ESTECH.PathFinderのご紹介

En g in e e rin g So l u tio n s a n d Te ch n o l o g i e s

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目次
 ESTECH.PathFinderの概要
 ベース機能 伝達経路解析オプション
 その他のオプション
 お問い合わせ先

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ESTECH.PathFinderの概要

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ESTECH.PathFinderとは PathFinderは、伝達経路解析を効率的に処理するために、エステックのエンジニアが作成したソフトウエアです。
 伝達経路解析だけではなく、様々な信号処理やデータ分析を効率よく実施するための機能が用意されています。

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PathFinderのモジュール
 PathFinderは17種類の分析タスクを備えています。
ベース機能
伝達特性×入力

実稼動TPA

ユーティリティ

アセンブリTPA

マルチプルコヒーレンス

動ばね法

FFT処理

逆マトリクス法ブッシュ剛性同定

次数比分析

グラフプロット

主成分分析

剛体運動分析

伝達関数モデル作成

実験モード寄与分析

入力同定
パスバイノイズ分析

オプション機能Copyright 2021 ESTECH CORP. All rights reserved.

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PathFinderモジュール一覧
オプション名称

機能ベース

基本的な信号処理、グラフプロット、ユーティリティー

マルチプルコヒーレンス寄与

複数の無相関な入力の寄与分離

従来TPA

動ばね法、逆マトリクス法、（時間軸も可能）

実稼働TPA

強制変位入力に対するTPA

アセンブリTPA

実車状態での動ばね法

ブッシュ剛性同定

実車状態でのサスペンションブッシュ剛性の同定

主成分分析

主成分分析による主要信号パターンの抽出

アドバンスドシンセシス

エンジンベンチデータを用いた車室内騒音の合成

実験モード寄与分析PFコマンド

実験実稼働データに対して、別途カーブフィットした固有モードを用いてモード寄与を算出
テキストファイル形式のコマンドファイルでPathFinder上の各種処理を自動化

Rmotion

複数の並進方向運動データより任意の点の6剛体運動を推定

Dproperty

実験の周波数応答関数からFEMと結合可能な伝達関数モデルを作成
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PathFinderの特⾧機能が豊富
 ベース機能・オプション機能合わせて17種類もの分析が可能
 実験・解析エンジニアの様々なニーズを反映

簡単

コスパ

 シンプルな画面構成

 標準的な信号処理がオプション無しで実施可能 データ解析からレポート作成までシームレスに実行

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 必要な機能のみ選択できるモジュール構成7対応するファイルフォーマット
 様々なファイルタイプの入出力に対応
 実験データを解析（Nastran）の入力データに変換可能
入力データ形式
PathFinder
Universal
WAVTAFFmat
DATDS DAT
Nastran
TEXT
CSV
EXCEL

拡張子.mat.unv, .bunv, .uff
.wav.hdr.dat.dat.pch.txt.csv.xls, .xlsx

内容
PathFinder形式
Dataset 58,55

形式

拡張子

内容

PathFinder
Universal
WAV
TAFFmat
Nastran
TEXT
CSV.mat.unv, .bunv, .uff.wav.hdr

PathFinder形式
Dataset 58

TEAC FFT Analyser
TEACデータレコーダー
ONOSOKKI DS2000
SOL111,112,108,109
TAB区切りCSVファイル
EXCELデータ

出力データ.txt.csv

TEAC FFT Analyser
TABLED
TAB区切りCSVファイル
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PathFinder入出力操作画面
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提供方法・使用形態
 提供方法 永続ライセンスもしくは年間レンタルライセンス
 使用形態
 フローティングライセンス（FlexNet）
 システム要件
PathFinder
ハードウエアソフトウエアCPU

1.8GHz以上の64bit デュアルコアプロセッサー

メモリ

4GB以上

空きHDD容量2GB程度（Matlab Runtimeのインストールに必要な領域）

OS

Windows10 64bit

その他

Matlab Runtime2013b

ライセンスサーバー（Flexlm）※リダンダント構成対応可能
ハードウエアソフトウエアCPU

1.8GHz以上の32bitまたは64bitプロセッサ

メモリ

2GB以上

空きHDD容量100MB程度

OS

Windows10 32bit, 64bit, Windows server2012, 2016
Linux (RHEL7以上)
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ベース機能Copyright 2021 ESTECH CORP. All rights reserved.
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10グラフプロット
数多くのグラフ表示に対応

パワーポイントと連携 自由度の高い表示設定で思い通りのグラフを作成でき、効果的な分析が可能

 レポート作成補助機能を標準搭載
 任意の画像倍率・貼り付け位置でパワーポイントへのグラフ貼り付け【グラフ表示の一例】
BodeArea80

Sum Vector

6040200-20

パワーポイントへ貼り付け

10.9
0.80.7

Fraction

0.6
STRT UPR RH X
STRG G/BOX LH X
FR LH LWR ARM RR X
STRG G/BOX RH Z
STRT UPR LH Y
STRG G/BOX LH Z
FR RH LWR ARM FR X
STRT UPR LH Z
STRT UPR LH X
FR LH LWR ARM FR X

