后退
一般研发

关于色彩与形状

振动分析有助于保护艺术品

为了举办巡回展览,新墨西哥州圣塔菲的乔治亚·奥基夫博物馆等机构会通过从其他博物馆和私人收藏中临时借展,来补充自身的馆藏。2017年,在布鲁克林、伦敦、巴黎、维也纳、多伦多、悉尼、墨尔本和布里斯班等城市,超过130万名参观者观赏了乔治亚·奥基夫博物馆的绘画展览。

这些借展意味着数百小时的公路和航空运输,以及数千英里持续的低频振动。问题在于,这些振动能量会对无可替代的艺术品造成累积性损害。保护乔治亚·奥基夫(1887–1986)的画作免受振动引起的损害,是该博物馆修复部主任戴尔·克朗克莱特工作的重要组成部分。

每一件艺术品“诞生”时都具有有限数量的化学和机械键,这些键赋予了作品机械和视觉上的特性。通常而言,艺术品越古老,剩余的键就越少,当应力超过日益降低的应变疲劳极限时,作品就越容易受损。20世纪的画布绘画传统是将编织的亚麻画布绷在可调节的木制画框上。

由此形成的绘画织物膜层如同矩形鼓面,每幅画作的自然频率和共振频率均处于特定范围内,该范围取决于画布的尺寸、重量和张力,以及颜料的涂布方式和方向。16至50赫兹的共振振动频率范围对博物馆画作的保存构成威胁,正是因为它与美术品运输卡车在高速公路上行驶时产生的输入振动频率范围完全重合。

图1:对戴尔·克朗克莱特(右)而言,妥善保存艺术品意味着在运输过程中保护艺术品免受振动应力的影响。图中,他正在使用Polytec 公司的MPV-800Multipoint Vibrometer 系统,对一幅油画的振动特性进行分析。

最初的测试数据中缺少以下内容:画布在主鼓模式和次鼓模式下移动的可视化结果;这些画布位移是否与裂缝位置相关;以及博物馆为画作专门设计的运输箱是否确实能在关键共振频率范围内有效抑制振动。

得益于非接触式结构以及Full-field 的高空间分辨率测量能力,Polytec MPVMultipoint Vibrometer 和PSV-500 Scanning Vibrometer 显然具备帮助博物馆测量并可视化画布位移频率、振幅、速度及分布的技术规格。

此外,通过测量固定在各种装裱和包装结构内的画布位移,Polytec 振动计还将进一步帮助修复人员了解多种减振和振动阻尼措施的阻尼效果。

Polytec的工程师团队将Polytec MPVMultipoint Vibrometer 和PSV扫描振动计带到了乔治亚·奥基夫博物馆,进行为期一周的测试。除了克朗克莱特公司外,奥基夫博物馆还邀请了来自洛斯阿拉莫斯国家实验室和密歇根大学的振动工程师及数学家,共同合作分析频谱功率分布的FFT结果。

图2:利用激光振动测量法测得的频率谱,展示了不同运输方案对布面油画的阻尼特性。

修复人员首先对亚麻画布复制品进行了测试,发现精心设计的木质包装箱内泡沫缓冲垫的布局会产生叠加干涉效应,实际上增加了画布在10 Hz至40 Hz这一关键避震频段内的位移幅度。Polytec 的工程师们还成功可视化了画布从第一鼓振动模态向第二鼓振动模态的过渡过程。

借助Polytec 的MPVMultipoint Vibrometer ,研究团队得以测量乔治亚·奥基夫(Georgia O’Keeffe)原作画作的固有频率及画布位移行为。 画作被固定在直立画架上,24个激光振动计通道以网格状布局聚焦,从而测量了画架以及画布和画框整体尺寸的模态运动。随后,研究人员使用一把100克、经过模态调谐且装有传感器的锤子,在画架背面轻敲一次,对画作施加了经过校准的激励。

通过分析生成的24点可视化图及各点的频率响应数据,研究团队发现第一和第二鼓模态振动发生在10至40赫兹的关键频段内,且画布位移行为与颜料厚度及历史裂纹的位置密切相关。

