Identificación de fuentes de ruido

Identificação da fonte de ruído

Ao monitorar o ruído até chegar a componentes bastante específicos, os engenheiros são capazes de focar os seus esforços de atenuação com mais precisão.

É fundamental a redução do ruído, bem como compreender e otimizar os ruídos que não podem ser eliminados. Com os equipamentos de identificação da fonte de ruído (NSI) da Brüel & Kjær, os profissionais de acústica são capazes de diagnosticar, visualizar, compreender e solucionar problemas com ruídos. Ao monitorar o ruído até chegar a componentes bastante específicos, os engenheiros são capazes de focar os seus esforços de atenuação com mais exatidão.

 

 

Identificação, atenuação e otimização

Após localizar as fontes de ruído, focos e vazamentos acústicos utilizando várias ferramentas, desde hidrofones até arrays ao ar livre com até 144 canais, é possível identificar e caracterizar as subfontes mais importantes. A categorização desses fatores ajuda a decidir onde as estratégias de atenuação podem reduzir, com a máxima eficiência, a radiação da potência sonora ou reduzir certos componentes do ruído, tais como o conteúdo de frequências específicas. A atenuação do ruído pode ser realizada através da redução, amortecimento ou desconexão das fontes de ruído da estrutura geral.

Através do uso interativo das ferramentas NSI nas fases de design e protótipo do desenvolvimento de produtos, é possível otimizar o perfil de ruído global do produto, o que assegura a conformidade adequada com determinados limites e regulamentações de ruído.

Mapas de ruído com código de cores

Diferentes estágios da identificação da fonte de ruído requerem diferentes capacidades. As medições iniciais 'instantâneas', tais como as realizadas em cabines de aeronave, exigem equipamentos que sejam fáceis de usar, a fim de obter resultados o mais rápido possível. O nosso software exibe os valores do som como contornos coloridos em mapas de ruído de alta resolução, os quais são fáceis de interpretar. No caso de detalhes mais precisos e pormenorizados, como em um aparelho auditivo, a holografia acústica oferece resultados similares em alta resolução, enquanto que para localização da fonte de ruído em objetos maiores, tais como veículos em um túnel de vento ou a uma certa distância, o beamforming pode rapidamente identificar os ruídos. Objetos em movimento, tais como turbinas de vento e aeronaves em voo, podem ser automaticamente mapeados utilizando-se o beamforming para fontes em movimento.

 

Um processo de medição fácil e simples, para realizar o mapeamento da pressão sonora relativa e da contribuição da intensidade sonora a partir de uma fonte. A solução é ideal para grandes objetos, tais como veículos em túneis de vento, onde o array é colocado relativamente longe da fonte, fora do fluxo de ar turbulento. O número de microfones no array pode variar de 18 a 144. Uma câmera integrada fornece uma documentação simples e intuitiva. A técnica de modelagem de feixe refinada pode ser usada para melhorar a resolução espacial.

 

O beamforming é válido para frequências médias a altas (500 Hz a 20 kHz). Quando usada próxima a fontes, tais como motores em uma célula de teste, a holografia patenteada de banda larga pode ser utilizada para realizar medições ao longo de uma ampla faixa de frequências. A adição de uma opção transitória permite uma média nos domínios de tempo, RPM e ângulo, o que a torna ideal para análises de powertrain.

Sugestão de sistema

Um sistema PULSE de beamforming básico, que inclui software de medição e pós-processamento, um arranjo planar em roda talhada de 18 microfones e um hardware de aquisição de dados LAN-XI são perfeitos para a identificação da fonte de ruído, investigações para a solução de problemas, testes Squeak and Rattle e medições de ruídos em instalações industriais. Empregando uma única medição simples, o sistema fornece o mapa acústico das fontes de ruído, ao utilizar o array de microfones para detectar a direção de chegada do som oriundo das fontes. O sistema pode ser expandido por holografia.

