesure interférométrique du champ acoustique
La propagation d’ondes sonores dans un milieu (par ex. l’air) entraîne des variations spatiales et temporelles de sa densité. Comme l’indice de réfraction, et donc la vitesse de la lumière, varie avec la densité du milieu, les changements de densité provoqués par les ondes sonores peuvent être visualisés à l’aide d’un vibromètre laser Doppler. Cette méthode est un élément central de la mesure interférométrique, qui fournit des résultats précis et reproductibles.
Pour ce faire, le faisceau laser qui traverse le champ acoustique à mesurer balaie une surface blanche immobile, puis le signal réfléchi est détecté. Contrairement aux applications classiques de la vibrométrie, les différences de phase mesurées par interférométrie ne résultent pas du mouvement de la surface réfléchissante, mais de la variation du temps de trajet entre le vibromètre et le réflecteur, puis jusqu’à l’appareil de mesure, variation provoquée par les fluctuations de densité. Ces résultats jouent un rôle déterminant dans l’analyse du champ acoustique et la reconstruction de sa géométrie tridimensionnelle.
Parmi les applications figurent la mesure du champ acoustique pour le développement de transducteurs ultrasonores et de haut-parleurs. La géométrie tridimensionnelle du champ acoustique peut également être reconstruite à l’aide de méthodes tomographiques, une technique connue sous le nom de tomographie du champ acoustique.
FEM en acoustique : la précision par la simulation
Les méthodes des éléments finis (FEM) jouent un rôle central en acoustique dans la simulation précise de champs acoustiques et de profils vibratoires complexes. La FEM permet d’analyser en détail et d’optimiser les fréquences de résonance et les déformées modales.
Les vibromètres laser Doppler d’Optomet complètent parfaitement cette méthode en fournissant des données expérimentales permettant de valider les simulations. Cette combinaison favorise le développement efficace de composants acoustiques tels que des haut-parleurs ou des sonotrodes, ainsi que l’optimisation de l’isolation acoustique dans différentes applications.
Exemple pratique : le transducteur ultrasonore
Les transducteurs ultrasonores sont fréquemment utilisés dans les procédés de contrôle non destructif ou comme émetteurs de signaux ultrasonores. L’image montre le champ acoustique d’un transducteur ultrasonore divergent, mesuré à l’aide d’un vibromètre laser à balayage Optomet.
Soudage par ultrasons grâce à l’analyse vibratoire
L’assemblage de thermoplastiques et de pièces métalliques minces fait appel à des vibrations acoustiques ultrasonores de 20 kHz et plus. Des vitesses vibratoires de plusieurs m/s produisent l’apport d’énergie nécessaire au processus de fusion.
La plage de mesure pouvant atteindre 60 m/s des vibromètres laser à point unique et à balayage d’Optomet permet d’analyser en détail le processus complexe de soudage. Ils permettent aux utilisateurs d’estimer les paramètres de simulation, de valider les modèles par éléments finis et d’affiner la conception de la sonotrode et de l’enclume.
Une sortie numérique du signal sur 48 bits permet de détecter les plus infimes vibrations, même lorsqu’elles sont superposées à des vibrations d’amplitude nettement supérieure.
La longue durée de vie de la source laser SWIR, même en fonctionnement continu, rend les vibromètres Optomet idéaux pour les contrôles de fin de ligne et le contrôle qualité, ainsi que pour l’inspection des piézocéramiques fournies par des partenaires externes.
Les niveaux de signal élevés des vibromètres SWIR d’Optomet rendent inutile tout traitement de surface visant à améliorer la réflectivité.
Optimisation des sonotrodes
Optomet propose des vibromètres laser Doppler à balayage qui permettent de mesurer toute la surface d’une sonotrode et d’en visualiser les déformées. Des modes vibratoires indésirables de forte amplitude peuvent notamment apparaître sur les bords de la sonotrode et avoir une incidence considérable sur le résultat du soudage.
La vibrométrie permet d’identifier efficacement la cause et l’origine de ces problèmes. La validation des modèles par éléments finis constitue une base solide pour améliorer systématiquement le procédé ultrasonore et les équipements.
Mesure vibratoire pour la recherche, le développement et l’industrie – Optomet propose la solution adaptée à vos exigences.
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