Распространение звуковых волн в среде (например, в воздухе) вызывает пространственные и временные изменения в плотности. Поскольку показатель преломления и, следовательно, скорость света изменяются в зависимости от плотности среды, изменения плотности, вызванные звуковыми волнами, можно сделать видимыми с помощью лазерного доплеровского виброметра.

Для этого лазерный луч, который проходит через измеряемое звуковое поле, сканируется на статической белой поверхности, и измеряется отраженный сигнал. В отличие от обычных применений виброметрии, интерферометрически измеряемые разности фаз возникают не из-за движения отражающей поверхности, а из-за изменения времени прохождения от виброметра к отражателю и обратно к измерительному устройству, которые вызваны изменениями плотности.
Из-за изменений показателя преломления изменяется время прохождения лазерного луча от лазерного доплеровского виброметра (LDV) до отражателя, расположенного за измеряемым звуковым полем, и обратно к виброметру. Например, белая стена может служить отражателем. Это изменение времени прохождения приводит к изменению фазы, измеряемому виброметром.
Таким образом, с помощью программного обеспечения OptoSCAN можно визуализировать плотность и, следовательно, изменения давления, вызванные звуковыми волнами. Примерами применения является измерение звукового поля для разработки ультразвуковых преобразователей и громкоговорителей. Трехмерная геометрия звукового поля также может быть воспроизведена томографическими методами.

С помощью акустического левитатора можно заставить колебаться небольшие легкие предметы. Например, шары из пенополистирола миллиметрового размера могут быть размещены в узлах давления перекрывающихся ультразвуковых волн. Лазерные доплеровские виброметры измеряют количественное поле давления и могут визуализировать узлы.
Ультразвуковой преобразователь
Ультразвуковые преобразователи часто используются в методах неразрушающего контроля или в передатчиках ультразвуковых сигналов. На рисунке показано звуковое поле рассеивающего ультразвукового преобразователя, измеренное с помощью лазерного сканирующего виброметра Optomet.

Ультразвуковые акустические колебания с частотами 20 кГц и выше используются для соединения термопластических материалов и тонких металлических деталей. Скорости вибрации в несколько м/с потребляют энергию, необходимую для процесса плавления.

Диапазон измерений до 25 м/с одноточечных и сканирующих лазерных виброметров Optomet позволяет детально изучить сложный процесс сварки. Они позволяют пользователям оценивать параметры моделирования, проверять модели конечных элементов и вносить вклад в точную настройку конструкции сонотрода и наковальни.

Цифровой выход 32-битного сигнала делает видимыми мельчайшие вибрации, даже когда они накладываются на колебания гораздо большей амплитуды.

Длительный срок службы источника лазерного излучения SWIR даже в непрерывном режиме делает виброметры Optomet идеальными для испытаний в конце производственной линии и контроля качества, а также для проверки изделий из пьезокерамики, полученных от поставщиков.

Высокий уровень сигнала виброметров SWIR от Optomet устраняет необходимость в каких-либо процедурах, улучшающих отражательную способность поверхности.

Сканирующий лазерный доплеровский виброметр Optomet позволяет измерять всю поверхность сонотрода и отображать формы отклонения. В частности, на краю сонотрода могут развиваться нежелательные режимы с большой амплитудой, которые существенно влияют на результат сварки.

Причину таких проблем можно эффективно определить с помощью виброметрии. Проверка соответствия конечно-элементных моделей представляет собой надежную основу для систематической оптимизации ультразвукового оборудования и процессов его использования.