平行光束激光雷达：优于扫描系统的优势

对于研发工程师、计量专家和振动测试专家而言，捕捉结构动力学的挑战始终涉及一个根本性的权衡。

传统的扫描式激光多普勒振动计可以提供高空间分辨率，但它们一次只能采集一个点的数据。

这种逐点采集的方法会产生四个关键问题：

• 测量准备：单点扫描激光振动计需要预先定义激光进行测量的网格。在处理复杂样品时，网格生成可能非常耗时
• 基于时间：快速的瞬态事件在扫描完成之前就已经结束。
• 速度：详细的测量往往需要数小时才能完成。
• 精度：结构在扫描点之间发生移动，从而产生数据误差。

在航空航天结构测试、汽车 NVH 验证或结构健康监测等应用中，这些限制阻碍了工程师获取所需的测量数据。

这正是平行光束激光雷达架构从根本上改变非接触式振动测量可能性的地方。

本文将解释平行光束激光雷达的工作原理、其性能优于扫描系统的原因，以及 Ommatidia 的 Q1 和 Q2 平台如何实现这一能力。

为什么平行光束激光雷达优于扫描系统

传统的扫描系统，如基于振镜的激光振动计或机械激光跟踪仪，一次只能测量一个点。

这种方法虽然可以很精确，但非常耗时，需要运动部件，并且在振动测试期间可能会错过瞬态动力学过程。

平行光束激光雷达可同时测量多个点。

凭借 Q1（128 个并行通道）和 Q2（65 个并行通道），Ommatidia 能够以更快的速度采集更多的数据：

• 大规模并行数据采集：同时测量 65 或 128 个点，生成密集的点云和振动图。
• 更快的检测周期：在现场试验中将采集时间缩短至几分钟，使工程团队能够更快地迭代设计并进行更多检查。
• 提高时间保真度：在同一时刻测量所有点，保留了运行模态分析 (OMA) 所需的时间关系。

平行光束激光雷达的工作原理

Ommatidia 的系统基于光子集成电路 (PIC) 技术构建，该技术可同时产生并管理多条并行激光束。

每条光束都作为一个独立的激光多普勒振动计工作，利用激光干涉测量技术持续测量表面的运动速度。

系统将激光束网格投射到结构上。

当表面移动时，它会根据速度改变激光频率（多普勒效应）。

PIC 同时处理所有通道，提供同步的速度或位移数据。

主要优势包括：

• 真正的同步性：在同一瞬间测量所有 128 或 65 个点，消除了时间相位误差。
• 计量级精度：约 0.1 mm 的位置精度。可与高端激光跟踪仪和三坐标测量机 (CMM) 相媲美。
• 紧凑、可现场部署：PIC 集成减小了系统尺寸、功耗要求和单位成本。
• 非接触式：无需安装传感器，不增加重量，且不改变结构的自然运动方式。

在现场试验中，从扫描系统切换到并行系统可缩短 70% 以上的测量时间，同时提高数据质量。

了解更多关于 Q1/Q2 系统的信息 →

Q2 大规模并行激光雷达，用于 3D 振动测量和微米级计量扫描仪，由 Ommatidia 提供

对比案例研究：并行 vs. 扫描

在最近的一次航空航天项目中，一家实验室将其扫描式 LDV 阵列更换为 Ommatidia 的 Q2。

扫描系统需要多次扫描和重复激励才能重建模态振型。而 Q2 在单次测试中即可采集 65 个通道的同步数据。

结果：

• 总测量时间缩短了 70%
• 简化了后期处理，无需对齐或数据拼接
• 提高了模态相干性和数据质量