Pielāgojama informācija no trokšņa

Konferences 3.sesija - praktisks materiāls darba devējiem (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Akustiskā trokšņa avotiem un cēloņiem var būt izšķiroša nozīme komforta, arodveselības un drošības, kā arī zīmola tēla veidošanā.

Christof Salcher
Starptautiskais produktu menedžeris
HBM, Inc.
www.hbm.com
Izpratne par pētāmo mašīnu vai sistēmas sastāvdaļu akustiskā trokšņa avotiem un cēloņiem kļūst arvien svarīgāka izstrādē, eksperimentos, ražošanas paraugu ņemšanā, apkopē un uzturēšanā. Galu galā akustikas "papildu daudzums" bieži ir izšķirošs komforta, arodveselības un drošības, kā arī zīmola tēla pilnīgai izstrādājumu dzīves cikla laikā.
Agrāk, inženieriem vajadzēja izmantot papildu rīkus, mērot akustiku, piespiežot tos cīnīties ar dažādām ierīcēm, lietotāju saskarnēm, filozofijām un datu formātiem. Tomēr šodienas mērīšanas instrumenti, piemēram, HBM QuantumX un CatmanAP datu iegūšanas risinājums, var nodrošināt detalizētas akustiskās mērīšanas analīzes iespējas kopā ar pilnu funkciju komplektu, lai iegūtu mehāniskos, termālos, elektriskos un digitālos autobusu signālus, kā arī GPS un video signālus . Jo īpaši akustiskiem mērījumiem inženieri var izmantot tādas iezīmes kā skaņas līmeņa analīze dB (A) ar psihoakustātisku novērtējumu, ņemot vērā skaļumu un frekvences analīzi 2-D spektrogrammā.
Daudzfunkcionāli mērīšanas instrumenti ne tikai ļauj efektīvāk novērtēt notikumus, bet arī vienkāršot un ātrāk salīdzināt ar iepriekšējiem mērījumu rezultātiem tendenču analīzes pētījumos. Šie instrumenti piedāvā kompaktu, pārnēsājamu risinājumu, kas nepieciešams apkalpošanas un apkopes uzdevumiem.
Trokšņu inženierija
Automobiļu tirgū termini troksnis, vibrācija un stingums (NVH) parasti tiek izmantoti, lai aprakstītu skaņas troksni vai uztveramas vibrācijas transportlīdzekļos vai mašīnās. Stingrība ir subjektīvais pārejas reģions no 20 līdz 100 Hz, kas ir gan dzirdams, gan uztverams. Vibrācija rodas no spēka, ko vibrējošs avots ievada vibrācijas pārnesošās konstrukcijās, piemēram, ar pašreakciju izraisītu spiediena efektu. Tipiski NVH piemēri ir vējstikla tīrītāji ar slīdošo slīdēšanu, transmisijas siksnas, satveršanas sajūgs vai trokšņainas gaisa kondicionēšanas sistēmas.
NVH rodas vai nu no vēlamās berzes blakusparādībām, vai arī no nevēlamiem berzes rezultātiem starp cietajām daļiņām, kas izraisa struktūras radītā trokšņa emisiju un galu galā dzirdamu gaisa padeves troksni. Cietā vielā, kas ir neierobežota no visām pusēm, izplatās divi dažādi struktūras izraisīti skaņas viļņi: tā sauktie gareniskie viļņi un šķērseniski viļņi. Šie viļņi izplatās neatkarīgi viens no otra. Abos gadījumos skaņas ātrums, tāpat kā gaisa plūsmas troksnis, nav atkarīgs no frekvences. Skaņas ātrumu ietekmē blīvums, stingrības modulis (šķērseniskie viļņi) un elastības modulis (gareniskie viļņi).
Strukturālā trokšņa ierakstīšana un analīze ir būtiska inženierijas loma. Mehānisko sistēmu izstrādes laikā trokšņu analīze var palīdzēt pārbaudīt vispārējo funkciju, eksplozijas līmeni, veiktspēju, izturību un pat mūža ilgumu. Ražošanas procesā trokšņa analīze var uzlabot kvalitātes pārbaudes procesus, nodrošinot akustiskus ierobežojumus, veicot detaļu integrēšanu automašīnu interjeros, stūres mezglos un citur. Visā izstrādājuma dzīves ciklā trokšņa mērījumi nodrošina kritisku informāciju, kas vajadzīga nepārtrauktai ilgtermiņa struktūras veselības un diagnostikas datu analīzei ikdienas pārbaudē, vainas izmeklēšanā, problēmu novēršanā un kalibrēšanā vai pielāgošanā. Inženieri var analizēt sistēmas trokšņu īpašības vai mašīnas tehnisko stāvokli tādām problēmām kā gultņu nodilums vai ierakstu dati, kas saistīti ar plaisas rašanos un materiālu defektu rašanos.
Trokšņa raksturs
Ar NVH ir jāizvairās no vibrācijām, kas varētu samazināt komfortu. Akustiskajā zinātnē akustiskā diskomforts ir saistīts ar dažādiem avota raksturlielumiem, tostarp skaņas spiediena līmeni (SPL). Piemēram, ekspluatācijas strūklas dzinēja, koncerta vai smagās kravas automašīnas skaņa var būt neērti vienkārši sakarā ar lielu skaņas skaļumu. 1. tabulā ir sniegti SPL dažādiem bieži sastopamiem gadījumiem.

