Micro đo lường chuẩn xác cao trong thử nghiệm NVH

1. Vì sao cần microphone đo lường chuyên dụng

Microphone ghi âm thường được thiết kế để phục vụ trải nghiệm nghe. Đáp ứng âm thanh có thể được điều chỉnh để phù hợp với cảm nhận của người sử dụng.

Trong khi đó, microphone đo lường cần tái hiện tín hiệu âm thanh một cách nhất quán, hạn chế làm thay đổi biên độ và phổ tần của tín hiệu đầu vào.

Ba yếu tố cơ bản cần quan tâm là:

• - Đáp ứng tần số phù hợp với dải đo.
• - Độ ổn định trong quá trình sử dụng.
• - Khả năng hiệu chuẩn và truy xuất kết quả đo.

Đối với các phép đo cần so sánh giữa nhiều lần thử hoặc giữa nhiều mẫu sản phẩm, tính ổn định và khả năng truy xuất của hệ thống đo đặc biệt quan trọng.

2. Nguyên lý hoạt động

Phần lớn microphone đo lường chuyên dụng sử dụng phần tử tụ điện. Khi áp suất âm tác động lên màng rung, khoảng cách và điện dung giữa các phần tử thay đổi, tạo ra tín hiệu điện tương ứng với áp suất âm.

Microphone thường được kết hợp với bộ tiền khuếch đại để đưa tín hiệu đến hệ thống thu thập dữ liệu. Với một số cấu hình, bộ tiền khuếch đại được thiết kế để giảm ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyền và đảm bảo tín hiệu ổn định trong hệ thống đo.

3. Các thông số kỹ thuật cần quan tâm

Đáp ứng tần số

Micro đo lường chất lượng cao phải có đáp ứng tần số phẳng trong toàn dải đo, thường từ 20 Hz đến 20 kHz hoặc rộng hơn tùy ứng dụng - đảm bảo không làm lệch biên độ tín hiệu ở bất kỳ tần số nào trong dải quan tâm.

Độ nhạy

Đo bằng mV/Pa, quyết định khả năng phát hiện âm thanh nhỏ. Độ nhạy cao phù hợp đo môi trường yên tĩnh trong buồng phi âm, trong khi độ nhạy thấp hơn phù hợp đo âm lượng lớn mà không bị bão hòa tín hiệu.

Dải động

Khoảng cách giữa mức âm thanh nhỏ nhất và lớn nhất mà micro có thể đo chính xác mà không bị nhiễu hoặc méo tín hiệu - yếu tố quan trọng khi thử nghiệm có cả giai đoạn yên tĩnh và giai đoạn ồn lớn trong cùng một phép đo.

Độ ổn định theo thời gian và nhiệt độ

Micro đo lường cần duy trì độ nhạy ổn định qua nhiều lần đo, không bị trôi theo nhiệt độ hoặc độ ẩm môi trường - đặc biệt quan trọng khi thử nghiệm kéo dài nhiều giờ trong buồng thử.

Khả năng hiệu chuẩn và truy xuất

Micro đo lường chuẩn xác cao phải có chứng chỉ hiệu chuẩn truy xuất được đến chuẩn đo quốc gia hoặc quốc tế, đảm bảo kết quả đo có giá trị pháp lý và kỹ thuật khi cần đối chiếu hoặc chứng nhận sản phẩm.

4. Phân loại microphone theo ứng dụng NVH

Việc phân loại trên mang tính định hướng. Cùng một loại microphone có thể được sử dụng cho nhiều phép đo nếu điều kiện và yêu cầu kỹ thuật phù hợp.

4. Một số dòng microphone đo lường GRAS

GRAS cung cấp nhiều dòng microphone phục vụ các bài đo âm học, NVH và nghiên cứu sản phẩm.

Một số model có thể tham khảo gồm:

4.1. GRAS 40AE – Microphone 1/2" trường tự do

GRAS 40AE là một trong những microphone đo lường phổ biến của GRAS, sử dụng công nghệ prepolarized và được thiết kế theo IEC 61094-4. Microphone có độ nhạy danh định 50 mV/Pa, dải tần 3,15 Hz–20 kHz và phù hợp với các phép đo trường tự do.

