Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung:
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Diagnose einer Schallquelle und einer
Schwingungsquelle, insbesondere ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Diagnose einer Schallquelle und einer
Schwingungsquelle, welche in einem Übertragungssystem, in
welchem eine oder eine Vielzahl von Schallquellen die Ursachen
von Schall und Schwingungen an einem Bewertungspunkt bilden,
es möglich machen, die Schallquellen oder Schwingungsquellen,
welche zum größten Teil zum Bewertungspunkt beitragen, visuell
und quantitativ zu diagnostizieren, und benutzt werden können,
um wirksame Fortschritte zu erzielen.
Beschreibung des Standes der Technik:
-
Herkömmlich wurde als ein Verfahren zur Analyse des Beitrags
von Schallquellen oder Schwingungsquellen zu einem
Bewertungspunkt ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem in
einem Frequenzbereich zusammenhängende Komponenten von einer
Übertragungsfunktion zwischen den betreffenden Schallquellen
und Schwingungsquellen und dem Bewertungspunkt bestimmt werden
und die Beitragsraten der Schallquellen oder
Schwingungsquellen zum Bewertungspunkt von diesen
korrelierenden Komponenten bestimmt werden.
-
Weiterhin wurde in den letzten Jahren eine Methode zur
Diagnose des Beitrags von Schallquellen oder
Schwingungsquellen durch Nutzung adaptiver Digitalfilter in
einem Zeitbereich vorgestellt (Japanische Patentanmeldung,
Offenlegung Nr. 5, 26722).
-
Mit der oben beschriebenen herkömmlichen Methode der Analyse
des Beitrags in dem Frequenzbereich wird jedoch nur die
Amplitudeninformation genutzt und eine Phaseninformation nicht
berücksicht. Daher wird eine Analyse schwierig, wenn eine
große Korrelation zwischen den Eingängen vorliegt. Außerdem
wird für die Analyse Zeit benötigt, so daß es unmöglich ist,
sofort Ergebnisse zu erzielen. Auch werden durchgängige Daten
für einen langen Zeitraum benötigt.
-
Auf der anderen Seite wird mit der oben beschriebenen
herkömmlichen Methode der Analyse des Beitrags im Zeitbereich
eine Analyse der Funktionsbedingungen, beispielsweise in
Echtzeit, möglich. Folglich wird jedoch nur eine
Zeitwellenform erhalten, und da die Beitragsraten anhand der
Größe der Amplitude der Zeitwellenform bewertet werden, ist es
nur möglich, qualitative und angenäherte Beitragsraten zu
bestimmen, obwohl diese in Echtzeit bestimmt werden. Daher
besteht ein Problem dahingehend, daß es unmöglich ist, die
Raten des unmittelbaren, quantitativen Beitrags
(Beitragsraten) zu beurteilen.
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die oben
beschriebenen Umstände ausgestaltet. Ihre Aufgabe ist es, ein
Gerät zur Diagnose einer Schallquelle und einer
Schwingungsquelle bereitzustellen, welches einen größeren
praktischen Wert hat, indem es ermöglicht, in Echtzeit eine
Rate eines quantitativen Beitrags auszuwerten.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Diagnose
einer Beitragsrate einer Schallquelle oder einer
Schwingungsquelle bereitgestellt, umfassend: Mittel, welche
einen Sensor, um Schall oder Schwingungen an einer
vorbestimmten Position in Form eines Analogwertes zu erfassen,
und ein Analog-Digital-Umsetzer-Schaltkreis, um den Analogwert
in einen Digitalwert umzusetzen, aufweisen, oder einen Sensor
aufweisen, um Schall oder Schwingungen an einer vorbestimmten
Position in Form eines Digitalwertes zu erfassen; eine
Vielzahl von Filtern, von denen jedes angepaßt ist, eine
Digitalfilterung unter Verwendung eines Filterfaktors und
eines von einer Vielzahl von Digitalwerten durchzuführen,
welche durch mehrmaliges Verzögern des jeweiligen
gegenwärtigen Werts erzeugt werden; Änderungsmittel, um
zumindest einen der Filterfaktoren zu ändern, so daß eine
Differenz zwischen einer Gesamtsumme der Ergebnisse einer
Digitalfilterung und einem Zielwert minimal wird; und ein
Beitragsraten-Rechenschaltkreis, um die Beitragsrate zu einem
Bewertungspunkt unter Verwendung von Ausgängen der Vielzahl
von Filtern innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, wenn die
Differenz minimal wird, zu berechnen.
