UFSC將LabVIEW和NI CompactDAQ應用于車輛通過噪聲測試的聲學波束成形中
聲學圖像識別50公里時速、1,904.3 Hz下的輪胎和排氣噪聲
- Samir N.. Gerges, Federal University of Santa Catarina (UFSC)?
挑戰(zhàn):
開發(fā)一款便攜且價格合理的聲學波束形成形,實現(xiàn)通過噪聲測量和其他應用中的噪聲源識別 。?
解決方案:
使用32個麥克風組成的螺旋陣列、NI LabVIEW軟件、NI聲音和振動測量套件,以及32通道的NI CompactDAQ系統(tǒng),搭配8個NI 9234 4通道動態(tài)信號采集(DSA) 模塊來獲取噪聲源的可視化圖像,從而識別行駛車輛所產(chǎn)生的信號。?
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巴西圣卡塔琳娜州聯(lián)邦大學(UFSC)的噪聲和振動實驗室從事多種項目研究,并參與汽車行業(yè)的研發(fā),使產(chǎn)品能夠符合噪音和振動標準。 除了支持本地行業(yè)的發(fā)展之外,我校還大力推動本科生/研究生教學和研究的學術(shù)發(fā)展。
通過噪聲測試經(jīng)過標準化,可將車輛運行過程中最大的附帶噪音水平量化。 在許多國家,有關(guān)政府機構(gòu)對聲音測試都有限制規(guī)定,通常為ISO362------測量道路車輛加速所產(chǎn)生的噪聲。 這些規(guī)定旨在記錄車輛在城市交通中正常行駛所產(chǎn)生的主要噪聲源水平,通常時速限制為50或70公里/小時。車輛通過噪聲測試可以驗證,一輛符合標準的汽車,其產(chǎn)生的交通噪音不得超過所規(guī)定的限值。
汽車上的很多部件都會產(chǎn)生噪聲,包括電機、排氣裝置、變速器以及輪胎。 標準的通過噪聲測試無法識別會造成測試失敗的源噪聲,因此我們需要一項能夠可視化呈現(xiàn)聲場的技術(shù),以分辨不同的聲源。 在該測試中,我們采用了波束成形,可以看到哪些聲源會顯著增大整體噪音,并對車輛通過噪聲產(chǎn)生影響。
波束成形
我們搭建了波束成形器,或稱為“聲學相機” ,其構(gòu)造是一個32個麥克風組成的螺旋陣列,麥克風間的最大直徑距離為1米,可用來捕捉噪聲源的視覺成像,我們還組建了一個1.1*1米的金屬網(wǎng)格。陣列的定位與單個麥克風在標準測試中的位置相同,距通道中心線的距離為7.5米,其中心距地面距離為1.3m,從而確保通過測試中所有的測量條件相同。
我校學生使用低成本的駐極體盒麥克風搭建了陣列麥克風。 傳統(tǒng)的定向陣列硬件由市場上的電容麥克風和前置放大器組成,但對于實驗室的使用來說過于昂貴。 創(chuàng)建完整的陣列麥克風可以節(jié)省開支,并為學生提供有價值的項目。 美國航空航天局蘭利研究中心研究發(fā)現(xiàn),所使用的駐極體盒產(chǎn)生的麥克風頻率響應,適用于定向列陣,其音頻頻譜的幅度和相位響應變化最小,高頻變化適中。我們正是基于以上研究完成了該設(shè)計。
數(shù)據(jù)采集
我們采用 NI USB-9162高速C系列USB外盒,搭配8個 NI 9234 DSA模塊進行數(shù)據(jù)采集。 我們選擇了緊湊且直流供電的NI硬件,它能為陣列中的麥克風提供電源。 模塊的無混疊帶寬高達20 kHz。 此外,通道的相位匹配對于聲學波束形成來說相當重要,且系統(tǒng)規(guī)定任意兩個通道間的相位不匹配度不能超過一度。
由于系統(tǒng)是直流供電,所以使用電池操作很方便。 在筆記本電腦上運行LabVIEW 軟件和聲音與振動測量套件,可輕松地將電壓值轉(zhuǎn)換為噪聲測量中使用的工程單位。 此外,聲音和振動測量套件符合IEC61260(電聲、倍頻程和分數(shù)倍頻程帶通濾波器)和IEC61672(電聲和聲級計)聲級測量、加權(quán)濾波器、倍頻程分析的國際標準,其測量結(jié)果準確、重復性佳。
分析
數(shù)據(jù)采集完成后,我們采用了傳統(tǒng)的延遲相加波束成形算法對其進行分析。 我們對聲音信號進行了總結(jié),并描述了從聲源到不同麥克風的不同傳播路徑。 聲源以高速通過聲學相機(與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣速度相比,現(xiàn)代汽車的速度仍舊緩慢),可使光束集中并追蹤通過麥克風陣列的聲源。 我們必須校正反多普勒過程的多普勒效應,其中包括幅度和頻率校正,從而獲取連貫的信號總和。