Beamforming measurements on a superkart (Video)  

O mapeamento de intensidade sonora é uma das várias técnicas de identificação de ruído disponíveis aos engenheiros que trabalham com problemas de ruído, vibração e aspereza. Trata-se de uma ferramenta versátil que mede a magnitude e a direção da energia em um campo sonoro para várias aplicações, tais como a determinação da potência sonora, absorção sonora e transmissão do som. A direção do som e os 'focos ativos' de ruído podem ser rapidamente determinados com retorno visual e aural durante as medições, independentemente dos ruídos de fundo, o que proporciona resultados convenientes e imediatos no caso de fontes sonoras em operação.

Os mapas de ruído com contornos coloridos oferecem uma interface fácil e intuitiva de comunicação dos resultados com os outros, e a opção de intensidade sonora seletiva é capaz de identificar ainda melhor as fontes internas iniciais e os mecanismos de radiação envolvidos.

Ao medir uma grande quantidade de pontos, os sistemas-robô são capazes de automatizar, com precisão, o posicionamento dos microfones; no caso de utilização no local ou no interior de veículos em movimento, oferecemos sistemas portáteis que empregam um medidor do nível de pressão sonora.

Sugestão de sistema

O sistema recomendado para aplicações de mapeamento da intensidade sonora baseia-se em um sistema de análise e aquisição de dados BK Connect, com front end LAN-XI equipado com um painel dianteiro da intensidade sonora e software de identificação da fonte de ruído. O sistema possui, ainda, uma sonda de intensidade sonora equipada com controle remoto e um calibrador de intensidade sonora. O sistema pode ser ampliado com um sistema de posicionamento bidimensional e automatizado para uma sonda de intensidade sonora; além disso, uma terceira entrada no front end encontra-se disponível para medições seletivas da intensidade.  

No caso de medições próximas a uma fonte, a holografia acústica fornece, em frequências baixas a médias (100 Hz a 2 kHz), mapas acústicos rápidos e precisos da pressão sonora, da intensidade sonora e de outros parâmetros de campo sonoro. Os nossos algoritmos patenteados ‘SONAH’ e ‘ESM’ permitem medições precisas com arrays relativamente pequenos, sem se deparar com efeitos de borda. A holografia acústica também permite que os resultados sejam calculados mais próximos e mais distantes da fonte, sendo que a capacidade do sistema pode ser aumentada através de um sistema de posicionamento automático, cálculos transitórios e quasi-estacionários e métricas de qualidade sonora. A holografia de banda larga expande o uso da holografia para muito além do limite normal da faixa de frequência.

Sugestão de sistema

Acoustic holography system overview 

Um sistema básico de holografia acústica PULSE é composto de um software de medição e pós-processamento, um arranjo planar em roda talhada de 18 microfones e um hardware de aquisição de dados LAN-XI, inclusive a estrutura, os módulos e os painéis dianteiros. O sistema é ideal para o mapeamento de ruídos oriundos de motores, componentes de veículo, equipamentos, ferramentas elétricas, etc., bem como para a análise da contribuição de potência sonora de subfontes.

Ideal para a detecção de ruído no interior de cabines e de vazamentos, o beamforming esférico possibilita o mapeamento rápido da pressão e da intensidade sonora relativas, oriundas todas as direções. O array é composto de 36 ou 50 microfones, distribuídos ao longo da superfície de uma esfera sólida com 12 câmeras integradas. Os parâmetros acústicos medidos ao longo da superfície da esfera são, então, projetados sobre uma superfície 2D, da mesma maneira que as informações em um globo são representadas em um mapa plano em um atlas. Os algoritmos utilizados são o ‘SHARP’ e o nosso algoritmo patenteado ‘Filter and Sum’, que aumentam a amplitude dinâmica do array e suprime as imagens virtuais causadas por lóbulos laterais.

Uma extensão de baixa frequência implica que o sistema pode ser usado em uma ampla faixa de frequência.