-
In der vorliegenden Erfindung wird der Analogwert des Schalls
oder der Schwingungen an einer vorbestimmten Position, der von
einem Sensor erfaßt wird, in einen Digitalwert mit einem
Analog-Digital-Umsetzer-Schaltkreis umgewandelt, oder es
werden Schall oder Schwingungen an einer vorbestimmten
Position direkt in Form eines Digitalwertes mit einem
Digitalsensor erfaßt. Jedes der Filter führt eine
Digitalfilterung unter Verwendung eines Filterfaktors und
eines von einer Vielzahl von Digitalwerten durch, die zuvor
durch Verzögerung des Digitalwertes erzeugt wurden. Die
Änderungsmittel ändern zumindest einen der Filterfaktoren, so
daß die Differenz zwischen dem Filterausgang und dem Zielwert
minimal wird. Der Beitragsraten-Rechenschaltkreis berechnet
die Beitragsrate zu dem Bewertungspunkt durch Nutzung von
Ausgängen der Vielzahl von Filtern innerhalb eines
vorbestimmten Zeitraums, wenn die Differenz minimal wird.
Diese Beitragsrate wird auf einem Sichtgerät dargestellt.
-
Auf diese Weise ist es möglich, da die Beitragsrate einer
Schallquelle oder einer Schwingungsquelle berechnet und
dargestellt wird, auf einen Blick die Beitragsrate der
Schallquelle oder der Schwingungsquelle zu einem
Bewertungspunkt auszuwerten.
-
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich, einen Vorteil dahingehend zu erzielen, daß es in
einem komplizierten akustischen System oder Schwingungssystem
möglich ist, auf einen Blick die Beitragsrate der Schallquelle
oder der Schwingungsquelle zu einem Bewertungspunkt in
Echtzeit und quantitativ auszuwerten.
-
Der Gegenstand wie oben beschrieben und andere Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch
die nachfolgende ausführliche Beschreibung deutlicher werden,
wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
gelesen wird.
-
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung
zur Analyse des Geräuschbeitrag in einem
Fahrzeuginnenraum darstellt, zur Verdeutlichung der
vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Details einer
Recheneinheit mit adaptivem Filter darstellt, die in
Fig. 1 gezeigt ist;
-
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, welches einen adaptiven
Filter aus Fig. 1 darstellt;
-
Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Recheneinheit
mit adaptivem Filter aus Fig. 1;
-
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Beitragsraten-
Rechenschaltkreiseinheit, die in Fig. 1 dargestellt
ist;
-
Fig. 6 zeigt einen Graphen, der die Ergebnisse einer
Ausgabe darstellt, mit der Zeit an der Abszisse
aufgetragen;
-
Fig. 7 zeigt ein Balkendiagramm, das die Ergebnisse einer
Ausgabe darstellt;
-
Fig. 8 zeigt einen Graphen, der die Ergebnisse einer
Ausgabe wiedergibt, die Motorgeschwindigkeit an der
Abszisse aufgetragen;
-
Fig. 9 zeigt einen Graphen, der die Ergebnisse einer
Ausgabe wiedergibt, die Motorgeschwindigkeit an der
Abszisse aufgetragen;
-
Fig. 10 zeigt ein schematisches Diagramm einer Recheneinheit
mit adaptivem Filter im Falle einer einzelnen
Eingabe gemäß der vorliegenden Erfindung; und
-
Fig. 11 zeigt einen Graphen, der die Ergebnisse einer
Ausgabe in einem herkömmlichen Beispiel darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
In Bezug zu den beigefügten Zeichnungen wird nun eine genaue
Beschreibung gegeben, um eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung im Lichte der Offenbarung der JP-A-5 026 722
darzustellen. Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende
Erfindung zur Analyse eines Lärmbeitrags in einem
Fahrzeuginnenraum eingesetzt.
