Equipo de caracterización acústica de dispositivos que comprende una cámara seleccionada entre anecoica y semianecoica (1),

en cuyo interior se incluyen un bastidor (4) de sujeción de la muestra de ensayo (6), un equipo de vibraciones electrodinámico (2) unidireccional situado en el interior de un habitáculo cerrado de aislamiento (3), y una interfaz acústicamente absorbente (5), compuesta por al menos un espárrago rígido (9) y una malla de fijación (10), y que conecta el bastidor (4) al equipo de vibraciones electrodinámico (2) a través de unos orificios (11) que se implementan en la cara superior del habitáculo cerrado de aislamiento (3) y que son atravesados por los espárragos rígidos (9).

Equipo de caracterización acústica de dispositivos.

Campo de la invención

La presente invención tiene como objetivo principal la caracterización acústica de dispositivos sometidos a vibraciones y su aplicación en el campo de los ensayos acústicos y vibraciones para componentes de vehículos automóviles. No obstante, su uso no queda limitado a este sector tecnológico, siendo aprovechable en otras áreas de la técnica en la que los ensayos de medida y caracterización de los ruidos provocados por vibración sean un requerimiento funcional de un componente.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de vibración electrodinámicos (Patente Europea EP1481232) son unos medios de ensayo habituales para los componentes de vehículos automóviles. Con estos equipos se realizan ensayos de caracterización vibratoria y durabilidad mecánica de componentes de automóvil con el objetivo de verificar que los mismos cumplen los requerimientos especificados por el fabricante para la vida útil del componente en el vehículo.

En la actualidad y debido al aumento del interés de la industria automovilística por el confort en los vehículos, se ha avanzado en la mejora del confort en diferentes campos, entre ellos el ruido. Por ello, se ha comenzado a utilizar estos sistemas de vibración electrodinámicos para analizar el comportamiento acústico de los componentes de vehículo automóvil. La mayoría de estos componentes, cuando son excitados por perfiles de vibración generados por la reproducción de señales adquiridas en carretera o por perfiles sintéticos generados en laboratorio, pueden generar ruidos que deben ser medidos, evaluados y/o caracterizados.

La utilización de un sistema de vibraciones electrodinámico para caracterizar el comportamiento acústico de un componente de vehículo presenta múltiples problemas ya que para que estos sistemas puedan generar la fuerza necesaria para someter al componente de ensayo a los niveles de aceleración solicitados en los requerimientos normativos de ensayo, se generan elevados niveles de ruido. Los niveles de aceleración axial se obtienen mediante las variaciones en la alimentación eléctrica del mecanismo electrodinámico del sistema de vibraciones. De esta forma, tanto por los mecanismos del sistema de vibraciones como por el funcionamiento intrínseco del mismo, el desplazamiento de la superficie útil de trabajo del equipo de vibraciones provoca el desplazamiento de una masa de aire generando un elevado nivel de ruido. Este ruido es un problema para la caracterización acústica de componentes y debe ser aislado para minimizar su influencia en la evaluación acústica del componente que se tiene que ensayar en laboratorio.

En el campo de los ensayos de vibraciones sobre componentes de vehículos automóviles, los sistemas de vibración electrodinámicos reciben una notable atención ya que permiten generar los niveles necesarios de aceleración en una dirección, y por tanto permiten ensayar todo tipo de componentes de vehículo. Con estos equipos no se tiene que limitar en exceso la masa del conjunto formado por el bastidor y el componente de ensayo, pudiéndose ensayar componentes de dimensiones considerables (como por ejemplo una puerta completamente equipada o un salpicadero).

Los sistemas de vibraciones electrodinámicos puede funcionar en varios modos de funcionamiento (vibración seno, vibración aleatoria, reproducción de perfiles temporales de carretera) pero generalmente siempre trabajan en modo "lazo cerrado". Estos sistemas trabajan mediante un controlador electrónico y uno o varios acelerómetros posicionados sobre el componente (puntos de control), que miden los niveles locales de vibración, enviando esa información al controlador. De esta forma se cierra el lazo de medida y se permite al sistema regular su funcionamiento y controlar los niveles de aceleración en el componente durante el ensayo.

El controlador de vibraciones tal y como se divulga en la Patente US2003229738 opera sobre una interfaz lógica en la que se utilizan dos variables principales, la primera variable es la frecuencia o el intervalo de frecuencias en los que va a trabajar el sistema y la segunda variable es el nivel de aceleración que el equipo tiene que alcanzar. A partir de esas dos variables, este software y el controlador electrónico establecen todos los parámetros de control del sistema, así como los niveles de seguridad y alertas.

En principio, planteando una solución a estos problemas de ruido que se nos presentan al utilizar estos equipos de vibraciones, se puede utilizar un sistema de vibraciones electrodinámico comercial como una alternativa válida para la caracterización acústica de componentes de vehículos automóviles sometidos a vibración. Este sistema podrá utilizarse siempre y cuando esté aislado acústicamente y de esta forma sea posible tener controlado el nivel de ruido generado por los componentes del sistema (dispositivos mecánicos, dispositivos eléctricos, amplificador de potencia) así como haber minimizado el ruido causado por el funcionamiento del mismo.