為了校準聲學測量數(shù)據(jù)和正在測試的車輛照片、疊加噪聲幅度,我們啟動了蜂鳴器(主件約為2.2千赫下的90分貝)和以50公里每小時勻速運行的車輛,讓其像常規(guī)通過測試一樣通過陣列。
我們采用這種方法替代了穩(wěn)定測量,正是因為它采集速度快、質(zhì)量高。 它同時還呈現(xiàn)了通過測量中的同類錄音。 蜂鳴器的位置可允許照片和數(shù)據(jù)準確對齊。
由于車輛的輪胎和車身周圍的湍流運動等在移動過程中會產(chǎn)生噪音, 我們將該技術(shù)應用到車輛上,對這些噪聲進行了精確的評估和識別。 介于此,我們可以很好地以減少風洞外的車輛通過噪聲。
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- LabVIEW(316633)
- CompactDAQ(13731)
- UFSC(6359)
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2017-12-07 12:05:01895
基于波束成形的60GHz無線局域網(wǎng)絡(luò)WLAN定位算法
針對60 GHz信號在非視距(NLOS)環(huán)境下測距困難的問題,提出一種基于波束成形的60 GHz無線局域網(wǎng)絡(luò)( WLAN)定位算法。首先,通過借助波束成形技術(shù)進行最強路徑搜索,波束成形算法將天線
2017-12-13 14:04:421
MIMO信道多用戶塊傳輸SCFDE系統(tǒng)的聯(lián)合波束成形
處的信干噪比;在使每個接收節(jié)點都滿足給定服務質(zhì)量要求的約束下,將非凸的二階約束二次優(yōu)化問題通過松弛約束條件轉(zhuǎn)化為凸半正定優(yōu)化問題求解,從而得到一組最佳波束成形系數(shù),使所有發(fā)射節(jié)點的發(fā)射功率最小化。仿真表明所有發(fā)射節(jié)點的總發(fā)
2018-01-16 10:41:420
無線網(wǎng)絡(luò)中功率分配的安全波束成形
設(shè)計聯(lián)合優(yōu)化問題;將所述目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為凸優(yōu)化問題,通過一維搜索轉(zhuǎn)發(fā)波束成形功率占比獲得全局最優(yōu)解,完成認知無線網(wǎng)絡(luò)的安全波束成形設(shè)計。仿真分析表明,所提方法在保證用戶信息安全的同時可實現(xiàn)次用戶的傳輸速
2018-01-17 18:17:330
關(guān)于麥克風波束成形的基本原理
所有MEMS麥克風都具有全向拾音響應,也就是能夠均等地響應來自四面八方的聲音。多個麥克風可以配置成陣列,形成定向響應或波束場型。經(jīng)過設(shè)計,波束成形麥克風陣列可以對來自一個或多個特定方向的聲音更敏感。
2018-04-23 11:19:006830
多用戶MISO干擾信道安全協(xié)同波束成形
information)下的安全協(xié)同波束成形(SCB,secure coordinated beamforming)方案和非理想CSI下的頑健安全協(xié)同波束成形(RSCB,robust secure
2018-03-06 16:47:330
基于多用戶多輸入多輸出(MIMO)有限反饋系統(tǒng)提出了一種收發(fā)聯(lián)合波束成形方案
本文基于多用戶多輸入多輸出(MIMO)有限反饋系統(tǒng)提出了一種收發(fā)聯(lián)合波束成形方案。該方案在發(fā)送端采用每個用戶酉速率控制(PU2RC)波束成形技術(shù),在接收端采用基于信干噪比(SINR)最大化的天線合并
2018-03-12 11:38:020
5G無線技術(shù)中最重要的兩個技術(shù)MIMO和波束成形解析
對于2018年的5G網(wǎng)絡(luò)來說,最重要的無線技術(shù)中的兩個——多重輸入多重輸出和波束成形——對5G網(wǎng)絡(luò)一直都非常
2018-03-19 15:57:5428880
如何使用Labview通過NI OPC與S7200 PLC通信