-
Im allgemeinen ist es sehr wichtig, wenn über Gegenmaßnahmen
zur Lärmreduzierung in einem Fahrzeuginnenraum für den Fahrer
oder Insassen des Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs
nachgedacht wird, den Beitrag des Schalls oder der
Schwingungen, dessen Schallquellen oder Schwingungsquellen
Hauptplatten A bis G im Innenraum des in Fig. 1 gezeigten
Fahrzeugs 1 sind, zum Lärm in der Nähe der Ohren des Fahrers
oder des Insassens zu bestimmen. Grund hierfür ist, daß es
möglich ist, ein effektives Gegenmittel einzusetzen, wenn ein
Mittel bereitgestellt ist, durch Abdeckung der Teile (Platten)
mit einem schwingungsdämmenden Material, einem
schallabsorbierenden Material oder ähnlichem, in der
Reihenfolge der abnehmenden Beitragsrate.
-
Die Vorrichtung zur Diagnose des Beitrags einer Schallquelle
oder einer Schwingungsquelle umfaßt in dieser Ausführungsform
eine Vielzahl von Schwingungssensoren 2a bis 2g, aufgebaut aus
Beschleunigungssensoren zur Erfassung von Schall an den
Schallquellen oder Schwingungen an den Schwingungsquellen in
Form analoger Werte, sowie ein Mikrofon 3 zur Erfassung des
Schalls an einem Bewertungspunkt. Die Schwingungssensoren 2a
bis 2g sind entsprechend an den Hauptplatten A bis G im
Fahrzeuginnenraum befestigt, welche Schallquellen oder
Schwingungsquellen sind, während das Mikrophon 3 an einer
Position nahe den Ohren des Fahrers auf dem Vordersitz
angeordnet ist.
-
Die Schwingungssensoren 2a bis 2g und das Mikrofon 3 sind mit
einem Gerät zur Beitragsanalyse 4 verbunden. Das Gerät zur
Beitragsanalyse umfaßt eine Recheneinheit mit adaptivem Filter
6, eine Beitragsraten-Rechenschaltkreiseinheit 7, welche einen
Personalcomputer oder ähnliches zur Berechnung der
Beitragsrate enthält, und ein Beitragsratensichtgerät 5,
welches mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder ähnlichem
aufgebaut ist. Ein Änderungsmittel 7A, wie beispielsweise eine
Tastatur, zur Eingabe von Intervallen zur Berechnung der
Beitragsrate und der Einteilung oder der Koordinaten des
Graphen, ist mit der Beitragsraten-Rechenschaltkreiseinheit 7
verbunden.
-
Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Recheneinheit 6 mit
adaptivem Filter Tiefpassfilter (LPFs) 20 bis 27, zum Beispiel
Anti-Aliasing Filter, welche entsprechend mit dem Mikrofon 3
und den Schwingungssensoren 2a bis 2g verbunden sind; Analog-
Digital-Umsetzer 30 bis 37 sind entsprechend mit den
Tiefpassfiltern 20 bis 27 verbunden, um Analogwerte in
Digitalwerte zu vorgegebenen Zeitpunkten umzuwandeln;
Verzögerungsschaltkreise (Delays) 50 bis 57, die entsprechend
mit den A/D-Umsetzern 30 bis 37 verbunden sind, um die Signale
auszugeben, die diesen eingegeben werden durch Verzögerung um
vorbestimmte Zeiträume; adaptive Digitalfilter (ADFs) 41 bis
47, die entsprechend mit den Verzögerungsschaltkreisen 51 bis
57 verbunden sind, um eine Digitalfilterung zu den selben
Zeitpunkten wie die A/D-Umsetzer durchzuführen; ein
Addierschaltkreis, der mit den adaptiven Digitalfiltern 41 bis
47 verbunden ist, um die Gesamtsumme der Ausgaben von den
adaptiven Digitalfiltern 41 bis 47 zu berechnen; ein
Bandpassfilter (FIR), der mit dem Verzögerungsschaltkreis 50
verbunden ist; und ein Addierschaltkreis, um die Differenz
zwischen den Ausgaben des Addierschaltkreises 60 und dem
Ausgang des Bandpassfilters 40 zu berechnen und ein Restsignal
Ek auszugeben. Die Ausgabeanschlüsse des Addierschaltkreises 60
sind mit den adaptiven Digitalfiltern 41 bis 47 verbunden. Die
Ausgabeanschlüsse der adaptiven Digitalfilter 41 bis 47 sind
mit der Beitragsraten-Rechenschaltkreiseinheit 7 verbunden.
