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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das US-Patent Nr. 6,206,703 B1 mit dem Titel "Biofidelic Human
Seating Surrogate Apparatus (Biowiedergebender sitzender menschlicher
Ersatzapparat)",
welches durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich im Allgemeinen auf biowiedergebende Sitzapparate und insbesondere
auf ein Verfahren und einen Apparat für lokale akustische Messungen
und Schwingungsmessungen, einschließlich Messungen, die Insassenkopfpositionen
innerhalb eines Fahrzeugs entsprechen.
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Die Fahrzeughersteller gestalten
kontinuierlich Fahrzeuge so, dass ein Summen, Quietschen und Klappern,
das mit verschiedenen Fahrzeugkomponenten zusammenwirkt, und der
Anteil des akustischen Geräuschs,
der von diesen erzeugt wird und durch einen Fahrzeuginsassen gehört wird,
minimiert wird. Der Fahrkomfort eines Insassen wird durch ein Summen,
ein Quietschen und ein Klappern eines Sitzsystems und ein Schwingungsgeräusch und
ein akustisches Geräusch,
das von diesen erzeugt wird, beeinflusst. Für die Fahrzeuginsassen ist
es wünschenswert,
niedrige Geräuschpegel
wahrzunehmen, während
sie sich im Fahrzeug aufhalten, besonders innerhalb eines Frequenzbereichs
von etwa 1 kHz und 5 kHz, für
welche die Insassen im Allgemeinen am empfindlichsten sind.
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Ein Schwingungsgeräusch bezieht
sich auf niedrige Frequenzen und ein akustisches Geräusch bezieht
sich auf höhere
Frequenzen, die von einem Fahrzeuginsassen gehört werden können. Wenn ein Sitzsystem einen
großen
Wert eines Schwingungsgeräuschs
und eines akustischen Geräuschs
erzeugt, kann der dynamische Fahrkomfort als unangenehm oder ablenkend
wahrgenommen werden, und ist daher unerwünscht. Ein zusätzliches
Schwingungsgeräusch
oder akustisches Geräusch
kann auch erzeugt werden, wenn eine binaurale Testvorrichtung in
Kombination mit dem Sitzsystem verwendet wird, was falsche Geräuschdaten
erzeugen kann, die normalerweise nicht von einem Fahrzeuginsassen
gehört
würden.
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Verschiedene Insasseneigenschaften
beeinflussen das Fahrzeugsitz-Summen, -Quietschen und -Klappern
oder das mechanische Sitzverhalten, das Schwingungssitzverhal ten
und das akustische Sitzverhalten. Die Insasseneigenschaften schließen Insassengröße, Insassengewicht,
Insassengeschlecht oder -genus, Insassenkörperbau, Insassenmuskelkraft,
Insassenfettprozentzahl usw. ein. Die Insasseneigenschaften in Kombination
für einen
bestimmten Insassen liefern eine Gruppe von Grenzbedingungen, welche
einigermaßen
mechanisch in der Beschaffenheit sein können. Gegenwärtige Binauralkopf-Testvorrichtungen
sind unfähig,
in angemessener Weise verschiedene Aspekte eines tatsächlichen Insassen
nachzubilden und sind somit unfähig, gleichartige
Grenzbedingungen zu liefern. Gegenwärtige Binauralkopf-Testvorrichtungen
sind unfähig, dynamische
Aspekte, einschließlich
physisches Ansprechverhalten, Schalldämmung und physische Platzierung
zu simulieren.
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Binaurale Abtast- und Testvorrichtungen werden
gegenwärtig
verwendet, um lokale akustische Messungen und für andere Abhörwiedergabeverfahren
auszuführen.
Die Messungen werden ausgeführt,
um eine akustische Annehmlichkeit eines Insassen zu simulieren.
Es werden nur akustische Messungen ausgeführt, da Schwingungsmessungen fehlerhaft
sind, aufgrund der stark ungleichartigen Eigenschaften zwischen
den Testvorrichtungen und einem Fahrzeuginsassen. Drei verschiedene
und eindeutige Belastungsbedingungen werden für akustische Daten, statische
Belastung, quasi statische Belastung und dynamische Belastung eines
Sitzsystems beobachtet.
