Hałas w samochodzie wpływa nie tylko na komfort podróżowania, ale przede wszystkim na bezpieczeństwo. Aby zmniejszyć jego natężenie, producenci samochodów stosują pasywne metody wygłuszania wnętrz, jak również aktywne systemy redukcji hałasu. Sprawdź jakie istnieją sposoby na zmniejszenie hałasu w aucie.
Pasywne i aktywne metody na zmniejszenie hałasu w aucie
Do pasywnych metod wygłuszania kabiny pasażerskiej zaliczamy oczywiście wszelkiego rodzaju maty i inne materiały, które mają na celu ograniczenie ilości dźwięków dobiegających z zewnątrz. Oczywiście, aby uzyskać dobre rezultaty, trzeba użyć odpowiednio dużej ilości materiałów wygłuszających. To z kolei przekłada się na masę pojazdu, a wraz z jej wzrostem również zużycie paliwa jest większe. Dlatego też kabiny niewielkich, lekkich hatchbacków zawsze będą gorzej wygłuszone niż wnętrza drogich i ciężkich limuzyn. Producenci zaczęli więc poszukiwać innych sposobów na obniżenie poziomu hałasu wewnątrz pojazdów.
Metody aktywnej redukcji hałasu miały swój początek w latach 70., i to wcale nie w motoryzacji. Nadmierny i długotrwały hałas jest niebezpieczny w każdym miejscu pracy. Jego zbyt wysoki poziom wpływa negatywnie na układ nerwowy, powoduje obniżenie czułości wzroku i pogarsza orientację w otoczeniu.
Dlatego też wraz z rozwojem technologii cyfrowych zaczęto znajdować dla nich zastosowanie w wielu dziedzinach życia, takich jak np. codzienna praca w miejscu o dużym natężeniu dźwięku.
Próby wykorzystania w maszynach i samochodach aktywnych metod redukcji hałasu podjęto jednak dopiero w latach 90.
Działanie systemu ANC w aucie
Obecnie niemal każdy samochód osobowy wyposażony jest w choćby parę głośników. To właśnie one służą do emisji tzw. antyhałasu, czyli fali akustycznej odwrotnej do tej wytwarzanej przez źródło hałasu. Tak w skrócie przedstawia się zasada działania systemów ANC (Active Noise Control) w samochodach.
Źródło pierwotne w ANC
W tego typu systemach wyróżnia się dwa źródła dźwięku: pierwotne oraz wtórne. Pierwsze z nich jest źródłem hałasu, to z niego emitowana jest pewna fala akustyczna, którą trzeba wyciszyć.
Odczytywana jest ona za pomocą przetwornika do zbierania sygnałów, którym może być np. mikrofon.
Przekształca on fale dźwiękowe na przemienny prąd elektryczny, stanowi więc źródło elektrycznego sygnału odniesienia, który przesyłany jest do elektronicznego kontrolera. W nim zapisany jest wcześniej stworzony algorytm, na podstawie którego powstaje elektryczny sygnał kompensujący wysyłany do źródła wtórnego.
Źródło wtórne w ANC
Źródłem wtórnym jest głośnik, który emituje wyżej wspomniany sygnał kompensujący w postaci fali akustycznej. Efektem tego jest zsumowanie się fal ze źródła pierwotnego oraz wtórnego i powstaje tak zwana interferencja destruktywna, która odpowiada za obniżenie amplitudy ciśnienia akustycznego.
Aby układ aktywnej redukcji hałasu działał prawidłowo, potrzebna jest jeszcze kontrola efektywności całego procesu.
Używa się do tego kolejnego mikrofonu umieszczanego w miejscu wygłuszanym. Można powiedzieć, że czyta on efekty działania systemu i za pomocą tzw. sygnału błędu dostarcza do kontrolera informacje o hałasie po wygłuszeniu w celu modyfikacji parametrów sterownika. Proces ten zwany jest adaptacją.
Przetwornikiem służącym do odczytywania fali akustycznej ze źródła hałasu nie musi być mikrofon.
Używa się różnego rodzaju alternatywnych urządzeń, które są w stanie wygenerować sygnał elektryczny, np. akcelerometrów. W ten sposób eliminuje się możliwość przypadkowego odczytu fali akustycznej nie tylko ze źródła hałasu, ale także ze źródła wtórnego, które generuje sygnał kompensujący. Akcelerometr może być zamontowany np. w przegrodzie czołowej w okolicach silnika.
W systemach aktywnej redukcji hałasu wciąż jednak najsłabszym ogniwem jest głośnik, który nie zapewnia liniowego oraz wystarczająco czystego dźwięku. Przyszłość najprawdopodobniej leży więc w materiałach „aktywnych” z wykorzystaniem materiałów piezoelektrycznych, które zastąpią obecnie stosowane przegrody akustyczne.
Fala akustyczna
Rozwój systemów aktywnej redukcji hałasu jest istotny ze względu na zakres częstotliwości, w jakim działa. Duża część energii akustycznej, która jest emitowana w postaci hałasu wewnątrz samochodu, skoncentrowana jest w zakresie częstotliwości poniżej 1000 Hz. Pasywne metody wygłuszania kabiny tłumią dźwięki głównie z przedziałów powyżej 500 Hz, a metody aktywnej redukcji hałasu wygłuszają dźwięki przede wszystkim z dolnego zakresu częstotliwości, oscylującego w okolicach nawet 100 Hz.