-
Jeder der oben beschriebenen adaptiven Digitalfiltern ist aus
Hardware aufgebaut, wie beispielsweise ein digitaler
Signalprozessor (DSP). Wie in Fig. 3 schematisch gezeigt ist,
kann jedes der adaptiven Digitalfilter aus einem Block 64
bestehen, aufgebaut aus einem FIR-Typ, IIR-Typ, oder einem
Gittertypus-Digitalfilter, um eine digitale Filterung zu
erzielen, und aus einem Block 66, um einen Filterfaktor zu
aktualisieren, so daß das Restsignal mittels eines letzten
quadratischen Mittelwertes (LMS) Algorithmus minimal wird, wie
die Newton Methode, oder die Methode des steilsten Abfalls,
welches gewöhnliche Methoden zur Aktualisierung eines
Filterfaktors sind. Obwohl im übrigen die adaptiven
Digitalfilter bevorzugt aus Hardware aufgebaut sind, wie oben
angesichts der Hochgeschwindigkeitsberechnung beschrieben,
können die adaptiven Digitalfilter aus Software aufgebaut
sein.
-
Die Recheneinheit mit adaptivem Filter 6 kann, wie in Fig. 4
schematisch gezeigt, ausgedrückt werden. Sie addiert digitale
Filterwerte gemäß der nachfolgend aufgeführten Formel 1 und
gibt eine Gesamtsumme Yk zu einem Zeitpunkt k (gegenwärtige
Zeit) aus dem Addierschaltkreis 60 aus.
-
Yk = XakWak + XbkWbk + XckWck + ... + XgkWgk (1)
-
Bei dieser sind Xak, Xck, ... , Xgk Eingaben digitaler Werte zu
einem Zeitpunkt k in die entsprechenden adaptiven
Digitalfilter 41 bis 47, und Wak, Wbk, Wck, ...., Wgk
Filterfaktoren der jeweiligen adaptiven Digitalfilter 41 bis
47 zum Zeitpunkt k.
-
Das Restsignal Ek = dk - Yk, welches die Differenz zwischen
Ausgabe dk des Bandpassfilters 40 zum Zeitpunkt k und der
Gesamtsumme Yk ist, wird vom Addierschaltkreis 62 ausgegeben.
Dann wird im Block 66 der Filterfaktor mittels des LMS
Algorithmus oder ähnlichem aktualisiert, um auf einen
Filterfaktor zu einem Zeitpunkt k + 1 gesetzt zu werden, so
daß das Restsignal Ek minimal wird. (z. B. 0).
