Proyecto de automatización de un banco de ensayos para la caracterización acústica de silenciadores de escape

Abstract

[ES] El objetivo principal de este TFM es la implementación en LabVIEW de un sistema de análisis de señal que permitirá obtener la caracterización acústica de silenciadores de escape mediante su matriz de transferencia. Dicha matriz relaciona dos variables de estado (presión y velocidad) a ambos lados del sistema en estudio y a partir de sus términos puede obtenerse cualquier parámetro acústico tales como el índice de reflexión/transmisión, el índice de potencia de reflexión/transmisión o el índice de pérdidas de transmisión. Éste último es empleado habitualmente en silenciadores de escape. El método consiste en la descomposición de la onda de presión en sus componentes progresiva y regresiva empleando la técnica de los dos micrófonos. Conocidas dichas componentes y las características del medio, pueden estimarse los campos de presión y de velocidad acústica en cualquier sección del conducto principal, y a partir de ellos obtenerse los términos de la matriz de transferencia. También es necesario llevar a cabo dos ensayos independientes ya que, en presencia de flujo medio, es muy difícil conseguir una salida anecoica. Tales ensayos consisten en la excitación de dos fuentes acústicas, una situada aguas arriba y otra aguas abajo del elemento en estudio. Con el adecuado tratamiento de señal, ambos ensayos pueden llevarse a cabo simultáneamente ya que, bajo determinadas condiciones, es posible extraer la parte de señal provocada por cada una de las fuentes de forma separada.

[CA] L'objectiu principal d'aquest TFM és la implementació en LabVIEW d'un sistema d'anàlisi de senyal que permetrà obtindre la caracterització acústica de silenciadors d'escapament mitjançant la seua matriu de transferència. Aquesta matriu relaciona dos variables d'estat (pressió i velocitat) als dos costats del sistema en estudi i a partir dels seus termes es pot obtenir qualsevol paràmetre acústic com ara l'índex de reflexió / transmissió, l'índex de potència de reflexió / transmissió o l'índex d' pèrdues de transmissió. Aquest últim s’utilitza habitualment en silenciadors d'escapament. El mètode consisteix en la descomposició de l'ona de pressió en els seus components progressiva i regressiva emprant la tècnica dels dos micròfons. Conegudes aquestes components i les característiques del medi, poden estimar els camps de pressió i de velocitat acústica en qualsevol secció del conducte principal, i a partir d'ells es poden obtindre els termes de la matriu de transferència. També cal dur a terme dos assajos independents ja que, en presència de flux mig, és molt difícil aconseguir una sortida anecoica. Tals assajos consisteixen en l'excitació de dues fonts acústiques, una situada aigües amunt i una altra aigües avall de l'element en estudi. Amb l'adequat tractament de senyal, els dos assajos es poden dur a terme simultàniament ja que, sota determinades condicions, és possible extreure la part de senyal provocada per cadascuna de les fonts de forma separada.

[EN] The main objective of this TFM is the implementation in LabVIEW of a system of signal analysis that will allow to obtain the acoustic characterization of exhaust mufflers through its transfer matrix. This matrix relates two state variables (pressure and velocity) to both sides of the system under study and from its terms any acoustic parameter can be obtained such as the reflection / transmission index, the reflection / transmission power index or the index of transmission losses. The latter is usually used in exhaust mufflers. The method consists of the decomposition of the pressure wave in its progressive and regressive components using the technique of the two microphones. By knowing this and the characteristics of the medium, the fields of pressure and acoustic velocity can be estimated in any section of the main conduit, and from them the terms of the transfer matrix are obtained. It is also necessary to carry out two independent tests because, in the presence of mean flow, it is very difficult to obtain an anechoic output. Those tests consist of the excitation of two acoustic sources, one located upstream and another downstream of the element under study. With the appropriate signal processing, both tests can be carried out at the same time because, under certain conditions, it is possible to extract the part of the signal caused by each of the sources separately.