hirdetés
hirdetés

Méréstechnika

Tanulmányozza a zúgást, nyikorgást és zörgést

A Hyunday vásárlói elvárják, hogy a járművek mentesek legyenek a hallható tranziens zajoktól, azaz a zúgástól, nyikorgástól és zörgéstől. Az NI moduljainak és szoftvereinek használatával hordozható hangkamerát fejlesztettek ki, amely valós időben azonosítja és jeleníti meg a hangforrásokat, és ezzel jobb járműveket gyártását segíti.

hirdetés

A zajokat a mozgó alkatrészek közötti ütés és súrlódás okozza. A zúgás ütés okozta zaj, amely a rezonancia miatt erős nagyfrekvenciás összetevőket is tartalmaz. Sok esetben nyikorgó hang lép fel, amikor két érintkező fém alkatrész egyikére lineáris mozgatóerő hat, vagy amikor gumi végez kényszermozgást egy csigán. Zörgés akkor jelentkezhet, amikor a jármű mozgásban van, vagy amikor jár az álló jármű motorja. Nagy intenzitású, kisfrekvenciás hangok kibocsátásakor a hangszórók is okozhatnak zörgést. A probléma kiküszöbölésének első lépéseként meg kell határozni a zaj forrását, ami esetenként nem könnyű.

Zajforrás azonosítása

Az akusztikus nyalábformálás során a hangforrásokat egy akusztikus rácsra képezik le. A hangforrás iránya abból az időkésleltetésből határozható meg, amelyet a hang elszenved, miközben áthalad egy mikrofonrács – például egy hangkamera – felett. A hangkamera a hangot színes kontúrokként jeleníti meg, hasonlóan ahhoz, ahogyan a hőkamera megjeleníti a hőmérsékletet. A mikrofonrács, amely egy nyalábformáló módszert valósít meg, vizuálisan mutatja a zajforrások helyét, ezért a zúgás, nyikorgás és zörgés észlelésének egyik legjobb eszköze.

SeeSV hangkamera méri a Hyundai Genesis motorházfedelének zajhatását
SeeSV hangkamera méri a Hyundai Genesis motorházfedelének zajhatását

Egyes nyalábformáló eszközök a mikrofonrács jeleit hangintenzitás-vonalakká alakítják át, és kamerákat is tartalmaznak, amelyek a vonalakat optikai képekre vetítik rá, megkönnyítve a zajforrás behatárolását. A másodpercenként több zajképet felvevő eszközök zajvideókat készítenek. Általában a zajkép és a zajvideó a magasabb frekvenciatartományokban jobb minőségű, mert a mikrofonrács jellemzői a zaj hullámhosszával fordítottan arányosak.

Egyes eszközöknél a zajforrások meghatározása nehézséget okoz. Először is a tranziens zajok rögzítése miatt fontos, hogy az eszközök válaszideje gyors legyen. A zúgás, nyikorgás és zörgés többnyire rendszertelenül és gyorsan történik. Néha a zajok csak néhány ezredmásodpercig hallhatók, majd megszűnnek. Másodszor, ehhez a felhasználáshoz olyan kis súlyú eszközre volt szükség, amely elég kicsi utasterében való használathoz, ahol a legtöbb ilyen vizsgált zaj keletkezik vagy észlelhető.

Mivel a rács mérete arányos a képfelbontással, különösen a kisfrekvenciás tartományokban, ezért nem volt könnyű kisméretű nyalábformáló eszközöket készíteni. A kis, hordozható nyalábformálót a többnyire 300 Hz és 8 kHz között fellépő zúgásra, nyikorgásra és zörgésre optimalizálták; a magasabb frekvenciatartományokban egy kisebb rácsot használtak.

