除了汽车的运行可靠性和安全性，汽车制动时的舒适性越来越受到消费者的重视，如何做到“无声刹车”，对汽车制造商而言无疑是一个重大挑战。3-D扫描式激光测振仪与有限元模型分析的结合，使得这个问题得以轻松解决。噪音和振动的最优化控制是产品设计和开发过程中的至关重要环节，并因计算机辅助模拟技术快速发展而取得了很大进步。基于复杂的本征值分析的制动噪音计算（包含预估制动噪音），已经成为很多汽车生产商和供应商的标准应用程序。然而这种方法计算出的不稳定模态往往超过真实情况，并且在实验初步阶段很难获知系统的所有参数。因此，无论多先进成熟的建模技术，也离不开过硬的测试技术来支撑。只有当仿真结果与实际测量值非常接近时，才能确保有限元模型的有效性和可选性。用于本征值分析的FE模型部件图（左）和受夹紧和圆周力的振型（右）刹车系统在刹车测力计上刹车系统完整的三维模态振型不同摩擦系数下两种模态附加质量的影响导致制动钳结构性失衡刹车盘刚度的改变导致的结构性失衡（直线型和弯曲型通风沟）※更多案例信息，请与我们联系
为什么需要光学测量技术？MEMS系统需要通过一些部分的动作用于传感和驱动微镜，加速计，陀螺仪，膜式传感器，压力传感器等…电路测试可用于设备是否正常工作的测试不能确定设备的精确行为不能测量到器件在工作过程中的实际形态变化.光学测量可以!压力传感器的共振和工作振型最早的MEMS设备之一，各种类型，不同的应用一些和性能相关的参数，如膜厚度或内部应力无法通过电学方式测量f=227kHzf=437kHzf=842kHz压力传感器:参数识别※更多案例信息，请与我们联系
微悬臂是最简化但也是最多样化的MEMS设备微悬臂是许多设备和应用程序的基本结构元素Inertialsensors惯导器件RFMEMS射频开关BiomedicalMEMS生物微机系统EnergyHarvesting能量回收系统MoleculeDetection分子检测………………MEMS悬臂梁:有限元验证MEMS悬臂梁的三维测试※更多案例信息，请与我们联系
医疗技术首要考虑的就是安全性。因此，完整记录开发阶段对于生产出优良产品和实现法律确定性而言十分必要。激光测振仪对医疗器械的开发和质量评估极其重要，如牙科或外科超声设备和成像方法等。使用激光测振仪进行测量，还可以提高医疗保健产品（例如吸入器、呼吸器和牙刷）的效率和安全性，其已成为研发、检查、校准和认证中耳植入物和植入式助听器的必备工具。超声能量必须到达医疗设备所需的位置。扫描式激光测振仪能快速、明确地告知超声波致动器能量的分布情况，加快开发过程。特定工作频率振动节点的定位可优化设计，从而降低能量耗散。系统具有高空间分辨率，测量精度达皮米级，能快速可靠地显示出高频振型。激光测振仪是起着决定性的关键技术，是用于验证有创性和诊断性医学超声仪器的FE模型的高效工具。其具有诸多技术优势：线性度高达MHz、完全负反馈效应、高横向分辨率，几乎满足所有结构动态测试需求。从声场可视化和耐久性（应变/应力）的基本技术引申出的计算方法为客户开辟出更深入的应用领域。因此，激光多普勒测振仪是医生和科研人员提高医疗设备的研发效率及可靠性的强有力工具。※更多案例信息，请与我们联系
软骨动态与粘弹性力学测试的非接触式替代方法一、软骨的力学承载特性软骨是一种承受动态载荷的组织。日常活动如行走，会使软骨承受1-6兆帕的较大应力，峰值应力甚至可达12兆帕。这些应力以0.01-2Hz的频率周期性作用于软骨，成年人的软骨每年通常要承受多达400万次的循环载荷。二、研究背景与技术研发骨关节炎影响约14%成年人，关节软骨力学动态特征的研究对疾病防治至关重要。尔湾康科迪亚大学GabrielaEspinosa博士在深造期间受激光多普勒测振技术启发，于KyriacosAthanasiou教授支持下与Polytec公司合作，研发出表征软骨力学特性的相关技术。该技术经论文证实，检测结果与传统方法高度一致，且具有非接触、无损的优势，能减少样本损耗、降低成本，还大幅缩短检测耗时、提升研究效率。其可通过检测圆盘状试样的一阶和二阶共振频率提取动态模量G*，结合相位/时间延迟测量获取损耗模量G''和储能模量G'，单一工具即可满足软骨替代物力学表征的多项监管检测要求。Espinosa博士计划将该方法用于评估组织工程软骨与天然膝关节软骨的相似度。三、软骨动态力学特性的研究价值软骨的动态力学特性与人体日常活动密切相关，同时在维持组织稳态中发挥着关键作用，因此成为软骨研究领域持续开展的核心研究内容，也是研发动态环境下软骨功能替代与再生技术的关键所在。四、传统软骨检测方法的局限性科研人员通常采用粘弹性测试条件下的准静态力学测量方法，如应力松弛试验、蠕变压痕试验，对软骨及其替代物进行评估；也会通过动态力学测试获取动态模量，偶尔还会借助该测试分析粘弹性特征。但这些力学测试方法大多具有破坏性，这不仅限制了部分研究方向的开展，还需要大量可用于检测的软骨组织样本。毫无疑问，非接触式的动态力学测试方法会受到软骨研究领域科研人员的广泛关注。本研究证实，激光多普勒测振技术的一大核心优势是能够实现非接触、无创的测量，这一关键特性使其有望成为生物科学领域一种极具价值的测量手段。五、研究核心目的与实验基础设计本研究的核心目的，是探究将测振技术作为非接触式动态力学测试方法，与准静态力学测试、生化分析方法在关节软骨表征中的应用效果对比。为此，研究人员分别采用传统方法和测振技术，对取自膝关节髁、髌骨、滑车沟和半月板的软骨外植体进行特征分析，并对两种方法的检测结果展开对比研究。本次测振实验采用PSV-500-BXtra扫描式激光测振仪，将软骨组织外植体置于压电致动器上进行动态激励，通过该激光测振仪的函数发生器向压电致动器输入各实验对应的激励信号。软骨组织在动态激励下发生形变，激光测振仪则对软骨组织上表面的轴向位移进行检测。六、激光测振实验具体操作流程研究人员在覆盖软骨试样和压电致动器的区域设置了包含100-150个测点的网格，以此确定检测点位。需要重点说明的是，本次实验同时对软骨试样和压电致动器的相关数据进行了采集。在首轮检测中，研究人员对试样进行10至100000Hz的扫频测试，通过识别试样速度数据中的峰值，确定其一阶和二阶共振频率。此环节中，压电致动器的相关数据仅用于验证其共振频率不会对软骨试样的共振频率检测造成干扰。为排除刚体运动产生的峰值干扰，研究人员通过观察共振频率下的动态变形形态，验证了弯曲振动模式的存在。相关视频片段通过PSV软件还原了软骨试样一阶和二阶振动模式的动态过程。研究人员依据美国材料与试验协会（ASTMInternational）关于通过振动法测定圆盘状试样动态力学性能的标准，计算出各软骨试样的动态模量G*。具体方法为：分别根据一阶、二阶共振频率计算动态模量，再将两个结果取平均值，得到每个试样的动态模量G*最终值。完成上述检测后，研究人员采用500Hz的正弦激励测定软骨组织的粘弹性特征。实验中，正弦参考信号（黑色）驱动压电致动器产生响应（蓝色），二者的相位偏移体现在黑色与蓝色虚线的差值上；软骨组织的周期性形变以红色呈现，其与压电致动器信号的相位差为δ。研究人员通过PSV软件对数据进行傅里叶逆变换，将频域数据转换为时域数据。该分析过程需同时结合压电致动器和软骨试样的相关数据，以测量二者对参考信号响应的相位差δ。已知相位差的正切值为粘性与弹性贡献的比值，即损耗模量与储能模量的比值。结合动态模量G和相位差δ，可通过以下公式计算储能模量G'和损耗模量G''：G'=GcosδG''=G*cosδ七、后续实验与数据统计分析由于激光测振技术为无损检测，完成测振实验后的软骨试样可继续用于传统的破坏性力学测试，从而实现测振技术检测结果与传统方法检测结果的关联性分析。本次研究后续对软骨试样开展了应力松弛试验、蠕变压痕试验及生化分析。本研究的相关表格统计了无损测振技术测得的动态模量G*、储能模量G'、损耗模量G''，与软骨研究中传统破坏性检测方法所得结果的斯皮尔曼等级相关系数ρ，明确了二者相关性的强弱及显著性。