Sugestão de sistema

spherical beamforming system overview 

Os sistemas de beamforming esférico são fornecidos como projetos especificados pelo cliente. Um sistema típico para medições de ruído no interior do veículo consistiria do software de medição e pós-processamento PULSE para beamforming esférico, o hardware de aquisição de dados LAN XI que inclui estrutura, módulos e painéis dianteiros, um array esférico de 36 ou 50 canais, além de acessórios (por exemplo, um dispositivo para assento de carro, pistofone, caixa de distribuição, cabos, etc.).

 

 

Concebida primariamente para ser utilizada na indústria aeroespacial e automotiva, BK Connect Acoustic Camera é um portátil sistema versátil e completo, para realizar identificações da fonte de ruído em tempo real em praticamente qualquer ambiente acústico. Ela é capaz de realizar medições estacionárias e não estacionárias em uma ampla faixa de frequências, utilizando tanto o beamforming quanto a holografia acústica. 

Igualmente adequado para a identificação e solução de problemas de fontes de ruído em cabines de aeronave, com detecção Buzz, Squeak e Rattle em cabines de veículos e detecção de vazamentos de alta frequência, este sistema portátil estará funcionando integralmente em 10 segundos após a inicialização da Análise de Array BK Connect, exibindo mapas ao vivo em vídeo.

Através de um procedimento de mira, disparo e medição, a câmera acústica lhe permite realizar, salvar e compartilhar capturas de tela utilizando a funcionalidade de seu tablet; faça, salve e analise gravações de vídeo de mapas de contorno utilizando a Análise de Array BK Connect; e analise gravações utilizando o BK Connect aplicativos, de acordo com os requisitos de teste (disponível separadamente).

Sugestão de sistema

Real-time noise source identification with acoustic camera system overview

BK Connect Acoustic Camera é composto dos componentes de software da Análise de Array BK Connect e BK Connect data Viewer e BK Connect hardware Setup (avançado). O componente de hardware inclui um array portátil e hardware de aquisição de dados LAN XI, que vem com a estrutura, módulos e painéis dianteiros. O hardware vem entregue em uma caixa à prova de água para facilitar o transporte. O tablet é opcional, e o computador não está incluído.

O sistema também é compatível com uma variedade de outros arranjos em roda talhada e todos os outros arranjos planares e irregulares, bem como um conjunto completo de ferramentas para mapeamento acústico e outras ferramentas para ruído e vibração disponíveis pela Brüel & Kjær, inclusive a patenteada holografia de banda larga.

Watch the acoustic camera in action (YouTube) 

É possível encontrar a fonte dos fenômenos acústicos de várias maneiras diferentes, sendo que isso frequentemente depende das condições nas quais os fenômenos ocorrem. Para muitos fabricantes de veículos, investir em medições de túnel de vento é geralmente a única maneira de recriar as condições do mundo real para testes de modelos e protótipos de carros. Trata-se também de um bom método de validar os dados simulados de modelos e de investigar o impacto acústico dos tratamentos de redução de ruídos.

O ruído aerodinâmico é particularmente importante ao conforto ao volante dos carros de passeio e ao conforto dos usuários de trens de alta velocidade. Em velocidades de cruzeiro e superiores, o ruído aerodinâmico é a fonte de ruído dominante em um carro; portanto, em relação ao ruído aerodinâmico no interior de um carro, as medições são realizadas em veículos de grande porte em túneis de vento, em diferentes estágios durante o desenvolvimento. Para investigar o ruído aerodinâmico exterior produzido por trens de alta velocidade, as medições em túnel de vento são geralmente realizadas em modelos de seções de trens em escala reduzida ou em componentes, tais como pantógrafos.