Áttervezték digitálisra

A zajforrás-azonosításra kifejlesztett első rendszerekben analóg mikrofonok voltak 30–48 csatornás spirálokba rendezve, a legnagyobb ilyen rendszer átmérője 85 cm volt. Az adatokat az NI 9234 dinamikus jelgyűjtő (DSA) modullal NI CompactDAQ rendszerben gyűjtötték a 30 csatornás változatnál, egy NI PXIe-4497 DSA modullal pedig a 48 csatornás esetében. Az NI Sound and Vibration Measurement Suite segítségével LabVIEW-ban kifejlesztettek egy hangkamerát kezelő szoftvert, amely hangminőség-méréseket végzett a valós idejű megjelenítéshez.

Zajforrások észlelése egy jármű ajtaján és ablakán
Zajforrások észlelése egy jármű ajtaján és ablakán

A nagy rácsméret alkalmassá tette a hangkamerát mind a zúgó, nyikorgó, zörgő zajforrások (BSR) behatárolására, mind a zaj, rezgés és keménység (NVH) meghatározására, egészen 50 Hz-ig terjedően. A hangkamerát számos különböző célra használták, többek között az elhaladó kerék zajának és az ajtólapok hangszórói okozta zaj megjelenítésére.

Mivel a jelfeldolgozó eszközök gyors ütemben fejlődnek, MEMS (mikro-elektromechanikai rendszerű) mikrofonok és FPGA technológia alkalmazásával áttervezték a nyalábformáló rendszert annak érdekében, hogy a Hyundai igényeinek megfelelően észlelni lehessen a BSR zajokat szűk helyeken is. A MEMS mikrofonok ma már rendkívül megbízhatók és megfizethető árúak, frekvenciamenetük pedig egyenletes az emberi hang 300 Hz–8 kHz tartományában, a zúgás, nyikorgás és zörgés elsődleges frekvenciáin.

A digitális MEMS mikrofon akusztikus jelátalakítót, előerősítőt és szigma-delta konvertert tartalmaz egyetlen lapkán. Az integrált áramkör az analóg jelet digitális impulzussorozattá alakítja át, ezért a műszerek jó részét ki tudták küszöbölni, és a kiváló műszaki jellemzőket megőrizve csökkenteni tudták a rendszer méretét és súlyát.

Kisebb, könnyebb, olcsóbb

A számításigényes nyalábformáló algoritmus gyorsítása érdekében a fejlesztők az alkalmazást a LabVIEW FPGA moduljával megvalósították egy NI Single-Board RIO FPGA-n. Így egyrészt még kisebb, olcsóbb és könnyebben hordozható lett az eszköz, másrészt egyetlen lapkára integrálhatták a jelalakformálást, az adatgyűjtést, a szűrést és a nyalábformálást.

Kicsi, ergonomikus, könnyen használható SeeSV hangkamerák
Kicsi, ergonomikus, könnyen használható
A jelgyűjtő áramkört így közvetlenül tudták csatlakoztatni az FPGA technológiájú feldolgozóegységre, ami minimalizálta a késleltetési időket. Az FPGA ciklusonként több száz műveletet tudott végrehajtani, és ezzel a lényegében párhuzamos működéssel túlszárnyalta a számítógépek számítási teljesítményét. A rendszer 2 kg-nál kisebb tömege következtében könnyen hordozható és masszív lett.

A mikrofonrácshoz és a kamerához egyetlen szilárd befogót terveztek, amelynek hátoldali három fogófüle lehetővé tette a stabil, akár egy, akár két kézzel történő kezelést. Az összes érzékelőt és a kábelezést a tartó testébe szerelték, ami a méretet 60, a súlyt pedig 70 százalékkal csökkentette az előző rendszerhez képest. Így még szűk helyeken is közvetlenül vizsgálhatók a jármű belsejének és külsejének különböző zajforrásai.

Az integrált konstrukció jelentősen csökkenti a beállítási időt. A nagy képfrissítési frekvenciájú rendszer rendkívül hatékonynak bizonyult a tranziens zajok rögzítésében, illetve megjelenítésében, és jelenleg több új luxusmodell, például a Hyundai Genesis vizsgálatánál használják.

hirdetés

kapcsolódó linkek

Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[160172] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés