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騒音振動解析システム PAK

製品カタログ

【東陽テクニカ】振動・騒音の解析及び音の評価に必要な機能、アプリケーションを提供

PAKシステムは、振動、騒音の解析・評価及び音の編集等、自動車、バイク、電気製品などの一般生活環境で使用される商品が発生する問題及び環境騒音等に焦点をあて、統合的なソリューションを提供する事を目的としたシステムです。

【特長】
・複数の解析を同時実行可能 解析から報告書のプリントアウトまでを自動化できるので作業の効率化が可能
・ 車載型から数百chの大規模システムまで同一のソフトウェアで対応
・ モジュール形式のフロントエンドで様々な入力信号に対応
・ 試験現場のニーズを反映した操作が可能

◆詳細はカタログをダウンロードしてご覧下さい。


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関連キーワード:騒音、振動、解析、PAK、pak、評価、音の編集、環境騒音、振動・騒音の解析、アプリケーション、モジュール形式、フロントエンド、レポート作成機能、ソフトウェアプラットフォーム、オンライン処理、グラフ表示、高速・多チャンネル、FFT解析、定比・定幅トラッキング解析、デジタルオクターブ解析、次数解析、オクターブ解析、クラスカウント処理、ウェーブレット解析、任意計算、演算処理

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ドキュメント名 騒音振動解析システム PAK
ドキュメント種別 製品カタログ
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取り扱い企業 株式会社東陽テクニカ (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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騒音振動解析システム UNDERSTAND.INTERPRET.DESIGN. 機械制御計測部 〒103-8284 東京都中央区八重洲1-1-6 TEL.03-3279-0771 FAX.03-3246-0645 E-Mail : Ele2@toyo.co.jp 大  阪 支 店 〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原1-6-1(新大阪ブリックビル) TEL.06-6399-9771 FAX.06-6399-9781 名 古 屋 営 業 所 〒465-0095 愛知県名古屋市名東区高社1-263(一社中央ビル) TEL.052-772-2971 FAX.052-776-2559 宇 都 宮 営 業 所 〒321-0953 栃木県宇都宮市東宿郷2-4-3(宇都宮大塚ビル) TEL.028-678-9117 FAX.028-638-5380 電子技術センター 〒103-8284 東京都中央区八重洲1-1-6 TEL.03-3279-0771 FAX.03-3246-0645 テクノロジーインターフェースセンター 〒103-0021 東京都中央区日本橋本石町1-1-2 TEL.03-3279-0771 FAX.03-3246-0645 本カタログに記載された商品の機能・性能は断りなく変更されることがあります。 BBM-4599-06-1709000-671-1.0-I3B-CA
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PAKシステムは、振動、騒音の解析・評価及び音の編集等、自動車、バイク、電気製品などの一般生活環境で使用される商品 が発生する問題及び環境騒音等に焦点をあて、統合的なソリューションを提供する事を目的としたシステムです。 PAK システムの特長 PAK システムの基本解析機能 ・ 振動・騒音の解析及び音の評価に必要な機能、 ・ オンライン処理、グラフ表示 アプリケーションを提供 ・ 高速・多チャンネルディスクスループット ・ 複数の解析を同時実行可能 ・ FFT解析、定比・定幅トラッキング解析、デジタルオクターブ解析 解析から報告書のプリントアウトまでを自動化できるので  FFTベースの次数解析(定幅トラッキング)、オクターブ解析 作業の効率化が可能 ・ 基本解析をベースとした各種トラッキング解析やクラスカウント処理 ・ 車載型から数百chの大規模システムまで同一のソフトウェアで対応 ・ ウェーブレット解析やユーザーベースでの任意計算 ・ モジュール形式のフロントエンドで様々な入力信号に対応 ( 任意計算式をソフトウェアに組み込むことができます。) ・ 試験現場のニーズを反映した操作が可能 ・ 複数の演算処理を同時実行 ・ 強力なレポート作成機能 ・ 各種アプリケーションの融合が可能 ・ 全てのアプリケーションが同一のソフトウェアプラットフォームで実現 MÜLLER-BBM社が提供するサービス ・ PAK family ・ EDP(Engineering Data Portal) 振動・騒音評価用の様々なアプリケーションを備えてお ウェブブラウザを利用した り、ユーザーは計測したデータを様々な視点から評価す 実験データマネジメントシステムです Member る事ができます of ASAM e.V. システム開発の方針 実験データベース/実験ワークフローへの親和性 先進的な計測技術開発 測定方法の決定 データの登録 対象物、測定位置、 閲覧・比較 データ センサーの決定 ネットワーク 認証 実験 データ 管理 評価 実験 測定設定 分析 試験設備と レポート化 ツールの接続 データモニタリング 1
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MÜLLER-BBM 社の紹介 本拠地 : ミュンヘン(ドイツ)  社員数 : 1255名 ※2016年末時点 業務内容 : 振動・音響コンサルティング、計測システムの開発  ANC(Active Noise Control)システムの開発、工場付帯設備の製造 1998年に東陽テクニカは日本の代理店権を取得 製品の販売だけでなく、コンサルティングや、新しい技術開発のインターフェースも担う Müller-BBM Holding AG Comprises of 30 companies ・ グループ会社一覧 Müller-BBM BBM Testlab Müller-BBM Müller-BBM BBM Akustik Müller-BBM Müller-BBM BBM Akustik Technologie BBM Umweltmesstechnik GmbH GmbH Nederland B.V. Technologie