复声强分析系统在车外表面辐射噪声源识别中的应用

     汽车噪声不但增加驾驶员和乘客的疲劳,也是城市交通噪声的主要来源,因此,汽车噪声特性已成为汽车乘坐舒适性的评价指标之一,日益受到人们的重视。对车外噪声进行有效的控制,已成为近年来汽车行业的一个重要研究课题。要控制车外噪声,必须找出主要辐射噪声源。噪声源的识别方法有很多,对于车外表面辐射噪声源的识别采用复声强测量方法可以直观地确定噪声源的分布和大小,是一种快速有效的方法[1]。

    本文采用利用虚拟仪器技术自行研制开发的复声强分析系统对某型轻型卡车进行了车外噪声测量,该轻型卡车的加速行驶车外最大噪声为83. 6dB(A),超出国家第一阶段限值标准3. 6dB(A)。经过噪声源识别,确定该车的车外主要噪声源为发动机底部向车外左右两侧辐射的噪声,根据其频率特性设计了用合适的复合阻尼钢板做成的隔声罩对发动机底部进行了遮蔽降噪处理,结果使该轻型卡车的加速行驶车外最大噪声降低了3. 8dB(A),达到了第一阶段预期降噪要求。

    1 复声强测量原理[2]

    声强定义为单位时间内通过垂直于声波传播方向上单位面积的声能。它等于某一点的瞬时声压和相应点瞬时质点振动速度的乘积,即

?I(t) =?p(t)•?v(t) (1)

    在频率域内,使用双传声器测量时的复声强表达式为

    式中Ia(X)-有功声强; Ir(X)-无功声强; Im)复数虚部;$C-双传声器中心声学间距;Q-空气密度;GAA、GBB-两个传声器测得的声压信号自功率谱;GAB-两传声器的声压信号互功率谱。

    2 复声强测试分析系统[3]

    复声强分析系统是基于(2)式以LabVIEW为软件开发平台的测试分析系统,其组成框图见图1。

    系统中,声强探头采用丹麦B&K3519型探头,并行抗混滤波器是由北京东方振动和噪声技术研究所生产的,A/D板采用PC-6333型数采卡, PC机采用PÓ微机。

    2. 1 与丹麦B&K4204参考声源数值对比

    应用本系统在消声室内测定B&K4204参考声源的声功率,其对比结果见表1。由表中可见从125Hz-6. 3KHz内声功率的测量误差小于2. 0dB,满足国家标准半消声室中的测量精度,而且车辆的主要噪声频率也在这个范围内,故本系统满足测量精度要求。

    2. 2 软件相位修正方式

    相位失配对低频测值影响较大,测量系统中的两路信号通道都包括传声器、放大器、滤波器和A/D转换器,两通道不可能完全一样,总存在相位差。国外是靠选配性能一致的传声器及测量系统电子元件的硬件方式来保证相位精度。本系统采用软件修正方式[4],即用传声器互换与传递函数测定相结合的方法,利用编制的相位修正软件,计算出相位修正系数,可对任何场合下测出的互谱进行修正,以得出正确有功声强值。无功声强由自谱计算得到,因而它无需相位修正。表2为本系统修正后的相位差,据此可确定本系统的低频相位失配小于0. 25b,达到国际同类产品的水平。