Ingenieurs die werken met interieurcomponenten voor auto’s, dempingsmaterialen, poreuze voeringen, schuimen en op polymeer gebaseerde structuren kennen de uitdaging goed: oppervlakken met lage reflectiviteit veroorzaken vaak problemen met de signaalkwaliteit bij optische vibrometrie.
Dit artikel evalueert of de Q2 Laser Doppler Vibrometer van Ommatidia, een meerkanaals LDV gebaseerd op Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) coherente meting, betrouwbaar trillingen kan detecteren op een zwarte, poreuze automat. Het materiaal behoort tot de moeilijkste oppervlakken die men tegenkomt bij contactloze trillingsmetingen, waardoor het een relevante maatstaf is voor NVH-ingenieurs, specialisten in interieur akoestiek, validatielaboratoria, en Tier-1/Tier-2 leveranciers die structurele of akoestische kwalificaties uitvoeren.
Waarom oppervlakken met lage reflectiviteit een uitdaging vormen voor optische vibrometrie
Donkere, poreuze materialen, typisch voor autovloersystemen en interieurbekleding, geven zwakke optische reflecties door lichtabsorptie en complexe verstrooiing. Bij gebruik van een scannende Laser Doppler Vibrometer uit zich dit meestal als:
- Slechte retourintensiteit
- Onstabiele faseaflezingen
- Uitval tijdens dynamische excitatie
- Moeilijkheden bij het vastleggen van bewegingen met kleine amplitude
Deze problemen ontstaan omdat poreuze materialen de laserterugverstrooiing verstoren, waardoor de coherentie die nodig is voor betrouwbare interferometrische metingen afneemt. Voor NVH- en structureel-akoestische teams die vertrouwen op trillingssignaturen om dempingsprestaties, lokale resonanties of componentgedrag te evalueren, beperkt lage reflectiviteit vaak wat er zonder contact kan worden gemeten.
Dit is waar de meerkanaals LDV-architectuur van de Q2 technisch waardevol wordt.
Lees meer over Q2 laser radar →
Ommatidia’s Q2: een meerkanaals LDV gebouwd voor uitdagende oppervlakken
De Q2 Laser Doppler Vibrometer gebruikt 65 gelijktijdige laserstralen, elk simultaan verwerkt door een speciale fotonische geïntegreerde schakeling (PIC), om trillingssnelheid en -verplaatsing contactloos te meten. Voor materiaalingenieurs en optische metrologen zijn de belangrijkste voordelen:
- Hoge retourgevoeligheid, zelfs op donkere of poreuze materialen
- Fase-stabiele meting met behulp van parallelle coherente kanalen
- Volledige veldacquisitie met 40 kHz sampling per kanaal
- Geïntegreerde RGB-camera voor uitlijning en ROI-definitie
- IP54 industrieel ontwerp geschikt voor validatielaboratoria en testopstellingen
Omdat elke straal als een onafhankelijk LDV-kanaal functioneert, kan het systeem verminderde lokale reflectiviteit tolereren terwijl de integriteit van de volledige veldmeting behouden blijft. Dit biedt een praktisch alternatief voor contactsensoren zonder massabelasting, oppervlaktevoorbereiding of risico op het veranderen van lokale dynamiek.
Een standaard automat, donker, poreus en akoestisch gedempt, werd opgehangen aan een aluminium frame met behulp van nylondraad. Dit zorgde voor minimale randvoorwaarden en voorkwam kunstmatige verstijving van het proefstuk. Excitatie werd akoestisch toegepast via een luidspreker die achter de mat was geplaatst. Het excitatiesignaal (100 Hz sinus, 500 mV) werd gegenereerd door de Q2 en versterkt voordat het de luidspreker aandreef. De Q2 werd 1 m van het oppervlak gepositioneerd. Experimentele opstelling voor de trillingsmeting van de vloermat met Q2 LDV. De test begon met een intensiteitsscan om de optische retourkwaliteit over het hele proefstuk te valideren.Experimentele opstelling
Retourkwaliteit en intensiteitsscan
Ondanks de extreem lage reflectiviteit van de vloermat, rapporteerde de Q2 retourintensiteiten boven 60 dB over het gehele gezichtsveld – ruim binnen het bereik dat nodig is voor stabiele interferometrische vibrometrie.
Intensiteitsscan die een uniform signaal boven 60 dB toont
Voor ingenieurs die gewend zijn om te gaan met uitval of door spikkels gedomineerde metingen op poreuze oppervlakken, is dit resultaat significant: het bevestigt dat de coherentiearchitectuur van de Q2 een adequate signaal-ruisverhouding handhaaft, zelfs op materialen die traditioneel als “niet-coöperatief” worden beschouwd voor optische detectie.
Vibrometriemeting
Vervolgens werd een trillingsmeting uitgevoerd over 65 hoeken (-9° tot +8° in stappen van 0,2°), waarbij de Q2 in vibrometriemodus werkte. Omdat de mat vrij was opgehangen, gedroeg deze zich minder als een gespannen membraan en meer als een los ondersteund oppervlak met beperkte modale structuur bij 100 Hz. Desondanks slaagde de Q2 erin om de trillingsrespons over alle kanalen vast te leggen.
Wat dit betekent voor NVH- en interieurmateriaaltechniek
Voor NVH-ingenieurs, ontwikkelingsteams voor bekleding, polymeerspecialisten en akoestische validatielaboratoria benadrukt deze demonstratie verschillende praktische voordelen:
- Betrouwbare optische meting op materialen met lage reflectiviteit
- Geen retroreflecterende tape, oppervlaktebehandeling of verf nodig
- Geen risico op massabelasting, in tegenstelling tot versnellingsmeters
- Geschikt voor het scannen van dempingslagen, schuimen, vilt & textielcomposieten
- Ideaal voor SHM, componentvalidatie en studies van interieur akoestiek
- Maakt volledige veldbeoordeling van dynamisch gedrag tijdens excitatie mogelijk
De Q2 breidt het bereik van metingen in structurele dynamica en interieur NVH-testen uit, vooral wanneer materialen zijn geselecteerd voor lichtabsorptie, demping of poreuze energiedissipatie.
Lees meer over Q2 laser radar →
Slotgedachten
Materialen met lage reflectiviteit en poreuze materialen vormen al lang een uitdaging voor Laser Vibrometrie en optische trillingstests. Dit experiment toont aan dat de Ommatidia Q2 Laser Doppler Vibrometer stabiele, nauwkeurige trillingsmetingen kan uitvoeren op oppervlakken waar traditionele optische systemen tekortschieten.
Bekijk het volledige rapport – Toepassingsnota: Trillingsmeting van automotive binnenbekledingsmaterialen met de Ommatidia Q2 laser Doppler vibrometer
Voor OEM’s, Tier-1 leveranciers, akoestische laboratoria en onderzoekers in structurele dynamica betekent dit betrouwbaardere gegevens, minder meetbeperkingen en een aanzienlijk bredere toepasbaarheid van contactloze trillingstests voor interieur- en dempingsmaterialen.
Als u de Q2 wilt evalueren op uw eigen materialen of testbanken, kan het Ommatidia-team ondersteuning bieden bij het ontwerpen van tests, de opstelling en de interpretatie van gegevens.
Bezoek ommatidia-lidar.com of email sales@ommatidia-lidar.com.
