Hệ thống camera âm học trong thử nghiệm NVH

Một phép đo có thể cho biết mức âm thanh tại vị trí microphone, nhưng chưa chắc cho biết chính xác nguồn gây ra tín hiệu đó nằm ở đâu.

Camera âm học được sử dụng để giải quyết bài toán này. Hệ thống kết hợp mảng microphone, camera hình ảnh và phần mềm xử lý tín hiệu để xác định vị trí nguồn âm, sau đó hiển thị kết quả trực tiếp trên hình ảnh của đối tượng thử nghiệm.

1. Camera âm học là gì?

Camera âm học là hệ thống đo gồm mảng nhiều microphone kết hợp với camera quang học. Tín hiệu thu được từ các microphone được xử lý để xác định vị trí và mức đóng góp tương đối của các nguồn âm trong vùng quan sát.

Kết quả được thể hiện dưới dạng bản đồ mức âm chồng lên hình ảnh thực của vật thể. Nhờ đó, kỹ sư có thể quan sát đồng thời hình ảnh sản phẩm và vị trí nguồn âm trên bề mặt.

Công nghệ này thường sử dụng phương pháp beamforming. Tín hiệu từ nhiều microphone được phân tích dựa trên sự khác biệt về thời gian âm thanh truyền tới từng microphone để xác định hướng và vị trí tương đối của nguồn âm.

Điểm quan trọng của camera âm học không chỉ nằm ở việc đo mức âm, mà ở khả năng hỗ trợ trả lời câu hỏi nguồn ồn nằm ở đâu.

2. Nguyên lý hoạt động

Một hệ thống camera âm học gồm ba thành phần chính hoạt động đồng bộ:

• - Mảng microphone: Nhiều microphone được bố trí theo hình dạng nhất định (tròn, lưới, ngôi sao), thu tín hiệu âm thanh từ nhiều hướng đồng thời
• - Camera quang học: Chụp hình ảnh thực của vật thể để làm nền cho bản đồ âm thanh chồng lên
• - Phần mềm xử lý beamforming: Tính toán độ trễ thời gian đến của âm thanh tại từng microphone, từ đó suy ra hướng và cường độ nguồn phát, sau đó hiển thị dưới dạng bản đồ màu (thường đỏ - vàng - xanh theo cường độ giảm dần)

Kết quả thu được là bản đồ phân bố âm thanh trực quan, cho phép kỹ sư xác định chính xác vị trí và khu vực phát sinh tiếng ồn trên bề mặt sản phẩm, thay vì chỉ dựa vào giá trị mức áp suất âm thanh (dB) tổng thể.

3. Vì sao camera âm học hữu ích trong thử nghiệm NVH

Định vị nguồn ồn nhanh và chính xác

Trước khi có camera âm học, kỹ sư phải dùng microphone đơn lẻ di chuyển thủ công qua từng vị trí để dò tìm nguồn ồn - vừa mất thời gian, vừa dễ sai sót do phải lặp lại điều kiện thử nghiệm nhiều lần. Camera âm học rút ngắn quá trình này xuống một lần đo duy nhất, hiển thị toàn bộ bản đồ nguồn ồn trong vài giây.

Phân biệt nhiều nguồn ồn chồng lấp

Trong một chiếc xe đang vận hành, có thể có hàng chục nguồn ồn hoạt động đồng thời - động cơ, lốp, gió, hệ thống HVAC. Camera âm học giúp tách biệt và định vị từng nguồn theo dải tần số riêng, giúp kỹ sư biết chính xác đâu là nguồn chiếm ưu thế trong tổng âm lượng cảm nhận.

Hỗ trợ ra quyết định thiết kế nhanh hơn

Khi xác định đúng vị trí phát sinh tiếng ồn - ví dụ một khe hở nhỏ ở gioăng cửa hay điểm cộng hưởng trên tấm thép sàn xe - bộ phận thiết kế có thể can thiệp trực tiếp mà không cần thử nghiệm dò tìm nhiều lần, giúp giảm đáng kể thời gian và chi phí phát triển sản phẩm.

