声强测试技术在摩托车噪声控制中的应用

　　引　言

　　摩托车噪声已成为评价摩托车等级水平的重要指标之一,它不仅影响乘员的乘坐舒适性,也是公路交通噪声的重要来源,同时由于摩托车经常出入居民密集的小道小港,成为住区的重要噪声源。随着对环境保护和摩托车乘坐舒适性要求的提高,近年来对摩托车噪声加以严格控制已成为摩托车行业的一个重要研究课题。

　　要进行摩托车噪声控制,首先要确定噪声的来源和大小,其大小通常用声压、声功率和声强来表示。但声压是标量,难以通过它找出噪声的方向和位置;声功率的测量需要昂贵的消声室或混响室;而声强是矢量,它是沿声传播方向的单位面积通过的声功率,既代表了声场中某点声能量的大小、又代表了该点声能流动的方向,比声压更能反映声源的本质。声强测量需要同时测量出声压和空气质点振动速度,而空气质点振动速度的测量比较困难,随着信号处理技术、计算机技术的发展,Chung和Fahy分别证明了声强互谱关系式,提出了一种声源测量技术[1、2、3],解决了测量精度、稳定性等问题,从而使声强测量技术在工程实际中得以应用。声强是矢量,其测量不受环境的影响,可直接现场进行。利用声强法近声场测量可迅速得出发声体各部分辐射噪声的分布情况,准确快速地找出主要噪声源。近年来,声强测量技术已成为噪声控制的有效手段之一。

　　1　声强测量的基本原理

　　1.1　声强定义

　　设空间某点A,A点r方向的声强定义为:

式中:Ir(t)———A点r方向的声强

　　Ur(t)———A点的声压

　　P(t)———A点r方向上的空气质点振动速度

　　t—时间

　　式(1)中所定义的声强称为瞬时声强,工程实际中常用的是一段时间内瞬时声强的平均值,称为时均声强,简称声强Ir(t)。以后提到的声强除特别说明外都是指时均声强。它可以表示为:

　　可以用互相关函数来表示A点的声压和质点振动速度的关系:

式中Rpur(τ)———P和Ur的互相关函数

　　τ———时间间隔

　　当τ=0时,Ir=Rpur(0),而

式中Spur(f)———声压P和质点振动速度Ur互功率谱密度函数

　　f———频率

　　由于Rpur(0)为实数,而Spur(f)为复数,因此Spur(f)的虚部一定是奇函数,其积分为0,那么有

　　1.2　声强测量的双传声器法

　　设在A点附近,沿r方向上有相距Δr的两点A1、A2,此两点的声压为pA、pB,对无粘性理想流体,A点的欧拉方程为: