2.Přehled současného stavu poznání
3.Formulaci řešeného problému a jeho analýzu 4.Vymezení cílů práce
5.Návrh metodického přístupu k řešení 6.Analýzu a interpretaci získaných údajů 7.Závěr
Forma diplomové práce:průvodní zpráva, měřící protokoly, postery Typ práce:analytická
Účel práce:pro V-V a tvůrčí činnost ÚK Výstup RIV:software
(NAH)EXPERIMENTAL METHOD APPLIED TO VIBRATION AND RADIATION IN LIGHT AND HEAVY FLUIDS, Naval Research Laboratory, Washington, DC, U.S.A. (Received 21 August 1995)
2) Hald, J.: Time Domain Acoustical Holography and Its Applications, Brüel & Kj
Vedoucí diplomové práce: doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.
Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2011/2012.
V Brně, dne 18.11.2011
L.S.
_______________________________ _______________________________
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc.
Ředitel ústavu Děkan fakulty
$%675$.7$./Ëý29È6/29$
ABSTRAKT
Cílem této diplomové práce je vypracovat srovnání a zhodnocení vybraných metod mapování akustických polí. Souþástí projektu budou softwarové pomĤcky a výsledky mČĜení demonstraþního mČĜení na testovacím objektu pro všechny zkoumané metody.
KLÍýOVÁ SLOVA
Mapování akustických polí, akustická diagnostika, akustická holografie, beamforming, SONAH, STSF, NS-STSF, intenzitní sonda.
ABSTRACT
The aim of this master´s thesis is to work out a comparison and evaluation of selected methods used for sound field mapping. Thesis will include software tools and results of sample measurement on test object for each mapping method.
KEYWORDS
Sound field mapping, acoustic diagnostics, acoustic holography, beamforming, SONAH, STSF, NS-STSF, intensity probe.
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE
GAJDOŠ, P. Akustická diagnostika strojĤ. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta strojního inženýrství, 2012. 68 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing.
Ivan MazĤrek, CSc..
PROHLÁŠENÍ P ģ VODNOSTI
Prohlašuji, že jsem bakaláĜskou práci na téma Akustická diagnostika strojĤ vypracoval samostatnČ pod vedením doc. Ing. Ivana MazĤrka, CSc. a použitou odbornou literaturu a prameny jsem uvedl v seznamu použitých zdrojĤ.
V BrnČ dne 22. 5. 2012 ………...
Bc. Petr Gajdoš
POD ċ KOVÁNÍ
Zde bych velice rád podČkoval doc. Ing. Ivanu MazĤrkovi, CSc a Ing. Milanu Klapkovi, Ph.D., za cenné informace a odborné vedení bČhem vypracovávání mé diplomové práce.
VWUDQD
2.1.6Akustická intenzita ... 16
2.1.7Hladiny akustických veliþin ... 17
2.1.8Typy akustických polí ... 18
2.2 Mapování akustických polí ... 19
2.3 Mikrofonní pole ... 19
2.4 Mapování pomocí intenzitní sondy ... 21
2.5 Beamforming ... 21
2.6 Akustická holografie v blízkém poli ... 22
2.6.1Evanescentní vlna ... 25
2.6.2STSF – Spatial Transformation of Sound Fields ... 26
2.7 Akustická holografie v þasové oblasti ... 27
2.7.1NS-STSF – Non Stationary Spatial Transformation of Sound Fileds .. 29
3 FORMULACE ěEŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO ěEŠENÍ ... 30
3.1 Motivace diplomové práce ... 30
4 VYMEZENÍ CÍLģ PRÁCE ... 31
4.1 Cíle práce ... 31
5 NÁVRH METODICKÉHO PěÍSTUPU K ěEŠENÍ ... 32
5.1 Popis principu metod ... 32
5.1.1Mapování pomocí intenzitní sondy ... 32
5.1.2Beamforming ... 36
5.1.3SONAH – STSF ... 40
5.1.4SONAH – NS-STSF ... 41
5.2 Provedení demonstraþního mČĜení ... 43
5.2.1Testovaný objekt ... 43
5.2.2Mapování pomocí intenzitní sondy ... 44
5.2.3Beamforming ... 46
5.2.4SONAH – STSF ... 48
5.2.5SONAH – NS-STSF ... 50
5.3 Zpracování namČĜených dat... 51
5.3.1Mapování pomocí intenzitní sondy ... 51
5.3.2Beamforming ... 52
5.3.3SONAH – STSF ... 55
5.3.4SONAH – NS-STSF ... 55
6 ANALÝZA A INTERPRETACE ZÍSKANÝCH ÚDAJģ ... 57
6.1 Zhodnocení metod, mČĜení a výsledkĤ ... 57
6.1.1Metoda intenzitní sondy ... 57
6.1.2Beamforming ... 59
6.1.3SONAH – STSF ... 60
6.1.4SONAH – NS-STSF ... 62
VWUDQD
7 ZÁVċR ... 64 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ ... 67 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ... 68
VWUDQD
Ò92'
1 ÚVOD
Akustická diagnostika spolu s mČĜením vibrací je velice dĤležitou oblastí technické diagnostiky. UmožĖuje nejen lokalizaci a popis zdrojĤ hluku, ale dokáže vypovČdČt spoustu informací o technickém stavu zkoumaného objektu, jako jsou vadná ložiska þi defekt na ozubeném soukolí.
