如何在研發階段進行高級噪聲源識別
2021-02-03
如今，法規已經對產品運行產生的噪聲進行了多年管制；室外機械有最大的噪聲級，電動汽車有最小的噪聲級。商場中的所有冰箱或洗衣機都會貼有能源標簽，指明該冰箱或洗衣機的噪聲級和聲功率級等信息。這類標簽所帶來的好處顯而易見。以CE標志為例：企業都知道帶有CE標志的產品可以不受限制地在EEA（歐洲經濟區）中進行交易，并且消費者在整個EEA中享有相同水平的健康、安全和環保保障。
然而，在產品到達量產階段，并根據國際標準確定其聲功率之前，研發和質保部門需要進行大量的噪聲工程設計。尤其是中小型企業，渴望在研發階段以更小的投入來檢測惱人的噪聲源。使用聲級計來量化聲壓級，很少能提供足夠的信息，建議有效的設計更改，以減少輻射噪聲。這可能是聲學相機可以提供幫助的地方。通過在手持陣列中組合30個傳聲器，聲學相機可為用戶提供被測設備的噪聲云圖。
完整的聲學相機系統，包括手持式陣列，LAN-XI前端和PC
使用聲學相機時，致力于改善設備聲學效果的技術人員和測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，其頻譜及其相對聲功率貢獻值，可以很好地了解根本原因和輻射機制。
聲學相機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，這項工作還尚未完成。測試的結果必須報告給同事，或管理層，更改建議必須再次實施并測試。聲學相機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。錄制的測試也可以以較慢速度重放，以調查短期事件。這些功能顯示出了聲學相機在故障排除，異響檢測和客戶投訴評估方面的價值。
通過使用頻譜圖中的時間光標，可以將注意力集中在單個事件上
為了獲得被測設備附近噪聲環境的概況，理想情況下，聲學相機應放置在距聲源約35cm（一個陣列直徑）的位置。然后，基于聲音信號從聲源到陣列傳播時間的延遲求和波束形成技術，可用于計算噪聲云圖。這被稱為聲壓貢獻圖。為了進行波束形成測量，需將陣列中的30個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。
聲學相機與反射板和平板設備一起使用
當必須對特定區域進行詳細調查時，可以將反射板移開，并將陣列放置在距被測設備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。這就是聲全息技術。這些技術的有效頻率范圍并未涵蓋噪聲工程師所關注的整個頻率范圍。波束形成的分辨率與聲音的波長有關，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，對于穩態噪聲，有一種稱為寬帶聲全息的解決方案。對于寬帶聲全息，數據是在距被測設備10cm處的陣列（傳聲器之間平均間距的兩倍）處測得的，該陣列處于聲全息和波束形成的理想位置之間。然后數據將被導入到“陣列聲學后處理”應用程序，用于WBH計算。該專利算法可出色地估計低頻和高頻聲功率值。
波束形成的分辨率與聲音的波長有關，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，聲學相機是一款非常有價值的噪聲源識別工具，適合有明確工作要做的中小型企業。其所涉及的行業范圍很廣，包括汽車聲學包供應商，密封條生產商，計算機、泵和電動工具制造商。如果需要，在需要更大陣列時，進行額外的后處理時，可增強聲學相機的功能。
聲學相機可以與其他陣列配合使用，例如用于在泵上進行測量的大型106通道陣列
聲學相機用于鍵盤上進行精確測量
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