40AE phù hợp cho các phép đo âm thanh tổng quát trong phòng lab cũng như đo hiện trường, đặc biệt khi cần độ nhạy cao và khả năng sử dụng ổn định trong thời gian dài.

Ứng dụng:

• Thử nghiệm NVH
• Đo tiếng ồn ô tô
• Đo âm học
• Đo mức âm thanh
• Đo tiếng ồn máy móc
• Nghiên cứu và phát triển sản phẩm

4.2. GRAS 40AM – Microphone 1/2" dải tần rộng

Nếu bài toán yêu cầu dải tần rộng hơn, GRAS 40AM là một lựa chọn đáng chú ý.

40AM có dải tần từ 3,15 Hz đến 31,5 kHz, độ nhạy khoảng 14,5 mV/Pa và có khả năng đo mức âm thanh lên đến khoảng 163 dB. Đây là dòng microphone được GRAS định hướng cho các phép đo trong phòng thí nghiệm, đặc biệt khi cần kết hợp dải tần rộng và khả năng chịu mức SPL cao.

Ứng dụng:

• Nghiên cứu âm học
• NVH
• Phân tích âm thanh tần số cao
• Thử nghiệm linh kiện
• Nghiên cứu âm học trong phòng thí nghiệm

4.3. GRAS 40AQ – Microphone 1/2" R đo trường tới ngẫu nhiên

GRAS 40AQ được thiết kế cho các phép đo trường tới ngẫu nhiên, phù hợp với môi trường mà âm thanh đến microphone từ nhiều hướng.

Theo tài liệu, dòng này có dải tần khoảng 3,15 Hz–12,5 kHz và độ nhạy 50 mV/Pa.

Ứng dụng:

• Đo âm học trong phòng
• Đo thời gian vang
• Đánh giá trường âm khuếch tán
• Nghiên cứu âm học

4.4. GRAS 40BE – Microphone 1/4" cho mức âm thanh cao

GRAS 40BE là microphone 1/4" có độ nhạy thấp, được thiết kế cho các phép đo mức áp suất âm cao và tần số cao.

Dòng này có dải tần khoảng 4 Hz–80 kHz và có thể đo mức âm thanh lên đến khoảng 168 dB. Kích thước nhỏ và độ nhạy thấp giúp microphone phù hợp với những môi trường mà microphone thông thường có thể bị giới hạn bởi mức SPL.

Ứng dụng:

• Đo âm thanh tần số cao
• Đo động cơ và máy móc
• Thử nghiệm hàng không
• Đo mức áp suất âm cao
• Nghiên cứu âm học

4.5. GRAS 46AE – Bộ microphone 1/2" CCP trường tự do

GRAS 46AE là bộ microphone hoàn chỉnh sử dụng cartridge 40AE 1/2 inch kết hợp với bộ tiền khuếch đại CCP 26CA.

Theo tài liệu, hệ thống có dải tần 3,15 Hz–20 kHz, dải động khoảng 17–138 dB và đáp ứng IEC 61094 WS2F, IEC 61672 Class 1. Hệ thống cũng hỗ trợ TEDS khi kết nối với hệ thống thu thập dữ liệu tương thích.

Đây là cấu hình phù hợp cho các hệ thống đo âm thanh cần độ ổn định và khả năng tích hợp với hệ thống thu thập dữ liệu.

4.6. GRAS 40HL – microphone độ ồn thấp

GRAS 40HL được thiết kế cho các phép đo tín hiệu âm thanh có mức rất thấp.

Theo tài liệu, microphone có độ nhạy khoảng 900 mV/Pa, dải tần 6 Hz–20 kHz và mức ồn nền khoảng 6,5 dBA.

Dòng này phù hợp với các phép đo mà tín hiệu cần quan sát nằm gần mức âm thanh nền.

Ứng dụng:

• Đo tiếng ồn thấp
• Nghiên cứu âm học
• NVH
• Phân tích tiếng ồn trong cabin xe điện
• Đánh giá hệ thống âm thanh

4.7. GRAS 46BC –Microphone đa trường cho NVH ô tô

GRAS 46BC là microphone 1/4" được định hướng cho các phép đo âm học trong môi trường trường âm phức tạp, đặc biệt là bên trong cabin ô tô.