VibroAkustik Active Sound GmbH Systeme GmbH Technology Müller-BBM VibroAkustik Systeme GmbH Müller-BBM Acoustic Solutions GmbH エンジニアリング エンジニアリング 工場付帯設備 サービス サービス 製造 音響制御 M + P ‒ raadgevende ingenieurs Müller-BBM Cert GmbH Müller-BBM Active Sound Technology Müller-BBM IT Services GmbH 計測システム 開発 Müller-BBM Projektmanagement Müller-BBM Rail Technologies GmbH MÜLLER-BBM VAS社のグローバルネットワーク Müller-BBM VibroAkustik Systeme S.A.R.L., FR/Cergy-Pontoise Toyo Corporation, JP/Tokyo Müller-BBM VibroAkustik Systeme B.V., NL/Hattem Müller-BBM VibroAkustik Systeme Beijing Müller-BBM VibroAkustik BPS s.r.l., IT/Milan Ltd., CN/Beijing Systeme, Inc., HRM Engineering, SE/Gothenburg Müller-BBM VibroAkustik Systeme Korea US, MI, Ann Arbor BIAS Mühendislik Ltd. Sti., TR/Istanbul Ltd., KR/Seoul Welan Technologies, IN/Pune Headquarters in GERMANY NTS/Wyle, Müller-BBM VibroAkustik Systeme GmbH Huntsville, US Mecalc (Pty) Ltd., SA/Johannesburg Vipac Engineers and Scientists Ltd., AU/Port Melbourne MÜLLER-BBM 社の概要    MÜLLER-BBM 社の歴史 MÜLLER-BBM社は1962年、騒音振動の計測、低減を目的としたコン 1958年 Prof. Dr. Lothar Cremer から“ Schalltechnisches サルタントを業務とする会社として設立されました。設立以来、振動騒音 Laboratorium”を引き継ぎ、H.A.Mrüllerが事業を開始。 1962年 H. A. Müllerは5人の株主の投資により“振動技術コンサル に関連する多くのコンサルタントを行ってきておりますが、最近では、 タント会社”としてMüller-BBN GmbHを設立。 ・ ヨーロッパ各自動車メーカからの依頼による音、 Prof. Dr. Lothar Cremer, 振動に関連する問題のコンサルタント Dr. Manfred Heckl,Dr. Ludwig Schreiber, ・ 心理音響解析の研究 Bolt Beranek ・ 自動車に関連する規格策定作業 Newman Inc.( BBN). 1972年 社名をMüller-BBMに変更する。 ・ 環境騒音に関するコンサルタント FFT解析をベースとした最初の測定システムを開発する。 ・ 建築音響 1976年 Müller BBM社はミュンヘンの近くのPlaneggに本社を移動。 等のコンサルタント、研究を行っております。 1986年 Hewlett-Packard technology社のハードウェアを使用した、 また、心理音響解析の研究にあたっては、ドイツ・ミュンヘン工科大学の 最初の商品を開発。 ~1996年 Prüfstands Akustik Messsystem(test bench acoustic Hugo Fastl 教授(旧Zwicker 研究室教授)の協力の下、最新の評価手法 measurement system) - PAKシステム - の販売を開始する。 を提案しております。 当初のPAKシステムはUnixワークステーション上で動作し、 HP3565をハードウェアとして使用していました。その後PAK MÜLLER-BBM社は、これら多くのコンサルタント業務を介して蓄積した バージョン3.0からはVXIシステムとデジタルオーディオインタ 計測技術、データ処理、分析手法のノウハウを基に1992年BMW社の要求 ーフェースをサポートし、PAKバージョン4.0からはグラフィックス と多くの新機能が追加されていきました。 をベースとしてPAKシステムを開発しました。 1996年 Müller-BBM社はASAM(Associationfor Standardization of 現在、PAKシステムは、BMW社ばかりでなく世界中の自動車メーカで主 Automation and Measuring Systems)に参加。 要な音・振動解析システムあるいは、音の評価システムとしての地位を ODS(Open Data Service)のワーキンググループの一員となる。 確保しております。 1997年 「ソフトウェアと測定システム」を開発する会社としてMüller-BBM VibroAkustik Systeme社を設立。 1999年 日本にて販売開始。 2014年 openMDMのワーキンググループにドライバーメンバーとして参加 2016年 smart testing solutionを販売開始 2
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アプリケーション一覧 音質解析/ヒアリングテスト 構造解析 アコースティックエディタ ハンマリング試験 周波数フィルタ、次数フィルタなどを組み合わせて音を加工・編集する インパクトハンマーを用いた伝達関数計測用のインターフェースです。 機能です。音を視聴しながらリアルタイムに編集することが可能です。 ダブルハンマリング、オーバーロード、コヒーレンスなどのチェック機能 また、フィルタのゲインは時間か回転数に同期して調整することも可 を備えています。 能です。 シェーカー試験 心理音響解析 加振器を用いた伝達関数計測用のインターフェースです。 会話明瞭度(AI)、トナリティ、定常(ISO532B)・非定常音(ISO532-1) に対するラウドネス及び、シャープネス、フラクチュエーションストレング スそして、ラフネスの算出が可能です。各指標は、2msecの分解能で MIMO(Multi input/Multi output) 分析保存できます。 多点入力、多点応答による伝達関数計測機能です。 