会议现场
CCTV-20180126《创新中国》第五集空海Polytec三维扫描激光测振仪出镜（5分21-28秒），助力航天某院研制液氧煤油发动机，掌握核心技术，为航天人17年上下而求索的精神打call。任何细微的技术瑕疵，都有可能导致离心轮撕裂，甚至发生爆炸，Polytec三维全场扫描式机器人激光测振仪，可以扫描二十几万个点，相当于布置二十几万个传感器，进而精准反应零部件以及发动机整体振动特性，大大提高测试精度，为未来更高性能发动机研发提供可能。视频链接：http://tv.cctv.com/2018/01/26/VIDEAuhaJqSuNkvsjI3geXJN180126.shtml
CCTV-青春的印记“海眼”团队：国之重器中国有我Polytec激光测振仪出镜(2分06-14秒)，协助某研究所测试水声换能器。“海眼”用于水下远距离洞察，信息获取，情报分析，维护我国海洋安全，提升海洋防务能力。视频链接：http://tv.cctv.com/2019/05/04/VIDEmMhPkL6Ma55aunVLrMqj190504.shtml
技术与安全难题风能作为一种新型绿色能源，其重要性正稳固上升。德国联邦政府目前计划将逐年提高风力发电占总发电量的比例，至2025年该比例将增至25%。由于风力涡轮机在运行过程中会受到强烈振动及机械应力，因此要求叶片必须具有很高的疲劳强度，而且还需定期检查其动态特性（状态监测）。在这种情况下，使用激光测振仪进行振动测试有诸多优势。例如，测试不仅可以用于检查叶片的结构质量，还可以用于验证现有的仿真模型。此外，测量出的振动特性数据还可以帮助客户确定固定在叶片上、用于监测叶片状态的传感器的理想安装位置。初步研究成果振奋人心本次试验的地点为德国弗伦斯堡应用技术大学，测试对象为发电功率为300kW、轮毂高50米的转子叶片（图1）。试验结果表明，激光测振仪是非接触式远程诊断风力涡轮机振动的理想工具。单点式激光测振仪配有长焦镜头，还配有专用于户外测试的望远瞄准器和自动聚焦装置。相比之下，拥有高局部分辨率和精度的扫描式激光测振仪，是测量试验台上叶片振动特性（振型）理想的测试工具。图1IMA研究所测试现场，图示转子叶片带有附加质量多方参与合作此次介绍的测试结果，主要用于风力涡轮机叶片故障诊断。参与本次试验的德国合作伙伴有：位于德累斯顿的专门从事材料研究和应用技术的IMA研究所，位于德累斯顿的专门从事无损检测技术（IZFP）的Fraunhofer研究所，以及位于赫希贝格的工程咨询公司Wolfel-BeratendeIngenieureGmbH。图2Wolfel公司生产的电动激振器测量时，将40米长的转子叶片的一端，水平固定在IMA大楼前的地基上（图1），在上表面（空气动力吸力面）距离中心大约10米处，使用Wolfel公司生产的激振器提供水平振动激励（图2）。叶片的激励信号为频率范围为3~100Hz、分辨率为62.5mHz的周期快扫信号。在距中心16米的叶片顶部安装一个加速度传感器，用于振型的相位参考。由于激振器安装在叶片的上表面，因此将测振仪的光学头安装到液压台上（图3），其在叶片的上表面移动（图4）。图3扫描头被安装到液压台上由于扫描头距离被测对象很远，因此测量时可以一次扫描很大一片面积。吸力面（上表面）的共531个测点和施力面（下表面）的共480个测点共同构成振型。本次采用PSV扫描式激光测振仪，内置VD-08速度解码器，测量时使用长焦镜头并开启5kHz低通滤波器。图4从20米高的液压台上测量转子叶片（左侧），被测区域的俯视图（右侧）仿真与实测结果的比较本次测试确定了叶片的特征模态。由于被测对象较大，测量分多次完成，每次测量都覆盖若干米，然后用PSV软件将它们拼接成一张完整的图像。试验所测得的22Hz以下的固有频率与模型计算及Wolfel公司的现有测量值（图5和图6）吻合度较好。由于所使用的振动器无法激发3Hz以下的固有频率，因此没有采集这些频率下的数据。图540米长的转子叶片的特征模态10.9Hz时的振型（上部），12.44Hz时的振型（下部）图617.63Hz时的特征模态（上部）图729.75Hz时的特征模态（上部）20.81Hz时的特征模态（下部）36.13Hz时的特征模态（下部）总结与展望测量结果不仅显示了每个测点在三维坐标系中当前位置上的振幅，还显示了整个叶片的固有频率振型。计算模态与试验模态（真实的动态特性）可以进行简单、便捷的对比，从而在必要时给出建设性调整的建议。此外，工程人员还可以利用测量数据，快速高效地确定用于叶片状态监测的传感器的最佳安放位置。在计算模态中，如果模型不正确，即使特征频率发生很小的变动，特征模态也会发生较大变化。扫描式激光测振仪直观、快速、高效，能高分辨率、高精度获取结构的特征模态（振型）。相比而言，接触式传感器的布线安装非常复杂和耗时。而在本次试验中，使用扫描激光测振仪，包括设备调试安装，整个测量过程可以在8小时以内完成。参考文献[1]LaserVibrometersMakeNon-contactVibrationMeasurementsonWindPowerPlants,PolytecInFocus2/2008,[2]Ebert,C.;Friedmann,H.;Henkel,F.-O.;Frankenstein,B.;Schubert,L.,3.VDI-FachtagungBaudynamik,Kassel2009,VDIreports2063
