Tyto stránky používají k poskytování služeb cookies. Pokračováním v prohlížení vyjadřujete souhlas s jejich používáním. Více informací

Úvod Aktuality

Aktuality

Když se maluje zvuk

05. 09. 2017 - Určitě znáte teplotní mapy. Pomocí infračervené termografie se zaznamenává teplota nějakého objektu nebo oblasti – od modré přes zelenou a žlutou po červenou barvu ukazuje mapa rozložení teplot od nejchladnějších po nejteplejší části. A podobně se dá zobrazit zvuk. Slouží k tomu akustická kamera, velmi zajímavé zařízení, které je nově ve vybavení zkušebny SWELL.

Mikrofony… spousta mikrofonů

Akustická kamera sestává z velkého počtu mikrofonů bývá jich od zhruba třiceti po 120 , které jsou různě uspořádané v prostoru. Ve středu tohoto mikrofonního pole je videokamera s vysokým rozlišením, která opticky zaznamenává scénu, díky níž lze pak do záznamu promítnout výsledek akustického výpočtu, tedy onu akustickou mapu.

Dále je součástí jednotky převodník, který „sbírá“ signály z jednotlivých mikrofonů a převádí je do formátu, s nímž si posléze poradí počítač a patřičné softwarové vybavení. Používá se řada různých algoritmů vhodných pro různé účely a nasazení akustické kamery.


Jak to funguje

V praxi je samotné použití akustické kamery velice snadné. Jednoduše se postaví před měřené zařízení v případě budov nebo areálů podniků tak, aby v zorném poli byly všechny zdroje hluku, často to bývá i osm set metrů; pokud se měří strojní zařízení, pak se kamera naopak umisťuje co nejblíž.

Akustická kamera se spustí a většinou během krátkého časového úseku se zaznamená jak zvuk ze všech mikrofonů, tak obraz z videokamery. Výhodou je samozřejmě vedle možnosti zachycení a zobrazení různých úrovní hluku také schopnost analyzovat pohyblivé zdroje jakož i vytvořit časový záznam zvuků u velice rychlých dějů. U celé řady měření je totiž podstatná nejen úroveň hluku, ale také to, jak se mění v prostoru a čase.

Ke zvukovému záznamu lze navíc připojit záznamy z celé řady dalších senzorů. Ty mohou snímat například úhel natočení v prostoru, úroveň napětí a proudu nebo otáčky motoru. Což je právě případ, který ve Swellu využíváme nejvíc. Lukáš Kovárník, vedoucí odborné skupiny zkušební laboratoře k tomu dodává: V principu se u nás akustická kamera používá ke dvěma základním úlohám. První je hodnocení komponentů, které mají jakousi vnitřní kinematiku, a je třeba zjistit, zda během její funkce nedochází ke vzniku nežádoucích hlukových projevů (skřípání, vrzání či klepání). Podobné je to například s komponenty, které obsahují případné elektrické zdroje hluku například pohony (elektromotorky nebo solenoidy). I zde je často třeba analyzovat vznik nežádoucích hlukových projevů při provozu. Obvykle je pak potřeba s testovaným dílem řízeně pohybovat (mechanicky nebo elektricky) a během toho provést analýzu, popisuje.

Druhou úlohou bývá měření akustických vlastností při vibrační zátěži. Občas se stává, že díly jsou funkčně v pořádku, ale při montáži na vozidle a při vybuzení vnějšími zdroji, jako jízdní vibrace od podvozku (často náhodné spektrum), nebo od agregátů (motor, převodovka) zde v obvykle harmonickém spektru dochází ke vzniku nežádoucích hlukových projevů stejně jako v prvním případě (rezonance, drnčení, zázněje). V tomto případě se obvykle testovaný díl umisťuje na vibrační zkušební zařízení, jehož kotvicí platforma je umístěna v tiché (bezdozvukové) komoře. Následně je testovaný díl zatěžován náhodným nebo harmonickým vibračním profilem v požadovaném frekvenčním rozsahu a přitom je akustickou kamerou analyzováno jeho chování, doplňuje Kovárník.