また、心理音響解析とFFTなどの物理解析をリンクさせて表示できるので、心 理音響解析結果の物理的な意味合いを確認することができます。 実稼動アニメーション 各測定点の実稼動状態における挙動をアニメーション表示します。 エンジンラフネス (時間ドメイン、周波数ドメイン、次数ドメイン) エンジンの回転数に同期するノイズに起因するラフネス成分を官能評 価します。 実験モーダル PAKシステムで計測した伝達関数をMe'scope VESへ受け渡し Jury Validation て解析します。 複数の音を再生し、音の再生比較することができます。ヒアリングテ ストの際に使用します。 回転機械 次数比分析 定幅、定比次数比分析、カルマンフィルタ 音源探査 オンラインサウンドロケーション分析 回転変動・ねじり振動 スパイラルアレイ(マイクロフォン36本)、デジタルビデオカメラを使用 回転パルスから角速度を計測することで軸のねじれ角度や回転変動を することでオンラインで測定対象物の音像を写すことが可能です。時 求めることが可能です。また二次処理として次数比分析を適用すること 間、回転数などに追従した表示が可能です。 が可能です。 オンラインサウンドインテンシティ分析 クランクアングル(回転角度) プローブマイクロフォンや粒子速度プローブを用い、リアルタイムのサ 2種のパルス(アングルパルス、タイミングパルス)によって時間領域 ウンドインテンシティ計測が可能です。また、トラバースシステムと組合 のデータを角度領域のデータに変換することが可能です。 せることで自動計測も可能になります。 ダイナミックバランシング 回転体のバランス修正を行う機能です。修正マスおよびその角度 を極座標で表示します。 通過音解析 燃焼圧解析 リアルパスバイテスト 筒内圧データとエンジン諸元情報からP-V線図、図示有効平均圧 実走行でのパスバイテストの計測及び分析ができます。ISO362に準 などを求める機能です。 拠しています。 2台のハードウェアを使うことで車室内音と車外騒音を同時に計測す モジュレーション ることも可能です。 ヒルベルト変換を用いて変調周波数と変調度を求めます。 パスバイシュミレーション シャシーダイナモ上でパスバイテストを模擬します。タイヤノイズ補 正を行うことで、実走行とシャシ台でのロードノイズの違いを補正しま す。 3
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音響計測 補助機能 デジタル1/Nオクターブ 仮想チャンネル作成機能 デジタルフィルタを用いたオクターブ分析機能です。 計測データに仮想的なチャンネルを追加する機能です。仮想チャンネ 1/1、1/3、1/6、1/12、1/24 ルには演算処理を適用可能です。 ディテクター ファイル入出力機能 実効値計算機能です。等価騒音レベルの算出が可能です。 追加サンプリング 音響パワーレベル 異なるサンプリングレートを設定する機能です。 DIN45635、ISO3744、ISO3745、ISO3741に準拠した音響パワーレ ベルを算出することが可能です。 Graphics2Go グラフビュー機能です。 音響加振(PAK-ACS) Microsoft® Office Word®、Microsoft® Office Powerpoint® クローズドループによる加振制御を行うことが可能です。 に貼り付けた状態でPAKのグラフ機能を利用することが可能です。 ※Mic roso f t、Of f i ce Wo rdおよびOf f i ce Powe rpo i n tは米国Mic roso f t Corporationの米国の米国およびその他の国における登録商標または商標です。 短時間信号処理 ゼロパッドFFT FFTブロックの前後に0値を追加して周波数分解能を向上させること が可能です。 ウェーブレット 時間分解能と周波数分解能を両立した解析手法です。突発的な現象 や非定常的な現象を評価することに適しています。 応用評価 伝達経路解析 応答点における音源、振動源からの寄与を把握する分析手法です。 寄与分離データは、周波数領域と時間領域の結果を得ることが可能 です。 時間領域のデータは音質評価や任意の二次処理に利用することが出 来ます。 Response Modification Analysis ユーザーが任意に設定した応答点信号を達成するために必要となる伝 達関数の増減量を算出する機能です。 パネル寄与解析 粒子速度プローブと音響加振実験を組み合わせて、応答点に対する各 パネルからの寄与を算出する機能です。走行時の応答点信号を推定す ることも可能です。 4
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グラフ表示 ・ 操作機能 グラフ表示 3. PAK MO(I Measurement & Offline Interface) 計測したデータを見易く表示することは、計測された現象の詳細を把握 同一画面上でPAKの操作が可能になります。計測手順とグラフ表示を する上で重要な機能になります。また、定型化されたグラフフォーマットへ 登録することで、シーケンス化された作業手順通りに計測からグラフ 対応することも、これまで蓄積されたデータとの相関を見る上で重要な 出力までを行うことができます。定型的な作業を効率良く行いたい 要素になります。PAKシステムでは各種グラフフォーマットを登録する 場合に有効です。 ことにより、計測されたデータを瞬時にグラフ化することができます。 また、フォーマットは任意に変更できる為、定型化されたグラフフォーマット だけでなく、個々の状況や解析に合わせたグラフ出力ができます。 計測内容の選択(設定の選択) 設定変更を行う場合 チャンネルや解析条件の変更 コメント情報の入力(部署、計測者などの入力) センサの校正 計測スタート 試験パターンにより繰り返し計測 計測ストップ 平均を求める場合 結果の表示 表示された複数のデータから、 平均を求めたいデータを選択 データを比較したい場合 比較したいデータを選択 プリントアウト サポートしているグラフ表示 PAK MO(I Measurement & Offline Interface)の例 ・ 2次元、3次元表示。バーグラフ表示、デジタル・アナログメータ表示、 ポーラ表示など ・ テキスト入力、データに付属する緒言情報の反映、関数計算値の反映 ・ Jpgやbitmapなどの画像表示 ・ 異なる解析結果(FFT解析結果と心理音響解析結果など)を一つの 画面上に表示可能 ・ 各種データのリンク表示 (3次元表示と2次元表示のカーソルリンク、切り出し表示) ・ 1画面上に最大40グラフの表示 1つのグラフに最大100個の重ね描きが可能 ・ 線の種類、線の色・太さ等の変更可能 計測からグラフ表示まで PAKシステムでは計測からグラフ出力・印刷までを効率良く行う為、 オンライン計測画面 以下の3つの操作を選択できます。これらの操作は単独して行うこと も可能ですし、重複して行うことも可能です。 1.PAKクラシック MOI機能の特長 PAKの基本的なユーザーインターフェースになります。PAKが持つ 全てのアプリケーションに対応しています。計測からグラフ出力・印刷 ・ 操作ボタンのカスタマイズが可能 までの自動化やCOMによる外部コントロールが可能です。 ・ 各種計測に合わせたシーケンス設定が可能 ・ 管理者権限を持たせ、ユーザー権限での誤操作を防止 2. PAKグラフィックストリーミング ・ 自動グラフ表示、緒言情報や設定情報をグラフに自動反映可能 スループットデータを取得するだけで、グラフ表示時にデータを解析 ・ マウスのドラッグ&ドロップでデータ比較が可能 しながらグラフ表示します。 ・ 各種演算が可能(データ間の平均、最大値、最小値など) 様々な解析結果をすばやく確認したい場合に有効です。 ・ 音再生やフィルタ機能などPAKが持つ他機能とリンク 5
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音質解析 昔より車内音ノイズの低減及び一般のユーザーが使用する電気製品、 アコースティックエディタ・心理音響解析 機械製品等から放射される騒音ノイズの低減には、多くの努力が払わ れてきました。しかし、最近は、ただ単にそのレベルを下げるだけでなく、 下図は、計測したデータにリアルタイムフィルタを適用している画面 ユーザーに受け入れられる音作りもメインテーマの一つとなってきています。 を示します。 ここで、紹介するPAKシステムは、ダミーヘッドを使用した計測から再生、 主な特長は以下のとおりです。 そしてリアルタイムフィルタを用いた音の編集、心理音響解析へといた る音質解析に必要な機能を高度に融合したシステムです。 ・ 音再生中フィルタ定数変更可能 ・ 固定フィルタ、次数フィルタを同時に適用可能 ・ ハイパス、ローパスフィルタのほか任意の形状のフィルタを適用可能 ・ フィルタを適用する画面は、ユーザーサイドで作成可能です。 信号の計測 画面内にオクターブスペクトラム、心理音響解析結果等任意のデータ を表示することができます。 音質解析を目的として計測する場合、次の3種類の計測方法をサポート ・ フィルタのゲインを時間軸に同期し変更可能 しております。 ・ 次数成分のみのゲインを変更することができます。(サウンドデザイン) ・ 通常のマイクロフォンを用いて計測する方法  ・ 再生中、フィルタ適用後の波形を表示可能 ・ ダミーヘッドからの信号を直接、PAKシステム内にデジタルオーディオ ・ 異なる複数のデータにフィルタを順次適用可能 通信(AES/EBU、SP/DIF)を介し取り込みます。ダミーヘッドから ・ 再生中、フィルタの適用 ON/OFF を、個別フィルタ毎、 デジタル化したデータを直接、読み込みますのでより精度の高い計測 任意のグループ毎、または全フィルタに対して行うことができます。 が可能です。 ・ 小型フロントエンドMK2を用いダミーヘッドからのデータとアナログ データを同時に計測します。MK2にデジタルオーディオレシーバモ ジュールと例えばICPモジュールをインストールすることによりダミー ヘッドからのデジタルオーディオデータとアナログデータを同時に計 測することができます。 エンジン Artifical head 信号の再生 PAKシステムは、ヘッドフォンを用いた再生のほかデジタルオーディオ システムを使用し、部屋の内部を音場コントロールすることが可能です。 この方法により複数のエンジニアが同時試聴することができます。また、 サブウーファを用いる事によりヘッドフォンでは、体感することができない 40Hz以下の現象を見ることを可能にします。 6
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音質解析 心理音響解析適用例 1 ― ドア閉まり音への適用 心理音響解析適用例 2 ― モーターバイク通過音への適用 下図は2車種のドア締まり音に心理音響解析、FFT解析を適用した例です。 2台のモーターバイクの通過音を物理評価(Aスケール実実効値レベ 図の上側に非定常ラウドネスのカラーソナグラムを、下側にFFT解析 ル : 黒)及び官能評価(非定常ラウドネス : 赤)で解析した結果を示 結果を表示しています。 しています。時間軸上2台のモーターバイクの通過音がそれぞれ2回 計測されています。 A CarとB CarのFFT解析結果を比較するとA Carのドア締まり音の方が 図上、1つ目と3つ目のピーク値が1台目、2つ目と4つ目のピーク値が2台目 継続時間が短くレベル的には若干高い値を示しています。しかし、周波 から放射される通過音を示しております。 数的な分布はほほ同様です。 図から物理評価の結果では、両者ともほぼ同一騒音レベルになっており 実際の音を再生するとB Carの方が周波数的に低く重量感のあるドア締 ます。しかし、官能評価では、1台目約85soneに対し、2台目約105soneの まり音になっています。 うるささになっております。両バイク間に約20%の差があることを意味しま ここで、心理音響解析の結果を見るとA Carに比べB Carのラウドネス す。この差は、聞く人すべてが、その差を認識できる大きなレベル差です。 主成分が明らかに周波数軸上低い方に分布している事が分かります。 どちらが、私達が感じる結果をより正しく表しているのでしょうか?実際に、 心理音響解析の結果は、再生音から感じる官能の評価結果とほぼ 上記の音を複数の方に試聴してもらうと非定常ラウドネスの結果が、 一致しました。 我々の官能評価に近いことが分かります。 下図は、上記図の1.5Bark 5.5Barkの値を横軸時間に対しプロットした ものを上側に、また、100~200Hz及び510~630Hzのパーシャル パワーの値を横軸時間に対し、プロットしたものを下側に表示しました。 物理評価(下側)では、A, B Carともあまり差が見られませんが心理音響 解析による評価では、大きな差が示されます。 上図は両者の解析結果を異なる観点から表示したものです。上側左の グラフは、A特性1/3オクターブ解析結果のカラーソナグラム、上側右 は、左のカラーソナグラムを時間方向に平均した結果を示しています。 一方、下側右に示すグラフは、前記同様非定常ラウドネスの解析結果 を時間軸方向に平均した結果です。両者を比較すると、後者の方が、 500Hz以下の低周波領域でうるささの度合いが高くなっているのが分り ます。この差が、官能評価の差となって表れております。 7