因为做着各式各样的实验一直以来好奇实验室和国内很多研究机构都有联系两边关系近了话自然就多了起来私下里聊的一件件稀奇古怪、匪夷所思的事能让你惊到大牙今天好奇君要讲的这个事和你老板有关希望你转给老板看看、提个醒视频链接:https://v.qq.com/x/page/w07417peah8.html今年，深圳一家著名投资公司的内部会议内容神不知、鬼不觉地泄露出去了这是一份高度商业机密知情的也就那三五个高管于是公司开始内查可一段时间调查下来，内部人员并没泄密而公司的泄密并没有停下哪些信息泄露了这个还真不方便说，你也别八卦了这家公司老总说了他们和一些上市公司合作很多现在商业上窃取机密的情况很常见比如说要购买哪一家公司的股票那人家得到消息以后，就提前储备了没有内鬼，那就可能被监听了这家投资公司赶紧找了一家国内权威研究所对公司办公室进行排查排查监听是不是和谍战片里演的一样好奇君和你说，基本上差不多就像扫雷一样，用特殊仪器一段段找不明信号先是排查了窃听器，没有异样又查了远程光纤、电话线路，也没发现异常最后，研究所的检测人员来到泄密事件的起点老总的办公室这间办公室位于顶层，落地玻璃窗视野开阔，采光充足偌大的办公室，除了办公桌、和沙发茶几外也没有其他家具，显得空旷无比这样的办公室，应该是所有老总的标配却让检测人员有了不好的联想检测人员没敢说出口只是偷偷在办公室布置了一套激光检测设备结果发现一道激光点准准地打在了落地玻璃窗上“他们被激光窃听了”这家研究所告诉好奇君关于窃听，好奇实验室曾经做过一期节目网购很泛滥一两百块钱，就可以买到比如听鸟仪、隔墙听音器就是不叫窃听器这类工具，更多是满足一些变态的偷窥欲它们都有一个致命的缺点只要距离够远、墙够厚就算把耳朵竖起来也没用经常听到借助现有的通讯线路安装设备进行窃听比如国内一研究所就曾在某款公务车中发现该车的收音机模块被安装了窃听器另外还有雷达窃听这里有一个“大使办公室的礼物”故事大使办公室的礼物1945年2月，盟国“三巨头”——斯大林、罗斯福和丘吉尔在克里米亚半岛上的雅尔塔举行会晤。利用这个机会，苏联方面策划了一场少先队活动，邀请美国大使哈里曼参加。在稚嫩的歌声中，4名苏联少先队员抬着一枚精美绝伦的巨大木制美国国徽赠给了哈里曼大使，这枚美国国徽是由各种名贵的木材拼装而成。哈里曼被少先队员们的热情深深打动，欣然接受了苏联方面的建议，把这个礼物挂进了自己的办公室。可哈里曼大使万万没有想到，这枚精美的国徽中央已被掏空，里面放着一个U形的金属支架，上面安着一个用弹簧钢做的、极其灵敏的共鸣器，大使办公室里的任何声波都将引起它的震动。克格勃在美国大使馆对面的一座建筑里安了一个灵敏度极高的雷达，正对着大使办公室那枚美国国徽。国徽里的共鸣器一震动，雷达就能侦查、录制引起它震动的声音，并能逐字逐句地译出谈话的内容。“自白”行动就这样正式启动。这一行动共持续了8年，直到1953年，一名英国驻苏情报人员偶然发现美国使馆内有奇怪的无线电频率，经过一番监测，才发现了这个秘密，并告知了自己的盟友。发现窃听器后，美国既没抗议，也没有拆除窃听器，而是决定将计就计，利用窃听器经常编造假情报来迷惑克格勃。直到1960年5月，苏联击落由巴乌埃尔森驾驶的美国U一2高空侦察机后，华盛顿才公开秘密。最近几年，激光窃听也多了起来——美国的棱镜门事件就曝出在海湾战争中美国情报人员在伊拉克就使用了这种技术伊拉克高级将领无论是在高速行驶的汽车上还是在隐蔽的房间里进行交谈都能被激光接收机捕获并能清楚地分辨讲话者的声音确定其讲话的位置激光窃听，听起来很高科技但原理很简单当房间里有人谈话的时候玻璃会发生轻微的振动这时把激光发射到玻璃上玻璃上反射回来的激光包含了室内声波振动信息人们在室外接收，就能还原出声音信号这就像是小孩子用纸杯玩的“拉线电话”一样只不过是把线换成了激光。因为激光窃听设备并不需要放置到对方办公室里所以很难被排查发现而且有效接收距离在1000多米激光窃听被应用在窃取商业机密上这是好奇实验室第一次听说这种隔着玻璃监听的效果到底如何？声音还原度高不高？好奇君在有关部门的配合下做了一次测试好奇君坐在一辆关闭的车内聊天距离这辆车约300米的位置测试员利用专业设备仪器进行监听人正常说话的分贝是60—70DB悄悄话的分贝，也有40—50DB测试员分别测试了这两种情况结果300米之外的测试员都能听到实验员的说话声音虽然有电流的杂音但听清说话的内容没有问题激光窃听器哪里来的？国内某研究机构信息安全专家说现实中，如果真有人组装窃听工具用的是工业级桥梁激光测振仪这是一种对桥梁安全评估及类似领域中各种振动进行监测的设备但只要稍加改动就成了激光窃听器国际上有要求，这类仪器是禁止应用在窃听上的深圳这家投资公司已经遭遇了激光窃听而且信息安全专家也透露激光窃听的案件数量在不断上升但也有防御的方法只要想办法让激光变成不规则的反射激光接收机就收不到声音现在市面上已经有一种纳米材料做的玻璃贴膜可以吸收掉玻璃上的激光起到防窃听的作用内容来源：好奇实验室
