Mi is az a zaj?

Ahhoz, hogy a zajt megértsük, először a hang definícióját kell meghatározni. A hang a levegőben, mint közvetítő közegben terjedő nyomáshullám. A zaj pedig különböző intenzitású és frekvenciájú hangok (nyomáshullámok) keveréke. A zaj általában valamilyen információt hordoz a vizsgált rendszer állapotáról, hiszen a zajkibocsátáshoz először valamilyen mechanikai hullámnak (rezgésnek) kell létrejönni a vizsgált testfelszínen, mely elindítja a hanghullámokat.

Milyen zajokat ismerünk?

A zajokat vagyis a hanghullámok keverékét több csoportba is oszthatjuk a jelalakjuk, illetve periodicitásuk szerint: beszélhetünk sztochasztikus zajokról melyek esetében nem tudunk összefüggéseket fellelni, valami véletlenszerű eloszlást mutat a zaj amplitúdója és frekvenciája, ugyanakkor léteznek determinisztikus, vagyis előre meghatározható, ugyanolyan gerjesztésre ugyanúgy viselkedő rendszerek. A determinisztikus jelek egyik speciális csoportja a periodikus jelek, melyek valamilyen ismétlődést mutatnak az időtartománybeli vizsgálatok során, magyarul bizonyos hanghullámok ismétlődnek.

Diagnosztikai szempontból egyértelműen a determinisztikus zajokat tudjuk felhasználni, azok közül is kiemelkedő a periodikus zajok szerepe, mivel a gépjárművekben a legtöbb felügyelni kívánt alkatrész forgó vagy alternáló mozgást végez, azaz önmaga is periodikus működést mutat.

A zaj mértékegységei

A hang a levegőben terjedő nyomáshullámokat jelenti, melyből következik, hogy a hangnyomás a légnyomás ingadozását jelenti. A hangnyomás szintjét egy logaritmikus skálán dB mértékegységgel jelölik.

Ha nem időtartományban vizsgáljuk a hangot, akkor jellegzetes frekvenciákat tudunk vizsgálni. Mivel a hang longitudinális hullám, ezért az időben mért jelet egy transzformáció segítségével frekvenciatartományba lehet konvertálni. A frekvencia-vizsgálat lényege, hogy a különböző frekvenciájú és erősségű hangokból összeálló zajokat szétbontsuk alkotóelemeire, így láthatjuk, hogy mely frekvenciák dominánsak a zajban. A jellegzetes frekvenciákat Hz mértékegységben szokás megadni.

Milyen zajforrások vannak egy járműben?

A gépjárműnek egyik legnagyobb zajforrása a belső égésű motor, melyet próbálnak egyre jobban hangszigetelni, hogy az utastérben ne érezzük túl hangosnak. A zajért a motor esetében az egymással érintkező, egymáson elmozduló alkatrészek és maga az égési folyamat felelős. Az égési csúcsnyomás összefüggésben van a motor által kibocsátott zajra, ezért is hallottuk hangosabbnak a dízelmotorokat, amíg kevésbé volt leválasztva az utastér a külső zajoktól. A forgó alkatrészek csapágysúrlódása és a levegő keverése is jellegzetes zajt kelt.

A különböző meghibásodások a referenciaértékeknél nagyobb zajjal járnak, így a zajmérés segítségével felfedezhetők. Felsorolunk néhány hibalehetőséget a hajtásláncban, ami a szokásostól eltérő zajkibocsátással jár:

-          kiegyensúlyozatlanság

-          excentricitás

-          tengelygörbülés

-          egytengelyűségi hiba

-          tengelykapcsoló-hiba

-          siklócsapágyak túlzott kopása

-          kenéshiány

-          gördülőelemes csapágyak hibái

-          hajtómű-meghibásodások

-          fogaskerék-problémák

-          lánchajtások hibái

-          szíjhajtások hibái

-          szivattyú-meghibásodások

-          ventilátor-problémák

-          villamos gépek hibái

-          rezonancia jelenségek

-          folyadékok és gázok áramlásával kapcsolatos problémák

Miért érdemes zajt mérni?

A zajmérés nagy előnye, hogy úgynevezett „contactless” vagyis érintés nélküli vizsgálatot tesz lehetővé, így nem kell a nehezen hozzáférhető alkatrészre csatlakozni, nem szükséges kiszerelni és nem jár semmiféle roncsolással a mérés elvégzése.

A periodikus jelek könnyen feldolgozhatók és kiértékelhetők, valamint könnyen társíthatók valamely forgó vagy alternáló mozgást végző alkatrészhez.

Vannak olyan esetek is, amikor azért kell zajt mérni, mert ez a mutatója egy minőségi standardnak/elvárásnak. Az autóiparban a komfort egyre nagyobb szerepet kap a fejlesztésben, melyhez már külön mérési szabványok és eljárások tartoznak, ilyen például az NVH-teszt, ahol az utastérben észlelhető zajok és rezgések alapján osztályozzák a járműkomfortot.

Hogy mérjük a zajt?

A zajmérés eszköztára két fő csoportra osztható: az egyik csoportba tartoznak azok az eszközök (hardverek), melyek szükségesek a zajok rögzítéséhez, a másik csoportba a matematikai és informatikai eszköztár tartozik, melynek feladata a mikrofon jeleinek átalakítása olyan formára, melyet értelmezni tudunk, és ami alapján összehasonlításokat tudunk végezni.

A mikrofonoknak több típusa is létezik, melyek mind használhatók a mérések során, a jelfeldolgozásban egyre inkább a digitális jelek veszik át az uralmat, de az akusztikai mérések során nem lehet megkerülni az analóg részáramköröket.

Következő cikkünkben a fent olvasható elméleti alapokra építve megnézzük, hogy a járműdiagnosztikában milyen lehetőségek vannak akusztikai mérésekre, és milyen hibák diagnosztizálhatók a hangok segítségével.