最后,与对复制品画作的测试结果一致,扫描振动仪在真迹画作上证实:采用轻质、刚性的蜂窝芯板,并在画框正面安装刚性亚克力玻璃的装裱技术,具有卓越的阻尼性能。

图片来源:除非另有说明,否则图片均由作者提供

我们的作者

Dale Kronkright
美国圣塔菲乔治亚·奥基夫博物馆藏品保护部主任
www.okeeffemuseum.org

相关文章

激光多普勒振动计在电动驱动系统的开发中树立了标杆

电动机正越来越多地被用作车辆的主要驱动技术。驱动系统的声学特性是影响电动汽车感知品质的关键因素。因此,在电动驱动系统的开发初期,就会采用数值方法来评估和优化其声学特性。

5 min

关于自支撑和自对准型紧凑型振动筛

人工激励是各种噪声与振动技术的基础,涵盖从实验模态分析、传递路径分析、载荷识别、仿真模型关联到混合建模等多个方面。结构激励可通过多种方式实现,包括手动冲击锤、自动冲击锤、外支撑振动台以及自支撑振动台等。

10 min

用于模态试验的惯性振动台

如果想要测试一个本身不会振动的物体的振动特性,就必须对其进行外部激励。在模态试验中,电磁振动台和模态锤都是常见的宽带激励工具,多年来已被广泛应用。……

6 min

如何测量非洲象的低频声学通讯

最近发表在《欧洲物理杂志·专题》上的一项研究,介绍了一项将激光多普勒振动测量法(LDV)应用于深入理解非洲象发声及其行为意义的开创性研究。该研究的主要目的是确定发声互动的动态过程……

4 min

何时应选择激光多普勒振动计进行振动测量

在振动试验领域,质量加载是一个重要的障碍。施加在动态振动试样(或被测设备,DUT)上的附加质量会对其行为产生深远影响。这一现象在振动悬臂梁中尤为明显,而当涉及涡轮叶片等弯曲悬臂梁时,情况则变得更加复杂。……

5 min

压电盘谐振器中轮廓模的单电极转换

压电圆盘谐振器的设计旨在转换特定轮廓模式的体声波(BAW)共振形状。利用钛酸铅-铌酸镁(PMN-PT)薄膜的独特特性,通过激光多普勒振动测量法对微加工制备的圆盘谐振器进行了表征。PMN-PT是一种铁电材料,以其压电和电致伸缩特性而著称。

4 min

致敬甘荣泽教授的传奇职业生涯

我们有幸通过线上形式对朱荣甘教授进行了专访。在她的研究领域,她是一位无需多作介绍的杰出学者。对于不熟悉她的人来说,她目前担任俄克拉荷马大学航空航天与机械工程学院的乔治·林恩·克罗斯研究教授、校长研究教授、查尔斯·E·福斯特讲席教授,以及生物医学与机械工程学教授,并在该校任教已达25年。

3 min

边界条件、测量误差和重复性

MAN Energy Solutions 为海事行业提供全面的发动机产品组合、螺旋桨、船尾设备及涡轮增压器。可靠性是我们所在行业的一个关键方面,在船舶上尤为重要。在开发阶段,我们会通过模态试验对仿真模型进行验证和优化,并持续进行测试,直至相关部件通过验收并投入批量生产。

5 min

基于模态的监测系统

随着基础设施承受的压力日益增大,对现有结构的安全性及其剩余使用寿命进行调查和评估已成为一项挑战。为了确保结构安全及其适用性,必须采用可靠、技术上可行且经济的计量监测解决方案。

5 min

软骨动态和粘弹性力学测试的非接触式替代方案

骨关节炎是一种关节退行性疾病,约有14%的成年人深受其苦。了解关节软骨的动态变化对于相关研究以及寻找有效的治疗方法至关重要。

6 min

基于声波晶体(SAW)的声流体技术对复杂流体的操控

基于声表面波(SAW)的声流体学将微流体技术与有源微声场相结合。这使得能够实现多种“芯片实验室”操作,涵盖从流体操控(包括混合、液滴和气溶胶生成)到细胞及(生物)颗粒的操控。

3 min

声流体学*的一种新型驱动机制

声流体学是指在微米和纳米尺度上对流体以及浸没其中的颗粒或细胞进行主动操控,是生命科学领域的一项关键技术。声波——更准确地说,是频率远超人耳可听范围的超声波——天生就适合用于这一目的……

5 min

噪声与模态分析,确保运行安静可靠

无人机市场的增长呈现出多方面特征:人们对国家安全和边境安全的担忧日益加剧,推动了对先进空中监控的需求;受疫情影响,快递服务对无人机运营的需求大幅增加;采矿和建筑行业中的危险环境则让人意识到……

6 min
加载更多