英国的研究团队测量了英国伦敦的著名建筑大本钟的振动模式，并解决了“钟声从何而来”这个问题。大本钟位于英国议会大厦威斯敏斯特宫北端的伊丽莎白塔上。英国莱斯特大学工程系高级结构动力学评估中心（ASDEC）的研究团队使用两台PolytecPSV-5003D扫描激光多普勒振动仪，在上午9点、10点、11点和正午12点分别测量了大本钟的钟声，希望发现它是如何产生独特音调的。莱斯特大学的研究团队首先创建了大本钟的计算机三维模型，然后将测量设备拖上334级螺旋楼梯到达钟楼顶部。他们在大本钟整点报时时，用激光器测量钟的振动。研究团队的技术专家MartinCockrill说：“为了完成这项测量工作，我们要与时间赛跑。”他说：“因为我们无法将整套三维测量系统运到塔顶，所以只能使用一维的激光多普勒振动计。而且钟声的持续时间很短，因此我们需要同时使用两台振动计才能在这么短的时间内测量足够的数据。”该仪器能够记录大本钟的振动，因为这些振动幅度太小，无法用肉眼观察。Cockrill和他的团队测量了500次大本钟的振动数据，这是以前的测量技术来不可能实现的。Cockrill说：“我们担心由于伦敦的污染问题，大本钟表面会使测量激光产生相当强烈的散射而无法获得足够详细的数据。但令人欣慰的是，我们的测量结果非常好，这得益于大本钟洪亮的钟声。”这个三维仿真图展示了大本钟的振动模式之一。图片提供：英国莱斯特大学。
克兰菲尔德大学（CranfieldUniversity）开发的光学振动评估方法可以将牛油果损耗减少10%。据麦姆斯咨询报道，英国克兰菲尔德大学使用激光和振动测试单个水果的共振频率，无需破坏牛油果，就能提供可靠的成熟度结果评估。这种测量牛油果成熟度的技术可以减少10%的浪费，从而满足消费者对即食水果的需求。烤吐司的水果搭配：LDV测试出的完美牛油果多达30%的牛油果因分级检测时造成损害而被浪费，另有5%的损失出现在零售阶段。目前测试果实成熟度的方法是在水果中推入一个气动装置，或者手动测试。克兰菲尔德大学采用了一种更常用于汽车工厂大型工程零部件均匀性测试的技术，即激光多普勒测振法（LaserDopplervibrometry,LDV），通过向水果发射激光，测量折射光，并利用较小的振动来测试共振频率。振动是由一个简单的自动敲击水果的装置引起的。LDV测试被证明可以准确预测牛油果的即食阶段。这项成果发布于《生物系统工程》(BiosystemsEngineering)，论文题目为《利用激光多普勒振动法实现对牛油果实成熟度的无损鉴别》（Non-destructivediscriminationofavocadofruitripenessusinglaserDopplervibrometry）。激光多普勒振动法检测牛油果实成熟度的原理示意图测试其它水果的潜力克兰菲尔德大学环境与农业食品系主任LeonTerry教授说：“硬果的频率比软果高，所以我们计算出了成熟牛油果的最佳频率，并通过LDV测试对其进行了精确测量。保证水果不受损是非常有益的，可以大大减少浪费。我们开发的测试方法还可以推广到其它水果。”英国每年进口近10万吨牛油果，并且对牛油果的需求量越来越大，因此，预测牛油果的成熟程度对供应商和零售商都大有裨益。牛油果价格昂贵，可以在传送带上传送，这意味着LDV可以对其逐个进行测试。在此基础上，已经得到成熟应用的自动分选机可以把成熟的水果和未成熟的水果进行分拣。研究人员SandraLandahl博士补充说：“我们在真实的工厂生产线、实验室均测试了LDV的准确性，该方法具有在不破坏果实的前提下精确测量果实成熟度的真正潜力。如果研发成功，一个简单的‘交通灯’系统就可以把水果分成已成熟、需丢弃和需储存三类，在供应链中的该节点就解决食品浪费问题。”克兰菲尔德大学正在联合领导新的BBSRC（英国生物技术与生物科学研究理事会）QualityandFoodLossNetwork（质量和食品损失网络），这是一项新的倡议，旨在促进研究人员与产业界合作找到解决供应链面临的巨大食品浪费的方案。论文摘要发表于《生物系统工程》的论文摘要指出：“消费者对即食牛油果的需求越来越大，但如果供应达不到消费者的预期，就会出现投诉，从而导致巨大浪费和成本增加。对牛油果这种水果来讲，由于破坏性试验和不准确的硬度评估造成的浪费是很严重的。”“这项研究的目的是评估LDV是否能够评估牛油果成熟程度。数据来源于两组试验，选用产自智利和西班牙的进口‘哈斯’牛油果，成熟温度分别为12℃和18℃。”“在保质期内，记录标准力-变形测量值，以及单个或同时的双振动时间信号，并根据呼吸和非结构碳水化合物含量进行评估。用LDV法测得的果实在成熟过程中的共振频率降低了2~4倍，这与硬度降低相对应。证明了LDV系统在不同成熟度阶段之间的无损鉴别能力。”论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.04.001文章来源:MEMS咨询