表格中数值代表相关系数ρ（即相关性强弱），颜色代表显著性水平，带有对角线的白色单元格表示相关结果未达到统计学显著水平。八、研究成果与应用价值本研究成功验证了激光测振技术在软骨动态力学特性非接触式测量中的可行性。研究测得的软骨动态力学特性与准静态力学特性、生化特性均存在多项相关性，为揭示循环载荷下的软骨功能机制提供了重要依据。同时，基于激光测振技术的检测精度足以区分膝关节不同部位软骨的粘弹性特征差异。这项研究不仅在短时间内明确了软骨准静态特性、粘弹性特性与动态特性之间的关联，还为软骨的高通量无损检测提供了切实可行的方法，该方法非常适用于软骨发育生物学、组织工程及转化医学等领域的研究应用。更多研究细节可参阅相关论文：https://lnkd.in/gh2ek6kB
介绍凯泽斯劳滕大学材料科学与工程学院（WKK）正在研究轻金属结构的新型焊接技术。超声焊接作为一种革新的压力焊接工艺是特别重要的。超声焊接点是通过需要焊接的部件之间的高频相对运动实现的，其频率范围在20kHz以内。该工艺重要的优势包括焊接时间极短，焊接金属热冲击较低，环境相容性很高，可自动化，产量高。非接触测试系统特别适合对高动态超声工艺进行在线参数化。位移测试可使用电容式传感器，而光学测试系统使用激光有更显著的优势。由于焊接部件的尺寸很小，所以普通传感器很难接近，但激光测试系统很容易就可以进入到狭小的环境中去，因为使用灵活的光纤传输激光，并将激光聚焦在测试点上。正是因为这样的优点，所以凯泽斯劳滕大学材料科学与工程学院（WKK）愿意使用激光多普勒测振法进行数据采集。而且，非接触测试系统特别适合对高动态超声工艺进行在线参数化。通过使用Polytec公司的差分式激光测振仪(OFV-552)可测得整个频谱上的相对速度与位移结果。图1超声焊接系统与差分激光测振仪如图1所示，设计了一个试验用来控制和分析焊接过程，并且使用了图中的激光测振系统对重要的工艺参数比如焊接力与能量进行了测试和控制，并全程以高分辨率对选择的焊接点进行了超声振动的测试。使用激光多普勒测振仪对碳纤维复合材料(CFRP)的超声焊接进行参数化在一个德国研究基金支持的项目的框架中，已经可以证实超声焊接工艺可使得轻金属与CFRP板之间的焊接点具有高度的耐久性。这些材料之间的连接区域是由两个步骤形成的，超声焊接时间不超过5秒钟。首先，高频的横向振动导致CFRP的聚合母体从焊接区域开始塑化并挤出。然后超声速的振动实现了在不破坏合成材料织物的情况下，金属板与合成材料的承载纤维之间的焊接，这样就形成了高达50MPa的拉伸剪切强度。焊接材料之间充分的相对运动是实现高耐久焊接的极其重要的条件。差分式激光测振仪成功地对该振动进行了定量描述。在图2中，显示了焊接系统不同的部件和焊接件测试结果。必要的相对运动实现了焊接件的结合，这已经基本通过单激光测试以及双激光测试得到了验证。图2金属与碳纤维复合材料焊接过程中的速度频谱图关于相同的位移量的贡献，已经在测试过程中对超声焊接头进行了详细的测试。试验搭建如图3所示，在测试中，选择了一个星型金属超声焊接头。超声焊接头对铝板进行焊接时，由激光测振仪在超声焊接头表面进行位移测试。图4中的结果显示，与接触式测试系统相比，激光测振仪的位移测试结果要高8%，测试结果的差异是由于加载在超声焊接头上的传感器质量惯性的影响。图3测试焊接工具振动贡献量的试验图4焊接过程中金属焊接头的振动贡献量测试结果显示在6个超声焊接头工作区域的工作表面的振动幅值，与焊接头中心的振动幅值(u=43.5μm)相比，结果是相同的且可重现。激光测振仪是非常出色的测试工具，能在工况条件下可靠地测量振动幅值并能够在细节上评估超声焊接过程。总结与展望利用差分式激光多普勒测振仪在超声焊接过程中对振动进行测量，实现了高频焊接过程的定量化修正图。激光多普勒测振法的几个显著优势，包括小的聚焦点，高分辨率位移测试，无质量载荷，高带宽以及相对远的测试距离，共同实现了超声焊接过程的现场振动测试。
