風洞音響イメージングおよび騒音源位置特定ソリューション
概要
風洞ユーザーは、揚力・抗力・圧力・流れ場解析といった従来の計測だけでなく、空力音響試験へと対象を拡大しています. 彼らは、空力性能目標が達成されているかどうかを検証するだけでなく、騒音がどこから発生しているのか、どの周波数帯が支配的か、どのコンポーネントが最も寄与しているか、そして設計変更が本当に騒音低減に効果があるかどうかを把握したいと考えています.
SonoDAQ 低速風洞音響イメージングソリューションは、自動車の風切り音、UAV ローター、航空宇宙部品、風力タービンブレード、空調・換気機器などの用途向けに設計されています. 本ソリューションは、音場取得、同期収録、スペクトル解析、音源位置特定、レポート生成までをカバーする一連のワークフローを提供します.
高精度マルチチャネル同期収録
大規模マイクロホンアレイによる音響イメージングでは、チャネル間の整合性および位相のコヒーレンスに対して厳しい要件が課されます. SonoDAQ は、PTP(Precision Time Protocol:精密時刻同期プロトコル)を統一時刻基準として採用し、マルチチャネル同期収録および複数装置の拡張に対応することで、すべての収録チャネルが同一の時間軸上で高精度に整列することを保証します.
100 ns を下回る同期精度により、本システムは音源位置特定、位相解析、アレイベースの音響イメージングに対して安定かつ信頼性の高い基盤を提供します.
直感的な音響イメージングと音源位置特定
揚力・抗力・圧力分布などの空力性能指標に主眼を置く従来の風洞試験とは異なり、本ソリューションでは音響イメージング機能を導入しています.
騒音源は、試験体を撮影したライブカメラ画像上に重ね合わせた音響ヒートマップとして表示され、エンジニアは騒音がどこで発生しているかを直感的に可視化できます. ユーザーは、騒音レベルの大きさだけでなく、その発生位置もすばやく把握できます.
このような可視化された位置特定アプローチにより、トラブルシューティング効率が向上し、騒音低減、構造最適化、設計比較検討に対する直接的なエビデンスを提供します.
不規則アレイジオメトリ
本システムは不規則なマイクロホンアレイレイアウトを採用しており、規則配列で一般的に問題となる空間エイリアシングのリスクを低減します. この設計により、位置特定精度に悪影響を及ぼすサイドローブやグレーティングローブを最小限に抑えます.
規則配列と比較して、不規則な構成では音響マップにおけるメインローブの識別性が向上し、主要な騒音源をより容易に特定できるようになります.
複雑な低速風洞の音響環境においても、この設計により音源位置特定結果の安定性と信頼性が高まり、その後の騒音解析および最適化のためのより強固な根拠を提供します.
複数物理量の同期収録
モジュール式の収録アーキテクチャにより、次のような各種センサーを柔軟に統合できます.
• 音響センサー
• 振動センサー
• 風速センサー
• 回転速度センサー
• 姿勢角センサー
• 温湿度センサー
• 気圧センサー
これにより、音響信号と風洞の運転条件を同期して取得し、一元的に記録することが可能になります.
各音響計測は特定の試験条件および運転パラメータと直接ひも付けられるため、結果の再現、複数条件の比較、根本原因解析、最適化検証を容易にします.
広帯域・高ダイナミックレンジ収録
本システムは 1 Hz から 100 kHz までの周波数帯域に対応し、低周波の構造振動計測から高周波の音響ディテール解析に至るまで、幅広い用途をカバーします.
適用例としては、次のようなものがあります.
• 風騒音解析
• 純音・ホイッスル音の検出
• 異常音診断
• 構造応答試験
• 高帯域信号解析
32 ビット ADC アーキテクチャと Quad-ADC Fusion Technology を組み合わせることで、最大 170 dB のダイナミックレンジを実現し、同一計測プラットフォーム上で微小信号から高音圧事象までを高精度に捕捉できます.
OpenTest 統合解析ソフトウェア
OpenTest は、主要な解析機能を単一のソフトウェア環境に統合しており、以下を含みます.
• リアルタイム波形モニタリング
• FFT スペクトル解析
• 1/3 オクターブ分析
• SPL トレンド監視
• 音源位置特定
• 音響ヒートマップ可視化
• 動作条件との相関解析
この統合ワークフローにより、エンジニアはモニタリングと解析から結果の解釈まで、一連のプロセスを効率的に完結できます.
さらに、本ソフトウェアはグラフのエクスポートや自動レポート生成にも対応しており、データ収録、音響イメージング、解析、レポーティングを一体化したエンジニアリングワークフローを実現します.
スケーラブルなプラットフォームアーキテクチャ
フェーズ 1:24～48 チャネル
風洞環境、アレイ構成、初期の音響イメージング性能を検証するための小規模検証プラットフォームです.
フェーズ 2:64～128 チャネル
スペクトル解析、音源位置特定、運転条件比較、レポート生成など、日常的な試験業務を支援するプロジェクトレベルのシステム展開を行います.
フェーズ 3:256 チャネル以上
標準化されたワークフロー、テンプレート、試験データベースを構築し、組織としての空力音響試験能力の向上を可能にする大規模音響イメージングプラットフォームです.
代表的な 120 チャネル音響イメージング構成
代表的な 120 チャネルシステムは、次の構成要素で構成されます.
• 測定用マイクロホン
• 音響キャリブレーター
• カスタムアレイフレーム
• SonoDAQ Pro
• IED 入力モジュール
• OpenTest ソフトウェア
これらのコンポーネントを組み合わせることで、キャリブレーション、音響収録、同期記録、音源位置特定、レポート生成までを網羅する完全なプラットフォームを構成します.
この構成は次の用途に適しています.
• 低速風洞での空力音響試験
• 車両およびコンポーネントの騒音源位置特定
• 複数条件における比較音響解析
• エンジニアリング検証および最適化検討
FAQ
システムデバイス
CRY3203-S01 自由音場マイクロホンセット, 1/2", 50 mV/Pa
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