該文檔提供了S7-200 PLC,基于NI 提供的OPC服務器軟件NI LabVIEW OPC Servers與NI LabVIEW通信,用于幫助用戶實現(xiàn)NI LabVIEW對S7-200 PLC的控制。
2019-02-27 08:00:0096
數(shù)字波束成形相控陣技術(shù)在軍事和商業(yè)方面的應用
盡管有大量關(guān)于大規(guī)模MIMO和汽車雷達的討論,但不應該忘記大多數(shù)最近的雷達開發(fā)和波束形成R& D已經(jīng)在國防工業(yè)中,現(xiàn)在它正在適應商業(yè)應用。雖然相位陣列和波束成形從21世紀初的研發(fā)工作轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實,但現(xiàn)在預計會出現(xiàn)新一波防御聚焦陣列,工業(yè)技術(shù)提供的解決方案往往成本過高。
2019-04-15 08:35:007406
ADRV9009集成式收發(fā)器簡化數(shù)字波束成形
ADRV9009 為帶寬最寬的集成式收發(fā)器,支持運營商級性能、快速跳頻,并可簡化數(shù)字波束成形。它可提供適合 2G/3G/4G/5G、大規(guī)模 MIMO 和相控陣雷達的通用平臺解決方案。
2019-07-22 06:04:002162
5G毫米波波束成形驗證及非信令測試技術(shù)日活動成功舉辦
LitePoint FAE團隊于上周在上海公司成功舉辦5G毫米波波束成形驗證及非信令測試技術(shù)日活動。
2019-07-22 16:07:013496
QRD-RLS算法和LMS算法性能的對比和設(shè)計波束成形器的資料說明
通過仿真,比較了逆QRD-RLS算法和LMS算法的性能。在此基礎(chǔ)上,推導并總結(jié)了一種基于κλ旋轉(zhuǎn)的無開方無除法的逆QRD-RLS算法。分析表明該算法在估計殘差的同時可以方便地提取最優(yōu)權(quán)值。并以4元陣為模型,用該算法設(shè)計了波束成形器。
2019-12-19 11:51:2616
5G的核心技術(shù)波束成形詳細說明
的5G這次真的要來了! 5G基站可以支持大規(guī)模天線陣列,可配置的天線數(shù)量甚至可以達到1024根。要充分發(fā)揮這些大規(guī)模天線陣列的潛力,5G的波束成形技術(shù)(Beamforming)絕對必不可少!今天我們就帶大家一起,靠近這雙助力5G通信騰飛的翅膀。
2021-01-12 10:30:001
NI宣布將適用于NI CompactDAQ數(shù)據(jù)采集平臺的I/O模塊翻倍
NI宣布將其適用于NI CompactDAQ數(shù)據(jù)采集平臺的I/O模塊數(shù)量增加2倍之多,并為這一基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)新添了多項關(guān)鍵的測量功能。此外,每一款NI CompactDAQ機箱均同步配套
2020-08-30 09:16:012311
波束成形的類型及其在RF PCB中的用途
您可以感謝電信界在技術(shù)詞典中提供 MIMO 和波束形成新的流行語。這兩個概念不是很好理解,并且密切相關(guān)。波束成形是擴大 5G 和 WiFi 6 / 6E 覆蓋范圍以及通過單個天線陣列提供多用戶訪問
2020-11-04 19:45:364167
毫米波波束成形和天線技術(shù)的實例說明
天線陣中每個單獨的小天線因為陣列因子而導致發(fā)射信號方向不一,而波束成形網(wǎng)絡(luò)(BFN)可以將它們發(fā)射的信號組合成更具方向性的圖案。波束成形器可用于雷達和通信系統(tǒng)。一個雷達示例是為汽車雷達提供一個能夠
2020-12-29 05:10:0020
美國研發(fā)了首款全集成式單芯片數(shù)字毫米波波束成形器
據(jù)外媒報道,美國密歇根大學(the University of Michigan)電氣與計算機系的工程師們研發(fā)了首款全集成式單芯片數(shù)字毫米波(MMW)波束成形器,可為高頻5G通信開辟新道路。該技術(shù)可用于改進車到車通信、自動駕駛、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和國防等行業(yè)。
2020-11-30 10:44:32793
實現(xiàn)通過噪聲測量和其他應用中的噪聲源識別?
