Engenheiros que trabalham com componentes automotivos interiores, materiais de amortecimento, revestimentos porosos, espumas e estruturas à base de polímeros conhecem bem o desafio: superfícies de baixa refletividade geralmente causam problemas de qualidade de sinal na vibrometria óptica.
Este artigo avalia se o Vibrômetro Laser Doppler Q2 da Ommatidia, um LDV multicanal baseado em medição coerente de Onda Contínua Modulada em Frequência (FMCW), pode detectar de forma confiável a vibração em um tapete automotivo preto e poroso. O material está entre as superfícies mais difíceis encontradas em testes de vibração sem contato, tornando-o um benchmark relevante para engenheiros de NVH, especialistas em acústica interior, laboratórios de validação e fornecedores Tier-1/Tier-2 que realizam qualificação estrutural ou acústica.
Por que superfícies de baixa refletividade desafiam a vibrometria óptica
Materiais escuros e porosos, típicos em sistemas de piso automotivo e acabamentos interiores, fornecem retornos ópticos fracos devido à absorção de luz e dispersão complexa. Ao usar um Vibrômetro Laser Doppler de varredura, isso geralmente se manifesta como:
- Intensidade de retorno fraca
- Leituras de fase instáveis
- Quedas durante a excitação dinâmica
- Dificuldade em capturar movimentos de pequena amplitude
Esses problemas surgem porque os materiais porosos interrompem o retroespalhamento do laser, degradando a coerência necessária para uma medição interferométrica confiável. Para equipes de NVH e acústica estrutural que dependem de assinaturas de vibração para avaliar o desempenho de amortecimento, ressonâncias locais ou comportamento de componentes, a baixa refletividade geralmente limita o que pode ser medido sem contato.
É aqui que a arquitetura LDV multicanal do Q2 se torna tecnicamente valiosa.
Saiba mais sobre o radar laser Q2 →
Q2 da Ommatidia: um LDV multicanal construído para superfícies desafiadoras
O Vibrometro Laser Doppler Q2 usa 65 feixes de laser simultâneos, cada um processado simultaneamente através de um circuito integrado fotônico (PIC) dedicado, para medir a velocidade e o deslocamento da vibração sem contato. Para engenheiros de materiais e metrologistas ópticos, as principais vantagens são:
- Alta sensibilidade de retorno, mesmo em materiais escuros ou porosos
- Medição de fase estável usando canais coerentes paralelos
- Aquisição de campo completo com amostragem de 40 kHz por canal
- Câmera RGB integrada para alinhamento e definição de ROI
- Design industrial IP54 adequado para laboratórios de validação e plataformas de teste
Como cada feixe opera como um canal LDV independente, o sistema pode tolerar a refletividade local reduzida, preservando a integridade da medição de campo completo. Isso fornece uma alternativa prática aos sensores de contato, sem carregamento de massa, preparação da superfície ou risco de alterar a dinâmica local.
Um tapete de assoalho automotivo padrão, escuro, poroso e acusticamente amortecido, foi suspenso em uma estrutura de alumínio usando fio de nylon. Isso garantiu restrições de contorno mínimas e evitou o enrijecimento artificial do espécime. A excitação foi aplicada acusticamente através de um alto-falante posicionado atrás do tapete. O sinal de excitação (senoide de 100 Hz, 500 mV) foi gerado pelo Q2 e amplificado antes de acionar o alto-falante. O Q2 foi posicionado a 1 m da superfície. Configuração experimental para a medição de vibração do tapete de assoalho com Q2 LDV. O teste começou com uma varredura de intensidade para validar a qualidade do retorno óptico em todo o espécime.Configuração experimental
Qualidade de retorno e varredura de intensidade
Apesar da refletividade extremamente baixa do tapete de assoalho, o Q2 relatou intensidades de retorno acima de 60 dB em todo o campo de visão – bem dentro da faixa necessária para vibrometria interferométrica estável.
Varredura de intensidade mostrando sinal uniforme acima de 60 dB
Para engenheiros acostumados a lidar com quedas ou medições dominadas por speckle em superfícies porosas, este resultado é significativo: ele confirma que a arquitetura de coerência do Q2 mantém uma relação sinal-ruído adequada, mesmo em materiais tradicionalmente considerados “não cooperativos” para detecção óptica.
Medição de vibrometria
Uma medição de vibração foi então realizada em 65 ângulos (–9° a +8° em passos de 0,2°), com o Q2 operando no modo de vibrometria. Como o tapete foi pendurado livremente, ele se comportou menos como uma membrana tensionada e mais como uma superfície vagamente suportada com estrutura modal limitada a 100 Hz. No entanto, o Q2 capturou com sucesso a resposta de vibração em todos os canais.
O que isso significa para engenharia de NVH e materiais interiores
Para engenheiros de NVH, equipes de desenvolvimento de acabamento, especialistas em polímeros e laboratórios de validação acústica, esta demonstração destaca várias vantagens práticas:
- Medição óptica confiável em materiais de baixa refletividade
- Nenhuma fita retrorrefletiva, tratamento de superfície ou tinta necessária
- Nenhum risco de carregamento de massa, ao contrário dos acelerômetros
- Adequado para digitalização de camadas de amortecimento, espumas, feltros e compósitos têxteis
- Ideal para SHM, validação de componentes e estudos de acústica interior
- Permite a avaliação de campo completo do comportamento dinâmico durante a excitação
O Q2 expande a gama de medições em dinâmica estrutural e testes de NVH interior, especialmente quando os materiais são selecionados para absorção de luz, amortecimento ou dissipação de energia porosa.
Saiba mais sobre o radar laser Q2 →
Considerações finais
Materiais porosos de baixa refletividade há muito tempo representam um desafio para a Vibrometria Laser e testes ópticos de vibração. Este experimento mostra que o Vibrômetro Laser Doppler Q2 da Ommatidia pode fornecer medições de vibração estáveis e precisas em superfícies onde sistemas ópticos tradicionais falham.
Veja o relatório completo – Nota de aplicação: Medição de vibração de materiais de revestimento interno automotivo usando vibrômetro laser Doppler Q2 da Ommatidia
Para OEMs, fornecedores Tier-1, laboratórios de acústica e pesquisadores em dinâmica estrutural, isso significa dados mais confiáveis, menos restrições de medição e aplicabilidade significativamente mais ampla de testes de vibração sem contato em materiais interiores e de amortecimento.
Se você gostaria de avaliar o Q2 em seus próprios materiais ou bancadas de teste, a equipe da Ommatidia pode dar suporte ao projeto de teste, configuração e interpretação de dados.
Visite ommatidia-lidar.com ou envie um e-mail para sales@ommatidia-lidar.com.
