Neue akustische Messsysteme mit LabVIEW. Kai Uwe Kohn CA Software und Systems GmbH

Transkript

1 Kai Uwe Kohn CA Software und Systems GmbH

2 Für die Behebung eines Geräuschproblems stellt sich zunächst die Frage der Lokalisierung der Geräuschquellen

3 Ziel: Visualisierung von Schallquellen

4 zb z.b. Beamforming CAE Noise Inspector

5 Messung im Fernfeld

6 Auswahl von Zeitabschnitt und Frequenzbereich

7 Kurze Messzeit schnelles Ergebnis

8 Geometrische Auflösung ist frequenzabhängig beam pattern 90 0 beam pattern 90 0 beam pattern S F 1H W 034 S F 3H W 01 S F 6H W 0057 I F

9 Bei tiefen Frequenzen können Quellen verschmelzen S F 1H W 034 S F 3H W 01 S F 6H W 0057 I F

10 Optimierte Beamforming Algorithmen Capon MUSIC Einbingung gauch von eigenen Algorithmen über user interface > Vortrag Prof. Pannert, HTW Aalen

11 Alternative für sehr tiefe Frequenzen? Microflownθ Sonde Messbereich 1Hz bis 20kHz

12 Kombination aus Strömungssensor und Mikrofon Der Sensor besteht aus zwei sehr dünnen beheizten Platindrähten (200 C bis 400 C) In strömender Luft ist der zweite Draht wärmer als der erste Draht Die daraus resultierende Differenz der Widerstände wird gemessen

13 Vorteil der Schallschnelle Messung Viel größere Trennschärfe als bei der Schalldruckmessung Genaue Lokalisierung der Schallquellen Die Schallschnelle entspricht dicht vor der Oberfläche der Körperschallschnelle Gibt auch Aufschluss über das Schwingungsverhalten der Struktur

14 Gemessene Größen: Schalldruck und Schallschnelle Berechnete Größe: Schallintensität (Schallleistung pro Fläche) Zeitbereich Frequenzbereich

15 Ungerichtete Größen: Schalldruck und Schallschnelle Gerichtete Größe: Schallintensität

16 Unterschiede Beamforming Sondenmessung Beamforming: Schallquellenverteilung in einer Fokusebene wird berechnet. Auflösung ist abhängig von der Frequenz Sondenmessung: Schallschnelle und Schalldruck werden direkt an einem Punkt gemessen. Auflösung ist abhängig von der Messpunktdichte. Entweder viele Sonden > hohe Kosten Oder viele Messungen > lange Messzeit

17 Nachteile der verfügbaren Messsysteme Hintergrundfotos müssen importiert werden Kein Bezug zu den Messdaten Manuelle Skalierung und Positionierung

18 Nachteile der verfügbaren Messsysteme Messgitter muss im Rechner definiert werden Messgitter muss physikalisch aufgebaut werden damit Messpositionen genau eingehalten werden können Üblicherweise Netz aus Fäden oder Gummibändern oder aufgeklebte Messpunktmarkierungen Hoher Aufwand Kostet Zeit Unflexibel

19 Nachteile der verfügbaren Messsysteme Regelmäßige Messgitter werden vorausgesetzt Viele Messpunkte auch wenn feine Auflösung nur lokal erforderlich Lange Messzeiten Komplette Wiederholung der Messung, wenn Auflösung nicht ausreicht

20 Idee: Kameraunterstützung wie beim Beamforming

21 Hintergrundbild wirddirekt direkt erstellt Messpunkte werden auf dem Bild markiert

22 Messdaten sind festmit dem Bild verknüpft Keine aufwendige Vorbereitung

23 Kontrolle der Messergebnisse schon während der Kontrolle der Messergebnisse schon während der Messung

24 Unregelmäßige Messpunktverteilung ist möglich Hohe Dichte nur in den interessanten Bereichen

25 Frequenzabhängige Empfindlichkeit des Sensors ist in der Frequenzabhängige Empfindlichkeit des Sensors ist in der Software hinterlegt und wird berücksichtigt

26 LabVIEW Sound and Vibration Tool Kit

27 Automatische Berichtserstellung mit LabVIEW Report Generation Tool Kit

28 NI USB 9234 phasensynchrone Erfassung aller Kanäleist wichtig für die Berechnung der Schallintensität 4 Kanäle Maximale Abtastrate von 51,2 ks/s pro Kanal, ±5 V Eingang 24 bit Auflösung, Dynamikbereich i von 102 db, Antialiasing Filter Über Software wählbare AC/DC Kopplung, AC gekoppelt (0,5 Hz) Über Software wählbare IEPE Signalkonditionierung (0 bzw. 2 ma) Datenübertragung und Stromversorgung über Hi Speed dusb

29 USB Kamera Dank LabVIEW Treibern einfach in die Software einzubinden

30 Aktuelle Entwicklungsschritte Automatische Sondenerkennung für noch schnelleres arbeiten Mithörfunktion für schnelles Trouble Shooting Ermittlung von Teilschallleistung lll i durch hintegration ti der Schallintensität über der Messfläche Kartierung von Schallfeldern, ld z.b. für Ultraschallsensoren ll in Rückfahrtsystemen Visualisierung i von Schwingungsformen von ebenen Strukturen