Instruments de musique acoustique

Acoustique et ultrasons

 

Mesures acoustiques et ultrasonores grâce à une technologie de mesure innovante et précise

Les vibromètres laser Doppler sont des outils indispensables pour les travaux difficiles dans le domaine de l'acoustique et des ultrasons. Ils visualisent les vibrations directement à la source du son : sur une membrane ou toute autre surface en mouvement. Leur principe de mesure sans contact est précis, hautement linéaire et exempt d'influences environnementales.

Les vibromètres laser Optomet ont fait leurs preuves dans le développement de systèmes de haut-parleurs, dans la construction d'instruments de musique, dans le développement de capteurs à ultrasons, de microphones, de téléphones mobiles et de sonotrodes à ultrasons, mais aussi dans la conception acoustique de biens de consommation, de produits blancs, de composants automobiles et aéronautiques, ou dans la validation de modèles d'éléments finis.

Optimisation sonore des instruments de musique

Les vibromètres laser d'Optomet aident les fabricants d'instruments de musique à optimiser ces derniers en termes de qualité sonore, de durabilité et de design.

L'examen des cordes d'un instrument est pratiquement impossible avec des capteurs de contact conventionnels, car il est difficile de les fixer sur les cordes. En outre, la charge de masse exercée par des capteurs tels que les accéléromètres altérerait la réponse dynamique de l'objet de mesure. Un problème similaire se pose avec les caisses de résonance des guitares et des instruments à cordes, ainsi qu'avec les tables d'harmonie des pianos et des pianos à queue.

Les vibromètres laser Doppler Optomet permettent d'étudier systématiquement les amplitudes de vibration, les fréquences de résonance, l'amortissement et les effets du choix des matériaux dans le développement des instruments de musique, sans qu'il soit nécessaire d'entrer physiquement en contact avec l'instrument et donc d'en influencer les caractéristiques.

L'analyse vibratoire des corps de résonance permet de détecter et de visualiser les vibrations de surface sur le corps d'un instrument. Les modes de vibration ou les sons cachés peuvent être clairement identifiés et classés dans le spectre des fréquences. Cela permet une analyse claire du son unique des guitares, des violons, des pianos, des tambours et de nombreux autres instruments.

La représentation temporelle de la propagation des vibrations constitue une évaluation supplémentaire de la qualité et de la caractérisation du son. Cette méthode permet de déterminer clairement l'évolution temporelle de la propagation de l'onde sur le corps de résonance.

Vibration et géométrie d'un violoncelle

Mesure interférométrique du champ sonore

La propagation des ondes sonores dans un milieu (par exemple l'air) entraîne une fluctuation spatiale et temporelle de la densité. Étant donné que l'indice de réfraction et donc la vitesse de la lumière varient en fonction de la densité du milieu, les variations de densité provoquées par les ondes sonores peuvent être rendues visibles à l'aide du vibromètre laser Doppler.

Pour ce faire, le faisceau laser qui traverse le champ sonore à mesurer est balayé sur une surface blanche statique et le signal réfléchi est détecté. Contrairement aux applications typiques 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 transit entre le vibromètre et le réflecteur et retour à l'appareil de mesure, causée par les fluctuations de densité.
En raison des fluctuations de l'indice de réfraction, le temps de transit du faisceau laser varie entre le vibromètre laser Doppler (LDV) et un réflecteur situé derrière le champ sonore à mesurer, et retour au vibromètre. Un mur blanc peut par exemple servir de réflecteur. Ce changement de temps de transit entraîne un changement de phase détecté par le vibromètre.
Le logiciel OptoSCAN permet de visualiser les fluctuations de densité et donc de pression provoquées par les ondes sonores. Les exemples d'application sont la mesure du champ sonore pour le développement de transducteurs ultrasoniques et de haut-parleurs. La géométrie tridimensionnelle du champ sonore peut également être reconstruite à l'aide de méthodes tomographiques.

Exemples pratiques : Transducteur à ultrasons

Les transducteurs ultrasoniques sont souvent utilisés dans les méthodes de contrôle non destructif ou dans les transmetteurs de signaux ultrasoniques. L'image montre le champ sonore d'un transducteur ultrasonique divergent qui a été mesuré avec un vibromètre à balayage laser Optomet.

Champ sonore d'un lévitateur acoustique

Contactez-nous pour plus d'informations !

Soudage par ultrasons grâce à l'analyse des vibrations

Les vibrations acoustiques ultrasoniques avec des fréquences de 20 kHz et plus sont utilisées pour assembler les thermoplastiques et les pièces métalliques minces. Des vitesses de vibration de plusieurs m/s entraînent l'apport d'énergie nécessaire au processus de fusion.

La plage de mesure jusqu'à 25 m/s des vibromètres laser à point unique et à balayage d'Optomet offre un aperçu détaillé du processus de soudage complexe. Ils permettent aux utilisateurs d'estimer les paramètres de simulation, de valider les modèles à éléments finis et de contribuer à la mise au point de la conception de la sonotrode et de l'enclume.

Un signal numérique de 32 bits rend les plus petites vibrations visibles, même lorsqu'elles sont superposées à des oscillations de plus grande amplitude.

La longue durée de vie de la source laser SWIR, même en fonctionnement continu, fait des vibromètres d'Optomet des instruments idéaux pour les tests de fin de ligne et le contrôle de la qualité, ainsi que pour l'inspection des piézocéramiques reçues des fournisseurs.

Les niveaux de signal élevés des vibromètres SWIR d'Optomet éliminent le besoin de traitements de surface améliorant la réflectivité.

Exemples pratiques : Amélioration des sonotrodes

Le vibromètre laser Doppler à balayage Optomet permet de mesurer toute la surface d'une sonotrode et d'afficher les formes de déflexion. En particulier, des modes indésirables de grande amplitude, qui ont un impact significatif sur le résultat du soudage, peuvent se développer sur le bord de la sonotrode.

La vibrométrie permet d'identifier efficacement la cause et l'origine de ces problèmes. La validation des modèles d'éléments finis permet une amélioration systématique du processus ultrasonique et de l'équipement sur une base solide.

Autres domaines d'application