汽車上的很多部件都會產(chǎn)生噪聲,包括電機、排氣裝置、變速器以及輪胎。標準的通過噪聲測試無法識別會造成測試失敗的源噪聲,因此我們需要一項能夠可視化呈現(xiàn)聲場的技術(shù),以分辨不同的聲源。在該測試中,我們采用了波束成形,可以看到哪些聲源會顯著增大整體噪音,并對車輛通過噪聲產(chǎn)生影響。
2021-03-03 17:09:431679
如何實現(xiàn)通過噪聲測量和其他應用中的噪聲源識別?
巴西圣卡塔琳娜州聯(lián)邦大學(UFSC)的噪聲和振動實驗室使用 32 個麥克風組成的螺旋陣列、NI LabVIEW 軟件、NI 聲音和振動測量套件,以及 32 通道的 NI CompactDAQ 系統(tǒng),搭配 8 個 NI 9234 4 通道動態(tài)信號采集(DSA) 模塊來獲取噪聲源的可視化圖像,
2021-03-10 10:25:291643
聲學波束形成形實現(xiàn)通過噪聲測量和其他應用中的噪聲源識別?
FSC 將 LabVIEW 和 NI CompactDAQ 應?于?輛通過噪聲測試的聲學波束成形中通過噪聲測試經(jīng)過標準化,可將車輛運行過程中最大的附帶噪音水平量化。
2021-03-11 13:58:371942
AN-1328:高性能、低噪音工作室麥克風,帶MEMS麥克風、模擬波束成形和電源管理
AN-1328:高性能、低噪音工作室麥克風,帶MEMS麥克風、模擬波束成形和電源管理
2021-04-15 17:58:5533
基于毫米波車地通信的自適應多波束成形方法
文中提出了一種基于毫米波高鐵車地通信的自適應多波束成形方法。在該方法中,基站利用毫米波同時發(fā)射多個具有不同寬度的波束進行信號傳輸,從而提升系統(tǒng)的吞吐量。多波束傳輸方法也可以降低系統(tǒng)的通信中斷概率
2021-05-29 15:45:418
一種人工噪聲輔助的安全波束成形方法
針對節(jié)點具有能量收集能力的全雙工中繼竊聽信道保密速率的優(yōu)化問題,提岀了一種基于信息和能量聯(lián)合傳輸?shù)娜斯?b class="flag-6" style="color: red">噪聲輔助的安全波束成形方法。該方法在滿足節(jié)點傳輸功率和中繼節(jié)點收集能量等約束條件下,通過聯(lián)合優(yōu)化
2021-05-29 17:00:207
具有1.5dB NF LNA的Rx波束成形解決方案
總之,LNA 是 ESA 平板天線中最關(guān)鍵和影響最大的組件。利用瑞薩電子獨特的異構(gòu)偽芯片 IC 架構(gòu)以及單獨的 LNA 和波束成形芯片,我們能夠快速發(fā)展完整的Rx波束成形解決方案,以滿足對經(jīng)濟實惠的相控陣天線日益增長的商業(yè)需求,同時還為新穎多樣的天線架構(gòu)提供設(shè)計靈活性。
2022-04-26 14:44:441191
混合波束成形接收機動態(tài)范圍理論實踐
本文介紹了相控陣混合波束成形架構(gòu)中接收機動態(tài)范圍指標的測量與分析的以下比較。商用 32 通道開發(fā)平臺用于通過測量驗證分析。回顧了子陣列波束成形的接收機分析,重點是處理模擬子陣列中信號組合點時信號增益
2022-12-13 12:14:25695
多波束相控陣接收機混合波束成形功率優(yōu)勢的定量分析
吸引人的特性,但功耗和成本的增加仍然是一個問題。由于具有卓越的功率效率,波束成形的混合方法可能適用于許多應用。
2022-12-14 16:03:162179
RF收發(fā)器可在數(shù)字波束成形相控陣中實現(xiàn)強制雜散去相關(guān)
在大型數(shù)字波束成形天線中,通過組合來自分布式波形發(fā)生器和接收器的信號的波束成形過程來提高動態(tài)范圍是非常可取的。如果相關(guān)的誤差項不相關(guān),則可以在噪聲和雜散性能方面獲得10logN的動態(tài)范圍改進。在這種情況下,N 是波形發(fā)生器或接收器通道的數(shù)量。
2022-12-23 13:52:16754
大規(guī)模MIMO和波束成形:5G流行語背后的信號處理
由大量天線組成的基站同時通過相同的頻率資源與多個空間上分離的用戶終端通信并利用多徑傳播是實現(xiàn)這種效率節(jié)約的一種選擇。這種技術(shù)通常被稱為大規(guī)模MIMO(多輸入,多輸出)。您可能聽說過大規(guī)模MIMO被描述為具有大量天線的波束成形。但這提出了一個問題...什么是波束成形?