Trong cabin, âm thanh bị ảnh hưởng bởi phản xạ từ kính, ghế, bảng điều khiển và nhiều bề mặt nội thất. Vì vậy, đặc tính của microphone và vị trí đo có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả.

GRAS 46BC được sử dụng cho các ứng dụng cần kiểm soát ảnh hưởng của môi trường âm học phức tạp và giảm độ không đảm bảo đo.

Ứng dụng:

• NVH ô tô
• Đo âm thanh trong cabin
• Thử nghiệm âm thanh xe điện
• Đánh giá chất lượng âm thanh
• Thử nghiệm hệ thống giải trí
• So sánh hệ thống âm thanh giữa các mẫu xe

4.8. GRAS 46BL-1 – microphone 1/4" độ nhạy cao

GRAS 46BL-1 là microphone 1/4" có độ nhạy cao, phù hợp với các phép đo tín hiệu âm thanh mức thấp và những ứng dụng cần tỷ số tín hiệu trên nhiễu tốt.

Theo tài liệu, dòng này cũng được sử dụng trong một số hệ thống mảng microphone phục vụ đo âm thanh trong xe.

Ứng dụng:

• Đo tiếng ồn cabin xe điện
• Đo âm thanh trong xe
• Hệ thống âm thanh cao cấp
• NVH
• Đo tín hiệu âm thanh mức thấp

5. Ứng dụng microphone trong phòng thí nghiệm NVH

• - Đo công suất âm theo ISO 3745: Micro đo lường được bố trí theo lưới bán cầu chuẩn xung quanh vật thể thử nghiệm để xác định tổng công suất âm phát ra
• - Đo tiếng ồn trong cabin: Micro đặt tại vị trí tai người lái/hành khách để đo mức áp suất âm cảm nhận thực tế
• - Kết hợp với camera âm học: Mảng micro đồng bộ giúp định vị chính xác nguồn phát âm trên bề mặt sản phẩm
• - Đo tiếng ồn khí động học ở tốc độ cao: Micro chuyên dụng chống nhiễu gió để loại bỏ tín hiệu giả do luồng khí tác động trực tiếp lên màng micro

6. Những lỗi thường gặp khi sử dụng microphone đo lường

• Bỏ qua hiệu chuẩn trước mỗi lần đo: Độ nhạy micro có thể trôi nhẹ theo thời gian, cần hiệu chuẩn bằng nguồn âm chuẩn trước mỗi phiên đo quan trọng

• Không dùng lưới chống gió khi đo ngoài trời hoặc tốc độ cao: Gây nhiễu tín hiệu giả, làm sai lệch hoàn toàn kết quả đo tiếng ồn gió
• Đặt sai vị trí so với tiêu chuẩn đo: Vị trí micro lệch khỏi quy định trong ISO 3745 hoặc tiêu chuẩn liên quan sẽ khiến kết quả không thể so sánh hoặc chứng nhận
• Dùng micro không phù hợp dải động: Đo âm lượng lớn bằng micro có độ nhạy quá cao dẫn đến méo tín hiệu, làm sai lệch phân tích tần số

7. GPower Vietnam – giải pháp microphone đo lường cho NVH

Chọn đúng micro đo lường - từ đáp ứng tần số, độ nhạy, đến khả năng hiệu chuẩn truy xuất - là yếu tố nền tảng quyết định độ tin cậy của mọi phép đo âm học. GPower Vietnam đồng hành cùng khách hàng trong toàn bộ quá trình này:

• - Tư vấn lựa chọn micro: Xác định đúng loại micro phù hợp với từng ứng dụng đo - từ công suất âm, tiếng ồn cabin, đến định vị nguồn ồn bằng mảng micro
• - Tư vấn nhà cung cấp: Kết nối với các thương hiệu micro đo lường uy tín trong mạng lưới hợp tác quốc tế
• - Tư vấn giải pháp tích hợp: Đảm bảo micro hoạt động đồng bộ với hệ thống DAQ và phần mềm phân tích hiện có
• - Hiệu chuẩn, bảo hành, bảo trì: Dịch vụ hiệu chuẩn định kỳ, đảm bảo micro luôn duy trì độ chính xác truy xuất được theo thời gian

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