Advanced noise source identification

Vom schallpegelmesser zur akustischen kamera

Schon seit vielen jahren werden produkt-geräusche durch gesetze und richtlinien reguliert. Es gibt maximale schallpegel für baumaschinen und minimale geräuschpegel für elektrofahrzeuge.

Im Einzelhandel findet man heute keinen Kühlschrank und keine Waschmaschine, die nicht mit einem Energielabel versehen sind, das unter anderem Informationen zu Geräusch und Schallpegel enthält. Die Vorteile einer solchen Kennzeichnung sind beträchtlich.

Nehmen Sie die CE-Kennzeichnung als Beispiel. Die Unternehmen wissen, dass Produkte mit CE-Kennzeichnung ohne Einschränkungen im EWR (Europäischer Wirtschaftsraum) vertrieben werden können, und die Verbraucher genießen im gesamten EWR das gleiche Maß an Gesundheit, Sicherheit und Umweltschutz.

Acoustic software LEARN MORE
BK CONNECT ACOUSTIC CAMERA  

Bevor jedoch ein Produkt die Produktionsreife erreicht und seine Schallleistung nach internationalen Standards ermittelt werden kann, sind in den Abteilungen Forschung & Entwicklung (F & E) und Qualitätssicherung viele Schallmessungen notwendig.

Insbesondere mittelständische Unternehmen sind bestrebt, in der Forschungs- und Entwicklungsphase mit einem Minimum an Investitionen störende Geräuschquellen zu erkennen.  Die einfache Technik, einen Schallpegelmesser zur Quantifizierung des Schalldruckpegels zu verwenden, liefert selten genug Informationen, um effiziente Designänderungen zur Reduzierung des abgestrahlten Geräusches vorzuschlagen.

Accoustic camera systemDas komplette Akustikkamera-System mit Handheld-Array, LAN-XI-Frontend und einem PC.

Dank Verwendung einer akustischen Kamera können der Techniker und der Testingenieur, die mit der Verbesserung der Akustik des Geräts beauftragt wurden, sofort sehen, woher das Geräusch kommt.

Aufgrund der Kenntnis der Hauptquellenposition, ihres spektralen Gehalts und ihrer relativen Schallleistungsbei- träge kann ein gutes Verständnis der Ursachen und Strahlungsmechanismen der Geräusche gewonnen werden.

From SLM to  acoustic camera final










Durch Verwendung des Zeitcursors im Spektrogramm kann die Aufmerksamkeit auf einzelne Ereignisse gerichtet werden

Acoustic camera interfaceDie Benutzeroberfläche der Akustikkamera zeigt die Geräuschkarte, das Spektrogramm, den Frequenzinhalt und die Schallleistung

Die Arbeit ist damit jedoch noch nicht abgeschlossen. Die Ergebnisse der Tests müssen an Kollegen weitergegeben werden, vielleicht an das Management. Änderungsvorschläge müssen erneut umgesetzt und getestet werden. Auch hierbei kann die Akustikkamera helfen. Sie bietet nicht nur Geräuschkarten, sondern auch Spektrogramme, Schallleistungsdiagramme und Videos zu Dokumentations- und Vergleichszwecken.

Aufgezeichnete Tests können auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten abgespielt werden, um Ereignisse mit kurzer Dauer zu untersuchen. Diese Funktionen haben sich für die Fehlerbehebung, Erkennung von Klappergeräuschen und Bearbeitung von Kundenbeschwerden bewährt.


Beamforming-messungen

Um einen Überblick über eine Geräuschsituation in der Nähe des zu testenden Geräts zu erhalten, sollte die Akustikkamera idealerweise etwa 35 cm (ein Array-Durchmesser) von der Quelle entfernt sein.

Die Verzögerungs- und Beamforming- Technik, die auf der Laufzeit des akustischen Signals von der Quelle zur Anordnung basiert, wird dann verwendet, um eine Geräuschkarte zu berechnen, wie sie von der Anordnung aus gesehen wird.

Dies wird als Druckbeitragskarte bezeichnet. Für Beamforming-Messungen werden die 30 Mikrofone im Array bündig in einer Platte montiert, so dass eine Störung durch Hintergrundgeräusche erheblich reduziert wird.

Beamforming measurement with acoustic cameraDie akustische Kamera wird mit der reflektierenden Platte und einem Tablet-Computer verwendet


Detaillierte untersuchung mit der holographie-technik

Wenn ein bestimmter Bereich im Detail untersucht werden muss, kann die Platte entfernt und das Array in einem Abstand von 5 cm (mittlerer Abstand zwischen den Mikrofonen) von dem getesteten Gerät aufgestellt werden.

Bei diesem Abstand können die Array-Mikrofone alle Amplituden und Phaseninformationen sowohl der sich ausbreitenden als auch der evaneszenten Schallwellen erfassen, wodurch eine vollständige Beschreibung des Schallfelds berechnet werden kann; Dies ist die Holographietechnik.

Die nutzbaren Frequenzbereiche dieser Techniken decken nicht den gesamten Frequenzbereich ab. Die Auflösung des Beamforming hängt von der Schallwellenlänge ab und ist daher bei hohen Frequenzen am nützlichsten, während die Holographie bei niedrigen Frequenzen verwendet werden kann. Die Auflösung wird durch den Abstand zwischen den Mikrofonen festgelegt.

Für stationäre Geräusche gibt es jedoch eine Lösung namens Wideband-Holographie. Bei der Breitband-Holographie werden die Daten mit dem Array in einem Abstand von 10 cm vom getesteten Gerät gemessen (doppelt so viel wie der durchschnittliche Abstand zwischen den Mikrofonen), was sich zwischen der idealen Position für die Holographie und für das Beamforming befindet. Die Daten werden dann zur Nachbearbeitung an die Anwendung Array Acoustics Postprocessing übergeben, die die WBH-Berechnung enthält. Dieser patentierte Algorithmus liefert hervorragende Schätzungen der Schallleistungspegel sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Frequenzen.



Die auflösung von beamforming ist von der wellenlänge des schalls abhängig und ist daher am nützlichsten bei hohen frequenzen, während die holographie bei niedrigen frequenzen verwendet werden kann, wobei ihre auflösung durch die entfernung zwischen den beiden Mikrofonen bestimmt wird.



Verwendung einer Akustischen kamera in ihren F & E-projekten einführen

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die BK Connect Akustikkamera ein wertvolles Instrument zur Erkennung von Geräuschquellen ist, das sich für mittelständische Unternehmen eignet, die eine klar definierte Aufgabe erfüllen müssen. Der Bereich der Branchen, für die dies sinnvoll ist, ist riesig, darunter sind Automobilzulieferer für Geräuschdämmungen, Hersteller von Dichtungen, Computer, Pumpen und Hersteller von Elektrowerkzeugen. Die Funktionalität der Akustikkamera kann bei Bedarf mit einem größeren Array oder zusätzlicher Nachbearbeitung wie Wideband-Holographie oder einer der vielen BK Connect Anwendungen wie Sound Quality Metrics erweitert werden.

Acoustic camera array system
Die Akustikkamera kann mit anderen Arrays wie diesem großen 106-Kanal-Array verwendet werden, das für Messungen an Pumpen verwendet wird.

Acoustic camera array systemAkustische Kamera für Präzisionsmessungen an klappernden Tastaturen.