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音・振動測定法開発

手順や手法の開発、審査評価、テストとCAEデータの統合、テストベンチの開発、トレーニングなどのエンジニアリングサービス

製品の音響・振動性能を開発・最適化するための効率的で効果的な試験方法は、最終製品の品質と製品の市場投入のスピードの両方に大きな影響を与えます。これには、問題に対して適切なツール、手順、方法を適用すること、手順が不必要に複雑にならないようにすることが含まれます。最も重要なのは、テストを行うエンジニアや技術者が、その作業を行うのに適したスキルを持っていることです。 

騒音・振動の寄与度を推定する簡便な手順の開発、製品開発プロセスの効率化に役立つ試験データとCAEデータの統合、陪審評価を用いた手法開発、NVH試験用のカスタムテストベンチの開発などのプロジェクトで、多くのお客様と協働しています。プロジェクト納品時には、必ずお客様が自立して作業を継続できるよう、適切なトレーニングを受けるようにしています。

これまでお客様とともに取り組んできた、プロセス、メソッド、ツールの最適化プロジェクトをご紹介します：

 

アジアの商用車メーカーが、商用トラック用に最適化された音響処理パッケージを設計する必要がありました。

商用車用音響パッケージ 車両内装の最適化 

彼らは、NVH試験方法と統計的エネルギー解析（SEA）モデリング戦略のトレーニングを受けるために、私たちに声をかけてきました。CAEパートナーと協力し、トラックキャビン内の総騒音を構造物由来と空気由来に分解するテストプランを開発・実施し、コストと性能に最適化された内装音響処理を開発しました。

商用車音響パッケージの最適化プロジェクト期間中、自動車メーカーのエンジニアが、当社のエンジニアとCAEパートナーとともに現場に赴き、NVH試験やSEAの手法に関するトレーニングを受けました。プロジェクト終了後、NVHの結果、SEAモデル、音響パッケージの最適化のための推奨事項がお客様に提供されました。

> サウンドパッケージ最適化のためのトラックキャビンのSEAモデリングと検証（会議資料）＞。
> 統計的エネルギー解析によるトラックのサウンドパッケージの最適化（会議資料）

乗用車では、リアオーディオスピーカーは、一般的にパーセルシェルフと呼ばれる助手席後方の横長のパネルに設置されています。ある自動車メーカーは、パーセルシェルフの低周波振動特性を調査し、ラウドスピーカーに起因するBSR（Buzz, Squeak, Rattle）ノイズを最小限に抑えるために、設計段階で使用可能な客観的指標を開発する支援を必要としていました。業界全体における性能のばらつきを把握し、今後の生産における部品レベルの目標設定に役立てるため、6種類の車両でデータを取得しました。各車両のパーセルシェルフのモード特性および振動特性を明らかにするために、運用データ（スピーカによる）と人工加振データ（インパクトハンマーによる）の両方を取得しました。測定データから動的剛性、固有振動数、振動モード形状、操作たわみ形状を求め、パーセルシェルフ型スピーカによるBSRノイズの客観的評価指標を開発しました。

視覚障害者の歩行者にとって、車の音が小さくなりすぎて安全でなくなっていることを、視覚障害者コミュニティは懸念しています。視覚障害者による静粛車両の検知可能性を評価するための代替試験方法を評価するため、カリフォルニア大学デービス校と共同で研究を実施しました。全米盲人連合カリフォルニア大会で、大会に参加した盲人ボランティアが参加する陪審員試験を行いました。内燃機関自動車を電気自動車に改造し、各コーナーにスピーカーを取り付けた。

盲目の陪審員によるハイブリッド車の音響検知閾値の評価 - 模式図テストセットアップの模式図

ブラインド審査員参加者の車両通過例盲人裁判参加者を追い抜く車両の例

異なる条件下で3回、ボランティアの前を車両が通過しました。対象者は車の音が聞こえたら手を挙げ、対象者との距離を記録した。本研究の結果、正常な燃焼エンジン音の喪失は、視覚障害者の接近する車両を識別する能力に大きな影響を与える可能性があり、このリスクを逆転させるためには、代替の音発生メカニズムが必要であることが示されました。

> 視覚障害者による静かな車の検知に関する調査（学会発表論文）

北米の自動車メーカーが、排気系全体を20Hzまでテストできる音響透過損失（TL）テストベンチを開発したいと考えていました。

吸排気系TLテストベンチの開発

4206型インピーダンス管を出発点として、より高い音圧レベルを出力する超低周波音源を設計・製作し、20Hzまでの良好な周波数特性で排気系全体をテストできるようにしました。また、インピーダンスチューブの標準的な直径100mmと29mmに排気系を接続するために必要な部品の開発・製作を行いました。また、いわゆる2ロード・ターミネーション方式でテストしやすいように、インピーダンスを十分に変化させた一対の終端素子を作りました。開発プロセスの一環として、シンプルな拡張マフラーをテスト対象として、テストシステムの検証を行いました。テスト終了後、OEMはテストスタンドの操作のトレーニングを受け、独立してTL測定を行うことができるようになりました。