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回転機器の解析 モータやエンジンなどの回転機器から発生する音・振動問題を評価・解析 するために、様々な手法が用いられています。音・振動の解析で一般的に 使用されているFFT解析の他に次数比解析やトラッキング解析が回転機 器の解析によく使われている手法になります。 PAKシステムでは回転機器から発生する音・振動を解析・評価する上で 重要な機能である以下のような解析ツールを備えています。 上図は6kHzの方形波(青色)を48kHzでサンプリングした図になります。 この波形に対し、48kHzのサンプリングでレベルトリガを適用した場合 (赤色)、50MHzのサンプリングでレベルトリガを適用した場合(緑色) を比べると48kHzの場合はトリガが適用されるレベルが大きく違ってい ますが、50MHzの場合はほぼ同じレベルでトリガが適用されていること が分かります。このトリガが適用されるレベル差により回転パルスを精 度良く計測し、回転数・角度情報を正確に把握できるかが決まります。例 えば、1回転60パルスを出力するエンコーダを使い計測を行った場合、 以下のような差があります。 ・ 1回転 60パルスの場合 タコオシロスコープ機能 6000rpm →6000H(z 約167μs) 48kH(z 20.8μs)でサンプリングすると最大12.5%の誤差 タコ信号にはノイズがのる場合や回転数により信号レベルが変わること 50MH(z 0.02μs)でサンプリングすると最大0.012%の誤差 がありますが、PAKシステムでは回転パルスの認識トリガレベルをオン ラインで波形をモニタしながら調整することができます。 回転変動・ねじり振動 一定回転で回転しているように思えても微妙な回転変動を起こしており、 様々な影響を及ぼすことがあります。ドライブシャフトのように動力源 からの回転を伝える伝達系ではドライブ側とドリブン側でのねじり振動 による負荷が発生し、耐久性能にも大きな影響を及ぼします。PAK システムでは回転変動やねじり振動を精度良く解析・評価できるように 50MHzで回転パルスをカウントすることで、FVコンバータを使用せずに 計測を行うことが可能です。また、角変位、角速度、角加速度を簡単に 表示できます。 回転パルスの精度 精度の良い回転パルスを計測する事により音・振動(もしくはトルク 変動など)が発生する回転数や各回転角度、複数の歯車が組み合わ さった構造体のような場合には各回転体の回転変動や時間遅れなど を正確に把握することが可能になります。 PAKシステムのハードウェアMKIIでは回転パルスを精度良く計測する 為に回転パルスを50MHzでカウントすることが可能です。 上図は角速度の次数比解析データになります。 8
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回転機器の解析 クランクアングル関連解析(回転角度解析) 回転機器の回転に起因する音・振動問題を考えるには回転数毎に対する 評価だけでなく、角度毎の評価も必要になります。PAKシステムのクランク アングル関連解析(回転角度解析)では、ガイドパルス(カムパルス)と アングルパルス(クランクパルス)を用いて、音、振動、指圧信号などを 入力する事で簡単にクランクアングル関連解析(回転角度解析)を行うこ とが可能です。 計測システム 下図はクランクアングル関連解析の計測ブロック図を示しています。 エンジンからのカムパルス、クランクパルス信号をTach入力にまた 解析対象信号(振動、音、指圧など)をそれぞれ適切な入力モジュールに 解析上の主な特長は以下のとおりです。 接続することにより簡単な構成にてクランクアングル関連解析を実行 計測中リアルタイムに以下の解析・表示が可能です。 することができます。 ・ 任意のアングル範囲(ゲーティング範囲)に対しクランクアングル ベースの解析結果を表示できます。 計測ブロック図 ・ TDCの位置に対しオフセットを設定可能です。 ・ 任意の数のデューティサイクルを連続解析可能です。 ・ 任意のゲーティング範囲を設定し以下の値を抽出・表示可能です。 Peak to peak、RMS、最大値、最小値 エンジン カムシャフト 下図のグラフは筒内圧と角度データを元に算出したP-V線図です。 クランクシャフト パルス センサ 計測信号 計測システムとしての操作性を考慮し以下の条件にても解析実行でき るようになっております。 ・ 1回転当り1パルスのクランクパルスに対応します。 ・ クランクパルスのみによる解析(カムパルスを取れない場合)が 可能です。 ・ クランクパルス数によらず常に高いサンプルレートで解析信号の計測 が可能です。また、フロントエンドとして小型車載型MK2を使用するこ とにより以下の仕様で計測を実行できます。 また、後処理にて以下の解析を実行可能です。 ・ 最大計測可能パルス周波数:200KHz 1回転当り720パルスとしても16000rpm以上まで計測可能です。 ・ 入力モジュールを任意に組み合わせ、音、振動、圧力などの信号を ・ 回転数変動をクランクアングル表示できます。 センサーから直接MK2に入力できます。(最大96KHzサンプル可能) ・ チャンネル別にゲーティング範囲を設定し解析表示可能です。 ・ ゲーティング範囲のデータに対し周波数解析を適用可能です。 クランクアングル解析例 右上図は、上側グラフの時系列データを一定時間間隔でカラーマップ化 した図(左下:時間ベース)とクランク表示した図(右下:クランクベース)を 表します。時間ベースの図では、ノイズがランダムに表示されますが、 クランクベースでは、ほぼ190deg近辺に発生していることが分かります。 9
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音源探査 リアルタイムサウンドロケーション(リアルタイム非定常音源探査) 風洞実験 加速中のエンジンから放射されるノイズは、エンジンのどこから発生してい るか、回転数によってそのノイズ分布がどのように変化していくか、また、 走行中の車から放射されるノイズは車体のどこから発生しているか? ここで紹介するサウンドロケーションは、このような非定常な音源の探査 を可能にするアプリケーションです。 上図は約80Km/hでの走行をシミュレートした車の風切り音にサウンド ロケーション解析を適用した例です。 実験は風洞内に車を入れ、マイクロフォンアレイを車から3m離したところ に設置し行いました。グラフ内下図のデータ上をカーソルでなぞる事に より約20ms毎の音圧マップの変化を見ることが出来ます。 エンジン 各種音響ホログラフィに比べ格段に容易かつ低コストのセッティングで 非定常信号に対する音圧マッピングを行います。 また、このシステムでは36個のマイクロフォンからなるマイクロフォンアレ イシステムとデジタルビデオカメラ(上記写真)を使い、画像と音圧マッピ ングを計測中リアルタイムに表示することが可能です。 ・ 解析周波数範囲: 500-10000Hz 通過音試験 上図はエンジンから発生する音の音圧マップになります。この図では指定 した周波数範囲内の音圧マップを表示していますが指定周波数だけで なく、指定次数の音圧マップを表示することもできます。 上図は、車通過時、発生する放射ノイズを解析したグラフです。運転席側 の窓を5cmほど開け、そこから意図的にノイズを放射しています。 11