-
Die Beitragsraten-Rechenschaltkreiseinheit 7 besteht aus einer
Vielzahl von Beitragsraten-Rechenschaltkreisen, die
entsprechend mit den adaptiven Digitalfiltern 41 bis 47
verbunden sind. Jeder Beitragsraten-Rechenschaltkreis umfaßt
eine Multiplikationsschaltkreiseinheit 8, um ein Quadrat des
Eingangssignals zu berechnen; eine Beitragsraten-
Rechenschaltkreiseinheit 9 zur Berechnung eines quadratischen
Mittelwerts nach Addition der Ausgaben der
Multiplikationsschaltkreiseinheit 8 innerhalb einer
vorbestimmten Zeit (Zeitpunkt k - i bis Zeitpunkt k) und zur
Berechnung der Beitragsrate von diesem quadratischen
Mittelwert; und eine Koordinatentransformations-
Schaltkreiseinheit 10 zur Transformation der Koordinaten, um
eine Darstellung zu geben, die mit den Koordinaten und einer
Einteilung, die bestimmt worden sind, übereinstimmt. Wenn Yak =
XakWak,
kann ein quadratischer Mittelwert Yaab unter
Berücksichtigung der Platte A innerhalb der vorgegebenen Zeit
i ausgegeben werden, wie in Formel (2) unten gezeigt unter
Verwendung digitaler Filterwerte innerhalb der vorgegebenen
Zeit i.
-
Yaab = (Yak² + Yak-1² + Yak-2² + ... + Yak-i²)/(i + 1) (2)
-
Hierzu vergleichbar, wenn Ybk = XbkWbk, Yck = WckWck, ..., Ygk =
XgkWgk, können die quadratischen Mittelwerte in Bezug auf die
Platten B bis 6 folgendermaßen ausgedrückt werden:
-
Ybab = (Ybk² + Ybk-1² + Ybk-2² + ... + Ybk-i²)/(i + 1)
-
Ycab = (Yck² + Yck-1² + Yck-2² + ... + Yck-i²)/(i + 1)
-
.
-
.
-
.
-
Ygab = (Ygk2 + Ygk-1² + Ygk-2² + ... + Ygk-i²)/(i + 1) (3)
-
Zusätzlich wird die Beitragsrate Yaab/Yk, Ybab/Yk, ..., Ygab/Yk.
-
Als nächstes wird die Funktionsweise dieser Ausführung
beschrieben. Die analogen Detektionssignale, die von den
Schwingungssensoren 2a bis 2 g erfaßt wurden, werden
entsprechend in die Tiefpassfilter 21 bis 27 eingegeben, wo
Hochfrequenzkomponenten entfernt werden.
-
Die Ausgangssignale der Tiefpassfilter 21 bis 27 werden
entsprechend in die A/D-Umsetzer 31 bis 37 eingegeben, so daß
mit ihnen eine A/D-Umsetzung an vorbestimmten Zeiträumen
durchgeführt wird und sie als Digitalsignale ausgegeben
werden. Diese Digitalsignale werden in die
Verzögerungsschaltkreise 51 bis 57 eingegeben. Nachdem sie
verschoben wurden, werden die Digitalsignale in die adaptiven
Filter 41 bis 47 eingegeben, so daß sie einer digitalen
Filterung ausgesetzt sind zu den gleichen Zeiträumen wie
diejenigen der A/D-Umsetzer. Deren Ausgangssignale Yak bis Ygk
werden entsprechend in den Addierschaltkreis 60 eingegeben.
-
Währenddessen wird das Detektionssignal (Zielsignal) von dem
Mikrofon 3 in den Tiefpassfilter 20 eingegeben, der ein Anti-
Aliasing-Filter ist. Sein Ausgangssignal wird in den A/D-
Umsetzer 30 eingegeben, um in ein Digitalsignal zu einem
vorbestimmten Zeitpunkt umgesetzt zu werden, und wird von
diesem ausgegeben. Dieses Digitalsignal wird, nachdem es durch
den Verzögerungsschaltkreis gegangen ist, in den Band-Pass-
Filter 40 eingegeben, um ein Analysefrequenzband zu begrenzen.
Sein Ausgangssignal dk wird in den Addierschaltkreis 62
eingegeben.
-
In diesem Fall ist es möglich, durch Nutzung der zuvor
erwähnten Verzögerungsschaltkreise 51 bis 57, die Verzögerung
des Siganls aufgrund seines Durchgangs durch den Band-Pass-
Filter 40 zur Begrenzung des Analysefrequenzbandes zu
kompensieren. Anders ausgedrückt, es wird möglich die
Simultanität in der Zeitachse zwischen dem Signal dk und den
Signalen Yak bis Ygk sicherzustellen und die Schallquellen oder
Schwingungsquellen zu untersuchen. Um die Simultanität der
Signale in der Zeitachse sicherzustellen, werden bevorzugt die
Verzögerungsschaltkreise 51 bis 57 genutzt. Es gibt
gewöhnlicherweise aber viele Fälle, bei denen die Analyse des
Beitrags ohne die Nutzung der Verzögerungsschaltkreise 51 bis
57 möglich ist. Im übrigen wird der Verzögerungsschaltkreis
50 zur Überprüfung der Performance unter Verwendung einer
Simulation oder eines Modellsignals oder zur Überprüfung der
Funktionsweise des Schaltkreises oder für ähnliche Anwendungen
genutzt. Gewöhnlicherweise wird er nicht genutzt.
-
Die Ausgaben der jeweiligen Blöcke der adaptiven Digitalfilter
41 bis 47 werden in die Beitragsraten-
Berechnungsschaltkreiseinheit 7 eingegeben, welche die
Beitragsraten unter Verwendung der Ausgangssignale Yak bis Ygk
der adaptiven Digitalfilter und der Gesamtsumme Yk berechnet,
wie oben beschrieben ist.
-
Dann werden diese Beitragsraten in Echtzeit als Graphen, wie
in den Fig. 6, 8 und 9 gezeigt, oder al. s Balkendiagramm,
wie in Fig. 7 gezeigt, dargestellt. Es sollte beachtet
werden, daß in diesen Graphen ch1 bis ch7 die Werte der
Platten A bis 6 entsprechend bezeichnen, err bezeichnet den
Rest und "desire" bezeichnet das Zielsignal.
-
Da der Filterfaktor durch den Block 66 so verändert wird, daß
das Restsignal Ek minimal wird, wird die Beitragsrate, wenn der
Rest schließlich gegen einen vorbestimmten Wert konvergiert,
berechnet und dargestellt. Beispielsweise wird die
Beitragsrate zu einem Bewertungspunkt berechnet und unter
Verwendung von Filterausgaben innerhalb eines vorbestimmten
Zeitraums, wenn der Rest minimal wird, dargestellt.
-
In der Beitragsraten-Berechnungseinheit 7 kann das
Bildschirmzeitintervall des Balkendiagrammbildschirms durch
Änderung des mittleren Zeitintervalls eingestellt werden. Die
Bestätigung der Ergebnisse kann durch Festlegen eines kurzen
Mittelzeitintervalls unter Berücksichtigung eines Signals,
welches sich schnell ändert, erleichtert werden, und durch
Festlegen eines langen Mittelzeitintervalls unter
Berücksichtigung eines stetigen Signals. Zusätzlich kann die
Bestätigung der Ergebnisse weiter vereinfacht werden, indem
eine vollständige Einteilung von 50%, 100% oder ähnliches
gemacht wird.
-
Obwohl in dem oben Beschriebenen die Beitragsraten durch
Verwendung von quadratischen Mittelwerten berechnet werden,
können die Beitragsraten durch Nutzung von Mittelwerten Yak bis
Ygk wie folgend berechnet werden:
-
(Yak + Yak-1 + Yak-2 + ... + Yak-i)/{(i + 1) · Yk}
-
(Ybk + Ybk-1 + Ybk-2 + ... + Ybk-i)/{(i + 1) · Yk}
-
Ygk + Ygk-1 + Ygk-2 + ... + Ygk-i)/(i + 1) · Yk } ... (4)
-
Fig. 11 zeigt die Ergebnisse der Analyse der Beiträge während
eines Durchlaufs mit konstanter Geschwindigkeit (50 km/h) mit
der herkömmlichen Methode und Vorrichtung zur Analyse des
Beitrags im Zeitbereich. Mit diesem Diagramm ist es möglich,
eine Platte mit einer hohen Rate eines qualitativen Beitrags
zu bewerten. Es ist aber unmöglich, den Grad des quantitativen
Beitrags zu bewerten. Das selbe gilt für die Ergebnisse der
Beitragsanalyse während eines beschleunigten Laufes. Es ist
möglich eine Änderung der Zeitreihe in dem qualitativen
Beitrag zu bewerten. Es ist aber unmöglich den Grad des
quantitativen Beitrags zu beurteilen.