Sugestão de sistema

As nossas soluções de identificação da fonte de ruído baseadas em array PULSE são capazes de enfrentar as condições dos túneis de vento e, ainda assim, adquirirem dados confiáveis. Elas incluem os dois métodos principais de medição no exterior de veículos em túneis de vento, a holografia em campo próximo e o beamforming. Com o beamforming, o array é colocado relativamente longe da fonte, fora do fluxo de ar turbulento. No caso da holografia em campo próximo, um método de varredura pode ser usado sempre que um array de microfones de medição precisar ser colocado próximo ao veículo sendo testado, geralmente dentro da região do fluxo de ar.

O hardware disponível inclui arranjos planares e em meia roda, bem como o microfone de superfície Tipo 4949, concebido para a medição da pressão real da superfície. Eles são incrivelmente adequados para serem montados diretamente na superfície do carro durante os testes em túnel de vento.

A redução das emissões de ruído é uma tecnologia crítica aos fabricantes de aeronaves, sendo que existem várias ferramentas analíticas, empíricas e numéricas para auxiliar a projetar aeronaves mais silenciosas. Dada a complexidade dos mecanismos das fontes de ruído, os túneis de vento são usados para medições aeroacústicas de fontes de ruído de aeronaves e suas diretividades, tanto para a validação dos métodos de previsão quanto para a investigação do impacto acústico dos tratamentos para a redução de ruído. Tanto os túneis de vento anecóicos e de circuito aberto quanto aqueles de circuito fechado são usados em estudos aerodinâmicos e aeroacústicos de vários fenômenos de ruídos induzidos por fluxo. A escolha da instalação de teste é motivada primariamente pelo tipo de aplicação, pela velocidade do design e pela escala desejada do modelo.

Sugestão de sistema

Wind tunnel acoustic testing – Aerospace system overview

O Sistema de Testes Acústicos em Túnel de Vento da Brüel & Kjær realiza, com precisão, todas as tarefas necessárias aos testes acústicos de modelos de aeronave em escala reduzida. O sistema se baseia em nossos tradicionais produtos comerciais para pronta entrega, (commercial-off-the-shelf – COTS), que são otimizados para os problemas específicos enfrentados pelas aplicações de testes em túnel de vento. Eles abrangem toda a cadeia de medição de transdutores, bem como a aquisição, análise e a criação de relatórios de dados.

Um sistema é normalmente composto do número necessário de microfones, pré-amplificadores, hardware de aquisição de dados LAN-XI, uma estação de trabalho de aquisição instalada com o software relevante, LAN habilitada com PTP (Precision Time Protocol), bem como uma ou mais estações de monitoramento remoto.

O ruído em rampa é uma medição acústica padronizada feita em solo, que detalha o rastro de ruído em uma aeronave estacionada. Os testes de ruído em rampa avaliam e reduzem a exposição ao ruído do pessoal de manutenção e dos passageiros que embarcam e desembarcam da aeronave. As fontes primárias de ruído originam-se das Unidades de Potência Auxiliar (APUs), das máquinas de ciclo de ar (geradores) e das ventoinhas do freio.

Sugestão de sistema

Ramp noise testing system overview

No caso das medições de ruído em rampa, o sistema de aquisição de dados precisa alcançar toda a área ao redor da aeronave. Um sistema de aquisição de dados LAN-XI PULSE oferece a gravação de dados de centenas de canais, podendo ser distribuído por toda a aeronave ou ao redor dela e interligados através de cabos de LAN simples, para resultados sincronizados.

Juntamente com o monitoramento em tempo real dos dados de teste, o sistema oferece a capacidade de exibir um mapa de ruído que exibe os níveis de ruído ao redor da aeronave e de compartilhar os dados por toda a instalação de teste, para análise posterior.

As soluções de hardware e software PULSE são aprovadas para uso por fabricantes de aeronaves pela certificação de ruído de aeronaves, de acordo com normas internacionais.

Conforme as viagens aéreas crescem no mundo todo, também cresce a preocupação com o ruído nas imediações dos aeroportos. Isso resulta em leis cada vez mais rigorosas. O ruído exterior é, portanto, uma prioridade fundamental à indústria aeroespacial, sendo exigidos testes de certificação de ruído de aeronaves a fim de estabelecer os Níveis Efetivos de Ruído Percebido (EPNL) em cada uma das condições de voo da certificação – Aproximação, Sobrevoo e Lateral –de acordo com as normas de certificação ICAO Anexo 16, FAR 36 e IEC 61265.

