Giải pháp trích xuất âm thanh hiệu quả cho hệ thống thử nghiệm NVH xe ô tô
7/17/2019
Giới thiệu
Các nhà sản xuất ô tô thường kiểm tra tất cả các phương tiện của họ cho ba chỉ số hiệu suất sau: tiếng ồn, độ rung và độ khắc nghiệt. Điều này là để đảm bảo rằng các phương tiện sẽ vượt qua kiểm tra tiếng ồn của chính phủ, đồng thời làm tăng sự tiêu thụ cũng như sự hài lòng của người tiêu dùng.
Đối với các nhà tích hợp cung cấp các hệ thống kiểm tra tiếng ồn, độ rung và độ khắc nghiệt (Noise, Vibration, Harshness) cho các nhà sản xuất ô tô, khả năng thu thập dữ liệu cũng quan trọng tương đương như khả năng lập trình phần mềm và tích hợp hệ thống. Điều này là do việc thu thập chính xác các mẫu âm thanh là điều cần thiết để tái tạo tín hiệu chính xác và phân tích phần mềm đáng tin cậy. Một xem xét quan trọng khác trong quá trình phát triển hệ thống là chi phí của phần cứng. Chi phí quá cao sẽ làm giảm lợi nhuận chung của công ty và ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh thị trường của hệ thống thử nghiệm NVH.
Yêu cầu hệ thống
Một công ty công nghệ điện tử có trụ sở tại Thượng Hải, Trung Quốc và chuyên phát triển các phần mềm phân tích và đo lường tín hiệu âm thanh, độ rung, phản ứng của âm thanh dưới nước, độ tương tác, và nhiệt độ khác nhau đã tạo ra các hệ thống liên quan đến kiểm tra tiếng ồn cho ô tô, không gian, năng lượng, sản xuất cơ khí, và các ngành công nghiệp điện tử tiêu dùng trong những năm qua. Với nhu cầu thử nghiệm ô tô ở Trung Quốc ngày càng tăng do sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, công ty đã quyết định cập nhật hệ thống thử nghiệm (NVH) và các sản phẩm phần cứng giá cao với giải pháp trích xuất âm thanh mang lại tỷ lệ hiệu suất cao. Thông qua việc nâng cấp này, công ty hy vọng sẽ đạt được các cơ hội kinh doanh đáng kể bằng cách tăng khả năng cạnh tranh thị trường của hệ thống thử nghiệm (NVH).
Hệ thống kiểm tra (NVH) của công ty được cấu hình theo yêu cầu đo lường của khách hàng. Nhiều micrô IEPE được cài đặt trong một hàng và được sử dụng để xác định nguồn tiếng ồn. Do đó, giải pháp trích xuất âm thanh phải bao gồm một máy tính công nghiệp có đủ số lượng khe cắm để cài đặt nhiều card thu thập dữ liệu PCI Express. Ngoài ra, card thu thập phải hỗ trợ lấy mẫu đồng bộ đa kênh, độ phân giải 24 bit, tốc độ lấy mẫu không dưới 100 kS/s, chức năng điều chỉnh tín hiệu IEPE cho cảm biến micrô và dải điện áp đầu vào rộng để phù hợp với các cảm biến khác nhau cho các ứng dụng khác nhau. Hơn nữa, giải pháp mới phải có khả năng lấy mẫu đồng thời không chỉ cho tất cả các kênh trên một card mà còn lấy mẫu đồng thời giữa nhiều card để đảm bảo dữ liệu đo chính xác.
Mô tả hệ thống
Giải pháp trích xuất âm thanh của Advantech bao gồm máy tính công nghiệp IPC-623 rackmount 4U với 20 khe cắm, card mở rộng đa năng 19 khe PCE-5B19, card thu tín hiệu động đa kênh độ phân giải cao PCIE-1802 và cáp kết nối đồng bộ tốc độ cao. Máy tính công nghiệp được trang bị 15 card thu tín hiệu động có thể hỗ trợ tới 120 micrô IEPE được cài đặt trong phòng thí nghiệm kiểm tra tiếng ồn ô tô. Cáp đồng bộ được sử dụng để đồng bộ hóa tất cả các thẻ PCIE-1802. Với giải pháp trích xuất âm thanh này, hơn 100 kênh âm thanh có thể đồng thời lấy mẫu tín hiệu nhiễu và cung cấp dữ liệu cho phần mềm được phát triển cụ thể để phân tích hiệu suất NVH.
Ngoài một máy tính công nghiệp có tới 19 khe cắm hỗ trợ các hàng micrô, một thành phần quan trọng của giải pháp này là thẻ thu tín hiệu động Advantech’s PCIE-1802. Đặc điểm của các thẻ này là tám kênh đầu vào analog 24 bit và hỗ trợ lấy mẫu đồng bộ trên tất cả các kênh với tốc độ lấy mẫu lên tới 216 kS/s. Do đó, thẻ đáp ứng đa kênh, độ phân giải cao, tốc độ lấy mẫu cao và tiêu chí lấy mẫu đồng thời cần thiết cho các hàng micrô.
PCIE-1802 cũng cung cấp các chức năng hữu ích cho các thông số kỹ thuật cảm biến khác nhau. Một trong những chức năng này là điều chỉnh tín hiệu IEPE, cho phép người dùng đặt dòng yêu cầu từ (0,4 hoặc 10 mA) bằng phần mềm. Một tính năng đáng chú ý khác là phạm vi đầu vào rộng (± 0,2 ~ 10V), đảm bảo hệ thống không bị mất độ phân giải khi thay đổi cảm biến. Hai tính năng này cung cấp cho các nhà thiết kế hệ thống tăng tính linh hoạt cấu hình.
Hơn nữa, Advantech thực sự đã tùy chỉnh cáp đa tốc độ cao đặc biệt cho dự án này. Loại cáp đặc biệt này giúp giảm thời gian trôi đi của mỗi thẻ trong vòng vài nano giây, do đó ngăn ngừa lỗi và tạo điều kiện lấy mẫu đồng thời.
Triển khai hệ thống
- IPC-623: 4U, 20-Slot Rackmount Chassis with Front-Accessible,Multi-system Redundant Power Supply
- PCE-5B19: 19-Slot Backplane for 20-Slot Chassis
- PCIE-1802: 8-Channel, 24-Bit, 216 kS/s
- Dynamic Signal Acquisition PCI Express Card
- PCL-10419: High-Speed Acquisition Card Sync Cable
- PCL-108BNC: Mini SCSI to 8-BNC Cable
Kết luận
Máy tính công nghiệp đa khe cắm của Advantech, thẻ PCI Express thu được tín hiệu đa kênh độ phân giải cao và cáp đồng bộ đa card tốc độ cao đáp ứng các yêu cầu của nhà tích hợp hệ thống về số lượng kênh, độ phân giải, tốc độ lấy mẫu, lấy mẫu đồng bộ hóa, cung cấp chức năng IEPE, dải điện áp đầu vào, và tỷ lệ hiệu suất giá cao. Công ty đã có thể lắp ráp phần cứng của Advantech thành một nền tảng cạnh tranh có khả năng trích xuất tín hiệu âm thanh một cách chính xác và chính xác. Cuối cùng, giải pháp của Advantech là hiệu quả về chi phí và phù hợp cho các ứng dụng kiểm tra tiếng ồn môi trường khác trong các ngành công nghiệp khác.
-25/IPC-623_Front-right-_P20210202111254.png)
-25/PCIE-1802_02----20220504105842.jpg)
