家電案例 | 多樣、復雜、移動聲源的快速識別及可視化
背 景
Gorenje集團是歐洲領先的家電制造商之一，擁有60多年的歷史。總部和主要生產設施位于斯洛文尼亞的韋萊涅（Velenje）。他們的家用電器提升了全球九十個國家人民的生活質量，其銷售品牌包括：Gorenje、Gorenje+、Atag、Asko、Pelgrim、Mora、Etna、Korting和Upo。
該集團的白色家電產品種類繁多，僅冰箱就有1700多種。這就意味著，速度和效率至關重要，Gorenje一直在尋找降低成本的方法。例如，公司引入了一種新型的隔振器，按每年生產三到四百萬臺洗衣機計算，每臺可節省一歐元。
聲品質是現代白色家電的一項重要參數，也是關鍵的區分因素。另外，為了在歐盟銷售產品，Gorenje必須對其所有產品類型進行聲功率測量。他們使用的是半消聲室，一天24小時都在使用。在大約80％的時間里，Gorenje的工程師們都在使用消聲室對成品進行標準化的聲功率測量，以確保其符合相關的ISO標準。在剩下的20%時間里，Gorenje的聲學專家們在努力解決異響或致力于研發。
他們希望提高測試效率，而由于空間和成本的限制，不可能另外制作一個消聲室，所以他們試圖找到一種技術解決方案。
“我們想評估采取不同減振措施對洗衣機電動機的影響。這類測量耗時更多，我們經常需要花費幾天或一周的時間。”——Gorenje公司聲學部負責人Nikola Holecek
挑 戰 —— 多樣、復雜、移動的噪聲源
Gorenje要進行測試的白色家電尺寸各異，大到兩米高的冰箱，小到微波爐乃至洗碗機。在某些情況下，聲源的位置會隨著機器的運行而移動。
此外，它們是由很多的子聲源組成的復雜噪聲源。這么多的因素都必須可靠地處理。Nikola說：“為了降低噪聲，我們必須能夠識別和定位主要噪聲源，并在時間和頻率域對其進行定義和描述。”
此前，Gorenje將聲強探頭與機器人定位系統一起使用，但是這種離散點法測量較為耗時且僅適用于固定噪聲源。
解 決 方 案
Brüel ＆ Kj?r評估了Gorenje的需求，并設計了一套采用新型傳聲器陣列的系統來滿足這些需求。他們的家用電器各不相同，測試項目繁多，而Gorenje對寬頻率范圍感興趣，所以，該陣列針對200Hz至3kHz的頻率進行了優化。該陣列是矩形的，可以有效地覆蓋通常是矩形的目標，并且可以在其三腳架上快速上下調節，以測試不同高度的物體。它的中間有一個內置廣角攝像頭，讓Gorenje的聲學專家們能夠將生成的聲音映射準確地關聯到物理測試對象的正確部分。
該陣列支持多種測量方法，迎合了Gorenje專家的需求。據Nikola介紹：“我們在進行測量時，一般從遠場開始，使用了波束成形技術，然后采用近場聲全息技術。有時候，也會使用寬帶全息一次測量就獲取全頻段結果，無需分次測量”。陣列中的傳聲器排列間隔是不規則的，這樣就允許同一個陣列使用不同寬帶聲全息、統計優化聲全息和波束成形算法。正如Nikola所說：“這種新設備為我們帶來了執行測量的巨大優勢，并且數據采集系統簡單可靠。”
結 果
更易理解
相比過去使用的聲強探測技術，Gorenje現在可以比以前更快地測量和識別家用電器噪聲源。“測量的速度、可重復性和準確性大幅提高，”Nikola說。“過去需要幾小時的測量現在可以在幾秒鐘或幾分鐘內完成。”
聲音可視化是其中重要的一個環節，如Nikola所說：“在具有復雜聲源的設備上，我們必須確定基本聲源。聲場的可視化能夠直觀地引導我們找到每個聲源的位置。可視化使我們弄清了一些復雜的技術問題，并確認我們關于機器的主要噪聲源的假設。這也減輕了工作人員的壓力。”
在現場驗收測試期間，使用波束成形技術獲得冰箱的噪聲輻射概覽，表明壓縮機系統是主要噪聲源。通過將陣列移近些并使用寬帶全息術，空間分辨率得到了改善，顯示了毛細管產生的噪聲和壓縮機本身的輻射圖。
在測試由微波爐產生的準穩態噪聲時，只需幾秒鐘即可獲得整體聲功率譜；對于洗衣機，用幾分鐘的測量時間即可涵蓋洗衣機循環中的多個階段。
這些明確的結果也優化了噪聲控制措施和減振方法。
更高的測試效率
和以前一樣，Gorenje的聲學專家們每天工作16個小時（兩班），且每天24小時都在使用消聲室。但是，在保留用于噪聲源研究的20％時間里，消聲室的效率得到提高。因此，Gorenje現在比以前更多地使用噪聲源定位設備。這樣就有更多的時間進行其他的研究工作，從而進一步提高Gorenje產品的聲音質量。這是一個重大優勢。
Nikola說：要想在競爭日益激烈的市場中處于行業領先地位，每0.1分貝都很重要！
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