акустика музыкальные инструменты

Акустика и ультразвук

 

Акустические и ультразвуковые измерения с помощью инновационной и точной измерительной техники

Лазерные доплеровские виброметры - незаменимые инструменты для сложных работ в области акустики и ультразвука. Они визуализируют вибрацию непосредственно в источнике генерации звука: на мембране или любой другой движущейся поверхности. Бесконтактный принцип измерения отличается точностью, высокой линейностью и не подвержен влиянию окружающей среды.

Лазерные виброметры Optomet доказали свою ценность при разработке акустических систем, создании музыкальных инструментов, разработке ультразвуковых датчиков, микрофонов, мобильных телефонов и ультразвуковых сонотродов, а также при акустическом проектировании потребительских товаров, бытовой техники, автомобильных и авиационных компонентов или при валидации FE-моделей.

Оптимизация звучания музыкальных инструментов

Лазерные виброметры компании Optomet помогают производителям музыкальных инструментов оптимизировать их качество звучания, долговечность и конструктивные особенности.

Исследование струн инструментов практически невозможно с помощью обычных контактных датчиков, поскольку их трудно прикрепить к струнам. Кроме того, нагружение массой таких датчиков, как акселерометры, искажает динамический отклик объекта измерения. Аналогичная проблема возникает и с резонаторами гитар и струнных инструментов, а также с деками пианино и роялей.

Лазерные доплеровские виброметры Optomet позволяют систематически исследовать амплитуды колебаний, резонансные частоты, демпфирование и влияние выбора материалов при создании музыкальных инструментов, без необходимости физического контакта и, следовательно, влияния на характеристики инструмента.

Вибрационный анализ резонансных тел позволяет обнаружить и визуализировать поверхностные вибрации на корпусе инструмента. Режимы вибрации или скрытые звуки могут быть четко идентифицированы и классифицированы в частотном спектре. Это позволяет четко проанализировать уникальное звучание гитар, скрипок, фортепиано, барабанов и многих других инструментов.

Дополнительной оценкой качества и характеристикой звука является временное представление распространения вибрации. Этот метод четко определяет временной ход распространения волны по резонирующему телу.

Вибрация и геометрия виолончели

Интерферометрическое измерение звукового поля

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

Для этого лазерный луч, проходящий через измеряемое звуковое поле, сканируется на статичной белой поверхности и регистрирует отраженный сигнал. В отличие от типичных приложений виброметрии, интерферометрически измеряемая разность фаз возникает не из-за движения отражающей поверхности, а из-за изменения времени прохождения от виброметра к отражателю и обратно к измерительному устройству, вызванного флуктуациями плотности.
Из-за флуктуаций показателя преломления время прохождения лазерного луча от лазерного доплеровского виброметра (ЛДВ) к отражателю, расположенному за измеряемым звуковым полем, и обратно к виброметру изменяется. В качестве отражателя может служить, например, белая стена. Это изменение времени прохождения приводит к изменению фазы, регистрируемому виброметром.
Плотность и, следовательно, колебания давления, вызванные звуковыми волнами, могут быть визуализированы таким образом с помощью программного обеспечения OptoSCAN. Примеры применения - измерение звукового поля для разработки ультразвуковых преобразователей и громкоговорителей. Трехмерная геометрия звукового поля также может быть реконструирована с помощью томографических методов.

Практические примеры: Ультразвуковой преобразователь

Ультразвуковые преобразователи часто используются в методах неразрушающего контроля или в качестве передатчиков ультразвуковых сигналов. На рисунке показано звуковое поле расходящегося ультразвукового преобразователя, которое было измерено с помощью лазерного сканирующего виброметра Optomet.

Звуковое поле акустического левитатора

Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации!

Ультразвуковая сварка с помощью анализа вибрации

Ультразвуковые акустические колебания с частотой 20 кГц и выше используются для соединения термопластов и тонких металлических деталей. Скорость колебаний в несколько м/с обеспечивает необходимую энергию, требуемую для процесса плавления.

Одноточечные и сканирующие лазерные виброметры Optomet с диапазоном измерений до 25 м/с позволяют детально изучить сложный процесс сварки. Они позволяют оценить параметры моделирования, проверить конечно-элементные модели и внести вклад в тонкую настройку конструкции сонотрода и наковальни.

Цифровой сигнал с разрядностью 32 бита делает видимыми мельчайшие колебания, даже если они накладываются на колебания с гораздо большей амплитудой.

Длительный срок службы лазерного источника SWIR даже при непрерывной работе делает виброметры Optomet идеальными для тестирования и контроля качества в конце линии, а также для проверки пьезокерамики, полученной от поставщиков.

Высокий уровень сигнала SWIR-виброметров Optomet исключает необходимость в какой-либо обработке сураком для повышения отражательной способности.

Практические примеры: Усовершенствование сонотродов

Сканирующий лазерный доплеровский виброметр Optomet позволяет измерять всю поверхность сонотрода и отображать формы прогиба. В частности, на краю сонотрода могут возникать нежелательные режимы с высокой амплитудой, которые оказывают значительное влияние на результат сварки.

Причина и происхождение таких проблем могут быть эффективно определены с помощью виброметрии. Валидация конечно-элементных моделей позволяет систематически совершенствовать ультразвуковой процесс и оборудование на надежной основе.

Другие области применения