O Sistema de Teste de Certificação de Ruído de Aeronaves (ANCT) da Brüel & Kjær realiza, com precisão, todas as tarefas de medição necessárias para os testes de certificação de ruído de aeronaves, sendo baseado em nossos tradicionais produtos comerciais para pronta entrega (COTS), que abrangem toda a cadeia de medição.

Sugestão de sistema

Flight certification system overview

As soluções de hardware e software PULSE da Brüel & Kjær foram aprovadas para uso por fabricantes de aeronaves pela certificação de ruído de aeronaves, de acordo com normas internacionais. O sistema ANCT operado pelo PULSE é uma solução exclusiva, que integra e otimiza os diferentes recursos inerentes aos nossos produtos COTS. Esses produtos abrangem toda a cadeia de medição e lhe oferecem uma solução completa, estimulada pelo fluxo de trabalho, que suporta todas as fases do processo de certificação de ruído.

Para mapear as fontes de ruído das aeronaves em voo, o software de beamforming de sobrevoo da Brüel & Kjær rastreia o som, associando-o às fontes individuais do motor ou da fuselagem. Grandes arrays de microfones são criados de acordo com geometrias projetadas por nossos especialistas, e conectados a uma rede de módulos de aquisição de dados, distribuídos para manter o pequeno comprimento dos cabos analógicos.

A posição da aeronave durante um sobrevoo é medida através de um sistema de GPS a bordo, e a sincronização com os dados em array é alcançada através do registro de um sinal IRIG-B, juntamente com os dados em array e os dados de GPS relativos à aeronave. O cálculo do beamforming é realizado por um algoritmo padrão de rastreamento do tipo Delay and Sum (DAS) com domínio do tempo, que possui a capacidade de remoção diagonal para suprimir o ruído do vento.

Para cada ponto de foco no sistema em movimento, são realizadas a Transformação Rápida de Fourier (FFT) e uma média em curtos intervalos de tempo, a fim de obter mapas das fontes espectrais de ruído, que representam as posições da aeronave no meio dos intervalos.

Sugestão de sistema

Flyover noise source identification system overview

O beamforming de acústica de arrays PULSE BZ-5940 para fontes de sobrevoo em movimento oferece um mapa acústico de alta resolução das fontes sonoras, utilizando a simples medição de um avião, conforme ele voa sobre um array de microfones em solo, através da diferenciação dos níveis sonoros com base na direção de sua origem.

Além do BZ-5940, um sistema típico inclui um arranjo de rodas horizontais, o hardware de aquisição de dados LAN-XI e o software de beamforming de acústica de arrays PULSE.

Os testes em solo do ruído de motores estáticos de aeronaves são realizados para definir as medições estáticas em solo do ruído do motor. Visto que os testes em solo do ruído de motores estáticos de aeronaves são geralmente mais baratos do que os testes de voo, além de serem menos afetados pelas condições atmosféricas, variações da superfície terrena, rotas de voo, etc. e, portanto, mais previsíveis, eles são preferíveis aos testes de voo. Após a certificação inicial de ruído de aeronaves, os fabricantes de aeronaves não precisam realizar um teste completo de certificação de ruído em motores novos ou que foram modificados. Eles podem fazer com que os motores novos (ou modificados) recebam a certificação de ruído pelas autoridades através do procedimento equivalência de solo para voo (GTFE).

O sistema de teste de certificação de motor estático (SECT) da Brüel & Kjær atende os requisitos e procedimentos de medição previstos pelas normas de certificação de ruído do setor, a ICAO FAR 36 e Anexo 16, e a SAE ARP1846A e ARP866A – Standard Values of Atmospheric Absorption as a Function of Temperature and Humidity (valores padrão da absorção atmosférica como uma função de temperatura e umidade).

