Tänk dig att du kör en bil, en rätt bullrig sådan. Kanske en Fiat Panda från tidigt 90-tal (om den fortfarande rullar trots all rost)? Tänkte dig åtminstonne inte en Mercedes S-klass från 2013. (O)ljudet du hör kommer från en massa olika ställen (s.k. ljudkällor) t.ex. från motorn, från växellådan, från däcken, från avgasröret, från vindbruset etc. Skrikande barn från baksätet som tjatar ”Är vi inte framme snart??” får du inte räkna med. Analysmetoden funkar inte på knoppar... SAMTIDIGT, står din bästa vän på trottoaren och hör när du och din lilla Panda swischar förbi i 50 km/h. Om du kollar i backspeglen kan du se att hen troligtvis håller för öronen och kastar sneda blickar på din Panda.
Så för att göra nästa generaton Panda lite tystare så finns det två vägar att gå: antingen försöker man gör bilen lite tystare helt random (typ jättemycket dämpmaterial över allt) eller så försöker man förstå var ljudet kommer ifrån och vita åtgärder mer lokalt. Det sistnämnda känns ju rätt smart.
Det TPA går ut på är just att lokaliser och kvantifera var allt ljud kommer ifrån. I teorin är metoden rätt enkel, men i praktiken är den lite knepigare...
Metoden går ut på att man placerar en massa mikrofoner och accelerometrar där man tror att ljudet kommer ifrån (en accelerometer är en lite manik med vilken man mäter vibrationer). Dessutom placerar man mikrofoner där man önskar veta hur mycket det låter, t.ex. i position med dina (förarens) öron eller i position med din väns öron. Sedan mäter man ljudtrycket. Efter en väldans massa matte gör man något som kallas för ljudsyntetisering, vilket inte är något annat än ytterligare lite matte. Ljudsytetisering innebär att man adderar ihop ljudet från motorn, avgasröret etc. till ett totalt ljudtryck som man sedan jämför med det man mätte vid dina eller din väns öron. Nu är det inte så enkelt som att bara mäte ljudet vid motorn och avgassystemet och sedan addera ihop det. Och man mäter mer än bara ljud och vibrationer, utan även något som kallas för frekvenssvarsfunktioner och överföringsfunktioner (det är där namnet Transfer Path kommer ifrån!). Enkelt kan man säga att frekvenssvarsfunktionen beskriver hur mycket något kommer låta eller vibrera i punkt A och man t.ex. knackar i punkt B och att överföringsfunktionen beskriver hur ljudet och vibrationerna förändrars från punkt A till punkt B.
MEN det skulle kräva rätt långa kablar mellan mikrofonerna och accelerometrarna och datorn i labbet om du skulle kör din Panda på riktiga vägar utomhus. Så det man gör är att man bygger ett s.k. semiekofritt rum med en chassidynamo. Ett semiekofritt rum är ett rum som har ett hårt golv (som därmed reflekterar ljud) samt väggar och tak som absorberar i princip allt ljud som faller in. Föreställ dig att du står mitt på en (avstängd) landsväg i Skåne och skriker något. Ljudet kommer inte reflekteras mot något förutom mot vägen du står på. Det är på samma sätt i ett semiekofritt rum. Så placeras din Panda i ett sådan rum är det samma sak som om den fått soppatorsk på en Skånsk landsväg. För att simulera att den kör på en väg använder man sig av två eller fyra cylindrar som man låter snurra med motsvarande hastighet som om Pandan skulle köra på en väg. Lite som ett löpband på ett gym, men istället för ett band har man bara två eller fyra cylindrar som Pandan står på. Det finns bara ett problem. Nu kommer Pandan inte röra sig en millimeter i förhållande till mikrofonen som motsvarar din väns öron (eftersom chassidynamon endast sätter snurr på hjulen). För att lösa detta sätter man upp 15-20 mikrofoner längs med enas sidan av Pandan på 7-8 meters avstånd. Med lite matte mot slutet av analysen så sätter man ihop ljudet från alla 15-20 mikrofoner till att motsvara den vid öronen på din vän.
Vad är då poängen med all detta? Jo, det är så att för att en bilmodell ska kunna säljas måste den uppfylla en mängde krav, bland annat bullerkrav. För att mäta att bilmodellen uppfyller kravet sätter man upp en mikrofon jämte en testväg och låter bilen passera den under acceleraton och inom ett par år även i konstant hastighet (50 km/h). Detta kallas på engelska för Pass-by noise test. Men det finns flera nackdelar med dessa tester, ett av dem är att de är väderberoende. Om testvägen är blöt eller täckt av snö kommer ljudet vara annorlunda. Så därför är det av intresse att kunna göra dessa tester inomhus. Detta görs redan av biltillverkarna, så det är inget nytt. Vad biltillverkare nu börjar intresserad sig för är dock att kunna avgöra varifrån ljudet kommer och hur mycket ljudet från t.ex. motorn bidrar till den totala ljudtrycksnivån. En sådan metod är just TPA som jag förklarade här ovan. TPA är inget nytt det heller, det används redan av bilindustrin (och andra), men det har fram till nu inte används vid Pass-by noise test. LMS, företaget jag är på, forskar bl.a. inom detta och metoden har visat sig ge goda resultat för bilar med förbränningsmotor (d.v.s. vanliga bilar med bensin, etanol eller diesel som bränsle). Men för elbilar vet man ännu inte. Varför skulle det vara annorlunda för en elbil frågar du dig kanske. Svaret är att ljudbilden, eller ljudsignaturen om man så vill, för en elbil är helt annorlunda jämfört med den för en bil med förbränningsmotor. Och som du säkert vet så är en elmotor (oftast) tystare än en förbränningsmotor, vilket ju är trevlig i många fall. Men det för med sig att ljud som tidigare inte hördes p.g.a. att motorn maskerade dem träder fram i en elbil (maskera är ett finare ord för överrösta på akustiska). Att ljudbilden är annorlunda och att extra ljud har tillkommit medför att Pass-by noise test med TPA kanske inte går att tillämpa för elblar. Och där har du mitt examensarbete: att undersöka om så är fallet eller ej. Simpel as that.
Hur går det då för mig? Ja, det är en bra fråga. Det undrar jag också. Så låt mig återkomma i frågan. Sedan dag 1 har jag stött på problem bortom min kontroll, så jag har dessvärre inte kommit så långt som det var tänkte. Men det får bli ett annat inlägg om det.