Trong thử nghiệm NVH, mục tiêu của buồng câm không phải là tạo ra một không gian hoàn toàn không có âm thanh. Điều quan trọng là kiểm soát tốt tiếng ồn nền và âm thanh phản xạ, để tín hiệu cần đo không bị các nguồn âm khác che lấp.
Đó là lý do các phòng thử nghiệm NVH sử dụng buồng câm (anechoic chamber). Khi nguồn âm được đặt trong một môi trường có mức ồn nền rất thấp và hạn chế phản xạ âm, kỹ sư có thể xác định rõ hơn âm thanh phát sinh từ đâu, ở tần số nào và thay đổi như thế nào theo điều kiện vận hành.
Với ô tô, xe máy hay các hệ thống cơ khí nói chung, điều này khá quan trọng. Một tiếng hú nhỏ của motor, tiếng rít của phanh hay tiếng lạch cạch trong cabin có thể rất khó phát hiện khi thử ngoài đường. Nhưng khi đưa vào môi trường được kiểm soát, những tín hiệu này trở nên dễ đo và dễ phân tích hơn.
1. Buồng câm là gì
Buồng câm là một không gian được thiết kế đặc biệt để loại bỏ hoàn toàn hai yếu tố: tiếng ồn từ bên ngoài xâm nhập vào, và âm thanh phản xạ bên trong. Trong buồng câm, âm thanh phát ra sẽ không dội lại, không cộng hưởng và không lan truyền theo những đường không mong muốn.
Tường, sàn và trần của buồng câm được phủ bởi các tấm hấp thụ âm thanh hình nêm hoặc hình chóp làm từ vật liệu xốp mật độ cao. Những tấm này có khả năng hấp thụ hơn 99% âm thanh truyền tới, triệt tiêu phản xạ ở mọi góc độ. Toàn bộ căn phòng được đặt trên hệ thống cách ly rung động để ngăn chấn động từ nền đất, giao thông hay thiết bị xung quanh truyền vào bên trong.
Trong ngành ô tô, buồng câm dành cho thử nghiệm NVH thường đủ lớn để chứa toàn bộ một chiếc xe và được trang bị thêm hệ thống con lăn để xe có thể vận hành ở các tốc độ khác nhau ngay bên trong phòng.
2. Vì sao phải thử nghiệm NVH trong buồng câm
Khi chạy xe ngoài đường, microphone không chỉ thu tiếng từ chiếc xe đang thử. Nó còn thu tiếng lốp xe khác, gió, phương tiện xung quanh, tiếng vọng từ các công trình và rất nhiều nguồn âm thanh khác.
Điều này làm cho việc xác định nguồn gây ồn khó khăn hơn. Và buồng câm có thể loại bỏ toàn bộ nhiễu đó.
Khi xe vận hành trong buồng câm, các kỹ sư có thể:
- - Phân lập từng nguồn âm thanh một cách chính xác
- - Đo mức áp suất âm với độ tin cậy cao
- - So sánh dữ liệu giữa các lần thử nghiệm và giữa các mẫu xe khác nhau theo cùng một điều kiện chuẩn
- - Phát hiện những âm thanh cực nhỏ mà trong môi trường bình thường sẽ bị tiếng ồn nền lấn át
Từ đó, các kỹ sư không chỉ xác định được nguồn âm thanh, dải tần âm thanh, cách thức truyền tải âm thanh và xem xét việc thiết kế lại linh kiện/xe dựa trên các thông số đã có. Như vậy, buồng câm có giá trị rất lớn đối với quá trình phát triển sản phẩm,
3. Các thử nghiệm NVH được thực hiện trong buồng câm
3.1. Thử nghiệm tiếng ồn nội thất (Interior Noise Testing)
Đây là một trong những ứng dụng phổ biến nhất trong phát triển ô tô.
Microphone được đặt tại nhiều vị trí trong cabin - tai người lái, tai hành khách hàng ghế trước, ghế sau - để đo mức tiếng ồn mà người ngồi thực sự tiếp nhận. Xe vận hành trên con lăn ở các dải tốc độ khác nhau, trong khi kỹ sư theo dõi phổ âm thanh theo thời gian thực. Mục tiêu là xác định tần số nào đang vượt ngưỡng tiêu chuẩn và đến từ nguồn nào.
3.2. Thử nghiệm tiếng ồn ngoại thất (Pass-by Noise Testing)
Microphone được đặt bên ngoài xe để đo âm thanh phát ra từ hệ thống xả, động cơ, và lốp xe. Dữ liệu này phục vụ việc kiểm tra tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như ECE R51 (châu Âu) và các yêu cầu kiểm định của từng quốc gia. Đây là điều kiện bắt buộc để một mẫu xe được cấp phép lưu hành ở nhiều thị trường.
3.3. Thử nghiệm tiếng ồn powertrain (Powertrain NVH Testing)
Động cơ hoặc cụm motor điện vận hành trong buồng câm ở nhiều mức tải và vòng tua khác nhau. Kỹ sư lập bản đồ âm thanh theo từng điểm vận hành (operating point map) - xác định chính xác tổ hợp vòng tua và tải nào tạo ra tiếng ồn vượt ngưỡng. Trên xe điện, thử nghiệm này đặc biệt quan trọng để kiểm soát tiếng hú motor (e-motor whine) và tiếng inverter.