Scientistshavefoundevidencethatplantscanactuallyhearthebuzzofpassingbeesandproducesweeternectarinresponsetoenticetheflyinginsectsin.Andflowersaretechnicallytheir"ears".科学家们发现，有证据表明植物确实能听到路过的蜜蜂发出的嗡嗡声，并会释放出更甜的花蜜来吸引昆虫。严格来说，花是它们的“耳朵”。Basedonobservationsofeveningprimroses(Oenotheradrummondii),theteambehindthenewstudydiscoveredthatwithinminutesofsensingthesoundwavesofnearbybeewingsthroughflowerpetals,theconcentrationofthesugarintheplant'snectarwasincreasedbyanaverageof20percent.通过对一种晚上开花的报春花[海边月见草（一种原产于美国大西洋海岸与墨西哥湾海岸的植物）]的观察，这项研究的团队发现，报春花通过花瓣感应到了附近蜜蜂翅膀震动的声波，在几分钟内，植物花蜜中的糖份浓度平均增加了20%。Theflowersevenseemedabletotuneoutirrelevantbackgroundnoises,suchasthewind.这些花甚至可以排除周围无关的噪音，比如风。Thiscapabilitycouldwellgivesomeplantsanevolutionaryadvantage,saythescientists,maximisingtheirchancesofspreadingpollen.科学家们说，这种能力很可能使一些植物在进化上更具优势，有更多传播花粉的机会。"Ourresultsdocumentforthefirsttimethatplantscanrapidlyrespondtopollinatorsoundsinanecologicallyrelevantway,"writetheresearchersfromTel-AvivUniversityinIsrael.以色列特拉维夫大学的研究人员写道：“实验结果首次证明了植物能够以一种生态的方式快速对传粉者的声音做出回应。”Thescientistswentintotheexperimentswithahypothesisinplace:thatplantscanindeedpickupthevibrationsofsoundwaves,andthatthismightbepartofthereasonmanyplants'flowersarebowlshaped,tobettertrapthesounds.在实验中，科学家们提出了一个假设：植物确实能够接收到声波，而为了更好地捕捉声音，所以大部分植物的花成碗状。Acrossseveralexperimentsinvolvingmorethan650eveningprimroseflowers,nectarproductionwasmeasuredinresponsetosilence,soundatthreedifferentfrequencylevels,andarecordingofthebuzzingnoisemadebybees.实验中，涉及了650多种晚上开花的报春花，测试了它们对无声、三种不同频率的声音以及蜜蜂发出的嗡嗡声所做出的反应。Sureenough,boththefieldrecordingofbuzzingbeesandthelow-frequencysoundsthatcloselymatchedtherecordingwereenoughtochangethemixofthenectarinjustthreeminutes.Thesilenceandthehighandmidfrequencysoundshadnoeffect.果不其然，蜜蜂声音的现场录音和与之相似的低频声音在三分钟内便可改变花蜜的浓度。无声和高中频的声音则对花蜜的浓度无影响。Theteamalsotriedtheexperimentswithplantsthathadsomeflowerpetalsremoved.Nochangeinnectarproductionwasnoted,indicatingthatitisindeedtheflowersthathavethejoboftheears.研究小组还对一些被摘掉花瓣的植物进行了实验。花蜜的浓度并没有发生变化，这说明植物的花确实具有“耳朵”的功能。Theselabtestswerebackedupbyobservationstheteammadeinthewild.这些在实验室进行的实验帮助实验小组获得了去野外观察的机会。"