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伝達経路解析 振動・騒音対策について 影響度合い(寄与)の把握≒高効率な振動・騒音対策 振動や騒音を低減するためには様々な音源や伝達経路の対策が必要で 寄与を把握することで・・・ す。 影響の高い部位のみ対策することができ,短時間で低コストにて対策が しかし、関連する部位を全て対策するには、コスト、時間、質量が必要とな 可能になります(高効率な対策) り非効率的な対策となってしまいます。 吸気系 エンジン 車内音 エンジン 防音材 吸気系 車内音 防音材 マウント系 サスペンション系 排気系 マウント系 サスペンション系 排気系 効率良く対策するには・・・ 寄与を分離をするための手法として伝達経路解析(Transfer Path 各音源(振動源)からの影響(寄与)の把握が重要です。 Analysis: TPA)が考案されました。これは各音源,振動源からの寄与を 明らかにすることができる解析手法です。 伝達経路解析(TPA)の考え方 伝達経路解析(TPA)のイメージ図 前提条件: 各周波数でTPAを実施することにより応答点の寄与が把握できる 入力データに伝達関数を畳込んだものを出力(寄与)とする。 出力を1~Nまで足し合わせたものが応答点信号を形成する。 周波数 寄与(応答点に対する影響度) × = 入力 1 × 伝達関数 1 = 出力 1 エンジン入力 伝達特性 エンジン伝達音 エンジン入力 伝達特性 エンジン伝達音 排気系 エンジン 入力 2 × 伝達関数 2 = 出力 2 × = 吸気系 吸気系入力 伝達特性 吸気系伝達音 応答点信号 吸気系入力 伝達特性 吸気系伝達音 入力 3 × 伝達関数 3 = 出力 3 × = 排気系入力 伝達特性 排気系伝達音 車内音 排気系入力 伝達特性 排気系伝達音 入力 4 × 伝達関数 4 = 出力 4 サス系入力 伝達特性 サス系伝達音 × = サス系入力 伝達特性 サス系伝達音 様々な伝達経路解析(TPA) 伝達経路解析 旧手法 新手法(2006年~) 動バネ法 主成分回帰法(実稼動TPA) 動バネ法の特長 実稼働法の特長 ○理論的に理解しやすい ○実稼働データのみで寄与分離→(加振実験を行わないため実験時間 ×計測に多大な時間を要する(実稼動計測、動バネ計測、伝達関数計測) が少ない) ×高周波の動バネ計測は困難→高周波の寄与分離は困難 ○加振実験を行わない→スペースが少ない部位にも適用可能 ×相対変位が測定困難な場合適用が難しい ○クロストークの影響を考慮している→高い精度で寄与分離が可能 ○稼働条件、センサ設置のノウハウで技術移管が可能 ×理論的な解釈が少し困難→間違った解釈で実際と異なる寄与分離が 逆行列法 行なわれる可能性がある 逆行列法の特長 ○理論的に理解しやすい ○相対変位が測定困難な場合も適用可能 ×クロストークの影響による精度低下 ×計測に多大な時間を要する(実稼動計測、伝達関数計測×2) ×入力点近傍に加振できるだけのスペースが必要 11 振幅
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伝達経路解析 実稼動TPAの特長 Response Modification Analysis( RMA) 1.実験期間の短縮 ユーザーが予め目標信号を設定 音源と思われる部分にセンサを取り付け、実稼動状態(シャシーダイ 設定した目標信号を実現する伝達関数を算出 ナモによる走行、テストコースでの実走行)で計測を行うことで、これ までは車両1台で2~3週間かかっていた計測が1日で終わるように なりました。ハンマリング試験、スピーカによる音響伝達特性の計測 を行う必要はありません。 2.精度の向上 Original TargetData Data 音・振動の伝達を考える上で一つの問題となるのはクロストークで す。PAKシステムではクロストークキャンセレーション(CTC)機能を 用いることで、シミュレーションの精度が圧倒的に向上しました。 3.適用周波数範囲 適用周波数範囲は、実験対象により異なりますが、車両においては、 周波数バンドフィルタ、次数フィルタを駆使して時間領域で評価点の 約2kHz、エンジン単体では、約5kHzまで適用可能です。 ターゲットデータを作成 4.シミュレーション結果の応用 周波数 タイムドメインTPAの為、シミュレーション結果は時系列データになり ます。シミュレーション結果を解析することで、各音源の寄与を求めた × = り、音再生、フィルタを適用することで音の予測や加工シミュレーショ エンジン入力 伝達特性 エンジン伝達音 ンが可能です。計測から解析、シミュレーションまでをPAKシステムの × = みで実施できます。 吸気系入力 伝達特性 吸気系伝達音 × = Target Response Modification Analysis( RMA) Data排気系入力 伝達特性 排気系伝達音 伝達経路解析(TPA)を実施する事により各振動源・音源からの寄与を把 × = 握する事が出来るようになりますが、より能動的で無駄のない振動・騒音 サス系入力 伝達特性 サス系伝達音 対策を施すために、TPAを発展させた手法です。 ユーザーが応答点の目標信号を編集・設定し、様々な運転条件におい て、目標信号を満足させるために必要な参照点の増減量、及び伝達特性 分析結果の例 が一斉に求められる手法です。 寄与が大きい部位をカラーマップで判断可能 現状の応答点に対する各参照点からの寄与を把握する手法は、TPA 測定位置(センサ設置位置) のアプローチです。 寄与の大きさを確認したい範囲(時間、周波数)を指定する ユーザーが設定した目標信号を実現するための参照点と伝達特性を導 バーグラフで寄与の大きさを確認 出する手法は、Reversed TPAのアプローチです。 12 振幅
