Точные измерения акустики и ультразвука с помощью LDV
Измерения акустики и ультразвука с использованием инновационной и точной измерительной техники
Лазерные доплеровские виброметры (LDV) являются незаменимыми инструментами для сложных задач в области акустики и ультразвука. Они делают вибрации видимыми непосредственно в источнике звука: на мембране или другой движущейся поверхности. Их бесконтактный принцип измерения отличается точностью, высокой линейностью и независимостью от внешних воздействий.
Лазерные виброметры Optomet зарекомендовали себя при разработке акустических систем, создании музыкальных инструментов, разработке ультразвуковых датчиков, микрофонов, мобильных телефонов и ультразвуковых сонотродов, а также при акустическом дизайне потребительских товаров, бытовой техники, автомобильных и авиационных компонентов или при валидации моделей конечных элементов (FE).
Оптимизация звучания музыкальных инструментов
Лазерные виброметры Optomet помогают производителям музыкальных инструментов оптимизировать их с точки зрения качества звучания, долговечности и дизайнерских особенностей.
Исследование струн инструментов с помощью традиционных контактных датчиков практически невозможно, так как их сложно прикрепить к струнам. Кроме того, масса датчиков, таких как акселерометры, может исказить динамическое поведение объекта измерения. Похожая проблема возникает с резонаторами гитар и струнных инструментов, а также с резонансными деками пианино и роялей.
С помощью лазерных доплеровских виброметров Optomet можно систематически исследовать амплитуды вибраций, резонансные частоты, демпфирование и влияние выбора материалов при разработке музыкальных инструментов без физического контакта и, следовательно, без влияния на свойства инструмента.
Анализ вибраций резонаторов позволяет выявлять и визуализировать поверхностные вибрации на корпусе инструмента. Вибрационные моды или скрытые звуки могут быть четко идентифицированы и классифицированы в частотном спектре. Это позволяет провести четкий анализ уникального звучания гитар, скрипок, пианино, барабанов и многих других инструментов.
Дополнительная оценка качества и характеристика звука осуществляется через временной анализ вибраций, при котором четко определяется временной ход распространения волн по резонатору.
Интерферометрическое измерение звукового поля
Распространение звуковых волн в среде (например, воздухе) вызывает пространственные и временные колебания плотности. Поскольку показатель преломления и, следовательно, скорость света изменяются с плотностью среды, изменения плотности, вызванные звуковыми волнами, могут быть визуализированы с помощью лазерного доплеровского виброметра. Этот метод является центральным компонентом интерферометрического измерения, обеспечивающего точные и воспроизводимые результаты.
Для этого лазерный луч, проходящий через измеряемое звуковое поле, сканируется по статической белой поверхности, и отраженный сигнал детектируется. В отличие от типичных применений виброметрии, интерферометрически измеренные фазовые различия не вызваны движением отражающей поверхности, а изменением времени прохождения от виброметра к отражателю и обратно к измерительному устройству, вызванным колебаниями плотности. Эти результаты играют решающую роль в анализе звукового поля и реконструкции трехмерной геометрии звукового поля.
Примеры применения включают измерение звукового поля для разработки ультразвуковых преобразователей и динамиков. Трехмерная геометрия звукового поля также может быть реконструирована с помощью томографических методов, известной как томография звукового поля.
FEM в акустике: точность через моделирование
Методы конечных элементов (FEM) играют центральную роль в акустике для точного моделирования сложных звуковых полей и вибрационных паттернов. С помощью FEM можно детально анализировать и оптимизировать резонансные частоты и формы вибраций.
Лазерные доплеровские виброметры Optomet идеально дополняют этот метод, предоставляя экспериментальные данные, с помощью которых можно валидацию симуляций. Эта комбинация позволяет эффективно разрабатывать акустические компоненты, такие как динамики или сонотроди, и оптимизировать звукоизоляцию в различных приложениях.
Практический пример: ультразвуковой преобразователь
Ультразвуковые преобразователи часто используются в неразрушающих методах контроля или в качестве источников ультразвуковых сигналов. На изображении показано звуковое поле дивергентного ультразвукового преобразователя, измеренное с помощью лазерного сканирующего виброметра Optomet.
Ультразвуковая сварка через анализ вибраций
Для соединения термопластов и тонких металлических деталей используются акустические ультразвуковые вибрации с частотами 20 кГц и выше. Скорости вибрации в несколько м/с обеспечивают необходимый для процесса плавления ввод энергии.
Диапазон измерения до 25 м/с одноточечных и сканирующих лазерных виброметров Optomet предоставляет детальное представление о сложном процессе сварки. Они позволяют пользователям оценивать параметры симуляции, валидировать модели конечных элементов и вносить вклад в точную настройку дизайна сонотроди и наковальни.
Цифровой выход сигнала с разрешением 32 бита делает видимыми даже самые малые вибрации, даже если они перекрываются гораздо большими амплитудными вибрациями.
Долговечность источника лазера SWIR даже при непрерывной работе делает виброметры Optomet идеальными для конечного контроля и контроля качества, а также для инспекции пьезокерамики, получаемой от поставщиков.
Высокие уровни сигнала SWIR-виброметров Optomet устраняют необходимость в обработке поверхности для повышения отражательной способности.
Улучшение сонотродов
Optomet Сканирующие лазерные доплеровские виброметры позволяют измерять всю поверхность сонотроди и визуализировать формы отклонений. Особенно на краю сонотроди могут возникать нежелательные вибрационные моды с высокой амплитудой, которые значительно влияют на результат сварки.
Причины и источники таких проблем могут быть эффективно идентифицированы с помощью виброметрии. Валидация моделей конечных элементов позволяет систематически улучшать ультразвуковой процесс и оборудование на прочной основе.
Измерение вибраций в науке, разработках и промышленности — Optomet предложит решение, соответствующее вашим задачам.
Контакты