Ommatidia LiDAR 的 Q1 和 Q2 激光雷达系统 为地面振动测试提供了一种革命性的方法，能够对结构振动进行 非接触式、高分辨率测量。与传统方法不同，Ommatidia 的技术可以远程测量大型结构的动态响应，且不会改变其物理特性。
传统地面振动测试面临的挑战
传统模态测试的局限性：可访问性、准确性和数据密度挑战
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繁琐的设置要求
传统的地面振动试验 (GVT) 涉及安装数百个传感器和大量的脚手架，以确保覆盖关键结构部件。对于大型飞机，这种设置可能需要数周时间，并需要训练有素的人员轮班和精确的规划。 -
接触式传感器的影响
虽然传感器和电缆的重量极轻，但它们的加入仍会略微改变轻型 航空航天 结构的动态行为。这可能会影响模态参数（如固有频率和振型）的准确性。 -
可访问性受限
飞机的某些区域（如机翼内部或高处安装的部件）给传感器放置带来了物流挑战，导致数据不完整。 -
数据分辨率稀疏
尽管使用了数百个传感器，但由于成本和物流限制，在大型结构上实现密集、高分辨率的测量仍然是一个挑战。 -
非线性动力学
许多结构模态在特定条件下表现出非线性行为，使分析变得复杂。目前的测试工具通常难以有效地检测和表征这些 非线性 特性。
这些局限性强调了 GVT 方法论需要进行范式转变，以提高准确性、效率和可扩展性。
用于地面振动试验的仪表化飞机。图片来源：NASA
使用 Ommatidia LiDAR 的 Q1 激光雷达获取的纵向和扭转模态。每次测量耗时不到 10 分钟，包含超过 18,000 个波形。
非接触式振动测试的前景
革新地面振动测试：非接触式方法的精度与效率
非接触式振动测试为传统方法提供了一种突破性的替代方案，解决了许多与接触式 GVT 相关的挑战。激光雷达 (Laser RADAR) 等基于激光的技术能够对大型飞机结构的振动和模态数据进行精确的远程测量。
非接触式 GVT 的主要优势：
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消除物理传感器
通过用激光系统取代加速度计，非接触式 GVT 消除了传感器安装、脚手架及相关的物流挑战。这简化了流程，并最大限度地减少了对结构动态行为的潜在干扰。 -
高分辨率数据采集
先进系统可以同时捕获数千个点的振动响应，提供无与伦比的数据密度和分辨率。例如，激光雷达系统可以高精度测量 128 个点的振动，为振型和结构动力学提供详尽的见解。 -
复杂区域的可访问性
非接触式系统无需物理接触即可扫描难以到达的区域，确保覆盖整个结构。这对于垂直安定面或机翼内部等部件尤为重要。 -
增强非线性检测
非接触式方法更适合检测和分析结构中的非线性行为，从而实现更准确的模型验证。相位分离和正弦扫频激励等先进技术进一步提高了模态数据的可靠性。 -
缩短设置时间并降低成本
通过消除对物理传感器和电缆的需求，非接触式 GVT 显著缩短了设置时间，从而缩短了测试周期并节省了成本。这对于在紧迫的开发周期下运行的航空航天制造商至关重要。
非接触式 GVT 在航空航天领域的应用
重新定义航空航天测试：非接触式 GVT 的多功能应用
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飞机认证与模型验证
非接触式 GVT 提供验证有限元模型 (FEM) 所需的高质量数据，确保符合适航法规。其检测和分析关键模态的能力使其成为颤振预测和结构认证的宝贵工具。 -
设计优化
来自非接触式系统的高分辨率模态数据支持 迭代设计改进，帮助工程师完善飞机性能和安全参数。 -
运行测试与监测
除了静态地面测试外，非接触式系统还可用于运行测试，捕获飞行过程中或模拟气动载荷下的振动数据。 -
缩短原型测试时间
通过消除数周的设置时间并减少数据采集时间，非接触式 GVT 加速了新飞机原型的开发进程，降低了项目总成本。
使用有限元模型 (FEM) 计算的模态振型。图片来源：NASA
Ommatidia 技术的主要优势
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非接触式振动分析
通过使用激光雷达，Ommatidia 的系统完全消除了对物理传感器的需求。它能以亚微米级的精度进行远距离振动采集，确保结构的动态行为不受干扰。这对于轻型飞机部件尤为有利，因为即使是极小的附加质量也会影响结果。
2
多点并行测量
Ommatidia 的 Q1 激光雷达系统可同时测量 128 个点，与传统设置相比，显著提高了数据密度和分辨率。工程师可以更详细地绘制整个表面的结构响应图，从而更准确地识别振型和其他动态特性。
3
简化设置并减少停机时间
通过消除物理传感器的放置需求，Q1 系统大幅缩短了设置时间。这不仅简化了测试流程，还最大限度地减少了飞机的停机时间，这是航空航天制造商在紧迫计划下运行的关键因素。
4
适用于大型结构的可扩展性
Q1 系统的量程高达 50 米，是飞机机翼、机身和完整组装件等大型结构的理想选择。工程师无需直接进入难以到达的区域即可进行测试，确保完整的结构覆盖。
非接触式地面振动试验 (GVT) 正在通过提供更快、更精确和更全面的结构见解来革新航空航天业。通过消除物理传感器、提高数据分辨率并缩短设置时间，这种尖端方法简化了飞机认证、优化了设计并加速了开发进程，为更安全、更高效的航空铺平了道路。
结论
地面振动测试对于确保航空航天结构的安全性、性能和可靠性至关重要，然而传统方法面临着阻碍效率和可扩展性的局限。Ommatidia LiDAR 的激光雷达技术通过以下方式应对这些挑战： 非接触式、高分辨率振动分析，简化了测试，提高了数据准确性，并实现了全面的结构见解。
初步工作使我们能够展示 Ommatidia 技术在实际应用中的实际效益。通过缩短设置时间、消除物理传感器并提供无与伦比的测量精度，非接触式 GVT 有望彻底改变航空航天测试。
随着各行业不断寻求更智能、更快速、更可靠的测试解决方案，Ommatidia 的激光雷达提供了一种面向未来的方法，确保能以空前的准确度分析关键结构的动态行为。这不仅是振动测试的一次进化，更是一场将重新定义未来几年结构验证和安全方法的变革。
Ommatidia LiDAR 的激光雷达利用非接触式、高分辨率技术改变了 GVT，缩短了设置时间，提高了精度，并为飞机认证、设计优化、运行测试和原型验证实现了具有成本效益的测试。