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Eine binaurale Testvorrichtung, die
einen binauralen Kopf und einen starren Torso einschließt, wurde
verwendet, um akustische Daten zu messen und dient als ein Versuch,
einen Fahrzeuginsassen nachzubilden. Um dem Fahrzeuginsassen ähnlich zu sein,
ist die binaurale Testvorrichtung in einem Fahrzeugsitzsystem solcherart
positioniert, dass der binaurale Kopf in einer geeigneten Testposition
befindlich ist, um die tatsächliche
Insassenkopfpositionierung zu simulieren. Der binaurale Kopf kann
an einem aufgeklebten Element oder einem starren Element befestigt
sein, welches mit einer Plattform verbunden ist, die auf einem Sitzwannenpolster
ruht. Um zusätzlich
einen Fahrzeuginsassen nachzubilden, wird ein Ballastgewicht, was
in Form Schrotkugeln vorliegen kann, zu dem Sitzsystem hinzugefügt, um das
Gewicht eines Insassen nachzubilden. Leider bildet die oben beschriebene
binaurale Testvorrichtung nicht in angemessener Weise einen Fahrzeuginsassen
nach.
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Obwohl die Insassenkopfpositionierung
für eine
festgelegte Position annehmbar ist, ist es dahingehend nicht annehmbar,
dass die Insassenkopfpositionierung in Wirklichkeit dynamisch ist,
wobei ein Kopf eines Insassen sich im Ansprechen auf biowiedergebende
Eigenschaften des Insassen bewegt. Obwohl auch ein Äquivalent
für das
Gesamtgewicht in dem Sitzsystem vorhanden sein kann, bildet das Ballastgewicht
nicht auf geeignete Weise die Belastung auf das Sitzsystem wieder.
Das Ballastgewicht ist z.B. nicht über den Sitz verteilt und ist
nicht dynamisch dahingehend, dass sich die Gewichtsverteilung während einer
Fahrzeugfahrsimulation nicht verändert,
um dem biowiedergebenden Ansprechverhalten eines Insassen zu entsprechen.
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Auch haben gegenwärtige binaurale Testvorrichtungen
keine unteren Extremitäten,
welche Sitzsystembelastungen in Vorwärts-, Rückwärts- und Vertikalrichtungen
beeinflussen. Wiederholt unterschiedliche Belastungen eines Sitzsystems
können unterschiedliche
Sitzsystemreaktionen bewirken und somit unterschiedliche Werte und
Arten von Schwingungsgeräuschen
und akustischen Geräuschen
bewirken.
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Außerdem sind gegenwärtige binaurale
Testvorrichtungen nicht in der Lage, verschiedene Geräuschartefakte
zu replizieren, die durch einen Fahrzeuginsassen eingeleitet oder
absorbiert werden können.
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Herkömmliche Sitzbelastungen oder
biowiedergebende Sitzapparate, wie z.B. Wasserflaschen und anthropomorphe
Testvorrichtungen (ATDs) sind nicht für ein Geräuschschwingungs- und Härte- (NVH)
Verhaltenstest gestaltet. Die herkömmlichen Sitzbelastungen können wesentliche
Beträge
von Eigengeräuschen
aufgrund der sich herumbewegenden Flüssigkeit oder quietschenden
Gelenken erzeugt werden. Oft hat das Eigengeräusch einen genügend hohen
Pegel, solcherart, dass eine präzise und
aussagefähige
binaurale Abtastmessung nicht möglich
ist. Wenn die binauralen Abtastraten aufgezeichnet werden und wiedergegeben
werden, um die Schallqualität
zu bewerten, enthalten die Aufzeichnungen das Außengeräusch oder von außen kommende
Geräuschartefakte.
Unter diesen Bedingungen ist es schwierig, präzise die Schallqualität einer Testumgebung
zu bewerten.