Plantshaveplentyofinteractionswithanimals,andanimalsbothmakeandhearnoises,"oneoftheteam,LilachHadany,toldEdYongatTheAtlantic.研究小组成员之一利拉赫•哈达尼在接受《大西洋月刊》采访时说：“植物和动物之间的互动非常频繁，动物既能发出声音，也能听到声音。”"Itwouldbemaladaptiveforplantstonotusesoundforcommunication.Wetriedtomakeclearpredictionstotestthatandwerequitesurprisedwhenitworkedout."“植物不利用声音进行交流是很难适应环境的。为了验证这一观点，我们进行了清晰的推测，而结果也确实如此，这让我们感到非常惊讶。”Pushingoutsweeternectarmeansbeesmaywellstayfeedingforlonger—increasingthechancesthatthey'llpickuppollen—andalsomakesitmorelikelythattheinsectswillreturntoflowersofthesamespeciesinthefuture.当植物释放出更甜的花蜜，蜜蜂停留的时间就会更长——这样才会增加它们获得花粉的机会——同时也可使蜜蜂再次停留在相同物种花朵的可能性大大增加。Next,theresearcherswanttolookathowplantsmightrespondtoothersoundsandanimals,includinghumans.接下来，研究人员希望能够了解植物对其他声音和动物（包括人类）的反应方式。"Somepeoplemaythink,howcan[plants]hearorsmell?"oneofthestudyauthorsMarineVeitstoldNationalGeographic."I'dlikepeopletounderstandthathearingisnotonlyforears."该实验的研究者之一马里内•法伊茨在接受《国家地理》采访时说：“有些人可能会想，植物怎么能听见声音、闻到气味呢？我希望人们明白，听不仅仅可以靠耳朵。”本文素材来源：ScienceAlert网站论文:Flowersrespondtopollinatorsoundwithinminutesbyincreasingnectarsugarconcentration.文章来源:新东方英语
旋转部件的测试需求非常普遍，如汽车上的曲轴、工具或旋转机械部件。无论是什么被测部件，只要是处于旋转状态，它的振动测试就很有挑战。这是因为被测部件的横向运动所引起的不同的光斑形状会影响测试信号质量，从而影响噪声水平。使用LDV测试机加工表面的振动且带有横向运动(通常反射光分布较宽)时，其往往有较高的噪声水平。曲轴的面内运动会与面外振动叠加，这使得测量具有横向运动的旋转加工表面振动难度很大，虽然我们全新的Qtec专利技术，不能完全消除毛刺，但仍然可提供极佳的信噪比。在同类测试中所体现出的技术优势遥遥领先，使得我们Polytec公司的产品在行业中脱颖而出。下图是在曲轴试验台上的一个测试案例。为了展示QTec性能的优越性，我们分别在QTec功能开启和关闭的情况下，在转速为100rpm和375rpm时分别进行了FFT测试。测试结果如下（100rpm：红色QTecON，紫色QTecOFF；375rpm：绿色QTecON，棕色QTecOFF），与“Xtra”系统相比，QTec开启后，噪声水平降低了5至8dB。另一个是在600rpm时，与HeNeLDV进行了性能对比，测试结果如下所示。很明显，QTec技术最大限度地降低了噪声水平。请注意，栅栏效应是周期性的一阶散斑图案的影响。QTec能减轻其影响，但不能完全消除，但实际上，本底噪声已经得到很大改善。曲轴振动测试的试验结果表明，QTec技术是这类应用的首选，它不仅能大幅提高信噪比，还大大缩短测试时间(与Xtra或HeNe技术相比，实现相同的信噪比所需的平均次数更少)。
来自格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的温德米尔博士致力于研究昆虫的听觉。我们就其研究内容及Polytec激光测振仪在其中所扮演的角色，与他展开了交流。01您从事仿生技术研究，能否介绍一下您当前的研究方向与工作内容？温德米尔博士：我们目前的研究方向是探究生物系统感知（及产生）声音的机制，并以这一基础研究为灵感，研发新型工程声学系统。这一研究涵盖多个应用领域，当前的主要方向是受昆虫听觉启发，研制新型微型麦克风设备。这类麦克风的目标应用领域包括手机和助听器行业等。昆虫的耳朵具备多种实用特性，值得我们借鉴——例如，相较于人类设计的任何设备，它们在微小体积下拥有更高的灵敏度。