Sin embargo estos sistemas de vibración electrodinámicos (sin imán permanente), con capacidad de generación de niveles elevados de fuerza y aceleración (fuerzas superiores a 10.000 N), no han sido aplicados de forma generalizada para la caracterización acústica debido a los altos niveles de ruido que generan, lo que presenta un problema difícil de salvar. Este problema hace dificultosa la caracterización y el análisis del ruido del componente cuando es excitado mediante una señal vibratoria y es el punto de partida de esta invención.

Existen sistemas de vibración diseñados para producir bajos niveles de ruido pero no tienen la fuerza necesaria (fuerzas inferiores a 100 N) para poder someter a los niveles de aceleración requeridos a los componentes de vehículo, sobre todo para conjuntos bastidor de ensayo y componente con pesos considerablemente elevados.

Descripción de la invención

La presente invención propone como novedad el empleo de un sistema de vibración electrodinámico de alta capacidad y prestaciones dentro de una cámara semi-anecoica o anecoica, en la que se tiene un reducido nivel de ruido de fondo (esta cámara estará aislada del exterior mediante paneles de alta absorción acústica en todas las caras). Los mecanismos del sistema de vibraciones electrodinámico se cierran dentro de un habitáculo acústicamente aislado y situado en el interior de la cámara semi-anecoica de forma que no permita la emisión al exterior del habitáculo del ruido generado por los mecanismos. Los dispositivos eléctricos y el amplificador de potencia se instalan en el exterior de la cámara semi-anecoica. Además en este habitáculo de aislamiento del sistema de vibraciones se implementa, como solución novedosa al problema inicial, una interfaz vibroacústica, que permite transmitir la vibración generada por el sistema electrodinámico dentro de su habitáculo, al componente situado en el exterior de éste minimizando la transmisión de ruido. Además la interfaz vibroacústica implementada también permite que se pueda posicionar los componentes en posición vehículo en el interior de la cámara semi-anecoica, en la cual se podrán realizar el análisis y/o caracterización acústica del componente cuando es sometido a una excitación vibratoria.

El equipo de vibraciones electrodinámico se emplaza en el interior de un habitáculo cerrado que permite su aislamiento acústico y mediante una interfaz vibroacústica en el que se realizan una serie de orificios en los que se introducen unas fijaciones rígidas, se transmite la vibración al exterior de este habitáculo. Esta interfaz permite la transmisión de las vibraciones del sistema de vibraciones electrodinámico, posicionado en el interior del habitáculo aislado, al exterior del mismo (interior de la cámara semi-anecoica) reduciendo la transmisión de ruido, lo que supone una novedad frente a un sistema de vibraciones electrodinámico estándar sin aislamiento, teniendo como función minimizar la transmisión de ruido del mecanismo al recinto por medio de la absorción acústica y por el funcionamiento de las trampas acústicas que envuelven los espárragos rígidos. De esta forma, se mantendrá controlado el ruido en el ambiente en el que se caracterizará acústicamente el componente de vehículo automóvil, aprovechando las propiedades de absorción de los materiales empleados en las paredes del habitáculo de aislamiento así como en las trampas acústicas. Esta solución está compuesta por la trampa acústica de material acústicamente...

1. Equipo de caracterización acústica de dispositivos que comprende:

- Un bastidor (4) de sujeción de la muestra de ensayo (6) y

- Un equipo de vibraciones electrodinámico (2) unidireccional situado en el interior de un habitáculo cerrado de aislamiento (3),

situados ambos en el interior de una cámara seleccionada entre anecoica o semianecoica (1), caracterizado por comprender una interfaz acústicamente absorbente (5) que conecta el bastidor (4) al equipo de vibraciones electrodinámico (2) a través de unos orificios (11) que se implementan en la cara superior del habitáculo cerrado de aislamiento (3).

2. Equipo de caracterización acústica de dispositivos según reivindicación 1 caracterizado porque la interfaz (5) está compuesta por al menos un espárrago rígido (9) que atraviesa los orificios (11), y por una malla de fijación (10) para fijación del bastidor (4).

3. Equipo de caracterización acústica de dispositivos sometidos a vibración según reivindicación 2 caracterizado porque la malla de fijación (10) tiene forma de estrella.

4. Equipo de caracterización acústica de dispositivos según reivindicaciones anteriores caracterizado porque los orificios (11) tienen una estructura rígida multi-perforada rellena de material absorbente acústico.

5. Equipo de caracterización acústica de dispositivos según reivindicaciones anteriores caracterizado porque los orificios (11) que no se usan se cierran mediante unas tapas estancas rígidas (12).

6. Procedimiento de caracterización acústica de dispositivos que utiliza el equipo divulgado en las reivindicaciones 1-5 caracterizado por comprender las etapas de:

- Transmisión de la vibración del equipo de vibración electrodinámico (2) al bastidor (4) por medio de una interfaz acústicamente absorbente (5),

- Transmisión de la vibración por medio de una interfaz acústicamente absorbente (5), a través de los orificios (11) del habitáculo cerrado de aislamiento (3), al bastidor (4),

- Transmisión de la vibración del bastidor (4) a la muestra de ensayo (6),

- Medición del ruido generado por la muestra de ensayo, con micrófonos (7).

7. Procedimiento de caracterización acústica de dispositivos según la reivindicación 6 caracterizado porque la transmisión de la vibración del equipo de vibración electrodinámico (2) al bastidor (4) se realiza a través de al menos un espárrago rígido (9) soportado por una malla de fijación (10).

8. Procedimiento de caracterización acústica de dispositivos según la reivindicación 6 caracterizado porque la muestra de ensayo es un dispositivo de un vehículo.