1. tabula: SPL dB (A) dažādiem trokšņa avotiem

Trokšņu avotsSPL (dB (A))
Jet Aircraft pie a
Attālums 25 m
140
Live rock koncerts120
Smagais kravas automobilis100
Skaļš birojs80
Saruna60
Dzīvojamā istaba40
Čukstot20
Dzirdes slieksnis0

Tomēr, izņemot liela apjoma avotus, saikne starp trokšņa avota īpašībām un šī trokšņa uztveri var būt sarežģīta. Cilvēka dzirde uztver atšķirīgu frekvenču skaņu kā vairāk vai mazāk skaļu. Skaņas spiediena līmenis vai trokšņa līmenis ir psihoakustantisks daudzums. Mērīšanas laikā trokšņa signāli tiek filtrēti tā, lai tie atdarinātu cilvēka dzirdes īpašības, kas nokrītas no maksimālās jutības diapazona aptuveni 2 kHz līdz 4 kHz. Šo filtru svēršanas līknes ir standartizētas.
Mēs runājam par tā saukto skaņas spiediena līmeņa svēršanu, norādot to kā dB (A). Zero dB (A) atbilst dzirdes robežai (dzirdes slieksnis). A-svēršanas filtra līkne ir definēta no 20 Hz līdz 20 kHz ( 1. attēls ). Trokšņa sāpju slieksnis ir tikai aptuveni 130 dB (A). Skaņas spiediena pārvēršana skaņas spiediena līmenī (SPL) ir ļoti viegli, izmantojot uzlaboto akustisko mērīšanas ierīču "skaitļošanas kanālus".

1. attēls: A-svēršanas filtra līkne ņem vērā relatīvo skaļumu, ko cilvēka auss uztver kā skaņas frekvences funkciju.

Trokšņa mērīšana
Vispārējs akustiskais mērījums parasti sākas ar augstas kvalitātes mikrofona izmantošanu. Kā piemēru ņemiet vērā Microtech Gefell M370 mērīšanas mikrofonu; šis iebūvētais pārveidotāja mikrofona tips ietver electret spiediena uztvērēju ar apļveida raksturlielumu. Pastāvīga strāva no pastiprinātāja pārraida mikrofonu, un izmērīto skaņas spiedienu modulē ar sprieguma signālu (IEPE). Ierobežojamā frekvences diapazons ir no 20 Hz līdz 20 kV 1. klases izmantošanai brīvā dabā ( 2. att. ). Maksimālais skaņas spiediena līmenis ir 130 dB (A).