4. Ứng dụng camera âm học trong NVH

5. Các yếu tố kỹ thuật cần quan tâm khi lựa chọn camera âm học

• - Số lượng và cấu hình microphone trong mảng: Mảng nhiều microphone cho độ phân giải không gian tốt hơn, nhưng cần cân đối với chi phí và mục đích sử dụng
• - Dải tần số hoạt động: Cần phù hợp với hiện tượng cần đo - tiếng ồn động cơ ở dải tần thấp cần cấu hình mảng khác với tiếng rít phanh ở dải tần cao
• - Khoảng cách đo tối ưu: Mỗi loại mảng microphone có khoảng cách đo hiệu quả nhất định - đo quá gần hoặc quá xa đều ảnh hưởng đến độ chính xác định vị
• - Khả năng tích hợp với hệ thống DAQ hiện có: Đảm bảo đồng bộ dữ liệu camera âm học với các cảm biến rung động và âm thanh khác trong cùng bài thử

6. Các giải pháp camera âm học của hãng Head Acoustics

6.1. HEAD VISOR VMA V (Dòng cầm tay thế hệ mới, linh hoạt nhất)

Đây là mẫu camera acoustic di động hiện đại hàng đầu của hãng. Điểm đặc biệt của HEAD VISOR VMA V là cấu trúc phần cứng dạng mô-đun siêu nhẹ và có thể tháo lắp mở rộng:

• - Cấu hình cơ bản: Sử dụng một đĩa tròn đường kính 30 cm tích hợp sẵn 60 microphone. Thiết kế này rất nhỏ gọn, lý tưởng để đo đạc cận cảnh hoặc trong không gian hẹp như khoang nội thất ô tô.
• - Cấu hình mở rộng: Khi cần đo các nguồn âm tần số thấp hoặc ở khoảng cách xa, người dùng có thể lắp thêm 10 cánh tay dạng xoắn ốc để nâng đường kính mảng lên 1 mét với tổng cộng 120 microphone.
• - Tính năng nổi bật: Máy tích hợp sẵn màn hình cảm ứng đa điểm 7 inch để xem kết quả trực tiếp, có camera đo chiều sâu để tính khoảng cách chính xác và ứng dụng thuật toán AI để tối ưu hóa độ phân giải không gian.

6.2. HEAD VISOR flex (Dòng tùy biến cao cho phòng thí nghiệm)

Mẫu thiết bị này được thiết kế cho các kỹ sư cần một hệ thống đo kiểm có khả năng tùy biến tuyệt đối về hình học.

• - Đặc điểm: Toàn bộ kích thước mảng microphone, số lượng kênh thu âm và sơ đồ bố trí hình học đều có thể sửa đổi linh hoạt.
• - Ứng dụng: Hệ thống này thường kết hợp với phần cứng thu thập dữ liệu chuyên dụng HEADlab của hãng để phục vụ cho các thử nghiệm NVH phức tạp trong hầm gió hoặc các dây chuyền công nghiệp lớn.

6.3. HEAD VISOR VMA III.0 (Dòng kích thước lớn chuyên dụng)

Đối với các ứng dụng đo nguồn âm ở khoảng cách rất xa hoặc kiểm thử các vật thể kích thước lớn (như máy bay, đầu tàu hỏa, ô tô nguyên chiếc từ bên ngoài), dòng sản phẩm mảng lớn này là lựa chọn phù hợp.

Đặc điểm: Hệ thống sở hữu mảng microphone khổng lồ với đường kính lên tới 3 mét, bao gồm 14 cánh tay xoắn ốc chứa 112 microphone và được tích hợp đồng thời 3 camera để quét hình ảnh toàn cảnh góc rộng

GPower Vietnam – giải pháp camera âm học cho phòng lab NVH

Lựa chọn đúng hệ thống camera âm học - từ cấu hình mảng microphone đến phần mềm xử lý beamforming - đòi hỏi hiểu rõ bài toán thử nghiệm cụ thể của từng khách hàng. GPower Vietnam đồng hành cùng doanh nghiệp trong toàn bộ quá trình này:

• - Tư vấn lựa chọn hệ thống: Xác định cấu hình camera âm học phù hợp với dải tần số và loại nguồn ồn cần định vị
• - Tư vấn nhà cung cấp: Kết nối với các thương hiệu camera âm học uy tín trong mạng lưới hợp tác quốc tế
• - Tư vấn giải pháp tích hợp: Đảm bảo hệ thống hoạt động đồng bộ với phần mềm phân tích và hệ thống DAQ hiện có của khách hàng
• - Hiệu chuẩn, bảo hành, bảo trì: Dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật dài hạn, giúp hệ thống camera âm học luôn vận hành ổn định và chính xác

Liên hệ ngay với GPower Vietnam để được tư vấn giải pháp camera âm học phù hợp nhất cho phòng lab NVH của bạn - Hotline: 0936093289 | Email: info@gpower.com.vn