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Darüber hinaus besteht ein Wunsch
danach, die Ansprechgenauigkeit von gegenwärtigen biowiedergebenden Sitzapparaten
so zu erhöhen,
dass sie nachgiebiger sind, um ein Ansprechverhalten zu erzielen,
das besser ein Ansprechverhalten eines entsprechenden Menschen repräsentiert,
der sich in einem gleichartigen Sitzsystem befindet. Gegenwärtige biowiedergebende
Sitzapparate sind schlechte Vertreter der lokalen Punktmassenverteilung
eines Menschen innerhalb eines Sitzsystems. Ein Mensch hat eine
entsprechende Massenverteilung auf einem Sitzsystem, welches etwas
unregelmäßig und
ungleichförmig
in der Beschaffenheit ist und wird nicht präzise sowohl statisch als auch
dynamisch durch die gegenwärtigen
biowiedergebenden Sitzapparate repräsentiert.
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Es ist daher wünschenswert, eine lokale, binaurale
Testvorrichtung zu schaffen, die besser einen Fahrzeuginsassen nachbildet,
um gleichartige Grenzbedingungen wie die für den Insassen zu haben und
die angemessen und präzise
in der Lage ist, akustische Daten ohne künstlich erzeugte Geräuschartefakte
zu messen.
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Die vorliegende Erfindung bietet
ein Verfahren und ein System für
lokale akustische Messungen und Schwingungsmessungen, einschließlich von Messungen,
die Insassenkopfpositionen innerhalb eines Fahrzeugs entsprechen.
Eine anthropomorphe Testvorrichtung wird bereitgestellt, die einen
biowiedergebenden Kopf einschließt, der eine im Wesentlichen
genaue Dichte, Masse und einen im Wesentlichen genauen Schwerpunkt
aufweist. Ein biowiedergebender Körper ist mit dem biowiedergebenden Kopf
verbunden und weist eine Skelettgestellstruktur auf, die eine im
Wesentlichen genaue Dichte, Masse, Geometrie und Nachgiebigkeit
aufweist. Eine biowiedergebende Haut bedeckt mindestens einen Bereich der
Skelettgestellstruktur und hat eine im Wesentlichen anatomisch genaue
Oberflächengeometrie, Dichte
und Nachgiebigkeit. Der biowiedergebende Kopf kann ein binaurales
Abtastsystem einschließen.
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Die vorliegende Erfindung hat verschiedene Vorteile
gegenüber
existierenden binauralen Testvorrichtungen. Ein Vorteil besteht
darin, dass sie ein binaurales Testsystem bereitstellt, das eine
menschliche Belastung simuliert, währenddessen gleichzeitig akustische
Signale entsprechend dem akustischen Geräusch, das von einem Menschen
gehört
werden kann, bereitstellt.
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Ein anderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass sie eine in anatomisch im Wesentlichen
genaue Positionierung zum Messen von präzisen akustischen Daten bereitstellt.
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Außerdem schafft die vorliegende
Erfindung ein binaurales Testsystem mit im Wesentlichen genauen
Massen- und Steifigkeitsverteilungseigenschaften und eine Nachgiebigkeit
oder ein dynamisches Ansprechverhalten innerhalb einer Testumgebung.
Eine präzise
Massenverteilung und ein dynamisches Ansprechverhalten tragen zu
einer präzisen Veranschaulichung
einer Schallerzeugung und -dämpfung
durch einen Menschen oder Insassen bei.
