采用尖端的测量技术进行更有效的噪声分析

从噪声中获取有用信息

在开发,实验或维护过程中,了解设备或系统部件的噪声来源和原因 是非常重要的。毕竟,音响的“多余的量”往往是舒适性,职业健康和安全。

过去,工程师往往需要额外的工具 - 需要不同的设备,用户界面,方法和数据格式。然而,今天的测量工具,如 HBM’s QuantumX 和 catman®AP 数据采集解决方案可以提供完整的 声学分析功能,并同时可以采集机械,热学,电学,数字总线信号如 CAN, 以及 GPS 和视频信号。对于声学分析,工程师可以根据响度和频率分析中的2-D谱图功能,进行以dB(A)的声级分析与心理声学评估。 

有了这些多功能测量工具,工程师可以方便快捷地完成采集和分析,只需数步工作就可保存所有的数据在一个文件中。这种方法不仅允许事件进行更有效的测量,而且简化并加速与先前的测量结果在趋势分析研究比较。

隔音工程

在汽车市场中,术语噪声,振动和刺耳,或NVH,通常用于描述在车辆或机器可听噪声或可感知的振动。20到100赫兹,既声音和感知的主观过渡区。振动产生于通过振动源引入到振动传递的结构。NVH的典型例子是滑风挡雨刷,抓握离合器,或嘈杂的空调系统。

NVH 起源于固体间的摩擦,从而导致结构噪声,并最终形成可听噪声或是不希望的结果。两种不同类型的结构声波传播:即纵波和横波。这些波彼此独立地传播。在这两种情况下,声速,与空气传播的噪音,不依赖于频率。声速受到密度,刚性的(横波)的模量,和弹性的(纵波)的模数的影响。

在工程领域,结构噪声的记录和分析扮演了关键角色。在机械系统开发过程中,噪声分析可以进行整体功能测试,助跑,性能,耐用性,甚至寿命的测试。在生产过程中,噪声分析可以确保集成部件如汽车内饰,转向组件,以及其他需要满足声学约束的质量检验。在整个产品生命周期中,噪声测量提供长期结构健康和诊断数据,如例行检查的连续分析,故障排查,故障排除和校准或调整的关键信息。工程师可以分析系统的噪声特性或设备的问题,如轴承有关裂缝和材料失效或磨损的技术状态。

噪声性质

采用 NVH, 可以 避免产生不舒适性的振动。在声学领域,不舒适性涉及各种包括声压级源的特性。例如,一个操作喷气发动机,演唱会,或重型卡车的声音,这些不舒适型是由于高分贝的声音引起的。

然而,一个噪声源的特性和噪声感知之间的关系可能会更复杂。-人类对不同频率的声音感受是不同的。声压级或噪声级是一个心理声学量。在测量时,噪声信号进行滤波,以便它们模仿人类的​​听觉,从 2 kHz 到 4 kHz. 形成标准化的加权。

我们所谓的A计权声压水平,短期分贝(A)。零分贝(A)对应于听觉(听阈)的门槛。加权滤波器曲线从20赫兹至20千赫兹。噪声疼痛阈值约130分贝(A)。其很容易转换的声压成声压水平(SPL),可以通过使用先进声学测量齿轮“运算​​通道”。

噪声测量

一般声学测量一般需要使用一个高品质的传声器。 例如 Microtech Gefell 传声器 M370QuantumX MX410B 放大器 恒流反馈到传声器,测量的声压被调制到一个电压信号(IEPE)。可测量的频率范围为20赫兹到20000赫兹(1级,露天使用)。最大声压水平为 130 dB(A)。

MICROTECH GEFELL 校准证书

对于实际的 信号采集和处理, HBM QuantumX 和 catman®AP 软件提供完整的声学处理平台。QuantumX 能够采集应变,扭矩,压力,温度,位移,速度,位置,加速度,流量,电压,电流,噪声等各种信号,采样率从 0.1 到 100 kS/秒。catman®AP 软件提供多种在线和后处理的计算综合数学库,包括简单的代数计算,过滤器,统计和分类,例如雨流或时间 - 水平,频谱分析,功率计算等。

噪声分析的要求

为了揭示噪声的根本原因,取决于几个关键的分析功能,给工程师一个清晰的画面,包括噪声。在这些函数中,一些最常见的包括:

  • 和时间,频率,角度,或其他量,例如位移,或旋转速度(转速表)有关的图像
  • 彩色光谱作为功率谱密度(PSD)
  • 以dB为单位的整体声音电平特性(A)
  • 以dB为单位的带限电平特性(A)

在频域的信号进行分析中并没有显示随时间演变的信号频率。而 catman® 中的频谱 可以直接提供结果。谱图直接示出了联合时频 - 通过计算包含在与相关联的颜色编码的振幅随时间的信号的频率(JTFA)。catman®软件使用短时傅立叶变换(STFT)来计算JTFA和施加快速傅立叶变换(FFT)反复的信号的随着时间推移短片段。谱图的JTFA示出比标准FFT更多的详情:频率成分(y轴)随时间的演变(x轴),在示出的所谓的2-D 1/2可视化,其中振幅或能量是映射到一个彩色码。

JTFA 依赖于用于计算频谱测量值数目的参数。 这些包括在 FFT 中的数目越多,频率范围的解析度就越高。另一个参数是 窗口功能, 其用于决定采样值的加权,如果多个通道分配给该图中,通道道的频谱也可以被显示为的矢量和。

采用 QuantumX / catman®AP 测量分析工具集,工程师能够分析系统和产品的所有物理量 - 包括声学。

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