此外，昆虫耳朵还具备用于其它功能的有趣机制，其中最典型的是指向性——我们可以据此研制出体积远小于所分析声波波长的定向麦克风。我们同时也在研发受自然启发、用于无损检测的超声系统。无人机市场正经历多维度的蓬勃发展：02先进振动测试在您的研究中起到了怎样的作用？能否举例说明其典型应用？温德米尔博士：许多昆虫都具备听觉能力，听觉在昆虫进化历程中独立出现了19次。许多昆虫拥有鼓膜听器（类似人耳鼓膜的薄膜结构）来探测声音，我们关注的是该结构的振动响应特性。由于生物系统既非线性系统，也非均匀系统，因此需要借助扫描式激光测振技术，来分析昆虫“鼓膜”对声音的响应方式。如今，我们配备了MSA-100-3D显微式激光测振仪，已开始对耳膜的三维运动特性展开分析。03为何选择使用PolytecMSA-100-3D显微式激光测振仪？您认为该设备具备哪些优势与特点？温德米尔博士：昆虫的听觉器官，以及我们受其耳朵启发研制的微型麦克风，直径通常不足1毫米。在正常声音刺激下，昆虫耳膜的振动幅度可达数纳米，而昆虫甚至能够探测到导致耳膜产生亚纳米级振动的声音。由于耳膜属于复杂的三维结构，我们认为其运动并非简单的面外振动，而是包含复杂的三维运动模式。因此，MSA-100-3D显微式激光测振仪能够帮助我们对这些微小结构在声音作用下的三维运动进行测试。04您如何评价Polytec提供的个性化支持服务？温德米尔博士：Polytec的支持服务堪称卓越。无论是英国团队还是德国团队的工作人员，始终为我提供直接支持。从设备的技术问题咨询到应用难题解决，他们在各个层面都给予了帮助。在为新应用场景定制新系统时，他们所提供的支持非常出色，并且在新设备的安装与使用过程中，始终保持着同样高水平的服务。此外，他们对我们现有的旧款Polytec设备也始终提供着有力支持。05对于未来，您有怎样的期待？温德米尔博士：在我自己的研究实验室中，我相信借助Polytec新型MSA-100-3D显微式激光测振仪所具备的性能，我们将能够探索更多有趣的研究与工程问题。如今，我们已具备对微小设备三维运动进行测试的能力，在未来几年内，我们将专注于分析和理解这些通过新设备得以测试的数据。多年来，Polytec在振动测试技术研发领域一直处于领先地位。我相信这种领先地位将持续下去，并期待着见证他们在该领域的研发成果引领我们走向新的技术高度。感谢温德米尔博士接受本次访谈，祝愿您在未来的研究中取得更多优异成果！
声流体控制是在微米及纳米尺度下，对流体及其中悬浮的粒子或细胞进行主动操控的技术，堪称生命科学领域的关键技术。而声波，更具体地说，是频率远超人耳可听范围的超声波，在该领域展现出先天优势，因其能够实现对微小物体的非接触式精确操控。德国萨克森州IFW研究所的SAW实验室研发出一种由高频声波驱动的微流体新机制。该方法基于对表面声波机械振动平面的主动调控，经证实可显著提升微流控驱动性能，适用于芯片实验室等应用场景。表面声波（SAW）器件，如高频模拟带通滤波器和谐振器，早已成为各类移动通信设备的核心组件，广泛应用于无线网络、移动电话、蓝牙及红外信号传输等领域。目前，萨克森州SAW实验室的研究重点聚焦于表面声波的第二代和第三代应用，具体包括：Ⅰ）在高温（>600°C）及恶劣环境下的无线自供能传感；Ⅱ）表面声波驱动的声流体。本文所阐述的研究内容属于后者，是综合考量电声基础原理、功能性薄膜及特定微流体应用后得出的成果。01表面声波的偏振转换在微米尺度层面，利用超声波对流体及其内部悬浮的粒子和细胞进行选择性、非侵入性操控已是一项成熟技术。通常，高频机械波与流体相互作用会产生声致力，这种力可用于流体的快速混合、粒子/细胞的分选与捕获以及气溶胶的生成。激发超声波最常用的方法是利用逆压电效应，即特定的固体材料在外部电场作用下会产生机械应变。对于表面声波而言，其激发是通过在压电基片（如铌酸锂）上的一对梳状平面电极（叉指换能器，IDT）施加电压实现的。由此产生的声波沿基片表面传播，穿透深度约为波长量级。机械应变（位移振幅）由三个空间分量构成，包括两个面内分量（分别平行和垂直于传播方向）和一个垂直于表面的面外分量。此外，由于压电效应，机械应变会产生电势，因此表面声波还伴随有电场。机械位移振幅的分量分布与电势分布共同构成了表面声波的偏振特性。基于表面声波的微流体器件大多至少包含一个位于压电基片上的叉指换能器，用于激发高频机械波。流体及其中悬浮的粒子/细胞与基片表面直接接触，并被封装在通常由聚合物制成的容器内。在驱动过程中，垂直偏振的表面声波因具有较大的面外（垂直）位移幅值而被广泛使用，这种振幅是实现动量向流体传递的主要原因，进而产生声辐射力和声流。然而，使用垂直偏振表面声波存在两个主要缺点：Ⅰ）表面声波在穿过容器壁时衰减严重；Ⅱ）表面声波一旦接触到容器内的流体，便会立即与流体发生相互作用。为克服这些缺点，萨克森州IFW研究所的SAW实验室研发并研究了一种基于表面声波选择性偏振转换的替代方法。其核心思路是：先激发水平剪切型表面声波（其主要面内位移分量垂直于声波传播方向），再在微流体容器内部改变表面声波的偏振状态，从而启动流体操控（图2）。