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Die vorliegende Erfindung selbst
wird zusammen mit weiteren Zielen und zugehörigen Vorteilen am besten unter
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen verstanden werden.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer anthropomorphen Testvorrichtung, die ein
binaurales Abtastsystem beinhaltet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnitts- und Blockdiagrammansicht eines biowiedergebenden Kopfs
und des binauralen Testsystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein
Logikflussdiagramm, das ein Verfahren der binauralen Abtastung von
akustischen Frequenzen in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In jeder der folgenden Figuren werden
die gleichen Bezugszahlen verwendet, um sich auf die gleichen Komponenten
zu beziehen. Währenddessen
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung für
lokale akustische Messungen und Schwingungsmessungen, einschließlich Messungen
bezieht, die Insassenkopfpositionen innerhalb eines Fahrzeugs einschließen, kann
die vorliegende Erfindung für
verschiedene Anwendungen angepasst werden, die Fahrzeugtestsysteme
einschließen,
akustische Testsysteme einschließen, Schwingungstestsysteme
einschließen und
andere Anwendungen, die beim Stand der Technik bekannt sind, einschließen, die
die Verwendung eines biowiedergebenden Sitzapparates oder die Verwendung
einer binauralen Abtastvorrichtung erforderlich machen. Die vorliegende
Erfindung kann innerhalb einer Testumgebung, einschließlich innerhalb
eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeugsimulationsapparats, verwendet
werden. Die vorliegende Erfindung kann auch für das Testen von Audiosystemen,
einschließlich
Unterhaltungssystemen, Kommunikationssystemen, Spracherkennungssystemen oder
anderen Systemen, die beim Stand der Technik bekannt sind, verwendet
werden. Die vorliegende Erfindung kann auch für subjektive Schalltestumgebungen
verwendet werden und beim Erfassen der Lokalisierung und Rauminformation
verwendet werden.
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Bei der folgenden Beschreibung werden
verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für eine aufgebaute Ausführungsform
beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind als
Beispiele einbezogen und sind nicht als beschränkend auszulegen.
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Auch bezieht sich bei der folgenden
Beschreibung der Ausdruck "Ansprechverhalten" auf eine Verlagerung
oder Belastungshistorie im Zeitablauf. Der Begriff "Nachgiebigkeit" bezieht sich auf
die Umkehrung des Steifigkeitsverhaltens eines Sitzapparates während dessen
Testvorgangs. Eine "Eigenfrequenz" bezieht sich in
einfachen Worten auf eine Quadratwurzel einer entsprechenden Steifigkeitskonstanten
für eine
Vorrichtung, dividiert durch die Masse der Vorrichtung. Zum Beispiel
erfährt
ein Objekt, wie z.B. ein biowiedergebender (biofidelic) Sitzapparat,
die größte Amplitudenverlagerung
oder ein Ansprechverhalten mit annähernd der Eigenfrequenz des
Sitzapparates, welcher sich auf dessen Steifigkeit bezieht. Auch
neigt ein Objekt mehr zum Mitschwingen bei seiner Eigenfrequenz.
Eine Vorrichtung oder ein Objekt kann eine genaue Dichte, einen Massenwert
pro Flächeneinheit
oder eine genaue Steifigkeit haben und nicht nachgiebig sein oder
hat ein genaues Ansprechverhaltensprofil. Um nachgiebig zu sein,
muss ein Objekt eine geeignete Masse, Massenverteilung, Steifigkeit
und Steifigkeitsverteilung haben, um eine geeignete Belastung zu
bieten, um ein geeignetes Ansprechverhalten zu erzielen. Dieses
Konzept wird im weiteren Detail nachstehend beschrieben.
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Obwohl außerdem folgende Beschreibung auf
menschliche Vertretungen und Simulationen gerichtet ist, kann die
vorliegende Erfindung für
andere lebende Objekte verwendet werden, besonders für jene,
die gleichartige Strukturen und Organe aufweisen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Perspektivansicht einer anthropomorphen
Testvorrichtung (ATD) 10 gezeigt, die ein binaurales Abtastsystem 12 für einen
lokalen, binauralen Testvorgang in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einschließt. Die ATD 10 schließt einen
biowiedergebenden (biofidelic) Kopf 14 ein, der das binaurale
Abtastsystem 12 aufweist. Ein biowiedergebender Körper 16 ist
mit dem Kopf 14 verbunden. Der Körper 16 weist eine
Skelettgestellstruktur 18 mit im Wesentlichen genauer Dichte,
Masse, Geometrie und Nachgiebigkeit auf. Eine biowiedergebende Haut 20 bedeckt
den Körper 16.