-
Fig. 7 zeigt die Ergebnisse der Ausgaben während einem
Durchlauf mit konstanter Geschwindigkeit gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform. Aus dem Balkendiagramm, welches
darin gezeigt ist, ist es möglich, auf einen Blick die Raten
der quantitativen Beiträge der Schwingungen der jeweiligen
Platten zum Innenraumgeräusch bei einer vorgegeben
Motorgeschwindigkeit (5629.70 U/min. diese Wert kann geändert
werden) zu ermitteln.
-
Fig. 6 und 8 zeigen die Ergebnisse der Ausgänge erzielt
durch die Vorrichtung zur Analyse des Beitrags gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform. In dem in Fig. 6 dargestellten
Graphen zeigt die Abszisse die Zeit, während die Ordinate die
Beitragsrate zeigt. Mit diesen Graphen ist es möglich, die
Zeit (oder Motogeschwindigkeit) in Abhängigkeit von der
Beitragsrate jeder Platte zu bestimmen. Weiterhin ist es bei
jedem dieser Graphen möglich, ein Balkendiagramm, ähnlich
demjenigen in Fig. 7, zu einem beliebigen Zeitpunkt (oder
Motorgeschwindigkeit) darzustellen. Ergänzend hierzu ist Fig.
9 ein Graph, bei welchem die Einteilung geändert ist.
-
Oben wurde eine Beschreibung gegeben, indem ein Beispiel
angeführt wurde, bei dem eine Vielzahl von Signalen in die
Adaptiv-Filter-Recheneinheit eingegeben werden. Die
vorliegende Erfindung wird jedoch für einen Fall angewendet,
bei dem ein einzelnes Signal eingegeben wird. Die Adaptive-
Filter-Recheneinheit für ein einzelnes Signal kann durch die
Verwendung von L Verzögerungsschaltkreisen ausgedrückt werden,
wie schematisch in Fig. 10 gezeigt, beidem die Ausgabe des
Addierschaltkreises folgendermaßen wird:
-
Yk = + XkW0k + Xk-1W1k + Xk-2W2k + ... + Xk-LWLk ...(5)
-
Da die anderen Anordnungen ähnlich der oben beschriebenen
Anordnung sind, wird eine Beschreibung von diesen nicht
gegeben.
-
Wie oben beschrieben, wird in der Ausführungsform der
Erfindung der Beitrag an Schall oder Schwingungen zu einem
Bewertungspunkt durch die Nutzung eines adaptiven
Digitalfilters diagnostiziert. Kurzzeitdaten und Daten, die
sich schnell ändern, wie beispielsweise transiente Daten,
können ebenfalls leicht gehandhabt werden. Die Beitragsrate
kann in Echtzeit und quantitativ bestimmt werden. Daher ist
der praktische Wert des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung sehr hoch. Hinzu kommt, daß, da der
Grad des Beitrags in Echtzeit und quantitativ bewertet werden
kann im Vergleich zu der herkömmlichen Abdeckmethode, der
Methode der Analyse des Beitrags im Frequenzbereich und der
Methode der Analyse des Beitrags im Frequenzbereich, das
Verfahren und die Vorrichtung sehr effektiv werden.
-
Aus diesem Grund wird es möglich, eine Gegenmaßnahme gegen
Lärm und Schwingungen effizient und genau einzusetzen, Da die
Beitragsrate quantitativ bestimmt wird, ist es möglich, den
Effekt der Gegenmaßnahme auf ein bestimmtes Ausmaß
einzuschätzen.