Pro názornost a srozumitelnost výsledkĤ pĜi lokalizaci zdrojĤ hluku byly vyvinuty metody mapování akustických polí. Jedná se v základu o vytváĜení plošných þi prostorových map, ze kterých lze snadno odeþíst jednotlivé zdroje hluku sledované oblasti.
Tato práce bude zamČĜena na nejbČžnČji využívané mapovací metody, kterými jsou metoda intenzitní sondy, tvarování svazku známé též jako beamforming a skupina metod rekonstrukce akustických veliþin na povrchu zdroje hluku oznaþována jako akustická holografie.
Mapování pomocí intenzitní sondy je již velice rozšíĜené. Oproti tomu s metodami využívající mikrofonní pole, tedy beamformingem, ale pĜedevším skupinou metod rekonstrukce akustických veliþin na povrchu zdroje oznaþovanou jako akustická holografie se v praxi zatím setkáváme jen zĜídka, pĜestože jejich matematický popis je znám již nČkolik desítek let.
Využívání mikrofonních polí, tedy skupin mikrofonĤ uspoĜádaných do rĤzných rovinných geometrických tvarĤ, znaþnČ pĜispČlo ke zrychlení a zjednodušení mČĜících procesĤ, kterým je spoleþnČ s popisem jejich principu tato práce vČnována.
VWUDQD
okolí ve frekvenþním rozsahu lidské slyšitelnosti, což je 16 Hz vČkem se pásmo slyšitelnosti zužuje).
Hlukem z pravidla nazýváme takový zvuk, který považujeme za tedy nežádoucí. Obvykle je
celoþíselnými násobky. Definice hluku ovšem neexistuje, totiž velice subjektivní. [1] které mají shodné hodnoty akustických veli
• podélné – ve sm
• pĜíþné – ve sm
Obr.
DEFINICE ZÁKLADNÍCH POJMģ
vodní jev našeho okolí a nazýváme jím mechanické vln ním rozsahu lidské slyšitelnosti, což je 16 Hz – 20 kHz (s rost kem se pásmo slyšitelnosti zužuje).
pravidla nazýváme takový zvuk, který považujeme za
Obvykle je složen z dílþích tónĤ o kmitoþtech, které nejsou íselnými násobky. Definice hluku ovšem neexistuje, pojem nep
totiž velice subjektivní. [1]
hlediska vzniku mohli rozdČlit na dvČ základní skupiny:
aerodynamický hluk – Jedná se o hluk, který vzniká v místech neustálého proudČní kapaliny þi plynu, nebo v
výrazných zmČn tlaku, zpĤsobující vln
mechanický hluk – Hluk vytváĜený kmity pevných tČles jako jsou stroje budovy. Plynné nebo kapalné prostĜedí je rozkmitáno vibrací povrchu pevného tČlesa. Akustická energie je závislá na tvaru povrchu a rozmČrech km
tČlesa.
í hmotným prostĜedím pomocí akustické vlny, pohybující se všemi ní se pohybuje ve vlnoplochách, což jsou plochy v
které mají shodné hodnoty akustických veliþin. SmČr vlnČní urþuje, z ve smČru akustického paprsku
ve smČru kolmém na smČr akustického paprsku
Obr. 2-1 VlnČní v pružném prostĜedí [1]
ho okolí a nazýváme jím mechanické vlnČní pružného 20 kHz (s rostoucím
les jako jsou stroje þi edí je rozkmitáno lesa. Akustická energie je rech kmitajícího
edím pomocí akustické vlny, pohybující se všemi ní se pohybuje ve vlnoplochách, což jsou plochy v prostoru,
uje, zda se jedná o: