多チャンネルで高性能なタイヤ騒音の音源探査システム

Author(s):
株式会社 小野測器 - SVソリューションセンター

Industry:
Automotive

Products:
Dynamic Signal Acquisition, PXI/CompactPCI, Sound and Vibration

The Challenge:
過渡現象の計測が必要となるため、大量の時系列データのロギングと、その際の安定性。

The Solution:
シャーシダイナモで実車に装着したタイヤをドラム上で回転させ、100チャンネルの小野測器社製マイクロホンアレイで集音、13 枚のナショナルインスツルメンツ（NI ）社製の音響振動計測用ハードウェア「NI PXI-4472」で集録。

背景
自動車業界において騒音低減のための様々な研究が行われる中、自動車メーカーでは、走行時におけるタイヤ騒音発生のメカニズム解明を目的とした技術開発が、日々進められています。しかし、従来の音源探査システムでは、多チャンネルで精度の高い計測システムを構築するには、コストの壁があり、実現が困難でした。

課題
タイヤと路面の接地音を測定のターゲットとして、車体を含めた音の放射について解析を行います。この際、音が測定の対象となることから最大51.2 kHzのサンプリングレート、また、多点同時計測が可能なシステムが必要です。また、過渡現象の計測が必要となるため、大量の時系列データのロギングと、その際の安定性も求められます。

ソリューション
システム概要
シャーシダイナモで実車に装着したタイヤをドラム上で回転させ、100チャンネルの小野測器社製マイクロホンアレイで集音（ 図1 ）、13 枚のナショナルインスツルメンツ（NI ）社製の音響振動計測用ハードウェア「NI PXI-4472」で集録（図2）します。これら13枚の「NI PXI-4472」は「NI PXI-1045」シャーシに挿入され、MXIを介し、ラックマウント型コントローラ「NI PXI-8350」で制御されます。集録されたデータは、小野測器社製の専用解析ソフトを用いて、等音圧線図、音響インテンシティを描画、音の可視化を行います（図3）。

図2 NI PXI-4472を使用した音響集録システム

図3 音響インテンシティ流線図

多チャンネル同時計測システムの構築
「NI PXI-4472」を13枚使用し、100チャンネル集録システムを構築しました。また、タイミング機能やトリガ機能を持つPXIを導入することにより、正確な同時計測が可能となりました。
　多チャンネルのシステムについては、リスクが大きいため、購入前の動作確認が重要です。今回は、購入前に64チャンネルの縮小システムでテストを行うことで、製品の安定性、信頼性を確認することができました。これは、製品導入を決めるにあたり重要な要素となりました。

高速スループットの実現
　多チャンネルで、可聴域の信号を10秒間の時系列データとして集録すると、転送データが膨大になります。従来の類似製品で同様の転送を行った場合、10分程度かかりますが、本システムではデータ転送を1分程度で行い、保存することができました。この高速スループットはPXIとMXIで実現されており、51.2 kHzサンプリングで10秒間、12.8 kHzサンプリングで30秒間の時系列データを計測し、タイヤと路面の接地音の測定をすることが可能となりました。

まとめ
　多チャンネルのシステムとしては、非常に安定したものが構築でき、データの精度についても十分満足できる結果が得られました。NIの製品とキャテック株式会社様のご協力により、この様な高性能で安定した多チャンネル同時計測システムを構築することができました。
　次の段階としては、現在のソフトをリファインし、チャンネル数をさらに増設することで、三次元的な音像定位を実現するシステムに挑戦します。

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株式会社 小野測器
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