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パスバイ試験 PAKシステムでは、車外騒音の評価として実計測パスバイとパスバイ ユーザーインターフェイス シミュレーションを用意しております。ISO362の規格改正により、パスバ イ試験は以前より複雑化しました。M-BBM社では、この改正にいち早く 規格に対応し、ドライバー単独での試験を可能にさせるアシスタントソフ 対応し、高度化する試験を簡潔かつスムーズに行えるように、システムの トを始め、PAKの表示機能を使い、様々なインターフェイス・グラフの作 構築をしております。 成が可能です。 ・ PMRの計算からaurbanの算出まで一連の作業を簡潔に実行 実計測パスバイ試験  (下記画面参照) ・ 実走試験のOK、NGを判定し、必要な次工程をアシスト PAKの実計測パスバイは、車外音計測と同時に無線LANで接続した車 載したシステムで車室内の音や振動を同時に計測することが可能です。 ・ 各マイクの時系列データを自由にポスト解析可能 車載システムを追加することにより、テストコースを周回する複数の車両 ・ 任意のグラフにて数値データの外部出力可能 を同時に試験することができます。また音源と考えられる車両の各部位に 加速度計やマイクを設置して、実稼動データを計測することにより、車外 騒音に対する音源同定と寄与解析をポスト解析で行うことができます。 パスバイシミュレーション 特長 無響室内などの台上で、パスバイ試験をシミュレートするシステムです。 ・ 新規格に完全対応 ・ 他の規格(北米仕様など)にも対応可能 ・ 多様なサイズの無響室に対応可能(7.5m未満など) ・ 時系列上でドップラー効果の補正が可能 ・ 独自のアルゴリズムで各マイク間の音圧データを補間可能 ・ Coast運転による計測に対応 ・ 実計測パスバイ試験データに対する高い互換性を実現 ・ テストエリアの暗騒音の計測可能 ・ タイヤとローラから発生するノイズをキャンセレーション ・ iPad®でドライバー単独での試験が可能 車両側センサ設置位置: エンジン近傍、吸気系、排気系近傍、タイヤ近傍など ※iPadは、Apple Inc.の商標です。 13
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その他 組み合わせ・応用解析 PAKシステムではデータ計測から各種アプリケーション解析までを同一 音源探査機能と実稼動データによる伝達経路解析 のユーザーインターフェースで行うことができます。各種解析を同一の ソフトウェア上で実行することができる為、様々な角度からデータを解析・ 確認することが可能です。また、各種アンプやCANバス、GPSにも対応し ている為、振動・騒音データの解析だけでなく他の信号と組合せてデータ を解析できます。 音源探査機能にて音を可視化する際に音源と思われる部分に加速度 センサやマイクロフォンを設置し、計測を行います。可視化した音の ねじり振動(回転変動)解析と実稼動アニメーション スループットデータを出力し、出力した音と設置した加速度センサやマイ クロフォンとで実稼動データによる伝達経路解析を行うことにより、可視 化した放射音だけでなく、各部の振動や音がどの程度、放射音に寄与し ているのかが分かります。 オーダーセパレーション機能 各種データのリンク 上図では車室内音と車室内音における各部位の騒音、振動レベルを リンクしています。 各種アプリケーションの組合せ例 計測した騒音、振動には回転次数成分の信号とバックグラウンドノイズ が含まれています。オーダーセパレーション機能は次数成分の信号と ・ 音源探査結果と実稼動データによる伝達経路解析を合わせた寄与解析 バックグラウンドノイズを分離することが可能です。この機能を使用した ・ パスバイシミュレーションと実稼動データによる伝達経路解析を合わせた データを伝達経路解析に用いる音源データとして使用することで、音源 寄与解析 の騒音、振動が変更した場合のシミュレーションを行うことが可能です。 ・ リアルパスバイと音源探査の組合せ また、アクティブサウンドデザインシステム(ASD)のデータとして使用する ・ CANバス信号やGPS信号との同期計測 こともできます。 14
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仕 様 ソフトウェア仕様 ファイル入力 一般操作部 Wav , UFF , CSV , SDF , HMS 各データに対してコメント入力と入力したコメントのグラフ表示 入力したコメントに対する検索機能 ファイル出力 測定ファイル名の自動ナンバリング Wav , UFF , CSV , SDF , HMS , Matlab, グラフ表示位置の指定 Me'Scope , RPC3 ユーザー指定によるプロジェクト設定 ユーザー指定による物理値の入力 その他 指定した複数のグラフを自動出力、自動印刷 聴感補正 A、B、C 音再生チャンネル、音量、フェードイン、フェードアウトの指定 ユーザー定義による各種演算   四則演算・微積分 測定部   平均処理 FFTブロックサイズ 64-262144   統計・頻度処理   行列演算など ライン数 25-102400 ファイルインポート、ファイルエキスポート オーバーラップ率 任意 仮想チャンネルの設定によるオンライン演算 ウェイティング関数 レクタンギュラ、ハニング、フラットトップ、 パルス補正 フォースエキスポネンシャル 信号作成 アベレージ   サイン、サインスイープ、三角波、ホワイトノイズ、ピンクノイズ…なし、リニア、エキスポネンシャル、ピークホールド スループットデータのミキシング  トラック 時間、回転数など各種入力信号、出力信号 スループットデータのシンクロ(マニュアル、絶対時間、パルス) 次数成分とバックグラウンドノイズの切り分け 分析機能 次数データから伝達関数の計算 時間信号のモニタ、オービット、自己・相互相関関数、DC測定 周波数分析(FFT、APS、CPS、PRS) ライセンス形態 リサンプル次数比分析 PC固定ライセンス デジタルオクターブフィルタ(1/1、1/3、1/6、1/12) フローティングライセンス 次数比トラッキング、定バンドトラッキング、任意周波数バンドトラッキング、 オクターブバンドトラッキング カルマンフィルタによる次数比トラッキング コンピュータ関係 心理音響解析 定常ラウドネス、非定常ラウドネス、シャープネス、 OS: Windows Vista , 7 , 8 , 10( 32bit ,64bit) ラフネス、フラクチュエーション、エンジンラフネス メ モ リ: 2GB トナリティ、Tone to Noise Ratio、Prominence Ratio 記憶容量:128GB( HDD or SSD) 実実効値解析、モジュレーション解析、マルチコヒーレンス オーディオ入出力     AES/EBU、S/PDIF 任意形状のFIR FILTERによる波形成形             アナログ出力 ウェーブレット、Wigner-Ville、Choi-Williames オーディオ入出力用ボード RME社 Firefaceシリーズ グラフ表示 上記分析結果に対し各種表示が可能です。  例 伝達関数、コヒーレンス、PSD、……    カラーソナグラム、カラーウォータフォール、ウォータフォール 15
