音響と超音波

レーザードップラー振動計は、音響および超音波の分野でのチャレンジが多い作業に不可欠なツールです。この振動計は、音の発生源である膜またはその他の動的表面での振動を直接視覚化します。その非接触測定原理は、正確で、直線性が高く、環境の影響を受けません。

 

Optomet レーザー振動計は、スピーカーシステムの開発、楽器の製造、超音波センサー、マイク、携帯電話、超音波ソノトロードの開発だけでなく、消費財、白物、自動車、航空機のコンポーネントの音響設計、あるいはFEモデルの検証においてもその価値を証明しています。

楽器の音響の最適化

Optomet のレーザー振動計は、音質、耐久性、設計特性に関する楽器の最適化において、楽器のメーカーをサポートしています。

 

従来の接触センサーでは、弦への取り付けが難しいため、楽器の弦の検査は事実上不可能です。さらに、加速度計などのセンサーによる質量負荷によって、測定対象の動的応答を損なう可能性があります。ギターや弦楽器の共鳴胴、ピアノやグランドピアノの響板でも同様の問題が発生します。

Optomet レーザードップラー振動計を使用すると、楽器の特性に物理的に接触して影響を与えることなく、振動の振幅、共振周波数、減衰、および楽器の開発における材料の選択の影響を体系的に調査できます。

共振体の振動解析により、楽器本体の表面振動の検出と可視化が可能になります。振動モードまたは隠れた音は、周波数スペクトルで明確に識別および分類できます。これにより、ギター、バイオリン、ピアノ、ドラム、その他多くの楽器の独特な音を明確に分析できます。

追加的に、品質評価と音の特性評価として、振動伝播の時間的評価が可能です。この方法は、共鳴体上の波動伝搬の時間経過を明確に測ることを可能にします。

 

 

干渉音場測定

媒体(空気など)内での音波の伝搬は、密度の空間的および時間的変動を引き起こします。屈折率、ひいては光速は媒体の密度によって変化するため、音波による密度の変化をレーザードップラー振動計で見ることができます。

 

これを行うために、測定される音場を通過するレーザービームが静的な白い表面上でスキャンされ、反射信号が検出されます。典型的な振動測定アプリケーションとは対照的に、干渉計で測定された位相差は、反射面の動きに起因するのではなく、密度の変動によっておこる、振動計から反射器、そして測定装置に戻るまでの通過時間の変動に起因します。
屈折率の変動により、レーザービームの通過時間は、レーザードップラー振動計(LDV)から、測定対象の音場の後ろにある反射器まで行って振動計に戻るまでの間に変化し、ます。例えば、白い壁は反射板として機能します。この通過時間の変化は、振動計によって検出される位相変化につながります。
密度、したがって音波によって引き起こされる圧力変動も、OptoSCAN ソフトウェアを使用してこのように視覚化できます。アプリケーションの例としては、超音波トランスデューサーとスピーカーの開発のための音場の測定がありす。音場の三次元形状は、断層撮影法を使用して再構成することもできます。

超音波トランスデューサー

超音波トランスデューサーは、非破壊検査方法や超音波信号送信機でよく使用されます。写真は、Optomet 走査型レーザー振動計で測定されたダイバージェンス超音波トランスデューサーの音場を示しています。

 

超音波溶接

熱可塑性プラスチックと薄い金属部品の接合には、周波数20kHz以上の超音波音響振動が使用されます。数m/sの振動速度は、溶融プロセスに必要なエネルギー入力につながります。

 

Optometのシングルポイントおよび走査型レーザー振動計の最大25m/sの測定範囲は、複雑な溶接プロセスに関する詳細な洞察を提供します。これにより、ユーザーはシミュレーションパラメータを推定し、有限要素モデルを検証し、ソノトロードとアンビルの設計の微調整に貢献できます。

32ビットのデジタル信号出力は、はるかに大きな振幅の振動に重ね合わせた場合でも、最小の振動を可視化します。

連続動作の場合でもSWIRレーザー光源の寿命が長いため、Optometの振動計は、エンドオブラインテストや品質管理、およびサプライヤーから入荷した圧電セラミックの検査に最適です。

OptometのSWIR振動計の高い信号レベルは、反射率を高める表面処理を不要にします。

アプリケーション例: ソノトロードの改良

Optomet 走査型レーザードップラー振動計を使用すると、ソノトロードの表面全体を測定し、たわみ形状を表示できます。特に、溶接結果に大きな影響を与える高振幅の好ましくないモードがソノトロードのエッジで発生する可能性があります。

 

このような問題の原因と根源は、振動計を使用して効率的に特定できます。有限要素モデルの検証により、超音波プロセスと機器を健全なベースで体系的に改善できます。

空気の測定:音波が見えるようになる

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