Die Haut 20 hat im Wesentlichen die anatomisch genaue Oberflächengeometrie,
Dichte und Nachgiebigkeit, wie die eines Menschen. Der Kopf 14 und
der Körper 16 ermöglichen
dem Abtastsystem 12, ein akustisches Umgebungsgeräusch in
im Wesentlichen präziser sowohl
statischer als auch dynamischer Positionierung abzutasten. Der Kopf 14,
der Körper 16 und
die Haut 20 können
aus Kunststoff, Metall oder einem anderen Material, das beim Stand
der Technik bekannt ist, ausgebildet sein.
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Die Skelettstruktur 18 schließt einen
Schädel 22,
eine Gruppe von Halswirbeln 24, die mit dem Schädel 22 verbunden
sind und einen Brustkorb 26, der mit den Halswirbeln 24 gekoppelt
ist, ein. Der Brustkorb 26 schließt eine Gruppe von Brustwirbeln 28,
ein Brustbein 30 und eine Gruppe von Rippen 32 ein,
die die Brustwirbel und das Brustbein miteinander verbinden.
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Die Skelettstruktur 18 schließt einen
Schultergürtel 34 und
ein Paar Kugelgelenke 36 (nur eines ist gezeigt) zum Verbinden
der Oberarme 38 (nur einer ist gezeigt) an gegenüberliegenden
Seiten des Brustkorbs 26 ein. Der Schultergürtel 34 schließt ein Paar
Schulterblätter 40 (nur
eines ist gezeigt) ein, das mit gegenüberliegenden Seiten des Brustkorbs 26 und
ein Paar Schlüsselbeinen 42 (nur
eines ist gezeigt}, das mit dessen jeweiligen Schulterblatt 40 verbunden
ist, ein.
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Ein Paar Unterarme 44 (nur
einer ist gezeigt) sind mit deren jeweiligen Oberarm 38 verbunden.
Jeder der Unterarme 44 schließt eine Speiche 46 (nur eine
ist gezeigt) und eine Elle 48 (nur eine ist gezeigt) ein,
die gelenkig mit ihrem jeweiligen Oberarm 38 verbunden
ist.
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Eine Gruppe von Lendenwirbeln 50 verbindet
den Brustkorb 26 mit einem Beckengürtel 52. Der Beckengürtel 52 schließt eine
Gruppe von Kreuzbeinwirbeln 54 und ein Paar von Darmbeinen 56 (nur eines
ist gezeigt) ein. Ein Steißbein 58 ist
mit den Kreuzbeinwirbeln 54 verbunden. Ein Paar Kugelgelenke 60 (nur
eines ist gezeigt) verbindet Oberschenkelknochen 62 (nur
einer ist gezeigt) mit deren jeweiligen Darmbein 56. Ein
Paar Unterschenkelknochen 64 (nur einer ist gezeigt) sind
mit den Kugelgelenken 60, die jeweilige Oberschenkelknochen 62 aufweisen,
verbunden. Jeder der Unterschenkelknochen 64 schließt ein Schienbein 66 (nur
eines ist gezeigt) und ein Wadenbein 68 (nur eines ist
gezeigt) ein. Jedes der Schienbeine 66 ist gelenkig mit
dessen jeweiligem Oberschenkelknochen 62 verbunden.
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Wie bei einem menschlichen Körper schließt die vorliegende
Erfindung mehrere Gelenke 70 ein, von denen einige oben
angegeben wurden. Die Gelenke 70 nach der vorliegenden
Erfindung weisen im Wesentlichen genaue Ansprecheigenschaften, einschließlich einer
geeigneten Masse und Steifigkeit, auf. Die Gelenke 70 liefern
in Verbindung mit den oben angegebenen anderen strukturellen Körperelementen
eine ausreichende Steifigkeitsverteilung über die ATD 10. Die
Gelenke 70 können
eine unterschiedliche Bauweise, Form, Art und Größe haben. Die Gelenke 70 können Ellenbogengelenke,
Kniegelenke, ein Handgelenk, einen Fingerknöchel, ein Fußknöchel oder
andere Gelenke, die beim Stand der Technik bekannt sind, einschließen. Die
Gelenke 70 können
Teil einer Reihe oder Gruppe von Gelenken sein, wie z.B. Wirbel
innerhalb des Halses oder des Fortsatzes. Eine Stelle bei der vorliegenden
Erfindung, wo ein Teil in Beziehung zu einem benachbarten Teil bewegt
werden kann, kann als ein Gelenk betrachtet werden. Die Masse und
Steifigkeit der Gelenke 70 können verändert werden durch Anpassen der
Dichte, Masse, Art des Materials, chemischen Aufbaus, Größe, Form
oder anderer Verbindungsparameter, die beim Stand der Technik bekannt
sind.
