蜂窝材料因具有一系列独特的动态特性而受到广泛关注，可用作带隙滤波器，以及传播与频率相关的各向异性的波。为验证波在空间传播时的各向异性，我们需要一种能够在多个位置获取面内速度值的无损测量技术，为此，德国Polytec公司的PSV-500-3D闪亮登场。

周期蜂窝材料，如金属或复合蜂窝材料，已在航空航天、汽车和民用结构中得到广泛应用，其中一个重大原因就是它具有较高的强度-重量比。

然而，它们的技术应用潜力要远远超过其非凡的静态特性，其中引起广泛讨论的效应就是声子带隙的形成，比如，带隙的间隔传播可被认为是入射波和反射波之间的解构的干涉。另外，一些波的传播遵循了各向异性的方式，即波的方向性。在带隙中，某些频率范围的光不能透过；而在某些频率范围内的光是可以透过的。

这种空间效应如得以适当利用，则非常有利于对空间波的控制，如空间波的能量偏转、线路重置、能陷和能量收集及隐声等。

我们的研究主题主要围绕着具有非常规空间波操纵能力的新型蜂窝结构的设计与参数化(Celli and Gonella, J. Appl. Phys.115, 103502 (2014))。

为支持这项研究，我们需要一个试验方法，能够测试具有显著拓扑复杂性和由轻薄元素组成的结构的动态特性。为此，我们使用德国Polytec公司的3D扫描激光多普勒测振仪，获取特定扫描网格节点上的面内速度，测试网格与蜂窝结构的孔格形状完全一致。

本次测试与计算机数模中验证过的相同的结构进行了对标(Phani et al., J. Acoust. Soc.Am. 119, 4 (2006), Gonella and Ruzzene, J. Sound Vib. 312 (2008))。

如图1所示，使用电火花线切割工艺将厚度为0.95 cm的铝板加工成正六边形蜂窝材料31.2 cm × 30 cm，共 (20 × 18)个孔格。相互连接的正六边形孔格壁厚为0.67 mm。

图1：规则的正六边形蜂窝材料

试件底边固定，上边缘中点处放置一个传感器产生激励信号。模拟蜂窝板作为三明治板的桁架芯体，其表面受到点激励的场景。

分析时，采用一个5周期窄带猝发瞬态信号作为激励，其具有可变的载频和足够长间隔时间，使得每个测点在被测之前均能回到不受力状态。每个孔格壁设置三个测点，共计有1811个测点。为降低信号噪声，我们采用时间平均(100次平均)。试验装置如图2所示。

图2：规则正六边形蜂窝材料的瞬态波域测试

注意：显示器上，六边形每个边均设置3个测点

要充分研究具有这种拓扑复杂性的结构，精确完成如此多测点的面内测量，非德国Polytec公司的PSV-500-3D三维扫描激光多普勒测振仪莫属。

尽管如此，由于蜂窝材料厚度有限，即使是最先进的3D扫描式激光测振仪也面临严峻挑战，在样品制备和数据后处理方面需采取一些特殊手段。

在数据采集阶段所面临的主要挑战是将三束激光都重叠聚焦在较薄的孔格壁上。只要有任何一束激光没有聚焦在样品表面（如图3a所示），该测点的数据质量和可靠性则大大降低。

不幸的是，通常用于激光点聚焦的视频三角定位法在此不能直接应用，因为我们知道它不能用于边缘处(注意，我们的结构实际上可以看作是边界元的集合)。

为此，我们的解决方案是在孔格测点处贴上小块反光膜，如图3b所示。图3c显示的是采用视频三角定位法后，三束激光点成功重叠聚焦在孔格边缘。

图3：提高激光点聚焦的过程。a）其中一束激光没有聚焦在孔格上；b）在孔格上贴上小块反光膜；c）三束激光成功重叠聚焦在孔格上。