Contact: Eladio Montoya
1. Doelstelling van de test
Het doel van deze test was om Ommatidia's Q2's vermogen aan te tonen om nauwkeurig een akoestisch signaal te meten in een breed frequentiebereik, d.w.z. om gebruikt te worden als een extern geluidssensing-instrument.
De verkregen resultaten tonen aan dat Q2 de geprogrammeerde chirp getrouw meet, wat aantoont dat het gemeten signaal overeenkomt met het referentiesignaal dat tijdens de test werd gegenereerd.
2. Gebruikte apparatuur
De apparatuur die in deze test werd gebruikt was de Ommatidia LiDAR Q2 Laser Doppler Vibrometer, onderdeel van de Q‑Series instrumenten gebaseerd op FMCW Laser RADAR (Frequency Modulated Continuous Wave) technologie.
De Q2 is een hoge-resolutie instrument ontworpen om de snelheid of verplaatsing van een oppervlak te meten zonder fysiek contact.
Het systeem bevat een multikanaal coherente detectie-architectuur bestaande uit 65 gelijktijdige laserbundels.
Figuur 1: Ommatidia's Q2 laser Doppler Vibrometer
Dankzij zijn fotonische geïntegreerde circuits (PICs), kan de Q2 meerdere optische kanalen parallel verwerken, waardoor gelijktijdige meting van trillingen mogelijk wordt.
3. Experimentele opstelling
Figuur 2: Experimentele opstelling
In dit experiment (zie Figuur 2) werden gegevens van een enkele bundel gebruikt, gebruikmakend van de Q2's capaciteit om individuele bundelmetingen te extraheren. Deze benadering maakt nauwkeurige analyse van het lokale gedrag van het systeem mogelijk zonder alle 65 kanalen te verwerken.
3.1 Chirp generatie
De Q2 werd geconfigureerd om een 100–8000 Hz driehoekige chirp (1600Hz/s helling, 700mV amplitude) uit te zenden via zijn analoge uitgang. Het signaal werd gelijktijdig terug in de Q2 geïnjecteerd, waardoor de gegenereerde chirp door de Q2 kon worden opgenomen. Deze opname komt overeen met het spectrogram getoond in Figuur 3. Naast het hoofdsignaal (1) kunnen we enkele andere lichte kenmerken observeren:
- tweede (2) en derde (3) harmonischen van de chirp
- breedband ruis aan het einde van de eerste frequentie-oploop
- constant signaal op 1KHz en enkele harmonischen
Figuur 4: Interne RGB Camera foto, die de 65 meetpunten toont.
3.2 Akoestische reproductie via luidspreker
Het gegenereerde signaal werd geïnjecteerd in een luidspreker. Het luidsprekermembraan trilde volgens de frequentieveeg, waarbij resonanties, niet-lineariteiten en artefacten kenmerkend voor akoestische transducers werden gepresenteerd. De Q2 laserbundel werd gericht op het membraan om zijn werkelijke trilling tijdens excitatie te meten.
3.3 Optische meting met de Q2 Laser
De Q2 Laser Doppler vibrometer mat de trilling van het membraan van de luidspreker. In Figuur 4 zien we het beeld vastgelegd door de Q2. De gestippelde lijn is een virtuele representatie van de meetpunten, hoewel slechts één laserbundel werd gebruikt in dit experiment.
4. Resultaten
Het snelheidssignaal gemeten op het luidsprekermembraan (Figuur 5) toont amplitudevariaties en ruis typisch voor mechanische transducer respons.
Uit dit signaal werd het gereconstrueerde spectrogram (Figuur 6) verkregen, waar de chirp zijn algemene vorm behoudt maar meer vervormd en minder scherp verschijnt door witte ruis (verticale lijnen in Figuur 6), resonanties en niet-lineariteiten inherent aan de luidspreker.
Figuur 5: Snelheidssignaal v(t) optisch gemeten door de Q2
Figuur 6: Spectrogram gereconstrueerd uit v(t).
Het snelheidssignaal gemeten op het luidsprekermembraan (Figuur 5) toont amplitudevariaties en ruis typisch voor mechanische transducer respons.
Uit dit signaal werd het gereconstrueerde spectrogram (Figuur 6) verkregen, waar de chirp zijn algemene vorm behoudt maar meer vervormd en minder scherp verschijnt door witte ruis (verticale lijnen in Figuur 6), resonanties en niet-lineariteiten inherent aan de luidspreker.
5. Conclusies
De test bevestigt dat de Q2 in staat is tot:
- genereren van breed frequentiebereik chirp signalen met hoge precisie via de Analoge Uitgang;
- opnemen van het ideale signaal via analoge ingang;
- optisch meten van de werkelijke trilling geproduceerd door de chirp;
- leveren van betrouwbare gegevens voor externe tijd‑frequentie reconstructie.
De vergelijking tussen de ideale en gemeten signalen geeft aan dat de waargenomen afwijkingen voornamelijk voortkomen uit het mechanische gedrag van de luidspreker in plaats van uit de Q2 generator, wiens prestatie robuust en nauwkeurig is.
