Test de résonance

Test de résonance optique sans contact à l'aide de capteurs laser

L'analyse de résonance cherche à identifier les fréquences naturelles ou les modes de résonance d'un objet. Lorsqu'un objet est soumis à des vibrations à ses fréquences naturelles ou proches de celles-ci, il a tendance à vibrer avec des amplitudes plus importantes. Cet effet permet de détecter des problèmes structurels, des défauts ou des faiblesses. En analysant la réponse en fréquence, les ingénieurs peuvent obtenir des informations sur les caractéristiques structurelles de l'objet testé, notamment sa rigidité et ses propriétés mécaniques, ses propriétés d'amortissement et son intégrité globale.

La mesure des vibrations par laser Doppler est une technologie optique avancée qui offre plusieurs avantages dans le contexte des essais de résonance :

• Haute précision : Les systèmes de mesure basés sur le laser fournissent des données extrêmement précises et exactes, permettant aux ingénieurs de détecter les changements les plus subtils dans le comportement vibratoire d'un objet.
• Sans contact : Les vibromètres laser ne touchent pas physiquement l'objet testé, ce qui minimise les interférences et garantit que les mesures n'altèrent pas les propriétés de l'objet. Cette caractéristique est cruciale pour tester des composants délicats et sensibles, voire des objets chauds sur lesquels il n'est pas possible d'appliquer des capteurs.
• Large gamme de fréquences : Les vibromètres laser peuvent mesurer une large gamme de fréquences, ce qui les rend adaptés à l'analyse des résonances à basse fréquence et à haute fréquence (GHz).
• Télédétection : Les vibromètres laser peuvent être utilisés pour mesurer les vibrations à distance, ce qui permet aux ingénieurs d'évaluer les composants in situ sans avoir besoin d'un accès physique direct. Cela est indispensable dans les zones dangereuses telles que les zones à haute tension ou les zones explosives.
• Acquisition rapide des données : Les vibromètres laser peuvent capturer des données rapidement avec un transfert de données analogiques et numériques, ce qui permet une analyse en temps réel et un retour d'information immédiat pendant les essais.

Testing resonances of hard disk drives and precision parts

As a case study, hard disk drives – with their ever growing storage densities and shorter access times – require extremely high levels of stability as regards the read/write head’s location and positioning in relation to the disk drive interface. The flying height is a compromise between competing effects. A lower flying height enables better local resolution for read/write operations and thus a higher data density; meanwhile the risk of collisions with the medium grows at the same time. The flying height is just a few nanometers and very much depends on the ambient pressure due to the aerodynamic bearing. The aerodynamic bearing, however, has resonances that depend on the ambient pressure too and that may lead to instabilities.

Since the measurement process is both non-contact and non-intrusive, in this situation using laser vibrometers is the only way of measuring the response behaviour of the read/write head including its suspension following dynamic excitation. When performing resonance test measurements with single-point and scanning vibrometers, the frequency spectrum of the read/write head’s deflection is measured as a function of the ambient pressure. You can use this to identify critical conditions and then make constructive changes. The goal of the optimization process is to develop read/write units that respond robustly to resonances caused by aerodynamic excitation.