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0PolarPie

020406080100120
Frequency [Hz]140160180200Bar

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FFT処理周波数分析に必要な機能を網羅

 PathFinderには、時間軸信号からFFTを用いてパワースペクトルや伝達関数（FRF）などを算出する基本的な信号処理の機能が搭載されています。
 ShortTimeFFTなどの機能も実装しています。

【機能概要】
 設定項目
 出力項目： ライン数/オーバーラップ/ウィンドウ/データの時間範囲/平均化方法： パワースペクトル/位相付きスペクト
ル/クロススペクトル/伝達関数/コヒーレンスなど

 Short Time FFT
 ウェーブレット解析
 次数比分析のための回転数計算

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FFT処理画面12

次数比分析
ベース機能で次数比分析もサポート

 PathFinderでは、FFTタスクで計算した回転数に対するShort Time FFTの結果に対して、キャンベル線図や次数成分の切り出しを行う次数比分析が、ベース機能で利用できます。
【機能概要】
 分析機能項目： 定比型トラッキング/定幅型トラッキング 表示： カラーマップ/キャンベル線図
回線数と周波数軸の入れ替え

 バンド幅（次数以外）での切り出しもサポート

カラーマップキャンベル線図
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ユーティリティ①
豊富なデータ処理機能

 PathFinderには、データの並べ替えや切り出し、バンドパスフィルターなど、データの前処理や後処理に利用することができる便利な機能が数多く搭載されています。
データ編集機能• 線形補間/座標変換• 並べ替え/切り出し（トリガー信号を基準としたデータ切り出しも可能）• データタイプの変更• データ成分の抜き出し（実部、虚部、振幅成分、位相成分など）
フィルタ機能• ローパス/ハイパス/バンドパスフィルタ• オクターブバンド（1/3-1/12）• 周波数バンド（任意幅）• 移動平均Copyright 2021 ESTECH CORP. All rights reserved.

ユーティリティ画面
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ユーティリティ②
演算機能・関数処理も充実

 PathFinderは、基本的な演算機能から、聴覚補正や人体特性重みづけまで、数多くの演算機能・関数処理に対応しています。
対応する演算機能・関数処理••
•
•
•
•
•

2乗・平方根・3乗・立方根/複素共役/逆数の計算
微分積分（周波数軸および時間軸）
絶対値/平均値/RMS値
合計値の算出（ベクトル和/エネルギー和/振幅の和）
オフセット/データの最大値で正規化
離散フーリエ変換/逆離散フーリエ変換
デシベル計算（Y値から10log(Y)、20log(Y)を計算あるいはその逆を計算）••••

聴覚特性重みづけ（A,B,C,D,K特性）
人体特性重みづけ（人体D,K特性）
回転パルスから回転数の算出、回転数と周波数の相互変換
時間軸データに対する包絡線の計算

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データ同士の演算
2つのデータの加減乗除から畳み込み積分まで可能

 Hに伝達関数、Fに入力特性をセットし掛け合わせることで寄与が算出できるほか、2つのデータに対する加減乗除が可能なため様々なデータ処理に利用できます。
【使用例】
 TPAで寄与計算
H：伝達関数 × 相対変位
H：変位
 応答倍率
H：加速度

F：入力

F：変位
÷H

F

F：加速度

 畳み込み積分
H：伝達関数（周波数軸）×

F：入力（時間軸）

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データ同士の演算画面

16伝達経路解析オプション
 従来TPA 実稼働TPA
 アセンブリTPA
 アドバンスドシンセシス
 マルチプルコヒーレンス寄与

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17伝達経路解析とは
 伝達経路解析（Transfer Path Analysis)は、自動車の車室内振動騒音の分析において、着目応答（振動・騒音）に対する、各コンポーネント（エンジン、 排気系、駆動系、サスペンション等）振動の寄与を求める手法です。
 各コンポーネントの実稼働入力と伝達関数を掛け合わせたものが、各コンポーネントの寄与になります。

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従来TPA：動ばね法
 マウント剛性×相対変位より算出する方法
 実稼動時の取り付けマウントの相対変位を計測
 車体側加速度とコンポーネント側加速度を積分し変位を計算
 マウントのバネ定数およびロスファクタから間接的に力を算出

ロスファクタ𝑗は虚数

相対変位（複素数）
𝐹

バネ定数
𝐹

 マウント剛性値の精度が影響

𝐹𝑥𝑥

 実験で別途測定 周波数依存、振幅依存などの非線形性

 剛結合の部分には使えない 相対変位が無いので力を求めることが出来ない 非常に硬いブッシュでも同様
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従来TPA：逆マトリクス法 伝達関数マトリクスの逆行列より算出する方法
 各結合自由度間の伝達関数を、自己応答も含め全て計測し、各周波数ライン毎に以下のように並べ、伝達関数マトリクスHの形にした後、逆行列をとり動剛性マトリクスDを算出
 動剛性マトリクスに実稼動時応答を掛けることで、実稼動時入力を算出
𝐻
𝐻𝑥𝐹𝑥𝐹𝑥𝐻𝐹

