Les ingénieurs travaillant avec des composants automobiles intérieurs, des matériaux amortissants, des revêtements poreux, des mousses et des structures à base de polymères connaissent bien le défi : les surfaces à faible réflectivité provoquent souvent des problèmes de qualité de signal en vibrométrie optique.
Cet article évalue si le vibromètre laser Doppler Q2 d’Ommatidia, un LDV multicanal basé sur une mesure cohérente à onde continue modulée en fréquence (FMCW), peut détecter de manière fiable les vibrations sur un tapis de sol automobile noir et poreux. Le matériau fait partie des surfaces les plus difficiles rencontrées lors des essais de vibrations sans contact, ce qui en fait un référentiel pertinent pour les ingénieurs NVH, les spécialistes de l’acoustique intérieure, les laboratoires de validation et les fournisseurs de rang 1 et 2 effectuant des qualifications structurelles ou acoustiques.
Pourquoi les surfaces à faible réflectivité posent un défi à la vibrométrie optique
Les matériaux sombres et poreux, typiques des systèmes de plancher automobile et des garnitures intérieures, fournissent de faibles retours optiques en raison de l’absorption de la lumière et de la diffusion complexe. Lors de l’utilisation d’un vibromètre laser Doppler à balayage, cela se manifeste généralement par :
- Intensité de retour faible
- Lectures de phase instables
- Pertes de signal lors de l’excitation dynamique
- Difficulté à capturer les mouvements de faible amplitude
Ces problèmes surviennent parce que les matériaux poreux perturbent la rétrodiffusion laser, dégradant la cohérence requise pour une mesure interférométrique fiable. Pour les équipes NVH et d’acoustique structurelle qui s’appuient sur les signatures de vibrations pour évaluer les performances d’amortissement, les résonances locales ou le comportement des composants, la faible réflectivité limite souvent ce qui peut être mesuré sans contact.
C’est là que l’architecture LDV multicanal du Q2 devient techniquement précieuse.
En savoir plus sur le radar laser Q2 →
Le Q2 d’Ommatidia : un LDV multicanal conçu pour les surfaces difficiles
Le vibromètre laser Doppler Q2 utilise 65 faisceaux laser simultanés, chacun traité simultanément via un circuit intégré photonique dédié (PIC), pour mesurer la vitesse et le déplacement des vibrations sans contact. Pour les ingénieurs matériaux et les métrologues optiques, les principaux avantages sont :
- Sensibilité de retour élevée, même sur des matériaux sombres ou poreux
- Mesure stable en phase utilisant des canaux cohérents parallèles
- Acquisition plein champ avec échantillonnage à 40 kHz par canal
- Caméra RVB intégrée pour l’alignement et la définition de la ROI
- Conception industrielle IP54 adaptée aux laboratoires de validation et aux bancs d’essai
Parce que chaque faisceau fonctionne comme un canal LDV indépendant, le système peut tolérer une réflectivité locale réduite tout en préservant l’intégrité de la mesure plein champ. Cela fournit une alternative pratique aux capteurs de contact sans charge de masse, préparation de surface ou risque de modifier la dynamique locale.
Un tapis de sol automobile standard, sombre, poreux et acoustiquement amorti, a été suspendu à un cadre en aluminium à l’aide d’un fil de nylon. Cela a permis de minimiser les contraintes aux limites et d’éviter de rigidifier artificiellement l’échantillon. L’excitation a été appliquée acoustiquement via un haut-parleur positionné derrière le tapis. Le signal d’excitation (sinusoïde de 100 Hz, 500 mV) a été généré par le Q2 et amplifié avant d’alimenter le haut-parleur. Le Q2 a été positionné à 1 m de la surface. Configuration expérimentale pour la mesure de vibrations du tapis de sol avec le LDV Q2. L’essai a commencé par un balayage d’intensité pour valider la qualité du retour optique sur l’échantillon.Configuration expérimentale
Qualité de retour et balayage d’intensité
Malgré la réflectivité extrêmement faible du tapis de sol, le Q2 a signalé des intensités de retour supérieures à 60 dB sur l’ensemble du champ de vision – bien dans la plage requise pour une vibrométrie interférométrique stable.
Balayage d’intensité montrant un signal uniforme supérieur à 60 dB
Pour les ingénieurs habitués à gérer les pertes de signal ou les mesures dominées par le speckle sur des surfaces poreuses, ce résultat est significatif : il confirme que l’architecture de cohérence du Q2 maintient un rapport signal/bruit adéquat même sur des matériaux traditionnellement considérés comme « non coopératifs » pour la détection optique.
Mesure vibrométrique
Une mesure de vibrations a ensuite été effectuée sur 65 angles (–9° à +8° par pas de 0,2°), le Q2 fonctionnant en mode vibrométrie. Parce que le tapis était suspendu librement, il se comportait moins comme une membrane tendue et plus comme une surface faiblement supportée avec une structure modale limitée à 100 Hz. Néanmoins, le Q2 a capturé avec succès la réponse vibratoire sur tous les canaux.
Ce que cela signifie pour l’ingénierie NVH et des matériaux intérieurs
Pour les ingénieurs NVH, les équipes de développement de garnitures, les spécialistes des polymères et les laboratoires de validation acoustique, cette démonstration met en évidence plusieurs avantages pratiques :
- Mesure optique fiable sur des matériaux à faible réflectivité
- Aucun ruban rétroréfléchissant, traitement de surface ou peinture requis
- Aucun risque de charge de masse, contrairement aux accéléromètres
- Adapté au balayage de couches amortissantes, mousses, feutres et composites textiles
- Idéal pour la SHM, la validation de composants et les études d’acoustique intérieure
- Permet l’évaluation plein champ du comportement dynamique pendant l’excitation
Le Q2 élargit la gamme de mesures en dynamique structurelle et en essais NVH intérieurs, en particulier lorsque les matériaux sont sélectionnés pour l’absorption de la lumière, l’amortissement ou la dissipation d’énergie poreuse.
En savoir plus sur le radar laser Q2 →
Réflexions finales
Les matériaux poreux à faible réflectivité ont longtemps posé un défi pour la vibrométrie laser et les essais de vibrations optiques. Cette expérience montre que le vibromètre laser Doppler Q2 d’Ommatidia peut fournir des mesures de vibrations stables et précises sur des surfaces où les systèmes optiques traditionnels échouent.
Consultez le rapport complet – Note d’application : Mesure de vibrations de matériaux de revêtement intérieur automobile à l’aide du vibromètre laser Doppler Q2 d’Ommatidia
Pour les constructeurs automobiles, les fournisseurs de rang 1, les laboratoires acoustiques et les chercheurs en dynamique structurelle, cela signifie des données plus fiables, moins de contraintes de mesure et une applicabilité nettement plus large des essais de vibrations sans contact sur les matériaux intérieurs et amortissants.
Si vous souhaitez évaluer le Q2 sur vos propres matériaux ou bancs d’essai, l’équipe Ommatidia peut vous accompagner dans la conception des essais, la configuration et l’interprétation des données.
Visitez ommatidia.tech ou envoyez un courriel à sales@ommatidia.tech.
Questions sur la mesure laser des vibrations des matériaux peu réfléchissants
Q2 a mesuré un tapis automobile noir et poreux à 1 m avec 65 voies simultanées, une excitation de 100 Hz et des retours supérieurs à 60 dB dans tout le champ, sans ruban, peinture ni préparation de surface.
Un système laser de mesure des vibrations peut-il mesurer un matériau automobile noir et poreux ?
Oui. Q2 a mesuré un tapis automobile noir suspendu à 1 m sous excitation de 100 Hz. Le balayage d’intensité est resté supérieur à 60 dB dans tout le champ et les 65 voies simultanées ont capturé la réponse sans traitement de surface.
Comment l’essai à faible réflectivité a-t-il été configuré ?
Le tapis était suspendu à un cadre en aluminium par du fil nylon afin de limiter les contraintes aux limites. Un haut-parleur placé derrière appliquait un signal de 100 Hz et 500 mV généré par Q2 puis amplifié. Q2 se trouvait à 1 m et mesurait 65 angles de −9° à +8°, par pas de 0,2°.
Pourquoi utiliser Q2 plutôt que des accéléromètres de contact ?
Q2 utilise 65 canaux optiques simultanés avec un échantillonnage de 40 kHz par canal. Il capture ainsi la réponse sans ajouter la masse ni le câblage d’un capteur sur un échantillon souple et poreux. L’essai n’a nécessité ni ruban rétroréfléchissant, ni peinture, ni autre traitement de surface.
Qu’est-ce qui rend le flux efficace sur les surfaces peu réfléchissantes ?
Un balayage d’intensité confirme le retour optique dans le champ ; distance, angle, excitation, bande passante, couverture et montage définissent l’acquisition. Le flux offre une voie directe pour textiles, mousses, feutres, revêtements et géométries automobiles complexes.
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