图2：表面声波（SAW）偏振转换的基本原理采用水平剪切偏振的表面声波可显著降低其在穿过容器壁时的衰减。此外，与垂直偏振表面声波相比，其与流体的相互作用较弱，几乎不会产生动量传递。因此，当表面声波在容器内部传播时，需增大其面外位移，即改变其偏振状态。IFW研究所表面动力学研究团队研究了一种实现表面声波选择性偏振转换的直接方法：在压电基片表面沉积金属薄膜，通过这种方式局部改变表面声波传播的电边界条件，即短路基片表面的电场。在特定条件下（如特定的基片材料），当表面声波从自由表面传播到金属化表面时，其面外位移振幅会显著增大。研究团队通过实验与模拟相结合的方式，对这一效应进行了全面研究。图3：表面声波（SAW）的偏振转换可实现选择性粒子捕获：粒子仅在活性区域被捕获（显微镜图像，a），该区域的面外位移振幅相对较大（激光多普勒测振仪测量结果，b）研究中使用高频激光多普勒测振仪对机械位移的面外（垂直）分量进行高分辨率测量。相关结果也有助于验证数值模拟及背后的物理模型。模拟研究尤为重要，因为它能帮助深入理解微观声学基础原理，而这些原理难以通过实验直接获取，例如表面声波完整偏振矢量的确定以及基片材料内部其他声波模式的探测。02表面声波驱动微流体的新机遇这种新型表面声波偏振转换概念为微流体驱动带来了两大优势：除了能减少表面声波在穿过容器壁时的衰减外，还可通过金属化基片区域的横向布局精确选择流体操控区域（活性区域）。研究团队在水介质中10μm直径粒子的捕获实验中成功验证了这一效应（图3）。粒子在活性区域聚集，该区域因表面声波偏振的定向改变而具有更大的面外位移振幅。因此，由垂直位移产生的声辐射力在该区域显著增强，从而实现了粒子的捕获。而未发生偏振转换的区域，其振幅明显较低，在流体中产生的力较小，无法实现粒子捕获。通过调整金属薄膜的横向布局，可轻松改变活性区域的横向位置、尺寸和形状。这为表面声波驱动的微流体器件设计提供了新的自由度，使其更适用于可控操控场景，如细胞的分离或捕获。这种表面声波偏振转换的基本概念已获得专利.03Polytec激光测振仪的作用在德国萨克森州IFW研究所SAW实验室关于表面声波的研究中，Polytec激光测振仪发挥了关键作用，主要体现在精确测量、验证模型以及支持新机制研发三个方面。1）精确测量机械位移本次研究中使用高频激光多普勒测振仪对机械位移的面外（垂直）分量进行高分辨率测量。表面声波的机械应变包含多个空间分量，面外位移分量对于理解表面声波与流体的相互作用、声辐射力和声流的产生至关重要。Polytec激光测振仪能够精准测量这一关键分量，获取其振幅等精确数据，为后续研究提供了可靠的实验依据。例如，在表面声波偏振转换实验中，通过精确测量不同区域面外位移振幅，清晰地呈现出活性区域与非活性区域的差异，直观展示出粒子捕获现象与面外位移振幅的关联。2）验证数值模拟及物理模型：模拟研究对于深入理解微观声学基础原理意义重大，但这些原理难以通过实验直接获取。Polytec激光测振仪测量得到的结果，成为验证数值模拟及背后物理模型的重要依据。将实验测量数据与模拟结果对比，能够判断模拟模型的准确性，进一步完善对表面声波特性（如完整偏振矢量的确定）以及基片材料内部其他声波模式探测的理解，确保研究方向的正确性和理论的可靠性。3）助力新型驱动机制研发在表面声波驱动微流体学新机制的研发过程中，Polytec激光测振仪提供的精确数据，帮助研究人员深入了解表面声波的传播特性和偏振转换效果，进而优化金属薄膜的横向布局设计。通过调整布局改变活性区域的位置、尺寸和形状，实现对流体操控区域的精确选择，推动表面声波驱动微流体器件设计的创新，使该技术更适用于细胞分离或捕获等可控操控场景，促进声流体学在生命科学等领域的应用发展.
精准解析振动特性，成就极致静音体验-激光测振仪为电力驱动研发树立行业新标准01电力驱动声学特性的关键：电机作为车辆核心驱动技术的应用愈发广泛，其声学表现已成为决定电动汽车质感的核心因素。因此，电力驱动器研发初期即采用数值方法，以评估并优化其声学性能。在振幅评估中，电机结构的动力响应至关重要。然而，现有阻尼模型的预测能力存在局限（尤其针对电力驱动场景），亟需高效测试手段完成模型验证。电力驱动器的声学激励覆盖全可听频段。例如，现代电力电子控制技术会在高频kHz区间产生激励力与噪声，这类噪声常被感知为强干扰源，为实验研究带来挑战：一方面，高频段复杂的形变模态需密集测试点实现精准重构；另一方面，电机机械结构的非线性特性增加了测试难度。Polytec最新研发的机器人辅助三维激光测振系统，为上述挑战提供了创新解决方案。光学测试技术不仅能将测试装置对结果的影响降至最低，更可实现近乎无限的测试点高密度采集。搭载QTec技术的激光测振仪进一步大幅提升信噪比，在缩短测试周期、扩展有效频段的同时，为阻尼特性评估提供可靠数据支撑。02精密可视化：振动模态的量化呈现：图1：RoboVib测试中心内配备PSVXtra和激振器的测试装置图2：RoboVib测试中心内配备PSVQTec和自动模态力锤的测试装置试验模态分析在全自动化RoboVib测试中心开展，旨在通过固有频率、特征向量及阻尼参数刻画结构动力传递特性，并与数值模型形成对照。