[Translate to Französisch:] acoustics musical instruments

Acoustique et ultrasons

Les vibromètres laser Doppler sont des outils indispensables pour les travaux exigeants dans le domaine de l'acoustique et des ultrasons. Ils vous permettent de visualiser les vibrations directement au point d’origine du son : sur une membrane ou toute autre surface en mouvement. Leur principe de mesure sans contact s’applique de manière précise, à haute linéarité et sans rétroaction.

Les vibromètres laser Optomet ont fait leurs preuves dans la conception de haut-parleurs, la fabrication d’instruments de musique, le développement de capteurs ultrasoniques, de microphones, de téléphones portables et de sonotrodes à ultrasons. Les vibromètres laser Doppler Optomet sont également utilisés pour la conception acoustique de biens de consommation, tels que les appareils ménagers, les pièces automobiles et aéronautiques ou pour la validation des modèles d’éléments finis.

Optimisation du son des instruments de musique

Les vibromètres laser Optomet assistent les fabricants d'instruments de musique dans l’optimisation des instruments de musique, en termes de qualité sonore, de longévité et d'exigences des utilisateurs.

L’analyse des cordes d’instruments est pratiquement impossible avec les capteurs de contact classiques, car ils sont difficiles à fixer sur les cordes. Par ailleurs, la charge de poids liée aux capteurs tels que les accéléromètres fausserait la réponse dynamique de l’objet à mesurer. La problématique est similaire pour les corps de résonance des guitares et instruments à cordes, ainsi que les tables d'harmonie des pianos droits et des pianos à queue.

Les vibromètres laser Doppler Optomet permettent aux fabricants d'instruments d’analyser systématiquement et sans aucun contact les amplitudes des vibrations, les fréquences de résonance, l’atténuation et les répercussions du choix des matériaux pour l’amélioration de l’instrument de musique.

L’analyse des vibrations des corps de résonance permet de détecter et visualiser les vibrations de surface sur le corps d'un instrument. Les modes vibratoires ou les sons cachés peuvent être clairement identifiés et classés dans le spectre de fréquence. Cette méthode assure une analyse claire du son unique des guitares, des violons, des pianos, des batteries et de nombreux autres instruments.

L’affichage du temps de la propagation des vibrations permet une autre évaluation de la qualité et caractérisation sonore. Il détermine clairement l’évolution dans le temps de la propagation des ondes à travers le corps de résonance.

 

 

[Translate to Französisch:] mode analysis music instrument

Mesure du champ sonore interférométrique

La propagation des ondes sonores dans un milieu (par ex. air) entraîne une variation spatiale et temporelle de la densité. Comme l’indice de réfraction, et donc la vitesse de la lumière, change avec la densité du milieu, les variations de densité causées par les ondes sonores peuvent être visualisées avec le vibromètre laser à effet Doppler.

Pour ce faire, le faisceau laser parcourt le champ sonore à mesurer, balaie une surface blanche statique et détecte le signal réfléchi. Contrairement aux applications conventionnelles de vibrométrie, les différences de phase mesurées ici par interférométrie ne résultent pas ici du mouvement de la surface réfléchissante, mais de la variation du temps de déplacement depuis le vibromètre au réflecteur et en sens inverse, jusqu’à l’appareil de mesure, générée par les variations de densité.

Les fluctuations de l’indice de réfraction entraînent la variation du temps de déplacement du faisceau laser depuis le vibromètre laser à effet Doppler (LDV) jusqu’à un réflecteur situé derrière le champ sonore à mesurer, et en sens inverse jusqu’au vibromètre. Un mur blanc peut par exemple faire office de réflecteur. Cette modification du temps de déplacement entraîne un changement de phase détecté par le vibromètre.

Les variations de densité et de pression provoquées par les ondes sonores peuvent ainsi être visualisées avec le logiciel OptoSCAN. Parmi les applications possibles : la mesure du champ sonore pour la conception de transducteurs ultrasoniques et de haut-parleurs. La géométrie tridimensionnelle du champ sonore peut également être reconstituée à l'aide de méthodes tomographiques.

Exemple pratique : les transducteurs échographiques

Des transducteurs échographiques sont fréquemment utilisés pour les contrôles non destructifs ou les capteurs de signaux ultrasonores. L'illustration montre le champ sonore d'un transducteur ultrasonique divergent qui a été mesuré avec le vibromètre laser à balayage d’Optomet.

[Translate to Französisch:] interferometric sound field measurement

Soudage par ultrasons

Le soudage par ultrasons est un procédé permettant d'assembler des matériaux thermoplastiques et métalliques à l’aide de vibrations mécaniques à des fréquences de 20 kHz et plus. Les déplacements sont généralement de l'ordre du µm à 2 chiffres. Au vu des fréquences relativement élevées, il en résulte des vitesses de vibrations de quelques mètres par seconde qui assurent à leur tour l'apport d'énergie nécessaire à la soudure.

Les vibromètres laser Doppler Optomet affichant des réserves de vitesse jusqu’à 30 m/s conviennent parfaitement pour enregistrer et optimiser le procédé de soudage complexe dans ses moindres détails. Un vibromètre laser à balayage peut mesurer et visualiser, par exemple, les formes vibratoires en fonctionnement de la sonotrode.

Les vibromètres laser vous permettent notamment de développer des outils performants pour les procédés ultrasoniques, de valider les modèles d'éléments finis, de déterminer les paramètres de simulation, de coordonner la sonotrode et le transducteur, d’effectuer des essais de fin de ligne sur vos produits ou des essais préalables sur les piézocéramiques.

Exemple pratique : perfectionnement des sonotrodes

Un vibromètre laser Doppler à balayage Optomet effectue des mesures des vibrations sur l’ensemble de la surface des sonotrodes et rend visibles toutes les formes vibratoires en fonctionnement. Des modes vibratoires gênants peuvent générer des amplitudes élevées, notamment au niveau de la lame de la sonotrode, et influencer considérablement le résultat du soudage par ultrasons.

Les sources de perturbation et vibrations en cas de fréquences indésirables peuvent être identifiées simplement et rapidement. La validation des modèles d’éléments finis permet de poursuivre le perfectionnement systématique du procédé de soudage et des systèmes en s’appuyant sur une base solide.

Champ sonore d'un levitateur acoustique

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