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Die Haut 20, welche in Form
eines elastomeren Kunststoffes sein kann, weist mechanische Eigenschaften
eines großen
Muskelgewebes in einem Zustand mäßiger Kontraktion
auf. Die mechanischen Eigenschaften schließen Steifigkeit, Trägheit und Dämpfung ein.
Die Haut 20 kann eine wirksame Steifigkeit innerhalb eines
Bereiches von etwa 6 kPa bis 140 kPa haben. Dieser Steifigkeitsbereich
ist nicht kritisch bei der Erzeugung eines im Wesentlichen genauen
Ansprechverhaltens zum Sammeln von dynamischen Schwingungsdaten.
Die Steifigkeit kann außerhalb
dieses Bereiches variieren, so lange die Masse auch so angepasst
ist, dass sie die Abweichung kompensiert. Dabei kann ein im Wesentlichen genaues
Ansprechverhalten erzielt werden, wobei aber das statische Verhalten
und Stoßverhalten
der ATD 10 sich verschlechtern kann.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Querschnittsansicht und eine
Blockdiagrammansicht eines biowiedergebenden Kopfs 14 und
des binauralen Testsystems 12 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Komponenten des Abtastsystems 12 sind
so konfiguriert, dass sie solcherart in Beziehung zueinander arbeiten,
dass Frequenzdaten, die durch das System 12 gesammelt werden,
nicht nur innerhalb eines Bereiches liegen, der durch ein menschliches
Ohr hörbar
ist, sondern repräsentiert
auch präzise
die akustischen Eigenschaften des menschlichen Ohrs. Das Abtastsystem 12 kann
Umgebungsgeräusche
oder andere akustische Signale abtasten, die z.B. durch in der Umgebung
befindliche elektronische oder mechanische Vorrichtungen, wie sie
z.B. innerhalb eines Fahrzeugs vorhanden, erzeugt werden können.
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Das System 12 ist starr
innerhalb des Kopfes 14 befestigt, um die Erzeugung von
akustischen Artefakten zu verhindern und die Lebensdauer und Betriebszeit
des Systems 12 zu erhöhen.
Der Kopf 14 kann solcherart geformt oder gegossen sein,
dass das System 12 fest innerhalb der Form oder des Kopfes 14 solcherart
konfiguriert sein kann, dass das System 12 innerhalb des
Kopfes 14 unter Verwendung von Halterungen, Befestigungsmitteln
oder anderen Verbindungsverfahren, die beim Stand der Technik bekannt
sind, befestigt werden können.
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Das Abtastsystem 12 schließt ein Paar
Mikrofone 80 ein, von denen jedes in einem Verlängerungsrohr 82 angeordnet
ist. Das Verlängerungsrohr 82 ist
zwischen ein linkes Ohr 84 und ein rechtes Ohr 86 auf
einer linken Seite 88 und einer rechten Seite 90 des Kopfes 14 jeweils
verbunden. Die akustische Energie tritt in ein Paar Ohrkanäle 92 über ein
Paar äußere Ohrsegmente 93 ein
und bewirkt, dass jeweilige Schallgeber 94 schwingen und
akustische Signale erzeugen, die innerhalb des Elektronikgehäuses 95 über ein
Paar Signalaufbereitungsvorrichtungen 96 aufbereitet werden.