Měření může samozřejmě proběhnout několik a výsledná data se pak mohou průměrovat, různě seskupovat nebo jinak analyzovat. Jádro analýzy spočívá ve vhodném výběru a vyhodnocení časové a frekvenční oblasti. Jde tedy o to vybrat v čase měřené signály, které zákazníka zajímají, a stejně tak vybrat požadované frekvence. Pak se nastaví vzdálenost zdroje k akustické kameře a zvolí se příslušný algoritmus.


Hluboké tóny neumí

Jakmile všechny výpočty proběhnou, lze zobrazit  jednotlivé hladiny akustického tlaku tedy úroveň hluku do obrazu z videokamery. Na něm je pak vidět, jak se v čase a v jednotlivých oblastech snímané scény hluku mění.

Akustická kamera je zařízení vpravdě univerzální, škála jejího použití je velice široká. Je to ideální partner pro zjišťování zdrojů hluku například v areálech podniků (zjistíme, kde jsou zdroje hluku, jako vzduchotechnika, dopravníky či trubky), u hlučných strojů, u nichž nevíme, odkud hluk pochází, nebo k identifikování částí strojů, které třeba chybně pracují.

Akustická kamera naopak není vhodná pro snímání hlubokých tónů, tedy nízkých frekvencí. Podle velikosti mikrofonního pole a použitého algoritmu analýzy dokáže zařízení rozlišit frekvence zhruba od 400 hertzů. Akustická kamera neobstojí ani tam, kde měřený signál splývá s akustickým pozadím, nebo tehdy, když v měřeném signálu nejsou dominantní frekvence a jejich hladiny jsou podobné jako v pozadí.  

Toto ale platí především pro měření ve volném prostředí se zatíženým i okolním hlukovým pozadím. V některých případech je ale možné testované objekty umístit do samostatné tiché komory (ideálně bezdozvukové) včetně akustické kamery a tam poté provádět měření. Problém ale často bývá v zavedení reálných zátěžových podmínek (pohony, navazující komponenty a podobně).


Ve zkušebně měří interiér i motory

Akustické kamery najdou uplatnění například při sledování hlučnosti ve volném prostředí, typické je například mapování hlučnosti větrných elektráren a toho, jak ji ovlivňují různé tvary lopatek jejich „vrtulí“.

Využívají se samozřejmě v průmyslu, dopravě a službách tam, kde správná funkce různých zařízení je spojena s určitým zvukovým doprovodem, jehož změna může signalizovat poruchu. Využít je lze také k detekci akusticky slabých míst na fasádách budov.

Nás samozřejmě nejvíc zajímá průmysl automobilový. Tam se pomocí akustických kamer vedle měření hluku v interiéru sleduje například cyklus spalování v motorech lze zobrazovat okamžik zážehu či odvod zplodin z válce. Dalším použitím je například sledování toho, jak roste hluk od pneumatik odvalujících se po různém druhu povrchu a při různých rychlostech. Díky akustické kameře takto inženýři například zjistili, že valivý hluk od kol převýší hluk od motoru už při rychlosti nad 30 km/h.

Jaromír Kejval, vedoucí útvaru zkoušek a simulací Swell, k tomu dodává několik praktických postřehů a zkušeností přímo ze zkušebny: „Toto inovativní zkušební zařízení nám i našim zákazníkům značně ulehčuje a zrychluje práci v případech, kdy není zcela zřejmé, kde je příčina nežádoucích zvukových projevů. Vzhledem ke stále rostoucím požadavkům na komfort především v interiéru (v praxi je tato oblast nazývaná NVH   Noise, Vibration, Harshness) je stále důležitější i ve vnímání uživatelů, vysvětluje.

Oproti běžným veličinám, jako jsou tuhost, pevnost, teplota, barva a jiné dobře definovatelné a měřitelné parametry, je hodnocení hluku často subjektivní.

Proto je tento typ zařízení dalším pozitivním krokem k lepšímu pochopení a vysvětlení i pro neodborníky v oblasti akustiky. Grafický výstup a jasnou vizualizaci zdrojů hluku zákazníci často pozitivně hodnotí. Někdy může práce při hledání zdrojů a příčin hluku připomínat trochu detektivní činnost, ale o to je to pro nás zajímavější, a nyní máme díky akustické kameře v laboratoři dalšího silného pomocníka, uzavírá Jaromír Kejval.



« Zpět na výpis