2. attēls: MICROTECH GEFELL M370 mikrofona kalibrēšanas sertifikāts parāda, cik viendabīga ir tā atbilde uz interesējošo frekvenču diapazonu.
Faktiskajam signāla iegūšanai un apstrādei tādi rīki kā HBM QuantumX un CatmanAP programmatūra nodrošina pilnīgu akustisko signālu apstrādes platformu. QuantumX ir modulārs datu iegūšanas risinājums, kas vienlaicīgi var savākt datus no 0, 1 līdz 100 kS / sec no vairākiem sensoriem un devējiem, kas mēra spēku, celmu, griezes momentu, spiedienu, temperatūru, pārvietojumu, ātrumu, pozīciju, paātrinājumu, plūsmu, spriegumu, strāvu, troksni, un daudzas citas īpašības. Kopā ar datu iegūšanas funkcionalitāti, catmanAP programmatūra nodrošina integrētu matemātikas bibliotēku tiešsaistes un pēcapstrādes aprēķiniem. Matemātiskās funkcijas rodas no vienkāršiem algebriskiem aprēķiniem, filtriem, statistikas datiem un klasifikācijām, piemēram, lietus plūsmas vai laika uz līmeņa, spektrālai analīzei, elektroenerģijas aprēķināšanai un efektivitātei, izmantojot vienkāršu parametrēšanu.
Trokšņu analīzes prasības
Lai atklātu trokšņa cēloņus, inženieri ir atkarīgi no vairākām būtiskām analītiskajām funkcijām, lai sniegtu viņiem skaidru priekšstatu par testējamo sistēmu, tostarp troksni. Starp šīm funkcijām, daži no visbiežāk ietver:
• Prezentācija laika gaitā, biežums, leņķis vai citi daudzumi, piemēram, pārvietošanās vai rotācijas ātrums (tahometrs)
• prezentācija krāsu spektrogrammā kā enerģijas spektra blīvuma (PSD)
• Kopējais skaņas līmeņa raksturlielums dB (A)
• joslas ierobežotais raksturlielums dB (A)
Analizējot signālu frekvences domēnā, netiek parādīts, kā signāla frekvences saturs laika gaitā attīstās. Šim uzdevumam tādas funkcijas kā spektrogramma Catman nodrošina vajadzīgo rezultātu. Spektrogramma tieši parāda kopīgu laika frekvences analīzi (JTFA), aprēķinot signālos esošās frekvences ar saistītajām krāsu kodētajām amplitūdām laika gaitā. Lai aprēķinātu JTFA, Catman programmatūra izmanto tā saukto īslaicīgo Furjē pārveidojumu (STFT), ātri pielietojot ātru Furjē (FFT) pārveidojumu (FFT) uz īsiem signāla segmentiem laika gaitā. Būtībā spektrogrammas JTFA uzrāda vairāk informācijas nekā standarta FFT: frekvences saturs (y ass) laika gaitā (x ass), kas parādīts tā sauktajā 2-D 1/2 vizualizācijā, kur amplitūda vai enerģija tiek piesaistīts krāsu kodam ( 3.attēls ).

3. attēls: mikrofona spektrogrammā parādīta kopēja laika frekvences analīze (JTFA), kas iegūta, aprēķinot signālos esošās frekvences ar saistītajām krāsu kodētajām amplitūdām laika gaitā.
JTFA paļaujas uz tādiem parametriem kā spektra aprēķināšanai izmantoto izmērīto vērtību skaits. Šo izmēru īkšķa noteikums ir lielāka izmēra vērtības, kuras iekļaujat FFT, jo precīzāka ir rezolūcija frekvenču diapazonā. Vēl viens parametrs ir logu funkcija, kas nosaka svērumu, kas jāpiemēro paraugu ņemšanas vērtībām, kas iegūtas, atlasot signālu segmentā (logā), kad tos izmanto aprēķinos. Ja diagrammai tiek piešķirti vairāki kanāli, kanālu spektrus var arī parādīt kā vektoru summu.

Kristofs Salers (Christof Salcher), starptautiskais produktu menedžeris, HBM, Inc., www.hbm.com