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音と振動の計測のトラブルシューティング

特定の音や振動の問題のトラブルシューティング、音や振動の問題の根本原因分析。問題を軽減するための対策の特定と実施。

製品の騒音や振動を低減することは、製品の使用感を最適化することと、製品が期待される寿命の間、仕様通りに動作することを保証することの両方に役立ちます。新製品の開発、製品変更の評価、既存製品の問題点の調査などがそれにあたります。具体的な音や振動のトラブルシューティングや、音や振動の問題の根本的な原因分析などの対策があります。このプロセスの中心的な活動は、問題を軽減するための対策を特定し、実行することです。

稼働中の製品の騒音低減や、設計変更時の騒音・振動の根本原因の特定など、多くのお客様と一緒になって取り組んできました。また、製品の耐久性については、トラブルシューティングや根本原因解析の手法を用いて対応することができます。

音や振動の問題をトラブルシューティングし、改善策を提案するために、お客様と一緒に取り組んだプロジェクトをご紹介します：

 

ある医療機器メーカーが、創傷治療機器のNVH性能の評価と、騒音・振動低減のための最適なガイドラインの特定について支援を必要としていました。動作音と振動の測定は、完全無響室内で行いました。FFTや次数解析を中心としたソース・パス・レシーバー・アプローチにより、デバイスがもたらすノイズや振動の根本原因を特定しました。 

テスト結果から、発生源と受信機までの経路の両方で、ノイズや振動を低減するための効果的な対策を提案することができたのです。しかし、機器の開発が進んでいたこともあり、お客様はパスに関する対策のみを実施することにしました。

農業機械、環境機械、建設機械のメーカーが、粉砕機の音響パワーの測定を外注することになりました。また、音のパワーの問題を自分で解決するためのテクニックを身につけたいとのことでした。標準的な音響パワー測定を行い、どの帯域が全体のレベルに最も寄与しているかを評価することに重点を置いて、音源の定量化に使用しました。そこで、音響的な共振と構造的な共振を計算・測定し、根本的な原因が強制応答なのか固有振動数なのかを見極めました。根本的な原因を特定し、勧告を受け入れた結果、チューブグラインダーの音響パワーの結果を大幅に削減することができました。お客さまは、今後同様の課題を解決できるよう、今回の技術を習得されました。

韓国のある移植会社は、北米市場向けの市販車のフェイスリフトのBSR（Buzz, Squeak and Rattle）検証を必要としていました。気になる箇所は、インストルメントパネル、センターコンソール、ヘッドライナーでした。このテストでは、車両を4本の柱からなる加振器に乗せ、さまざまなドライブファイルを使用して、さまざまなBSRイベントを励起しました。

韓国チームとのコミュニケーションを円滑にするため、球面ビームフォーミングアレイシステムを用いて、車両の調整前後の過渡的なBSR事象の音響写真を撮影しました。 

北米の自動車メーカーから、ドア閉めイベントの音質（SQ）に影響を与えるメカニズムを調査するよう依頼されました。お客様の車両と、ドア閉めSQが良好な対象車両で測定しました。車両には、シール圧力測定システム、操作時のたわみ形状を抽出する加速度計、速度を制御したドア閉鎖イベント時のラッチ/ストライカー位置の力を推定するひずみセンサーが搭載されました。また、近接場音響ホログラフィー測定を行い、ドア表面から放射されるノイズを時間や周波数の関数として可視化しました。収集したデータを分析し、他の車両のデータと比較することで、物理的な違いに関する結論を導き出し、支配的な制御メカニズムに関する仮説を立てることができました。

車両ルーフシステムの一流サプライヤーは、PULSE NVH製造試験システムの生産ラインへの組み込み、製品の受け入れ目標の策定・設定、スクリーニングされたサンプルの騒音・振動問題のトラブルシューティングなどのエンジニアリングサポートを必要としていました。運用振動測定は、米国および海外の多くの最終ラインシステムで行われました。特定された故障モードごとに、周波数スペクトル、包絡線解析、時間領域統計など、さまざまな解析手法が適用されました。NVH関連のトラブルシューティングには、ソース-パス-レシーバーのアプローチが用いられました。その後、主観的な好みと相関のある製品受け入れ基準を作成し、最終ラインの生産システムに導入しました。

商用トラックのパワートレインを製造しているOEMから、燃料配管の振動による耐久性の問題のトラブルシューティングを依頼されました。振動と歪みの測定は、ダイナモメーターとオフサイトの施設で行いました。これらを静的モード成分試験結果と比較しました。高振動の根本的な原因は、燃料系部品のモーダルアライメントにあることが判明しました。このプロジェクトでは、フューエルラインの振動や取り付け部品への負担を大幅に軽減するいくつかの対策を考案し、テストを行いました。

情報技術サービスおよび機器のグローバルプロバイダーから、給与小切手選別機の騒音源を特定し、全体的な騒音低減のための対策案を提供する支援を求められました。動作・定常ともに無響室で測定しました。近接場音響ホログラフィー測定と狭帯域、1/3オクターブバンド、周波数応答関数（FRF）解析を併用し、関連するすべてのノイズソースをトラブルシューティングしました。共振の問題を解決し、全体のレベルを下げるための対策は、お客様に受け入れていただきました。また、音質設計の提案も行い、今後の設計プロセスで考慮することを決定しました。