3.4. Thử nghiệm tiếng ồn gió (Wind Noise Testing)
Kết hợp với buồng thổi khí (wind tunnel) hoặc sử dụng hệ thống tái tạo tiếng gió trong buồng câm, kỹ sư có thể phân tích chính xác tiếng ồn khí động học phát sinh từ cột A, gương chiếu hậu, gioăng cửa, và các khe hở trên thân xe. Đây là thử nghiệm không thể thực hiện đáng tin cậy ngoài đường vì tốc độ gió thực tế luôn thay đổi.
3.5. Thử nghiệm tiếng cót két và lạch cạch (Squeak & Rattle Testing)
Xe được rung lắc theo nhiều biên độ và tần số khác nhau, mô phỏng hành trình qua đường xấu. Microphone trong cabin ghi lại mọi âm thanh phát sinh. Trong điều kiện buồng câm, ngay cả tiếng cót két rất nhỏ từ một kẹp nhựa trong bảng điều khiển cũng có thể được phát hiện và định vị. Đây là thử nghiệm cực kỳ quan trọng vì squeak & rattle là nguyên nhân hàng đầu khiến khách hàng phàn nàn về chất lượng xe.
3.6. Thử nghiệm hệ thống phanh (Brake NVH Testing)
Tiếng rít phanh (brake squeal) và tiếng rung phanh (brake judder) được đo trong điều kiện buồng câm để loại bỏ nhiễu môi trường và có được dữ liệu phổ tần số sạch. Kỹ sư có thể xác định chính xác tần số cộng hưởng giữa má phanh và đĩa phanh, từ đó điều chỉnh vật liệu hoặc hình dạng bề mặt để khắc phục.
3.7. Thử nghiệm hệ thống HVAC
Quạt gió, đường ống dẫn khí, và cơ cấu phân phối gió được kiểm tra độc lập trong buồng câm. Mục tiêu là xác định tốc độ quạt nào gây ra cộng hưởng, vị trí nào trong hệ thống ống tạo tiếng ồn khí động học, và mức ồn tổng thể của hệ thống điều hòa ở từng chế độ hoạt động.
4. Lưu ý quan trọng
Trong NVH, số liệu đo rất quan trọng nhưng dB không phải là tất cả.
Hai âm thanh có cùng mức áp suất âm nhưng cảm nhận của người nghe có thể hoàn toàn khác nhau do ảnh hưởng của tần số, sự thay đổi theo thời gian và đặc tính lặp lại của âm thanh.
Đó là lý do các chương trình phát triển xe thường kết hợp dữ liệu khách quan (thu được từ cảm biến, dữ liệu microphone) với đánh giá chủ quan (kỹ sư hoặc người đánh giá/người lái thử thực tế có thể ngồi trong xe, nghe và chấm điểm theo một thang đánh giá đã được xây dựng trước.).
Khi tìm được mối liên hệ giữa dữ liệu đo và cảm nhận của người sử dụng, nhóm phát triển có cơ sở tốt hơn để quyết định thay đổi thiết kế.
5. Các tiêu chuẩn thường gặp
Tùy mục đích thử nghiệm, loại phương tiện và thị trường, phòng NVH có thể áp dụng nhiều tiêu chuẩn khác nhau.
|
Tiêu chuẩn |
Nội dung chính |
|
Xác định mức công suất âm thanh trong buồng câm |
|
|
Đo tiếng ồn nội thất xe ô tô đang chạy |
|
|
Tiêu chuẩn tiếng ồn ngoại thất xe cơ giới (châu Âu) |
|
|
Đo tiếng ồn nội thất xe hạng nhẹ |
|
|
Đánh giá rung động ảnh hưởng đến con người |
6. Buồng câm nằm ở đâu trong quy trình phát triển xe
Buồng câm không phải là điểm cuối của quy trình thử nghiệm NVH mà được sử dụng liên tục trong suốt vòng đời phát triển xe:
- - Giai đoạn phát triển cụm linh kiện: Kiểm tra riêng lẻ từng bộ phận như motor, hộp số, hệ thống phanh trước khi tích hợp vào xe
- - Giai đoạn prototype (lắp ráp thử nghiệm): Đo toàn xe, so sánh với mục tiêu NVH đặt ra từ đầu dự án
- - Giai đoạn tiền sản xuất: Xác nhận lần cuối rằng xe sản xuất hàng loạt đáp ứng tất cả tiêu chuẩn NVH nội bộ và pháp lý
- - Giai đoạn kiểm soát chất lượng sản xuất: Lấy mẫu ngẫu nhiên từ dây chuyền để phát hiện lệch chuẩn NVH do biến động sản xuất
Đối với các nhà sản xuất xe Việt Nam đang vươn ra thị trường quốc tế, dữ liệu từ buồng câm không chỉ là cơ sở để cải thiện xe - mà còn là bằng chứng kỹ thuật để chứng minh sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn của từng thị trường xuất khẩu.
GPower Vietnam cung cấp thiết bị và giải pháp thử nghiệm NVH chuyên dụng, bao gồm hệ thống microphone đo âm, cảm biến gia tốc, và thiết bị phân tích phổ tần số phục vụ các phòng thử nghiệm trong ngành ô tô. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn chi tiết.
Tham khảo các bài viết liên quan đến thử nghiệm NVH:
info@gpower.com.vn