2023-01-04 14:24:132308
混合波束成形接收機動態(tài)范圍理論實踐
本文介紹了相控陣混合波束成形架構(gòu)中接收機動態(tài)范圍指標的測量與分析的以下比較。商用 32 通道開發(fā)平臺用于通過測量驗證分析。回顧了子陣列波束成形的接收機分析,重點是處理模擬子陣列中信號組合點時信號增益和噪聲增益之間的差異。
2023-01-16 17:13:01635
毫米波波束成形原型設(shè)計解決方案
毫米波技術(shù)與衛(wèi)星通信方案的領(lǐng)先者稜研科技(TMY Technology Inc., TMYTEK)與 NI 共同推出毫米波通信原型設(shè)計解決方案,整合 NI Ettus USRP X410 與稜研科技 UD Box 5G 變頻器和 BBox 5G 波束成形器。
2023-03-13 14:41:36320
專注5G/6G無線通信的毫米波波束成形原型設(shè)計解決方案
與稜研科技 UD Box 5G 變頻器和 BBox 5G 波束成形器,應用于先進的無線通信和感知研究,包含5G/6G、衛(wèi)星通信、雷達等陸海空領(lǐng)域。
2023-03-20 10:38:16522
關(guān)于波束成形和波束控制天線的相關(guān)基礎(chǔ)知識
天線波束成形和天線波束控制是越來越多地用于蜂窩或移動電信等系統(tǒng)的技術(shù),尤其是 5G 以及許多其他無線通信。據(jù)IC先生了解,隨著對更快的數(shù)據(jù)速率、更高密度的移動設(shè)備等的需求不斷增長,天線技術(shù)正在與所使用的其他技術(shù)一起發(fā)展。
2023-04-25 10:50:082418
采用SFDR優(yōu)化的混合波束成形發(fā)射校準
相控陣校準工作通常側(cè)重于優(yōu)化目標基波信號。本文介紹了一種在已知所需信號的相位校準后進一步提高雜散性能的方法。使用這種方法,我們將評估由四個32元素子陣列組成的8元素混合波束成形系統(tǒng)上的傳輸雜散信號
2023-06-08 14:18:12370
如何實現(xiàn)毫米波波束成形和大規(guī)模MiMo?
波束成形和大規(guī)模MiMo是毫米波通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,通過波束成形器與虹科上/下變頻器的集成,能夠?qū)崿F(xiàn)將現(xiàn)有的sub-6GHz設(shè)備簡單便捷地實現(xiàn)5G波束形成和大規(guī)模MiMo。
2022-08-15 10:11:37694
毫米波雷達的自適應波束成形技術(shù):提升感知精度的前沿探索
毫米波雷達的自適應波束成形技術(shù)是當前雷達領(lǐng)域備受關(guān)注的研究方向之一。本文深入探討了自適應波束成形技術(shù)的原理、關(guān)鍵技術(shù)和在各個應用領(lǐng)域中的前景,以及它如何提升毫米波雷達系統(tǒng)在復雜環(huán)境中的感知精度。
2023-11-14 15:51:00196
Tower Semiconductor與瑞薩合作制造基于SiGe的波束成形IC
高價值模擬半導體代工解決方案的領(lǐng)先廠商Tower Semiconductor今日宣布與瑞薩電子建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。雙方將利用Tower的先進大批量高性能SiGe BiCMOS技術(shù),共同制造基于SiGe的波束成形集成電路(IC)。
2024-02-05 10:15:37408
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