Contactloze gebouwvibrometrie
Demonstratie van contactloze trillingsmeting op afstand van een gebouw onder omgevingsexcitatie met de Ommatidia Q2 multibeam Laser Doppler Vibrometer. Op een afstand van 25 m maakten 65 gelijktijdige punten betrouwbare spectrum- en snelheidswaveform-registratie met hoge gevoeligheid mogelijk.
Overzicht van de toepassing
De Ommatidia Q2 is een op FMCW Laser RADAR gebaseerde, multibeam vibrometer die 65 gelijktijdige punten in een lijn registreert. Bij willekeurige of omgevingsexcitatie garandeert parallelle acquisitie dat alle punten gelijktijdig worden gemeten, waardoor fase-inconsistentie die gepaard gaat met scanmethoden wordt vermeden. Relevante specificaties:
- 65-punts gelijktijdige vibrometrie; selecteerbare bemonstering tot 40 kHz; snelheidsbereik ±15,5 mm/s.
- Geïntegreerde drie-assige versnellingsmeter: 2.000 Hz bandbreedte, 4.000 Hz bemonstering, 22,5 µg/√Hz ruis, wat onderscheid mogelijk maakt tussen omgevings- en instrumenttrillingen zoals verkeer, wind en interne ventilatoren.
- Full-HD RGB-camera (1920×1080) met autofocus voor uitlijning en documentatie.
- IP54-beschermingsgraad en atmosferische compensatie voor druk, temperatuur en vochtigheid.
- GigE-connectiviteit, GPS-synchronisatie, analoge I/O, digitale uitgang; bediening via Ommatidia Atelier; gegevens in HDF5.
- Elevatie-microscanner voor dichte verticale bemonstering indien nodig, en een statische modus voor lange acquisitie voor stabiliteit en spectrale resolutie.
Testopstelling en workflow
Doel: Schoorsteen van een geothermisch systeem, beton en hol, ongeveer 2 m × 1 m × 35 m.
- Afstand: Ongeveer 25 m; meetlijn verticaal georiënteerd langs de gevel.
- Oppervlaktevoorbereiding: Geen vereist.
- Modus: Statische vibrometrie met lange acquisitie voor continue tijdreeksen.
- Acquisities: Drie runs van elk 300 s op dezelfde verticale lijn. Procedure: 1) Lijn de verticale 65-punts straallijn uit met de RGB-camera en autofocus. 2) Configureer statische vibrometrie met lange acquisitie om prioriteit te geven aan temporele stabiliteit en laagfrequente resolutie. 3) Registreer gelijktijdig Q2-vibrometriegegevens en de tijdreeksen van de interne versnellingsmeter. 4) Verwerk de frequentiespectra achteraf om de structurele respons te vergelijken met omgevings- en instrumentsignaturen.
Hoe het werkt
- De dynamische karakterisering van gebouwen is uitdagend vanwege de zeer lage amplitudes en dominante frequenties die vaak onder de 10 Hz liggen.
- Gecontroleerde excitatie is zelden praktisch op de schaal van het object, waardoor analyse van omgevingsexcitatie de voorkeur geniet.
- Deze application note evalueert de Ommatidia Q2 multibeam Laser Doppler Vibrometer voor het op afstand en contactloos vastleggen van werkelijke gebouwtrillingen onder omgevingsexcitatie.
Operationele voordelen
Spectrale analyse onthulde pieken bij 5 Hz, 10 Hz en 110 Hz die aanwezig waren in zowel de vibrometer- als de versnellingsmeterspectra, wat duidt op een niet-structurele oorsprong. De pieken van 5 Hz en 10 Hz komen overeen met door de grond overgedragen trillingen uit de stedelijke omgeving. Een duidelijke piek van 1,7 Hz die wel aanwezig was in de vibrometergegevens, maar niet werd weerspiegeld door de versnellingsmeter, werd toegeschreven aan de structurele respons van de schoorsteen.
Belangrijkste conclusies:
- Uitsluitend omgevingsexcitatie is voldoende voor het identificeren van laagfrequente gebouwmodi.
- De geïntegreerde versnellingsmeter is cruciaal voor brondiscriminatie, waarbij de werkelijke gebouwdynamiek wordt geïsoleerd van omgevings- en instrumentgebonden trillingen.
- Parallelle 65-punts registratie biedt onmiddellijk, fase-consistent ruimtelijk inzicht langs de gemeten lijn.
Bewijspunten
Locatieselectie: Plaats op een stabiele ondergrond met een vrije zichtlijn en minimaliseer lokale trillingskoppeling naar het instrument door gebruik te maken van een stevig statief en isolatiepads indien nodig.
- Configuratie: Gebruik de statische modus voor lange acquisitie voor laagfrequente doelen onder de 10 Hz. Kalibreer de bemonsteringsfrequentie en recordlengte om de gewenste spectrale resolutie te bereiken.
- Validatie: Vergelijk vibrometerspectra met de interne versnellingsmeter om omgevings- of instrumentpieken te verwerpen.
- Documentatie: Gebruik de RGB-camera voor uitlijningsregistraties en herhaalbaarheid. Sla gegevens op in HDF5 voor traceerbare workflows.
Evalueer Q2 voor Structural Health Monitoring
Versnel de contactloze diagnostiek op afstand van gebouwen en civiele objecten. Vraag een demonstratie aan of spreek met een applicatie-ingenieur. Neem contact op met ons team: https://ommatidia-lidar.com/products/