-
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung bei Fällen anwendbar,
bei denen Schallquellen oder Schwingungsquellen mit hoher
kausaler Beziehung zueinander ausgewählt sind, wenn aktive
Kontrolle des Lärms und der Schwingungen durchgeführt wird,
und Fälle, bei denen der Effekt der aktiven Kontrolle
quantitativ eingeschätzt wird.
-
Bei dieser Ausführungsform gibt es Fälle, bei denen genauere
Ergebnisse erzielt werden können, indem ein Filtervorgang
durchgeführt wird, mit Bezug zu Schall und. Schwingungen
(Eingangsignale), die von einem Sensor erfaßt werden unter
Verwendung eines Tiefpassfilters, Hochpassfilter, oder
ähnliches, bevor ein digitaler Filtervorgang durchgeführt
wird, um ein Frequenzband eindeutig als Gegenstand einer
Analyse zu.
-
Ergänzend ist es in einem Fall, bei dem sich das Frequenzband
für die Analyse über der Zeit synchron zur
Motorgeschwindigkeit oder ähnlichem ändert, eine effektive
Analysemethode, den Beitrag durch Nutzung eines
Nachlauffilters, der mit der Motorgeschwindigkeit
synchronisiert ist, zu analysieren.
-
In dieser Ausführungsform werden die Signale, die von einem
Mikrofon erfaßt und von einem Geräuschpegelmesser, einem
Verstärker oder ähnlichem verstärkt werden, generell für
Schall benutzt, während die Signale, die von einem Lagesensor,
einem Geschwindigkeitssensor, einem Beschleunigungssensor oder
ähnlichem erfaßt werden und mit einem Verstärker verstärkt
werden, im allgemeinen für Schwingungen verwendet werden. Es
ist auch möglich abwechselnd elektrische Signale zu verwenden,
die vollständig mit Schall und Schwingungen korrelieren.
-
In dieser Ausführungsform ist es möglich eine
Frequenzcharakteristik der Beitragsrate durch Umwandlung eines
Ausgangssignals der Filterung in einen Frequenzbereich mittels
FFT oder ähnlichem zu erhalten.
-
Weiterhin können die Beitragsraten der jeweiligen Eingänge in
den Frequenzbereich durch Dividieren eines Ausgangssignals der
Filterung durch die Gesamtsumme des Frequenzspektrums des
Leistungsspektrums, welches von einer Vielzahl von Filtern
unter Verwendung eines Frequenzspektrums oder
Leistungsspektrums, welches durch Mittelwertbildung in einer
vorgegebenen Zeit erhalten wird, erreicht werden.
-
Zusätzlich ist es möglich eine Übertragungscharakteristik
zwischen jedem Eingangssignal (Schall oder Schwingung) und
einem Bewertungspunktsignal (Schall oder Schwingung) zu
bestimmen, indem jeder Digitalfilterfaktor in einen
Frequenzbereich mittels FFT oder ähnlichem umgewandelt wird.
Dadurch ist es möglich, effektive Information betreffend die
Gegenmaßnahme gegen Lärm und Schwingungen oder einen Entwurf
für reduzierten Lärm zu erhalten.
-
Obwohl oben eine Beschreibung eines Beispiels gegeben wurde,
bei dem Schall oder Schwingungen, nachdem sie in Form eines
analogen Wertes erfaßt wurden in einen digitalen Wert
umgewandelt werden, ist es möglich einen Sensor zu benutzen,
bei dem der Schall oder die Schwingungen direkt in Form eines
Digitalwertes erfaßt werden.
-
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform ist die
vorliegende Erfindung bei Problemen in unterschiedlichen
Gebieten anwendbar, so wie das Problem mit. Lärm und
Schwingungen bei allgemeinen Maschinen und Ausstattungen, das
Problem mit Lärm und Schwingungen bei Fahrzeugen, die
Identifizierung von Schallquellen und Schwingungsquellen bei
Eisenbahnlärm und Schwingungen, das Problem mit Lärm und
Schwingungen bei der Büroautomatisierungsausstattung und das
Problem mit Lärm und Schwingungen bei Gebäudeaufbauten und
ähnlichem.