Untersuchung von Störgeräuschen Tragbare akustische Kamera dank LabVIEW und FPGAs

Störgeräusche schnellstmöglich identifizieren mit akustischer Kammera SeeSV
Störgeräusche schnellstmöglich identifizieren mit akustischer Kammera SeeSV

Um sporadische Störgeräusche im Fahrzeug wie Quietschen oder Klappern schnellstmöglich zu identifizieren, benötigte Hyundai ein tragbares System. Mit Hilfe von NI-Hard- und -Software hat der Automobilhersteller mit SM Instruments die tragbare akustische Kamera SeeSV entwickelt, die Geräuschquellen in Echtzeit feststellt.

Fahrzeuge sollen ohne Summen, Quietschen und Klappern (BSR, Buzz, Squeak, Rattle) laufen, das erwartet jeder Fahrer. Diese Geräusche wirken sich auf die Kundenzufriedenheit aus, wie etwa in der J.D. Power Initial Quality Study (IQS) belegt wurde, in der beispielsweise etliche Fahrzeuge von Hyundai hohe Bewertungen erhielten. Die Geräusche werden durch Zusammenprall und Reibung beweglicher Teile verursacht. Das dabei auftretende Summen ist ein kurzes, durch Zusammenprall verursachtes Geräusch mit hohen Frequenzen aufgrund von Resonanz. Das Quietschen tritt auf, wenn es zu einer linearen Bewegung beim Kontakt zwischen zwei Metallen kommt oder wenn Gummi über eine Riemenscheibe aus Metall geschoben wird. Ein Klappern kann vorkommen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist oder wenn der Motor bei stehendem Fahrzeug läuft. Es kann auch durch Lautsprecher entstehen, wenn diese niederfrequente Geräusche mit hoher Intensität erzeugen. Der erste Schritt zur Abhilfe besteht darin, die Quelle des Geräusches zu identifizieren. Das kann sich jedoch als schwierig erweisen.

Akkustisches Beamforming

Akustisches Beamforming beinhaltet das Abbilden von Geräuschquellen mit Hilfe eines akustischen Array. Es erkennt die Richtung, aus der das Geräusch kommt, aufgrund der Zeitverzögerungen, die auftreten, wenn sich das Geräusch über ein Mikrofon-Array, wie etwa die akustische Kamera, hinweg bewegt. Eine akustische Kamera stellt Geräusche als Farbkonturen dar, ähnlich der Temperaturdarstellung durch eine Wärmebildkamera. Ein Mikrofon-Array, das nach dem Beamforming-Verfahren arbeitet, ortet die Geräuschquellen und legt diese visuell über das Kamerabild. Dadurch gehört es zu den besten Geräten, um BSR-Geräuschen zu erkennen.

Die meisten Beamforming-Geräte wandeln die Signale des Array in Konturen der Geräuschgrößen um. Diese Geräte nutzen Kameras, um die Konturen über die optischen Abbildungen zu legen, wodurch das Orten der Geräuschquelle erleichtert wird. Sie können mehrere Geräuschbilder pro Sekunde aufnehmen, um Geräuschvideos bereitzustellen. Normalerweise erhöhen sich Geräuschbild- und -videoqualität in höheren Frequenzbereichen, weil sich bei der Ausbreitung die Leistung umgekehrt proportional zur Wellenlänge des Geräusches verhält.