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フロントエンド MKⅡ MKⅡフロントエンドは小型で持ち運びに便利な2スロットタイプからラボでの 多ch計測に適した10スロットまで幅広い環境に適応することができます。 また多彩な入力モジュールを組み合わせることでユーザーの要求に合った 計測システムを構築する事が可能です。 主な特長 ・ 1筐体で最少4chから最大128chまで幅広いチャンネル数に対応 ・ 電圧入出力、ICP型センサ(振動加速度、音圧、力)に対応 ・ CAN,FlexRay,EtherCATなどのデジタルバスの測定に対応 ・ 最大40MByte/secの高速スループットレートにより多ch、高速サンプリングの計測に対応 ・ 筐体内にSSD(128GB or 256BG)を内蔵可能 ・ 筐体に無線LANを内蔵可能、計測中のデータを無線でPCなどへ転送可能 ・ スマートフォンやタブレットを用いたスタンドアローン計測が可能 16
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測定項目 1モジュールあたりのch数 最大データレート 分解能 モジュール名 2 112.4kSa/s 24-bit ICT 42² G2 4 112.4kSa/s 24-bit ICP 42 G2 ICP®センサ (マイクロフォン、加速度計、ロードセル、圧力センサ) 2 214.8kSa/s 24-bit ICT 42S² G2 , MIC42X G2 4 214.8kSa/s 24-bit ICP 42S G2 , WSB42X G2 16 214.8kSa/s 24-bit ICM 42S⁴ 8 3.2kSa/s 24-bit THM42 G2 2 112.4kSa/s 24-bit ICT42² G2 4 112.4kSa/s 24-bit ICP42 G2 ; WSB42 G2 ±11V 電圧 2 214.8kSa/s 24-bit ICT42S² G2 ; MIC42X G2 4 214.8kSa/s 24-bit ICP42S G2 , WSB42X G2 16 214.8kSa/s 24-bit ICM42S⁴ 2 214.8kSa/s 24-bit ICT42S² G2 ±61V 電圧 4 214.8kSa/s 24-bit ICP42S G2 タコパルス 214.8kSa/sスコープモード 2 up to 711kPulse/s³ 21 ns ICT42¹ G2 タコパルス 4.9MSa/sスコープモード 2 up to 1MPulse/s³ 14 ns ICT42S¹ G2 211V 外部分極型マイクロフォン 2 214.8kSa/s 24-bit MIC42X G2 電荷出力型センサ (加速度計、ロードセル) シングルエンド 4 214.8kSa/s 24-bit CHG42S G2 電荷出力型センサ (加速度計、ロードセル) 差動入力 2 214.8kSa/s 24-bit DCH42S G2 歪ゲージ、ロードセル、圧力センサ、ひずみ式加速度計、 4 112.4kSa/s 24-bit WSB42 G2 渦電流式変位センサ、rope式変位センサ 4 214.8kSa/s 24-bit WSB42X G2 熱電対(E,J,K,T) Pt111白金測温抵抗 8 3.2kSa/s 24-bit THM42 G2 ±11V 電圧+加振制御信号 4 214.8kSa/s 24-bit ALO42S G2 出力モニタ 16 Analog NA ICM42S⁴ 位置情報 GPS 1 4Hz NA GPS42 G2 ; IRG42 G2 タイムコード IRIG-A/IRIG-B 1 Standard specific NA IRG42 G2 CAN 2networks 1Mbit/s NA CAN42 G2 FlexRay™ 1pair 11Mbit/s NA FLX42 G2 EtherCAT® NA Application specific NA ECT42 G2 デジタルオーディオ 2stereo 96kFrames/s 24-bit DAR42 G2 注記 Note:1 2chのICPもしくは電圧入力を備えています Note:2 2chのタコパルス入力を備えています Note:3 2ch合計のパルスサンプルレートです Note:4 SCボードは不要です 17
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スマートデバイスを使ったスタンドアローンモード 以下の図はタブレット端末やスマートフォンを用いたMKⅡとの接続例です。 スマートデバイスとMKⅡは無線LANを通じて接続します。 測定データはMKⅡに内蔵されたSSDにストレージされます。 イーサネットを使った基本接続 以下の図はPCとMKⅡとの基本接続例です。 PCとMKⅡの通信にはギガビットEthernetを使用します。 SYNCLINKボードを使った同期運転 SYNCLINKボードを使うことにより複数台のMKⅡを同期運転することができます。 1枚のSYNCLINKボードで最大4台のMKⅡを同期することができます。 GPSモジュールを利用した同期運転 GPS42モジュール、もしくはIRG42モジュールをMKⅡに追加することによって、 時刻と位置情報を取得することが可能です。 時刻情報を元に複数台の測定データを同期する事が可能です。 マスターとなるPCと各MKⅡとの接続は無線LAN、もしくは有線LANによる Ethernet接続を選択することができます。 OR 18
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1 2 メインフレーム 電源供給・通信用ボード 測定規模に合わせてメインフレームを選択してください。 シグナルコンディショニングボード 持ち運びに便利な2slotフレームから、ラボでの多ch計測に適した 10slotフレームまで幅広い選択肢からお選びいただけます。 通信速度に合わせて電源供給ボードとシグナルコンディショニング ボードを選択してください。 詳細は20ページをご覧ください。 詳細は22ページをご覧ください。 3 4 入力モジュール 同期計測 接続するセンサや入力する信号に合わせて入力モジュールを選択 SYNCLINKボードを使うことにより複数台のMKⅡを同期運転する してください。 ことができます。1枚のSYNCLINKボードで最大4台のMKⅡを同期する 入力モジュールは22種から選択することが出来ます。 ことができます。 詳細は25ページをご覧ください。 詳細は31ページをご覧ください。 5 サブモジュール、アクセサリ 入力モジュールや接続するセンサに合わせてサブモジュールや変換 ケーブルを選択してください。 またMKⅡ制御用のミニターミナルやラックマウントもご用意しております。 詳細は33ページをご覧ください。 19