電子・電気機械部品やシステムの開発、製造、世界的な流通をリードする企業から、ある製品ラインの発売を遅らせていたノイズ問題の根本原因を理解し、特定するために、私たちの支援を要請されました。操作音響振動、静的FRF試験、音質測定を行い、良し悪しを判別する客観的なパラメーターを決定しました。音源-パス-レシーバーモデルを周波数領域分析に重点を置いて適用し、不快なノイズの主要な特性を特定しました。その結果、音源と受信機までの経路の両ポイントで、特有のノイズを低減する対策が施されることになりました。このプロジェクトで得られた提言は、お客様がモーター設計を改善したこの製品ラインを発売するための努力に役立った。

ある掃除機・床材メーカーから、産業用掃除機の音圧レベルや操作者の不快感に最も大きく寄与する主な騒音源の把握について支援を求められた。動作音は半無響室と静粛室で測定し、より一般的な動作環境を模擬しています。複数のマイク、両耳ヘッド、音響インテンシティマッピングを、狭帯域と1/3オクターブ帯の両方で分析し、主要なノイズソースを特定しました。その結果、この製品ラインに組み込まれ、今後のすべてのプラットフォームでデザインのガイドラインとして使用されることになった、多くのデザイン推奨事項が生まれました。

風力発電機にはアラームが装備されており、タービンが致命的な故障を起こす前に、システムのアンバランスを特定して修正することができます。風力発電のカスタムブレードや換気装置のメーカーから、メキシコの客先でブレードのアンバランス問題が発生し、アンバランス警報が鳴り続けているので調査してほしいとの依頼がありました。その課題を把握するために、現地で操作振動測定を実施しました。FFT、次数解析、バランシングの手法を用いて、ブレードに関連するアンバランスの特徴を明らかにした。計測の結果、刃のバランスが悪いからアラームが鳴ったのではないことがわかりました。ブレードメーカーのお客様が経験した振動の問題は、設置場所の別の場所に原因があったのです。 

大型車両のシャシーダイナモメーターでは、200Hzと250Hzの帯域で過剰なバックグラウンドノイズが発生していました。その結果、騒音はダイナモモーターのリアクションマスの曲げモードとねじりモード、およびモータードライブシャフトの曲げモードに連動した構造起因のものであることが判明しました。この2つの周波数におけるモードのアニメーションは、モーダル試験と運用データから抽出した動作たわみ形状の両方から確認されました。この問題を解決するために、チューンドマスダンパーを設計し、取り付けに成功しました。

防衛、消防、救急、商業用のアクセス機器や特殊トラックを製造するメーカーは、主要な騒音源と経路を特定し、消火システムの音響レベルを低減するための設計推奨事項を提供する必要がありました。インパルス音響・振動測定は、お客様の仕様に基づき、お客様の施設にて実施しました。時間領域と周波数領域の両方で解析を行い、ソースを定量化し、システムのパスを通じて削減の機会があるかどうかを評価しました。インパルスノイズを低減するための設計上の推奨事項や、離散的な周波数帯のノイズレベルをさらに低減するための対策が紹介されました。

軍用車両やオフハイウェイマシン用のヘビーデューティーアクスルおよびアクスルコンポーネントのメーカーが、ギアアセンブリの不快なガラガラ音の原因を特定するための支援を求め、騒音を低減または除去するための対策と推奨事項を要求しました。独立したオフロード車試験場にて、運転時の騒音・振動を測定しました。時間・周波数領域解析、次数解析、包絡線解析、モードFRF測定などを駆使して、ノイズの発生源を特定しました。強制関数の低減、共振の把握・移動に重点を置いた設計提案を行いました。また、ガラガラ音をさらに低減するために、アイソレーションを高めることも推奨されました。

芝刈り機メーカーと共同で、ある製品の振動性能の把握に努めました。注目の周波数帯を特定するため、人工励起データを取得しました。そして、通常使用時の振動レベルを把握するために、運転中の計測を行いました。 モーダル解析により、オペレーター（受信者）位置の振動をどのように改善するのがベストなのかを理解することができました。この結果をお客様にお届けし、今後の製品の振動品質開発に反映させることができました。

農業機械メーカーから、トラクターの音響ブームのトラブルシューティングと対策について相談を受けた。音源-パス-レシーバーモデルを適用して、お客様の施設における静的騒音、運転騒音、振動を測定しました。アコースティックブームの主要な構成要素を理解するために、スペクトル解析、次数解析、モード解析が行われました。

トラクターアコースティックブームトラブルシューティング

このブームは、高いソースレベルと、設計変更後に発生したモーダルアライメントの問題から構成されていました。ソースレベルを下げ、結合共振をずらすことを推奨しました。また、今後のトラクター開発の参考となるようなモードアライメントチャートの作成もお手伝いしました。

自動車の運転席での騒音レベルを効果的に制御するためには、自動車のどのような要素が運転席の騒音レベルに寄与しているかを十分に理解することが重要です。スキッドステアローダーの音源経路寄与（SPC）解析を行い、オペレータ位置の音圧レベルに対する支配的な寄与を理解するのに役立てました。SPC解析では、各音源や経路からの寄与を計算するために、音源特性（放射音響と振動）の測定に加えて、音源位置から受信位置までの音響（P/F）および振動（A/F）伝達関数が必要となります。

この分析に加え、What-ifスタディを実施し、オペレータレベルを望ましい目標レベルまで下げるために、どのようなソース強度の低減が必要かをデータ分析しました。この試験と分析から、自動車メーカーは、オペレーターの位置での騒音を制御するための最適な方法をより深く理解することができたのです。また、SPCのプロセスや能力についての洞察と理解を深めました。

>BOBCAT、全車両解析で運転振動を低減（ケーススタディ）

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