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低反射率汽车材料的振动测量

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从事汽车内饰部件、阻尼材料、多孔衬垫、泡沫和聚合物结构工作的工程师们深知这一挑战:低反射率表面经常导致光学振动测量中的信号质量问题。

本文评估了 Ommatidia 的 Q2 激光多普勒振动仪(一种基于调频连续波 (FMCW) 相干测量的多通道 LDV)是否能够可靠地检测黑色多孔汽车地垫上的振动。该材料是非接触式振动测试中遇到的最困难表面之一,使其成为 NVH 工程师、内饰声学专家、验证实验室以及执行结构或声学鉴定的 一级/二级供应商 的相关基准。


为什么低反射率表面会挑战光学振动测量

深色多孔材料(常见于汽车地板系统和内饰件)由于光吸收和复杂的散射,导致光学回波微弱。当使用扫描式 激光多普勒振动仪 时,这通常表现为:

  • 回波强度差
  • 相位读取不稳定
  • 动态激励期间的信号丢失
  • 难以捕捉小振幅运动

出现这些问题是因为多孔材料会干扰激光反向散射,从而降低可靠干涉测量所需的相干性。对于依靠振动特征来评估阻尼性能、局部共振或组件行为的 NVH 和结构声学团队来说,低反射率通常限制了非接触式测量的范围。

这正是 Q2 的多通道 LDV 架构 具有技术价值的地方。

了解更多关于 Q2 激光雷达的信息 →


Ommatidia Q2:专为挑战性表面设计的多通道 LDV

Q2 激光多普勒振动仪使用 65 束同步激光,每束激光都通过专用的光子集成电路 (PIC) 进行同步处理,以实现非接触式振动速度和位移测量。对于材料工程师和光学计量专家而言,其主要优势包括:

  • 高回波灵敏度,即使在深色或多孔材料上也是如此
  • 使用并行相干通道进行相位稳定测量
  • 每通道 40 kHz 采样率的全场采集
  • 用于对准和 ROI 定义的集成 RGB 摄像头
  • 适用于验证实验室和测试台的 IP54 工业级设计

由于每束光都作为一个独立的 LDV 通道运行,该系统可以容忍局部反射率的降低,同时保持全场测量的完整性。这为接触式传感器提供了一个实用的替代方案,且无需质量负载、表面处理,也不存在改变局部动力学的风险。


实验设置

一个标准的汽车地垫(深色、多孔且具有声学阻尼)使用尼龙线悬挂在铝制框架上。这确保了最小的边界约束,并避免了人为增加试样的刚度。

通过放置在垫子后面的扬声器进行声学激励。激励信号(100 Hz 正弦波,500 mV)由 Q2 生成并经放大后驱动扬声器。Q2 放置在距离表面 1 m 处。

地垫测量的实验设置

使用 Q2 LDV 进行地垫振动测量的实验设置。

测试以强度扫描开始,以验证整个试样的光学回波质量。

回波质量与强度扫描

尽管地垫的反射率极低,但 Q2 在整个视野范围内报告的回波强度均在 60 dB 以上——这完全处于稳定干涉振动测量所需的范围之内。

强度扫描显示 60 dB 以上的均匀信号

显示 60 dB 以上均匀信号的强度扫描

对于习惯于处理多孔表面信号丢失或散斑主导测量的工程师来说,这一结果意义重大:它证实了 Q2 的相干架构即使在传统上被认为对光学传感“非合作”的材料上,也能保持足够的信噪比。


振动测量

随后在 65 个角度(-9° 至 +8°,步长 0.2°)进行了振动测量,Q2 运行在振动测量模式下。由于地垫是自由悬挂的,它的表现不太像张紧的薄膜,而更像是一个在 100 Hz 下模态结构有限的松散支撑表面。尽管如此,Q2 还是成功捕获了所有通道的振动响应。

“提取的

 

这对 NVH 和内饰材料工程意味着什么

对于 NVH 工程师、内饰开发团队、聚合物专家和声学验证实验室,本次演示突出了几个实际优势:

  • 在低反射率材料上进行可靠的光学测量
  • 无需反光带、表面处理或喷漆
  • 与加速度计不同,不存在质量负载风险
  • 适用于阻尼层、泡沫、毛毡和纺织复合材料的扫描
  • 是 SHM、组件验证和内饰声学研究的理想选择
  • 能够对激励期间的动态行为进行全场评估

Q2 扩大了结构动力学和内饰 NVH 测试的测量范围,特别是当材料因吸光、阻尼或多孔能量耗散而被选中时。

了解更多关于 Q2 激光雷达的信息 →

 

总结

长期以来,低反射率、多孔材料一直给激光振动测量和光学振动测试带来挑战。本实验表明,Ommatidia 的 Q2 激光多普勒振动仪 可以在传统光学系统失效的表面上提供稳定、准确的振动测量。

查看完整报告 – 应用说明:使用 Ommatidia Q2 激光多普勒振动仪测量汽车内衬材料的振动

对于 OEM、一级供应商、声学实验室和结构动力学研究人员来说,这意味着更可靠的数据、更少的测量限制,以及非接触式振动测试在内饰和阻尼材料中更广泛的适用性。

如果您想在自己的材料或测试台上评估 Q2,Ommatidia 团队可以提供测试设计、设置和数据解读支持。

访问 ommatidia.tech 或发送电子邮件至 sales@ommatidia.tech。

低反射率材料激光振动测量常见问题

Q2从1 m外测量黑色多孔汽车脚垫,采用65个同步通道和100 Hz激励,整个视场的回光均高于60 dB,无需胶带、喷漆或表面处理。

激光振动测量系统能否测量黑色多孔汽车材料?

可以。Q2从1 m外测量了100 Hz激励下悬挂的黑色汽车脚垫。整个视场的强度扫描均高于60 dB,65个同步通道全部在无需表面处理的情况下采集到振动响应。

低反射率振动测试如何配置?

为减少边界约束,脚垫通过尼龙线悬挂在铝制框架上。脚垫后方的扬声器接收由 Q2 生成并经外部放大的 100 Hz、500 mV 信号。Q2 位于表面前方 1 m,按 0.2° 步进测量从 −9° 到 +8° 的 65 个角度。

为什么本测试使用 Q2 而不是接触式加速度计?

Q2 使用 65 个同步光学通道,每个通道以 40 kHz 采样,可在不向柔软多孔样品增加传感器质量或线缆的情况下采集响应。本次测试无需反光胶带、喷漆或其他表面处理。

哪些要素让低反射率表面测量流程更高效?

强度扫描确认整个视场的光学回波,距离、角度、激励、带宽、覆盖范围和支撑方式共同定义采集方案。该流程为织物、泡沫、毛毡、涂层和复杂汽车几何形状提供清晰的设置路径。

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