汽車上的那些可聽見的嗡嗡聲等各種噪音會(huì)降低甚至扼殺消費(fèi)者對汽車的滿意程度，現(xiàn)代汽車的幾款轎車已經(jīng)獲得了J.D.Power公司（一家從事客戶滿意度調(diào)查的公司）初始質(zhì)量研究調(diào)查（IQS）的第一名，現(xiàn)代汽車計(jì)劃繼續(xù)保持這個(gè)成績。因此，這家公司正在積極的致力于追蹤、查找、消除它們的汽車發(fā)出的各種噪音。

一些可移動(dòng)的部件之間的碰撞和摩擦?xí)l(fā)這些噪聲，采取糾正行動(dòng)的第一步是要查找噪聲的來源，但是如果采用ad hoc（點(diǎn)對點(diǎn)模式）監(jiān)測方法會(huì)非常的困難，我們所需要的是一個(gè)錄音攝像機(jī)。

錄音攝像機(jī)利用一個(gè)聲學(xué)麥克風(fēng)陣列的聲波束鎖定噪聲源，錄音相機(jī)使用不同的顏色輪廓將各種聲音可視化，根據(jù)不同顏色可以判斷不同大小的聲音，這非常像熱敏成像攝像機(jī)可以將溫度可視化一樣，這里我們通過測量聲波束經(jīng)過麥克風(fēng)陣列的延遲時(shí)間來判斷不同聲音。聲音攝像機(jī)將聲音圖像轉(zhuǎn)變成一幅可視化的圖像，這是一幅能夠?qū)Σ煌曇暨M(jìn)行解釋的圖像，能夠輕松的分辨出不同的聲音。

錄音攝像機(jī)捕捉的畫面

識(shí)別噪聲的來源會(huì)有以下幾個(gè)挑戰(zhàn)。第一，要想捕捉瞬變的噪聲，快速的響應(yīng)時(shí)間是非常必須的，因?yàn)榇蟛糠衷肼暤漠a(chǎn)生是不規(guī)律的，變化快速的。有的時(shí)候這些噪聲僅僅持續(xù)幾毫秒然后就消失了。第二，在一個(gè)客運(yùn)車輛上尋找噪聲來源要求檢測設(shè)備要重量輕，體積小巧，能夠在汽車的內(nèi)部進(jìn)行檢測，汽車內(nèi)部這些地方是大部分噪聲發(fā)生的地方，而且乘客通常會(huì)注意到這些地方。麥克風(fēng)陣列的大小是與圖像分辨率成比例的，尤其是在低頻率的變化范圍內(nèi)，想要制造一個(gè)小巧的準(zhǔn)確的聲波束形成器是不容易的。

現(xiàn)代汽車公司與SM儀器公司合作，致力開發(fā)一個(gè)合適的聲波束形成攝像機(jī)，用來檢測汽車的噪聲來源。開發(fā)的第一個(gè)系統(tǒng)采用了30到48個(gè)通道的螺旋式模擬麥克風(fēng)陣列，直徑大約85厘米。這些系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)使用國家儀器公司（NI）不同的器件，其中30個(gè)通道的螺旋陣列版本采用NI CompactDAQ系統(tǒng)內(nèi)的9234 DSA（動(dòng)態(tài)信號(hào)獲?。┠K，48通道版本采用NI PXIe-4497 的DSA模塊。使用NI LabVIEW軟件和NI 的聲音和震動(dòng)測量套件開發(fā)的聲音攝像機(jī)應(yīng)用能夠?qū)崟r(shí)的顯示產(chǎn)生的聲音質(zhì)量測量信息。

第二代系統(tǒng)，現(xiàn)在被稱為SeeSV錄音攝像機(jī)，采用了MEMS麥克風(fēng)和FPGA實(shí)現(xiàn)波束形成算法。MEMS麥克風(fēng)是非?？煽康模?jīng)濟(jì)適用的，能夠響應(yīng)較寬的聲音頻率范圍，從人類發(fā)生頻率范圍的300hz到8khz，這也是BSR噪聲的主要頻率范圍。錄音攝像機(jī)的工程應(yīng)用被移植到NI的單板RIO板卡上，核心是板上的賽靈思FPGA芯片。FPGA集成信號(hào)調(diào)理，數(shù)據(jù)采集，濾波和聲波束形成與一個(gè)器件，這樣就實(shí)現(xiàn)了延遲時(shí)間最小化。在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)FPGA執(zhí)行了數(shù)百次的操作，通過大規(guī)模的并行運(yùn)算這個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算性能超過了PC機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)設(shè)計(jì)不使用PC機(jī)系統(tǒng)減小了系統(tǒng)尺寸，重量和成本，并增加了錄音攝像機(jī)的可移動(dòng)性。

SeeSV Sound Camera

這個(gè)系統(tǒng)具有較高的圖像刷新頻率，在捕捉和實(shí)時(shí)顯示那些瞬間變化的BSR噪聲非常有效。這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)用在了對幾款豪華車型的測量，其中就包括高端的現(xiàn)代Genesis車型。

SeeSV Sound Camera用于識(shí)別現(xiàn)代Genesis汽車引擎蓋下的發(fā)動(dòng)機(jī)情況

注：Kang-Duck Ih，來自現(xiàn)代汽車集團(tuán)和YoungkeyK.Kim,來自SM儀器公司，將他們這個(gè)項(xiàng)目提交給了2014年度NI工程影響力競賽獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)。這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入到了物理測