商用車や小型トラックを製造する自動車メーカーの子会社から、パワートレイン、フルボディ、トリムボディのモーダルテストに関するサポートとトレーニングを受けるために当社を選択。中国にあるお客様の施設にて、定常振動測定を行いました。部品と複数の車両構成のモーダルテストを実施し、車両の音響と触覚の感度を測定して、お客様のCAE相関をサポートしました。周波数応答関数のデータを取るだけでなく、実験的なモーダルテストを行うトレーニングを行いました。また、このトレーニングにより、このプロジェクトが終了した後も、お客様のCAE相関活動のサポートを継続することができました。

ある自動車メーカーは、生産トラックの音響パッケージを最適化し、望ましいNVH性能を達成するために発売前後に適用されていた冗長な応急処置を取り除く必要がありました。

の内装音響パッケージの最適化乗用車このプロジェクトの目標は、以下の通りです。

  • 発売されたNVHパッケージを最適化し、NVH性能を低下させることなくコストと重量を改善する。 
  • は、テストと分析ツールの統合により、NVHパッケージ開発を最適化するための実用的、効率的、かつ信頼性の高いプロセスを開発する。 

この目標は、代替NVHパッケージの構成による車内音量の予測を可能にする合成プロセスを開発することで達成されました。パワートレインからキャブ内部への音響的な寄与を、改造の有無にかかわらず合成し、異なる音響パッケージのシナリオを試聴して音質指標を計算し、最も費用対効果の高い構成を特定することができました。

乗用車用内装音響パッケージの最適化-車室内のHATS化 

> サウンドパッケージ最適化のためのトラックキャビンのSEAモデリングと検証（会議資料）＞。
> 統計的エネルギー解析によるトラックのサウンドパッケージの最適化（会議資料）

 

自動車メーカーからパスバイノイズ分解・合成ツールの開発依頼がありました。物理的および分析的なソースから得られるコンポーネントレベルのデータから、車両レベルのパスバイ性能を推定するためのテストおよび分析手法が開発されました。この手法により、車両レベルの通過騒音全体と、各主要騒音源からの合計および支配的な周波数コンテンツへの寄与を推定することができるようになりました。この情報は、2つの異なる方法で使用することができます。まず、新しい部品レベルの設計案について、物理的な試験や分析的な予測からパスバイノイズレベルを推定することができます。次に、目標とする通過騒音レベルを指定し、支配的な騒音源に対する必要な音響性能を算出することができます。

> コンポーネントレベル設計のための自動車通過騒音推定（会議資料）

ある自動車メーカーは、パワートレインを実際に交換することなく、代替パワートレインの音質（SQ）効果を量産車で評価したいと考えていました。既存の車両とパワートレインの実験的な時間領域SPC（Source Path Contribution）モデルを活用した新しいプロセスを開発しました。これにより、パワートレインを仮想的に入れ替えることができるようになりました。異なるエンジンをSPCモデルに仮想的に組み込んで、その結果を聞き、確立されたプラットフォームターゲットと比較することができます。このプロジェクトの主な目的は、サプライヤーが独自に開発した周波数ベースの手法に代わる、OEMのエンジニアに完全にオープンなテストとデータ解析プロセスを開発することでした。このプロセスを用いることで、異なるパワートレインや新しいパワートレインを市販車に搭載する際に、音質に関する深刻な懸念を先取りすることができます。このプロジェクトでは、パワートレインを「事実上」交換した試験車両の定常状態およびランアップ時の車内騒音をSPCで再現したところ、測定データと良い相関が得られたため、同じ車体に異なるパワートレインを搭載した場合のSQインパクトを評価するのに信頼できることを示しました。

参考資料  

医療技術提供会社から、正式な陪審員試験用に医療機器のアラーム音を修正したいとの相談がありました。審査テストでは、現実的な環境で、リスナーが部屋の中の特定の位置にいるように音を聴かせる必要があります。お客様から届けられたアラーム音は、周囲の騒音や環境とは無関係に録音されているため、リアルな環境に忠実な音を合成することが今回の目標でした。医療クリニック施設において、周囲の騒音記録とインパルス応答（IR）関数を測定した。アンビエント音源は、合成音の「背景」として使用され、IR機能は各音源の室内でのリスナーの位置をシミュレートするために使用されました。その音を合成して、お客様が審査員試験で使用する再生ツールボックスを開発しました。

防振材メーカーが、素材サンプルの透過率を測定するための試験方法の開発で支援を必要としていました。防振装置の透過率を正確に測定するためには、材料特性が試料の静的荷重に依存するため、防振装置に現実的な荷重をかける必要があります。様々な静的荷重のもとで透過率を測定するための試験装置を開発しました。透過率（TR）曲線は、フィクスチャーアセンブリの「グラウンド」「アクティブ」部分について、モード調整されたインパクトハンマーと加速度計の応答を用いて測定されました。開発した方法は、防振ゴム材料の透過率曲線を作成するための簡単で正確なプロセスであることが証明された。
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