Die Schallgeber 94 kön nen
in Form von Membranen oder in einer bestimmten anderen Form, die
beim Stand der Technik bekannt ist, vorhanden sein. Ein Steuergerät 97 ist
mit der Signalaufbereitungsschaltung innerhalb des Elektronikgehäuses 95 über eine
Montagehalterung 98 und ein Kabel 100 verbunden.
Das Steuergerät
kann die akustischen Signale in einem Speicher 101 speichern.
Das Abtastsystem 12 kann sowohl analoge als auch digitale
akustische Signale bereitstellen. Die erzeugten akustischen Daten
können
gespeichert sein oder in Echtzeit abrufbar sein.
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Das Steuergerät 97 ist innerhalb
eines Gehäuse 102 montiert
und mit einem externen Steckverbinder 104 für externe
Datenerfassung gekoppelt. Das Steuergerät 97 basiert bevorzugterweise
auf einem Mikroprozessor, wie z.B. einem Computer, der eine zentrale
Verarbeitungseinheit, einen Speicher (RAM und/oder ROM) und zugehörige Eingangs-
und Ausgangsbusse aufweist. Das Steuergerät 97 kann Teil einer
zentralen Hauptsteuereinheit sein oder kann ein eigenständiges Steuergerät sein,
wie gezeigt ist. Das Steuergerät 97 kann
innerhalb des Kopfes 14 montiert sein, wie gezeigt ist,
oder kann separat und extern von dem Kopf 14 befindlich
sein. Das Steuergerät 97 kann
auch Teil eines internen oder externen Datenaufbereitungssystems
sein.
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Der Speicher 101, wie er
mit dem Steuergerät 97 gezeigt
ist, kann innerhalb des Gehäuses 102 montiert
sein oder kann intern im Kopf 14 oder extern vom Kopf 14 befindlich
sein. Der Speicher 101 kann innerhalb eines internen oder
externen Datenaufbereitungssystems angeordnet sein.
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Die Elektronik, die in dem Elektronikgehäuse 95 und
innerhalb des Steuergeräts 97 enthalten
ist, wird bevorzugterweise durch Festkörpervorrichtungen gebildet,
um einer Schwingungstestumgebung oder anderen noch härteren Testumgebung,
die beim Stand der Technik bekannt ist, standzuhalten. Die Elektronik
kann ein Filter enthalten, das einen Freifeld- oder Diffusfeldausgleich
aufweist.
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Die Ohrkanäle 92 und die externen
Segmente 93, wie gezeigt, sind nur für Beispielszwecke vorhanden;
die Ohrkanäle
und die externen Segmente 93 können eine repräsentativere
Geometrie als die eines menschlichen Ohrs haben. Die Ohrkanäle 92 können eine
einfache zylindrische Form zur Vereinfachung der Ohrkanalherstellung
und Verbindung innerhalb des Kopfes 14 haben oder können eine
komplexere Struktur ha ben, um besser einen Gehörgang und ein Mittel- und Innenohr
eines Menschen nachzubilden. Den zylindrisch geformten Ohrkanälen, obwohl
sie einfach in der Gestaltung sind, fehlt es an akustischer Repräsentationsgenauigkeit.
Wenn die Ohrkanäle 92 eine
einfache Form haben, kann die Signalaufbereitung den Mangel einer
genauen akustischen Darstellung durch Anpassen der Dämpfungseigenschaften
der erzeugten akustischen Signale kompensieren. In gleicher Weise
können
die externen Segmente 93 eine einfache Form haben oder können eine
komplexere Gestaltung haben, wie sie gezeigt ist, um besser eine
Ohrmuschel eines Menschen darzustellen. Obwohl die externen Segmente 93,
wie sie gezeigt sind, eine nahe Darstellung der Form eines menschlichen
Ohrs haben, kann eine Signalaufbereitung zusätzlich verwendet werden, um die
Stimulationsleistung des Systems 12 fein abzustimmen. Es
ist offensichtlich, dass, je repräsentativer die akustischen
Eigenschaften der Ohrkanäle 92 und
der externen Segmente 93 sind, desto weniger verwendet
das System 12 eine elektronische akustische Signaldämpfung.