Sugestão de sistema

Static engine noise certification system overview

O sistema SECT realiza, com precisão, todas as tarefas necessárias para a certificação do ruído de motores estáticos e para os testes de desenvolvimento, sendo baseado em nossa plataforma de aquisição e análise de dados PULSE, bem como em outros produtos comerciais para pronta entrega que abrangem toda a cadeia de medição. Ele coleta todos os dados de ruído e meteorológicos relevantes, necessários para gerar os níveis certificados de ruído, e corrige tais dados de acordo com as condições normais de referência, tanto para os equipamentos de medição quanto para a absorção atmosférica.

Devido ao sistema SECT ser uma estrutura aberta, é possível adicionar ou incorporar tarefas adicionais de pesquisa e desenvolvimento (com base nos requisitos individuais do cliente) ao fluxo de trabalho do sistema. 

As técnicas de detecção e identificação acústica estão ficando cada vez mais avançadas e sofisticadas. As estratégias de invisibilidade acústica devem evoluir à medida que elas também evoluem. Para manter a discrição acústica, todas as fontes de ruído de uma embarcação devem ser consideradas, inclusive a tripulação, os equipamentos a bordo e a cavitação, bem como a assinatura do ruído irradiado da embarcação como um todo.

A variação acústica estática e dinâmica determina o ruído irradiado sob a água por um submarino ou embarcação de superfície, medido por uma faixa de frequência estendida. A variação acústica abrange o envoltório operacional completo da embarcação, incluindo a identificação de diferentes fontes que contribuem para a assinatura acústica do navio.

Sugestão de sistema

Underwater acoustic ranging system overview

O sistema subaquático de variação acústica (UARS) da Brüel & Kjær é uma solução integrada, tanto para a variação estática quanto para a dinâmica. Os sistemas podem ser configurados para necessidades específicas, abrangendo toda a cadeia de medição, desde o sensor (hidrofone) até a análise (PULSE). Um sistema típico poderia ser uma aquisição remota e estação de análise PULSE – a principal estação de trabalho que executa o software UARS – combinada a hidrofones e ao hardware de aquisição de dados LAN-XI. O número de unidades de aquisição de dados e de hidrofones dependerá dos requisitos específicos.

O sistema de monitoramento de ruído (SNMS) da Brüel & Kjær é uma solução permanentemente integrada e instalada, que realiza o monitoramento de vibrações e ruídos de submarinos e outras embarcações, sempre que o gerenciamento da assinatura acústica for fundamental.

As técnicas de detecção e identificação acústica estão ficando cada vez mais avançadas e sofisticadas. As estratégias de invisibilidade acústica devem evoluir à medida que elas também evoluem. Para manter a discrição acústica, todas as fontes de ruído de uma embarcação devem ser consideradas, inclusive a tripulação, os equipamentos a bordo e a cavitação, bem como a assinatura do ruído irradiado da embarcação como um todo.

A Brüel & Kjær possui ampla experiência em acústica subaquática e soluções em testes, que podem ser usadas em tarefas específicas a determinadas aplicações, desde a investigação, análise e identificação das fontes de ruído até a validação de projetos avançados.

Sugestão de sistema

Self-noise monitoring systems (SNMS) system overview

Operado na plataforma PULSE comercial para pronta entrega (COTS) da Brüel & Kjær, o SNMS integra o hardware de aquisição de dados LAN-XI e os aplicativos do software PULSE para oferecer uma solução totalmente integrada de monitoramento e análise das fontes de ruído.

O sistema é composto de transdutores permanentemente instalados (acelerômetros montados no casco e hidrofones externos), alimentação elétrica de transdutor, aquisição de dados, análise, armazenagem e exibição de dados, bem como uma interface de dados. Dentre as melhorias feitas no sistema, temos medidores de vibração e sistemas portáteis para realizar tarefas com prazo limitado.

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