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如何在研發(fā)階段進(jìn)行高級(jí)噪聲源識(shí)別
2021-02-03
如今，法規(guī)已經(jīng)對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了多年管制；室外機(jī)械有最大的噪聲級(jí)，電動(dòng)汽車有最小的噪聲級(jí)。商場(chǎng)中的所有冰箱或洗衣機(jī)都會(huì)貼有能源標(biāo)簽，指明該冰箱或洗衣機(jī)的噪聲級(jí)和聲功率級(jí)等信息。這類標(biāo)簽所帶來的好處顯而易見。以CE標(biāo)志為例：企業(yè)都知道帶有CE標(biāo)志的產(chǎn)品可以不受限制地在EEA（歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)）中進(jìn)行交易，并且消費(fèi)者在整個(gè)EEA中享有相同水平的健康、安全和環(huán)保保障。
然而，在產(chǎn)品到達(dá)量產(chǎn)階段，并根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)確定其聲功率之前，研發(fā)和質(zhì)保部門需要進(jìn)行大量的噪聲工程設(shè)計(jì)。尤其是中小型企業(yè)，渴望在研發(fā)階段以更小的投入來檢測(cè)惱人的噪聲源。使用聲級(jí)計(jì)來量化聲壓級(jí)，很少能提供足夠的信息，建議有效的設(shè)計(jì)更改，以減少輻射噪聲。這可能是聲學(xué)相機(jī)可以提供幫助的地方。通過在手持陣列中組合30個(gè)傳聲器，聲學(xué)相機(jī)可為用戶提供被測(cè)設(shè)備的噪聲云圖。
完整的聲學(xué)相機(jī)系統(tǒng)，包括手持式陣列，LAN-XI前端和PC
使用聲學(xué)相機(jī)時(shí)，致力于改善設(shè)備聲學(xué)效果的技術(shù)人員和測(cè)試工程師可以立即看到聲音的來源。通過了解主要聲源的位置，其頻譜及其相對(duì)聲功率貢獻(xiàn)值，可以很好地了解根本原因和輻射機(jī)制。
聲學(xué)相機(jī)的用戶界面所顯示的噪聲云圖、三維頻譜圖、頻譜成分和聲功率
但是，這項(xiàng)工作還尚未完成。測(cè)試的結(jié)果必須報(bào)告給同事，或管理層，更改建議必須再次實(shí)施并測(cè)試。聲學(xué)相機(jī)在這里也可以提供幫助。它不僅可以提供噪聲云圖，還可以提供頻譜圖、聲功率圖和視頻，以供記錄和比較之用。錄制的測(cè)試也可以以較慢速度重放，以調(diào)查短期事件。這些功能顯示出了聲學(xué)相機(jī)在故障排除，異響檢測(cè)和客戶投訴評(píng)估方面的價(jià)值。
通過使用頻譜圖中的時(shí)間光標(biāo)，可以將注意力集中在單個(gè)事件上
為了獲得被測(cè)設(shè)備附近噪聲環(huán)境的概況，理想情況下，聲學(xué)相機(jī)應(yīng)放置在距聲源約35cm（一個(gè)陣列直徑）的位置。然后，基于聲音信號(hào)從聲源到陣列傳播時(shí)間的延遲求和波束形成技術(shù)，可用于計(jì)算噪聲云圖。這被稱為聲壓貢獻(xiàn)圖。為了進(jìn)行波束形成測(cè)量，需將陣列中的30個(gè)傳聲器齊平安裝在反射板上，從而顯著降低了來自背景噪聲的干擾。
聲學(xué)相機(jī)與反射板和平板設(shè)備一起使用
當(dāng)必須對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查時(shí)，可以將反射板移開，并將陣列放置在距被測(cè)設(shè)備5cm（傳聲器之間的平均間距）的位置。在如此近的距離處，陣列傳聲器可以檢測(cè)到傳播波和倏逝波的所有振幅和相位信息，從而完整地描述聲場(chǎng)。這就是聲全息技術(shù)。這些技術(shù)的有效頻率范圍并未涵蓋噪聲工程師所關(guān)注的整個(gè)頻率范圍。波束形成的分辨率與聲音的波長(zhǎng)有關(guān)，因此在高頻下更有效；而聲全息成像可以在低頻下使用，其分辨率由傳聲器之間的距離決定。然而，對(duì)于穩(wěn)態(tài)噪聲，有一種稱為寬帶聲全息的解決方案。對(duì)于寬帶聲全息，數(shù)據(jù)是在距被測(cè)設(shè)備10cm處的陣列（傳聲器之間平均間距的兩倍）處測(cè)得的，該陣列處于聲全息和波束形成的理想位置之間。然后數(shù)據(jù)將被導(dǎo)入到“陣列聲學(xué)后處理”應(yīng)用程序，用于WBH計(jì)算。該專利算法可出色地估計(jì)低頻和高頻聲功率值。
波束形成的分辨率與聲音的波長(zhǎng)有關(guān)，因此在高頻下更有效，而在低頻下可以使用聲全息成像，其解決方案取決于傳聲器之間的距離。
綜上所述，聲學(xué)相機(jī)是一款非常有價(jià)值的噪聲源識(shí)別工具，適合有明確工作要做的中小型企業(yè)。其所涉及的行業(yè)范圍很廣，包括汽車聲學(xué)包供應(yīng)商，密封條生產(chǎn)商，計(jì)算機(jī)、泵和電動(dòng)工具制造商。如果需要，在需要更大陣列時(shí)，進(jìn)行額外的后處理時(shí)，可增強(qiáng)聲學(xué)相機(jī)的功能。
聲學(xué)相機(jī)可以與其他陣列配合使用，例如用于在泵上進(jìn)行測(cè)量的大型106通道陣列
聲學(xué)相機(jī)用于鍵盤上進(jìn)行精確測(cè)量
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