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Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Logikflussdiagramm gezeigt,
das ein Verfahren des binauralen Abtastens von akustischen Frequenzen
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In Stufe 100 wird Schallenergie
innerhalb einer Testumgebung, die die ATD 10 hat, erzeugt.
Die Schallenergie kann durch Schwingung eines Sitzsystems (nicht
gezeigt) und der Testvorrichtung, die das Sitzsystem belastet, erzeugt
werden. Zum Beispiel kann die Testvorrichtung in einer sitzenden
Position auf einem Sitzsystem befindlich sein, welches innerhalb
eines Fahrzeugs montiert ist oder auf einem Rütteltisch montiert ist. Wenn
ein simulierter Fahrvorgang geschaffen wird, kann das Sitzsystem
nicht nur im Ansprechen auf simulierte Fahrvorgangsignale, sondern
auch im Ansprechen auf die Belastung des Sitzsystems durch die ATD 10 schwingen.
Die ATD 10 nach der vorliegenden Erfindung, die eine im
Wesentlichen genaue Masse, Steifigkeit und eine im Wesentlichen
genaue Masse- und Steifigkeitsverteilung im Kopf, dem Körper, der
Haut und den Gelenken hat, liefert ein präzises und konformes Ansprechverhalten.
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In Stufe 102 empfangen die
Schallgeber 94 die Schallenergie und erzeugen akustische
Signale. Die akustischen Signale sind eine proportionale Auslegung
einer akustischen Umgebung. Wenn die Schallgeber 94 in
Form von Membranen vorhanden sind, können sie schwingen, um akustische
Signale zu erzeugen. Die akustischen Signale werden lokal erzeugt
und entsprechen der Positionierung des Kopfs 14.
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In Stufe 104 nehmen die
Mikrofone 80 eine Signalaufbereitung der akustischen Signale
vor. Die Signalaufbereitung kann schalten, filtern, verstärken, dämpfen oder
andere Signalaufbereitungsverfahren, die beim Stand der Technik
bekannt sind, einschließen.
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In Stufe 106 empfängt das
Steuergerät 57 die
aufbereiteten akustischen Signale und kann die Signale weiter aufbereiten,
die Signale in dem Speicher 101 speichern, die Signale
zu einem externen Datenerfassungssystem übertragen oder eine andere
bestimmte Maßnahme
ausführen,
die beim Stand der Technik bekannt ist, einschließlich der
Wiedergabe akustischer Signale für
eine Qualitätsbewertung.
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Die oben beschriebenen Stufen bei
den obigen Verfahren sind als illustratives Beispiel gemeint, wobei
die Stufen synchron, kontinuierlich oder in einer anderen Reihenfolge
in Abhängigkeit
von der Anwendung ausgeführt
werden können.
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Die vorliegende Erfindung schafft
eine anthropomorphe Testvorrichtung, die eine im Wesentlichen genaue
Masse, Massenverteilung und Nachgiebigkeit aufweist. Die vorliegende
Erfindung schafft auch eine Testvorrichtung mit einem binauralen
Abtasten, die eine im Wesentlichen genaue Geometrie und Nachgiebigkeit
aufweist, wodurch die vorliegende Erfindung ermöglicht, genaue akustische repräsentative
Daten zu erzeugen, die besser eine Schallenergie repräsentiert,
die durch ein menschliches Ohr in einer gleichartigen Umgebung gehört werden kann.
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Die vorliegende Erfindung schafft
auch geeignete mechanische und akustische Grenzbedingungen und minimiert
die Erzeugung von Eigengeräuschartefakten,
womit eine noch präzisere
Repräsentation
geschaffen wird.
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Der obige Apparat und das obige Verfahren ist,
wie für
einen Fachmann ersichtlich, in der Lage, an verschiedene Anwendungen
und Systeme, die beim Stand der Technik bekannt sind, angepasst
zu werden. Die oben beschriebene Erfindung kann auch verändert werden,
ohne den wirklichen Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.