HやDは周波数ライン毎に異なる値

 剛な結合に対しても適用可能
 計測誤差などにより逆行列計算が出来ない場合や、逆行列計算時に誤差が拡大する場合がある（特異値分解により回避） 予測している経路以外の入力があると正確な計算ができない
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実稼働TPA 振動源付近の加速度応答（および音圧応答）を参照信号として、着目騒音に対する伝達特性（音圧/加速度or音圧/音圧）を算出し、実稼動時の参照点応答との掛け算の和で着目応答を表現 伝達特性・参照点応答共に実車実稼動実験より計測
 強制変位入力に対する寄与と解釈できる

𝑝𝑇𝑇𝑇

𝑥̈

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𝑥̈
𝑥̈

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アセンブリTPA
 トリムドボディ化せずに各結合点からの入力寄与を算出
 アセンブリ（車両）状態の伝達特性および実稼動振動から、結合点の寄与を算出
 トリムドボディ化の必要なし→大幅な工数削減
 ブッシュ剛性は既知とする
 アセンブリ状態の力入力に対する寄与

𝐾𝑥𝐾𝑥
𝑥

𝑥
𝐾𝑥𝑥

 従来TPAの寄与（Free-Free車体の入力点寄与）とは異なる アセンブリ状態のブッシュ寄与
 感度に近い
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アドバンスドシンセシス
 時間軸TPA （従来TPA, アセンブリTPA）における高速計算機能
 エンジン実稼働振動・騒音等の⾧時間の時間軸TPA分析計算において、信号の合成計算（シンセシス）が高速な手法で実施されます。
 パスバイノイズ計算機能
 パスバイノイズとパスバイノイズに対する寄与解析を行うことができます。
 アドバンスドシンセシスは使用に際しては、別途コンサルティング業務を実施し、お客様のデータに対する適用方法の検討が必要となります。

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23マルチプルコヒーレンス寄与
 複数の無相関な振動源からの入力を受けるシステムの各成分が混合された応答からそれぞれの入力成分の割合を算出する
 振動源と思われる場所および評価応答にセンサーを配置し、実稼動状態のデータより、応答に含まれるそれぞれの入力成分の割合を算出
 応答信号に対する入力の測定漏れの判断が可能（測定されていない入力成分の割合も計算される）

Responce-100-150-200 1
110102

測定点①②Fraction

0.8
0.6
0.4
UNKNOWN
Source 2
Source 10.2

振動源①振動源②0 1
10Copyright 2021 ESTECH CORP. All rights reserved.

210Frequency [Hz]24

その他のオプション
 ブッシュ剛性同定
 主成分分析 実験モード寄与分析
 PFコマンド Rmotion
 Dproperty

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ブッシュ剛性同定
 実車状態での加振実験結果からブッシュ剛性を推定
 通常，ブッシュやマウントの動剛性計測は単品状態でプリロードを負荷した振動試験を行う必要があるが、実車状態（非分解）の加振実験結果よりブッシュ剛性を逆算
 適用事例：RRサスペンションブッシュ剛性の同定
 結合点自由度： 5点×3方向＝15自由度
 加振ケース数： 15（結合点近傍）
 Rrサスペンションブッシュ３点×３方向の剛性とロスファクタを算出

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26主成分分析
 実稼働データに対する主成分分析機能
 実稼働変形に含まれる主要な変形成分を、独立なベクトルとして抽出
 抽出したベクトルを用いて実稼働データを座標変換し、主成分応答や実稼働応答に対する主成分の寄与を算出

主成分応答表示

主成分ベクトル表示

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Rmotion
 供試体を剛体と仮定した場合の任意点の剛体運動（６自由度）を推定
 複数点（３点以上）の伝達関数データと座標情報を入力 ユーザが指定する任意の座標の運動量を算出

 適用例
 振動応答や強度耐久シュミレーションに用いる実稼働入力の算出
 実験的に測定不可能な部位など、測定点以外の運動データ推定
 ESTECH.[ I ]property（別ソフトウエア）を用いて、推定した剛体運動から慣性特性を推定

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Dproperty
 伝達関数（FRF）をNastranモデルに変換
 実験で取得したFRFの有限要素モデルへの変換
 大規模有限要素モデルのFRFによる自由度縮約

 適用事例
 車体伝達関数＋ホイールFEMモデルのハイブリッドモデル

Dproperty
による変換

Nastran
バルクデータ

実験による車体伝達関数＋FEMモデル

ハイブリッドFEMモデル
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実験モード寄与
 モードシェイプを用いて、実稼働データに対するモード寄与を算出
 外部で算出したモードシェイプ情報をUNVファイル形式で読み込み
 各モードの変形成分が実稼働変形の中にどのくらい含まれているか算出

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PFコマンド テキストファイルに記述されたコマンドでPathFinderの自動処理を行う機能
 ファイルの読み込みや書き出し
 データの選択、各タスクの条件設定と実行
 簡単なループ処理

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お問い合わせ先

株式会社エステック（ESTECH Corporation）
 TEL 045-661-1661
 MAIL pathfinder-support@estech.co.jp
 HP
http://www.estech.co.jp/

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