如图1与图2所示，被测电力驱动装置通过弹性悬置安装，弹簧刚度设计确保悬置系统固有频率远离电机首阶固有频率，最大限度降低边界条件对阻尼特性的干扰。在试验模态分析有多种激励方案：一种是LDS激振器，使用伪随机/白噪声信号进行激励，另一种是NV-Tech自动模态力锤实现定点激励，为避免被测物发生局部塑形变形，在激励点处附加一小块薄的钢板，。激励点位置预先通过专用算法优化，并考虑数字模型边界条件。RoboVib系统配备PSVXtra与PSVQTec两款激光测振仪，针对电机曲面特性规划17个测试位置，通过机器人自动化执行实现微米级重复精度（详见测试视频）。图3：测试流程的延时摄影视频03QTec技术：信号质量的革命性突破：图4：不同测试配置下传递函数的对比图4对比了不同测试配置下的传递函数特性：采用激振器+PSVXtra方案时，全频段传递函数存在显著噪声分量；而QTec系统可大幅抑制噪声，配合自动模态力锤激励更能进一步提升数据质量。图5与图6展示了模态锤激励下典型测点的速度时域信号：未启用QTec时，弹性悬置引发的横向运动导致信号中断；而QTec的多通道检测技术完全消除了该类失真，实现信号质量的跨越式提升。图5：不启用QTec技术时的响应曲线图6：启用QTec技术时的响应曲线基于自动模态锤与QTec测振仪的联合方案，可完成最高12kHz频段的模态分析。图7-8呈现了2.8kHz、4.6kHz、6.2kHz及9.8kHz共振频率下的典型形变模态。图7a:2.8kHz下的ODS图7b:4.6kHz下的ODS图8a:6.2kHz下的ODS图8b:9.8kHz下的ODS04仿真局限性：通过实测我们能获得什么？对比分析表明：电机前端4.1kHz模态的仿真与实测特征向量吻合度较高（图9a），但后端模态存在局部偏差（图9b）。这证实现有建模方法在该频段并没有充分考虑绕组布线的影响。图9a：频率为4.1kHz时，驱动侧仿真与测量特征向量的对比图9b：频率为4.1kHz时，后侧仿真与测量特征向量的对比05结论：声学分析的技术范式革新：Polytec新一代机器人辅助三维激光测振系统，通过全自动化高密度测试方案，攻克了电力驱动高频声学分析的技术瓶颈。光学测试技术与QTec信噪比增强技术的结合，不仅实现了12kHz频段的宽域分析，更通过实验数据揭示了现有仿真模型的边界条件局限，明确了实测验证在驱动研发中的不可替代性。
在科技飞速迭代的当下，振动测量技术已成为解锁诸多前沿领域的关键钥匙。Polytec作为激光测振技术的领军者，其产品凭借高精度、非接触、高适应性的核心优势，不仅在超材料等科研领域实现深度赋能，更在医疗微机电、电动汽车、触觉交互、模态测试、汽车啸叫、应力应变测量等多个产业场景中落地生根，为技术突破与产品升级提供了坚实支撑。丨QTec技术：解锁复杂场景测量难题Polytec的QTec®技术作为核心竞争力之一，为复杂场景下的振动测量提供了突破性解决方案。QTec®的应用领域：当反向散射光极弱时·黑色表面（如碳纤维增强聚合物（CFRP））·工程化表面·远距离/大角度测量场景（含三维测量）当存在大幅横向位移时·运行中的机械设备·锤击激励模态测试·生物样品当极低噪声水平为关键要求时·应变测量·波传播分析（如缺陷检测）·有限元验证模态测试针对超材料研究、储氢罐检测等场景中常见的黑色表面、工程化表面，以及远距离、大角度测量需求，QTec®技术有效解决了反向散射光极弱的问题；在运行中的机械设备、生物样品等存在大幅横向位移的场景中，能够消除信号丢失，提升信噪比。丨QTec技术：模态测试在模态测试中，该技术可消除小尖峰干扰，使频响函数（FRF）更清晰，提升反共振特性精准度与模态提取拟合度。·尤其适用于(但不限于)锤击激励场景·消除小尖峰干扰·频响函数（FRF）更清晰·反共振特性更精准·模态提取拟合度更高上图开启QTec功能下图关闭QTec功能丨QTec®技术：制动啸叫测试在制动啸叫测试、高频波传播测量中，有效减少散斑噪声，避免“栅栏效应”。·反射信号弱·旋转圆盘存在散斑噪声·低速旋转场景下避免“栅栏效应”，大幅提升信噪比（SNR）测试视频：丨QTec®技术：在无损检测(NDT)/高频场景的应用兰姆波噪声测试：采样频率1.25MHz，无平均处理局部缺陷共振测试：频率范围0-50kHz，无平均处理丨应力应变测量在应变测量中，基于三维偏转数据与几何参数的精准计算，为涡轮叶片等部件的性能分析提供了高质量数据支持，全面赋能各领域的性能优化。·基于三维偏转数据与几何参数计算应变·依赖相邻测量点的微小差异·需最高数据质量·振动台上的涡轮叶片·未施加滤波处理丨QTec®技术：生物领域应用·存在横向运动（导致散斑图案变化）·反射信号弱·消除信号丢失·提升信噪比总结与展望从超材料的微观波调控研究到医疗微机电的精密器件研发，Polytec激光测振仪以技术为刃，不断突破振动测量的边界。未来，Polytec将持续深耕核心技术，聚焦更多前沿领域的测量需求，为全球科研创新与产业升级提供更加强劲的动力，助力更多突破性技术从实验室走向实际应用。
